«Вояджер-1» и «Вояджер-2» вышли за пределы гелиосферы Солнца – но не покинут Солнечную систему еще десятки тысяч лет / NASA/JPL-Caltech
Интернет гудит как рассерженный улей: «Вояджер-2 … оба аппарата покинули границы Солнечной системы. “Вояджер-1” сейчас находится на расстоянии в 22 миллиарда километров от Солнца, а “Вояджер-2” — в 18,2 миллиарда километрах», — сообщает нам весьма уважаемое СМИ (и множество других). Кстати, об этом же говорят англоязычные пресс-релизы научно-популярных западных изданий.
К новости прилагаются данные об открытиях, сделанных аппаратами, но главное внимание публики приковали именно эти слова: «покинули границы Солнечной системы». Монументальное ведь достижение: на фоне Солнечной системы мы, люди, как и вся наша планета, — буквально песчинки. И тут рукотворный аппарат, наконец, вырвался из родных мест, выйдя на большую дорогу космического путешествия. Достижение, которое внушает.
Одна беда: это неправда. Ни один из «Вояджеров», как и ни один другой космический аппарат землян, не вышел из Солнечной системы и не сделает этого как минимум в ближайшие десятки тысяч лет.
Где границы Солнечной системы
Наша система состоит из Солнца и всех вращающихся вокруг него естественных космических объектов. «Всех» — здесь очень важное слово. Оно включает не только восемь планет от Меркурия до Нептуна, но и все карликовые планеты типа Седны. И даже еще не открытую девятую настоящую, не карликовую планету. И все кометы облака Оорта, подавляющее большинство которых астрономами пока даже не открыто.
Граница Солнечной системы лежит там, где гравитация нашей звезды сильнее гравитации соседних звезд (сфера Хилла). В случае нашего светила ее радиус — примерно два световых года. Грубо говоря, это 19 триллионов километров. То есть даже дальше всех улетевшие космические аппараты землян, «Вояджер-1» и «Вояджер-2», пока пролетели примерно одну тысячную расстояния до границ Солнечной системы. Летят они 42 года, из чего нетрудно сделать прогноз: из системы они вылетят примерно через сорок тысяч лет.
Впрочем, есть более оптимистичные оценки. NASA, некогда создавшее и запустившее «Вояджеры» и до сих пор получающее от них научную информацию, полагает, что границей можно посчитать не сферу Хилла — вдруг на ее окраине ничего нет, только пустое пространство, — а последние реальные тела, вращающиеся вокруг Солнца. Это кометы облака Оорта, его самой далекой от нас части. Поэтому в агентстве считают:
«”Вояджер-1″ и “Вояджер-2” еще не покинули Солнечную систему… Ее границами считается внешний край облака Оорта… Его размеры пока точно не известны, но… оценочно простираются до 100 тысяч астрономических единиц (15 триллионов километров, или 19 световых месяцев. — Прим. ред.)… У “Вояджера-2” уйдет… 30 тысяч лет на вылет за внешнюю границу облака Оорта».
Вообще говоря, надежды NASA на вылет его зондов из Солнечной системы всего лишь за жалкие 30 тысяч лет основаны на зыбком фундаменте. Никто не знает, где на самом деле кончается облако Оорта, и не исключено, что оно заходит дальше 15 триллионов километров от Солнца. Но поверим оптимизму американского космического агентства.
И куда на самом деле попали эти космические аппараты? О чем та новость, которую нам пытаются продать как «выход из Солнечной системы»?
Куда на самом деле вышел «Вояджер-2»
Сразу скажем: достижение «Вояджеров» действительно впечатляет. Они дальше всех зашли в космос, настолько, что некоторые ученые считают их угрозой человеческой цивилизации. Как так получилось?
Миссия стала возможной благодаря наблюдательности одного великовозрастного студента Калифорнийского технологического института. В 1964 году он обнаружил, что к концу 1970-х гигантские планеты Солнечной системы выстроятся на одной линии, что позволит использовать их гравитацию для разгона межпланетного зонда. Обычные ракеты дают космическим аппаратам не очень большую скорость — редко свыше 11-12 километров в секунду.
Поэтому идея Фландро, позволявшая разогнать космический зон до 17 километров в секунду, имела большое значение. Правда, деньги на космос всегда в дефиците. Поэтому оба зонда «Вояджер», которые должны были воспользоваться гравитацией Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна для саморазгона, получили урезанную задачу. Они должны были проработать всего несколько лет и исследовать только Юпитер и Сатурн. Считалось, что нужная для достижения Урана и Нептуна надежность потребовала бы создания слишком дорогих аппаратов нового типа. Поэтому на «Вояджеры» пустили более простые аппараты типа «Маринер», ранее использованные NASA для изучения близких к нам планет вроде Марса.
