Voyager-uppdraget godkändes officiellt i maj 1972. Genom de dedikerade ansträngningarna från många skickliga personal i över tre decennier har Voyagers återvänt kunskap om de yttre planeterna som inte hade funnits i hela den föregående historien om astronomi och planetvetenskap. Voyager rymdfarkoster fungerar fortfarande som champs.
det måste inte komma som någon överraskning att det finns många anmärkningsvärda, ”gee-whiz” fakta i samband med de olika aspekterna av Voyager-uppdraget. Dessa godbitar har sammanfattats nedan i lämpliga kategorier. Flera kan tyckas svåra att tro, men de är alla sanna och korrekta.
övergripande uppdrag
den totala kostnaden för Voyager-uppdraget från maj 1972 genom Neptune encounter (inklusive lanseringsfordon, radioaktiv kraftkälla (RTG) och DSN-spårningsstöd) är 865 miljoner dollar. Först kan det låta väldigt dyrt, men den fantastiska avkastningen är ett fynd när vi placerar kostnaderna i rätt perspektiv. Det är viktigt att inse att:
- per capita är detta bara 8 cent per USA. bosatt per år, eller ungefär hälften av kostnaden för en godisbar varje år sedan projektets start.hela kostnaden för Voyager är en bråkdel av den dagliga räntan på den amerikanska statsskulden.
- totalt 11 000 arbetsår ägnades åt Voyager-projektet genom Neptune encounter. Detta motsvarar en tredjedel av den ansträngning som beräknas slutföra den stora pyramiden i Giza till kung Cheops.
totalt fem biljoner bitar av vetenskapliga data hade återförts till jorden av båda Voyager rymdfarkoster vid slutförandet av Neptunus möte. Detta representerar tillräckligt med bitar för att fylla mer än sju tusen musik-CD-skivor.
känsligheten hos våra djupa rymdspårningsantenner runt om i världen är verkligen fantastisk. Antennerna måste fånga Voyager-information från en signal så svag att kraften som slår antennen bara är 10 exponent -16 watt (1 del i 10 quadrillion). En modern elektronisk digital klocka fungerar på en effektnivå 20 miljarder gånger större än denna svaga nivå.
Voyager rymdfarkoster
varje Voyager rymdfarkost består av 65 000 enskilda delar. Många av dessa delar har ett stort antal” ekvivalenta ” mindre delar som transistorer. Enbart ett datorminne innehåller över en miljon ekvivalenta elektroniska delar, där varje rymdfarkost innehåller cirka fem miljoner ekvivalenta delar. Eftersom en färg-TV-apparat innehåller cirka 2500 ekvivalenta delar, har varje Voyager motsvarande elektroniska kretskomplexitet på cirka 2000 färg-TV-apparater.liksom hal-datorn ombord på fartyget Discovery från den berömda science fiction-berättelsen 2001: A Space Odyssey, är varje Voyager utrustad med datorprogrammering för autonomt felskydd. Voyager-systemet är ett av de mest sofistikerade som någonsin designats för en rymdsond. Det finns sju felskyddsrutiner på toppnivå, var och en kan täcka en mängd möjliga fel. Rymdfarkosten kan placera sig i ett säkert tillstånd på bara några sekunder eller minuter, en förmåga som är avgörande för dess överlevnad när rundturskommunikationstider för jorden sträcker sig till flera timmar när rymdfarkosten reser till det avlägsna yttre solsystemet.
båda Voyagers var speciellt utformade och skyddade för att motstå den stora strålningsdosen under Jupiter-svängningen. Detta åstadkoms genom att välja strålningshärdade delar och genom att skydda mycket känsliga delar. En oskyddad mänsklig passagerare som rider ombord på Voyager 1 under sitt Jupiter-möte skulle ha fått en strålningsdos som motsvarar tusen gånger den dödliga nivån.Voyager rymdfarkosten kan peka sina vetenskapliga instrument på skanningsplattformen till en noggrannhet som är bättre än en tiondel av en grad. Detta är jämförbart med bowling strike-after-strike ad infinitum, förutsatt att du måste slå inom en tum av strejkfickan varje gång. Sådan precision är nödvändig för att korrekt centrera den smala vinkelbilden vars fyrkantiga synfält skulle motsvara bredden på en bowlingstift.
