Космические зонды «Вояджеры» продолжают совершать удивительные открытия

Альфа Центавра b и a – две ближайшие к нам звезды-соседки

В августе 2012 года космический зонд «Вояджер-1» стал первым рукотворным космическим аппаратом, добравшимся туда, куда ранее никто и никогда не добирался: он достиг так называемой «гелиопаузы» — внешних границ гелиосферы Солнца — и вошел в межзвездное пространство. Перед тем как «Вояджер-1» покинул «пузырь» Солнечного воздействия, он собрал немало интересных данных.

Теперь космический аппарат «Вояджер-2» совершает то же самое путешествие – проходит через внешний слой нашей гелиосферы, направляясь в неизвестность. Однако через пять лет он сможет предоставить совсем иные по сравнению с «Вояджером-1» данные.

«Тот участок границы, где «Вояджер-2» покидает гелиосферу, несколько отличается от того участка, где был «Вояджер-1». Поэтому сравнивать и экстраполировать данные здесь не имеет смысла», — начал объяснение Эд Стоун, бывший директор Лаборатории реактивных движений NASA, выступая на Конференции геофизического союза на прошлой неделе.

Тем не менее Стоун все же привел некоторое сравнение, правда без каких-либо утверждений. Работать в проекте космической миссии «Вояджер-1» он начал еще с 1972 года, поэтому прекрасно понимает, насколько собранные зондами данные уникальны для науки. В рамках своего выступления он рассказал о разнице между тем, что увидел «Вояджер1» и «Вояджер-2», проходя внешние границы гелиосферы и предоставляя беспрецедентно уникальные данные о внешней структуре «пузыря», который мы называем своим домом.

В центре этого «пузыря» находится наше Солнце, излучающее потоки высокозаряженных частиц, называемых солнечным ветром. Как только эти потоки становятся более рассеянными, они формируют вокруг нашей системы что-то вроде «планетарной атмосферы», пузыря, оболочки, если хотите, которая называется гелиосферой.

Как и в случае атмосферы Земли, гелиосфера отделяет благодаря магнитному полю те объекты и материю, которые находятся внутри этого пузыря, от тех объектов и материи, которые находятся за ее пределами. В этом случае речь идет о межзвездном ветре, состоящем из различных частиц, оставленных после себя мертвыми звездами. Грубо говоря – магнитное поле Солнца создает гигантский пузырь размером около 100 астрономических единиц (1 а. е. = дистанция между Солнцем и Землей).

Диаграмма гелиосферы с приблизительной траекторией движения космических аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2»

Однако гелиосфера не герметична. Межзвездное пространство и гелиосфера находятся в постоянном взаимодействии, как правило, на уровне малоизученного нами региона, носящего название «гелиощит». Именно этот отрезок пространства в настоящий момент преодолевает космический зонд «Вояджер-2». В рамках своего выступления на конференции и в последующих интервью Стоун рассказал о том, что полученная от зонда информация позволяет по-новому взглянуть на то, что происходит в этом отрезке космоса.

Когда «Вояджер-1», двигаясь к северу от солнечного экватора, пересек гелеощит между 2004-2012 годами, он стал свидетелем возросшего количества высокозаряженных частиц, называемых галактическими космическими лучами. Однако когда «Вояджер-2» стал пересекать гелеощит с южной части солнечного экватора, этих лучей он не заметил.

«В случае с «Вояджером-1» объем галактических космических лучей увеличился вдвое, как только мы пересекли последний рубеж. В случае «Вояджера-2» — интенсивность частиц все время оставалась на одинаковом уровне», — говорит Стоун.

Стоун предполагает, что такая разница может объясняться тем, что в настоящий момент мы находимся в более активной фазе солнечного цикла. Галактические космические лучи весьма активны. И их число, пересекающих границы нашей системы, резко возрастает со снижением активности солнечного ветра. Вполне вероятно, что свидетелем именно такого явления и оказался «Вояджер-1», когда пересекал границу.

«Когда «Вояджер-1» находился в среде гелиощита, то здесь наблюдалась относительно низкая солнечная активность. Когда к гелиощиту подобрался «Вояджер-2», эта активность была выше. Благодаря этим данным мы теперь больше знаем о том, насколько сильным может быть барьер нашего пузыря», — делится Стоун.

Факт того, что наше Солнце способно снижать свой максимум активности, может в конечном итоге помочь объяснить еще одно несоответствие. Дело в том, что данные «Вояджера-2» указывают на то, что внутри гелиощита солнечный ветер может приобретать закрученную форму и отклоняться от общего потока, образуя очень длинный хвост, похожий на хвост кометы.

Диаграмма гелиосферы, созданная в июне 2013 года, в которой включены наблюдения «Вояджера-1»

По крайней мере именно это и ожидали увидеть ученые, согласно нашему теоретическому пониманию того, что происходит с солнечным ветром, когда он сталкивается с межзвездным ветром. Однако «Вояджер-1» таких изменений в направлении солнечного ветра не наблюдал.

«Когда «Вояджер-1» попал в зону застоя, скорость ветра замедлилась, но при этом его направление не поменялось. Однако «Вояджер-2» наблюдал совсем иную картину», — говорит Стоун.

Космический аппарат «Вояджер-1», находящийся на расстоянии 137 астрономических единиц от Солнца, направляется в сторону созвездия Змееносца, что на севере от солнечного экватора. «Вояджер-2» находится на расстоянии 113 астрономических единиц от родной звезды и ускоряется в сторону созвездия Павлина, что на юге. Стоун подозревает, что «Вояджер-2» войдет в межзвездное пространство в течение года или двух, однако в этом пока никто не уверен.

«Мы ожидаем скорое пересечение «Вояджером-2» гелиопаузы, однако зная то, что было с «Вояджером-1», мы понимаем, сейчас второй аппарат находится совсем в ином месте, не похожем на то, что было в случае с первым зондом», — говорит Стоун.

Однако ожидания Стоуна, кажется, совсем не волнуют, и он готов дождаться результатов.

«Мы изучаем взаимодействие звезд с тем, что находится снаружи их систем. Раньше у нас были только идеи и модели, но теперь есть реальные данные».

Если вас интересует вопрос о том, насколько долго зонды смогут держать с нами связь, то объясним. РИТЭГи обоих космических аппаратов работают на базе плутония-238, чей период полураспада составляет 88 лет. Жестокая реальность заключается в том, что с каждым годом у зондов остается меньше питания для работы, по сравнению с каждым предыдущим годом.

«Мы уже полностью отключили множество вещей и продолжим выключать остальные до тех пор, пока зонды будут в состоянии продолжать свое движение», — говорит Стоун.

Если все пойдет, как было запланировано, то у обоих зондов в запасе еще пара десятков лет до тех пор, пока они не канут в пустоту. А пока до этих дней миссия космических аппаратов «Вояджер-1» и «Вояджер-2» будет продолжать дарить нам новые знания о нашем космическом «пузыре» и бесконечной неизвестности, что лежит за его пределами.