för att undvika smetning i Voyagers TV-bilder måste rymdfarkostens vinkelhastigheter vara extremt små för att hålla kamerorna så stabila som möjligt under exponeringstiden. Varje rymdfarkost är så stabil att vinkelhastigheterna vanligtvis är 15 gånger långsammare än rörelsen hos en klockas timvisare. Men även detta var inte tillräckligt stabilt vid Neptunus, där ljusnivåerna är 900 gånger svagare än de på jorden. Rymdfarkoster ingenjörer utarbetat sätt att göra Voyager 30 gånger stadigare än timvisaren på en klocka.elektroniken och värmare ombord på varje nästan ett ton Voyager rymdfarkost kan fungera på endast 400 watt, eller ungefär en fjärdedel som används av ett genomsnittligt bostadshus i västra USA.
en uppsättning små thrusters ger Voyager kapacitet för attitydkontroll och bankorrigering. Var och en av dessa små församlingar har en dragkraft på endast tre uns. I avsaknad av friktion, på en jämn väg, skulle det ta nästan sex timmar att accelerera en stor bil upp till en hastighet av 48 km/h (30 mph) med en av thrustrarna.
Voyager scan-plattformen kan flyttas omkring två rotationsaxlar. En tumstor motor i kugghjulsenheten (som vrider 9000 varv för varje enskild rotation av skanningsplattformen) kommer att ha roterat fem miljoner varv från lanseringen genom Neptunus möte. Detta motsvarar antalet vevaxelvarv under en resa på 2725 km (1700 mi), ungefär avståndet från Boston,MA till Dallas,TX.Voyager gyroskop kan upptäcka rymdfarkoster vinkelrörelse så lite som en tiotusendel av en grad. Solens synliga rörelse i vår himmel rör sig över 40 gånger så mycket på bara en sekund.
bandspelaren ombord på varje Voyager har utformats för att spela in och spela upp en hel del vetenskapliga data. Bandhuvudet bör inte börja slita ut förrän bandet har flyttats fram och tillbaka genom ett avstånd som är jämförbart med det över hela USA. Tänk dig att spela en två timmars videokassett på din videobandspelare en gång om dagen de närmaste 33 åren, utan misslyckande.
Voyager-magnetometrarna är monterade på en svag, spindly, glasfiberbom som vecklades ut från en två fot lång burk strax efter att rymdfarkosten lämnade jorden. Efter att bommen teleskopades och roterades ut ur kannistern till en förlängning på nästan 13 meter (43 fot) styrdes magnetometersensorernas orienteringar till en noggrannhet bättre än två grader.
Navigation
varje Voyager använde Jupiters enorma gravitationsfält för att slängas på Saturnus och upplevde en Solrelativ hastighetsökning på ungefär 35 700 mph. Eftersom den totala energin i solsystemet måste bevaras, saktades Jupiter ursprungligen i sin solbana – – – men med bara en fot per biljon år. Ytterligare gravitation-assist swing-bys av Saturnus och Uranus var nödvändiga för Voyager 2 att slutföra sin Grand Tour flyg till Neptunus, minska restiden med nästan tjugo år jämfört med den oassisterade jorden till Neptunus väg.
Voyager – leveransnoggrannheten vid Neptun på 100 km (62 mi), dividerat med resavståndet eller båglängden på 7 128 603 456 km (4 429 508 700 mi), motsvarar prestationen att sjunka en 3630 km (2260 mi) golfputt, förutsatt att golfaren kan göra några olagliga finjusteringar medan bollen rullar över denna otroligt långa gröna.
Voyagers bränsleeffektivitet (i termer av mpg) är ganska imponerande. Även om det mesta av lanseringsfordonets 700 tonvikt beror på raketbränsle, resulterade Voyager 2: s stora reseavstånd på 7,1 miljarder km (4,4 miljarder mi) från lansering till Neptunus i en bränsleekonomi på cirka 13 000 km per liter (30 000 mi per gallon). Som Voyager 2 strimmig av Neptunus och kuster ut ur solsystemet blev denna bränsleekonomi bara bättre och bättre!
Science
upplösningen på Voyager smalvinkliga TV-kameror är tillräckligt skarp för att läsa en tidningsrubrik på ett avstånd av 1 km (0.62 mi).
Pele, den största av vulkanerna som ses på Jupiters måne Io, kastar svavel-och svaveldioxidprodukter till höjder 30 gånger Mount Everest, och nedfallszonen täcker ett område som är lika stort som Frankrike. Utbrottet av Mount St. Helens var bara en liten hicka i jämförelse (visserligen är iOS ytnivå gravitation ungefär sex gånger svagare än jordens).den släta vattenisytan på Jupiters måne Europa kan gömma ett hav under, men vissa forskare tror att alla tidigare oceaner har vänt sig till slush eller is. 2010: Odyssey Två, Arthur C. Clarke sveper sin historia kring möjligheten att livet utvecklas inom Europas hav.
Saturnus ringar visade sig för Voyagers som ett bländande halsband med 10 000 strängar. Biljoner ispartiklar och berg i bilstorlek tävlar längs var och en av de miljoner kilometer långa spåren, med trafikflödet orkestrerat av Saturns kombinerade gravitationella bogserbåtar, en följd av månar och månar och till och med närliggande ringpartiklar. Saturns ringar är så tunna i proportion till deras 171 000 km (106 000 mi) bredd att om en fullskalig modell skulle byggas med tjockleken på en fonografskiva skulle modellen behöva mäta fyra mil från sin inre kant till dess yttre kant. En invecklad tapet av ringpartikelmönster skapas av många komplexa dynamiska interaktioner som har skapat nya teorier om våg-och partikelrörelse.Saturnus största måne Titan sågs som en konstig värld med sin täta atmosfär och olika kolväten som långsamt faller på hav av etan och metan. För vissa forskare verkade Titan, med sin huvudsakligen kväveatmosfär, som en liten jord vars utveckling för länge sedan hade stoppats av istidens ankomst, kanske djupfrysande några organiska reliker under sin nuvarande yta.
Uranus ringar är så Mörka att Voyagers utmaning att ta sin bild var jämförbar med uppgiften att fotografera en hög med kolbriketter vid foten av ett julgran, upplyst endast av en 1 watt glödlampa på toppen av trädet, med ASA-64-film. Och Neptunus ljusnivåer kommer att vara mindre än hälften av Uranus.
framtiden
genom tiderna har astronomer argumenterat utan att komma överens om var solsystemet slutar. En åsikt är att gränsen är där solens gravitation inte längre dominerar – en punkt bortom planeterna och bortom Oort-molnet. Denna gräns är ungefär halvvägs till närmaste stjärna, Proxima Centauri. Att resa med hastigheter över 35 000 miles per timme kommer att ta Voyagers nästan 40 000 år, och de kommer att ha rest ett avstånd på cirka två ljusår för att nå denna ganska otydliga gräns.
men det finns en mer definitiv och entydig gräns, som Voyagers kommer att närma sig och passera igenom. Detta är heliopausen, som är gränsområdet mellan solen och den interstellära vinden. När Voyager 1 korsar solvindens avslutningschock, kommer den att ha gått in i heliosheath, den turbulenta regionen som leder fram till heliopausen. När Voyagers korsar heliopausen, förhoppningsvis medan rymdfarkosten fortfarande kan skicka vetenskapsdata till jorden, kommer de att vara i interstellärt utrymme trots att de fortfarande kommer att vara väldigt långt från ”solsystemets kant”. När Voyager är i interstellärt utrymme kommer det att nedsänkas i materia som kom från explosioner av närliggande stjärnor. Så på ett sätt kan man betrakta heliopausen som den sista gränsen.
förutom allvarliga rymdskeppsundersystemfel kan Voyagers överleva fram till början av tjugoförsta århundradet (~ 2025), när minskande kraft-och hydrazinnivåer kommer att förhindra ytterligare drift. Vore det inte för dessa minskande förbrukningsvaror och möjligheten att förlora lås på den svaga solen, kunde våra spårningsantenner fortsätta att ”prata” med Voyagers i ytterligare ett sekel eller två!