Однако со времен запуска обоих «Вояджеров» прошло уже 42 долгих года — примерно в десять раз больше, чем закладывалось в их «гарантированные» сроки работы. Они уже давно пролетели мимо Урана и Нептуна и даже вылетели за орбиту Плутона.
Поскольку других планет на их пути не предвидится, аппараты исследуют окружающую их космическую среду. На вид она пустая, но, на самом деле, насыщена частицами. Например, частицами солнечного ветра, ядрами атомов водорода и гелия, выбрасываемых Солнцем во все стороны. Область, где такой солнечный ветер доминирует над другими заряженными частицами (из-за пределов Солнечной системы), называется гелиосферой.
Разумеется, никто не рассчитывал заранее, что «Вояджеры» достигнут границ гелиосферы с работающими приборами, да еще способными отправлять данные на Землю. Однако они превзошли все ожидания, и в итоге в августе 2012 года «Вояджер-1» нащупал своими приборами край гелиосферы — примерно в 18 миллиардах километрах от Солнца. А в 2018 году NASA окончательно объявило о том, что и «Вояджер-2» покинул пузырь гелиосферы. Значит, он попал в межзвездную среду — ту, что лежит между областями «пузырей звездного ветра» как нашего Солнца, так и его звезд-соседей.
Сейчас, в ноябре 2019 года, в Nature Astronomy вышло сразу несколько работ о наблюдениях «Вояджеров» за состоянием среды вне гелиосферы. Это первые наблюдения такого рода, притом абсолютно неожиданные и поступившие от аппаратов, от которых никто не ждал такой живучести. До этого ученые не знали, где находится граница гелиосферы, а также то, как меняется количество космических лучей за ее пределами.
Зонды показали, что в норме примерно 70% галактических космических лучей отклоняются нашей гелиосферой, то есть проникающая радиация за пределами ее заметно выше, чем внутри. Эти данные не только важны для теоретической астрофизики: они нужны с практической точки зрения. Создатели любых зондов, которые смогут исследовать девятую планету или еще более далекие тела, должны знать, в насколько агрессивной среде им предстоит лететь.
Конечно, «Вояджеры» не будут работать вечно. С 2020 года их системы продолжат отключать из-за нехватки энергии, где-то после 2025-го они уже не смогу связываться с Землей. Но значение их открытий от этого меньше не станет.
читать дальшеПочему СМИ готовы обманывать читателя 30 тысяч лет подряд
Итак, достижение «Вояджеров» довольно масштабно и впечатляюще без всякого украшательства. Зачем же тогда СМИ, вслед за пресс-релизом на англоязычной EurekAlert, называют случившееся покиданием Солнечной системы? И почему их не смущает, что NASA прямо утверждает: в ближайшие 30 тысяч лет из Солнечной системы они не выйдут?
К сожалению, ответ на этот вопрос не особенно приятен. Он заключается в том, что новость «”Вояджеры” покидают гелиосферу» тяжело сделать «кассовой». Объяснять, где там границы Солнечной системы и почему надо считать достижением то, что «Вояджеры» прошли тысячную долю расстояния до них, — сложно. Куда проще подать новость, где звучат громкие слова про выход из Солнечной системы.
Особенно интересно, что «продать» такую новость можно не один раз — и не два. Например, издание «Лента.ру» первый раз сообщило о покидании «Вояджером» Солнечной системы в далеком 2003 году — 16 лет назад. Еще через десять лет, в 2013 году, оно снова написало «”Вояджер-1″ покинул Солнечную систему». В 2018 году «Лента» отчиталась, что Солнечную систему покинул и «Вояджер-2». Это высокий класс: редко удается заработать трафик на одинаково ошибочной по содержанию новости целых три раза подряд. И не надо думать, что «Лента» какая-то особенная. Точно так же о вылете тех же зондов из Солнечной системы писали «Медуза» и масса других СМИ.
Подобные «новости» в итоге неизбежно наносят большой ущерб репутации научно-популярных изданий и, к сожалению, даже самой науки. Рано или поздно читатель узнает, что «Вояджеры» проделали только тысячную часть пути из Солнечной системы. Но не всегда он узнает, на каком конкретно этапе произошло искажение дошедшей до него информации.
Часть читателей, некогда поверивших прессе, подумают, что преувеличения допущены самими учеными, а не популярными СМИ, Это то, чего желательно избегать при любых обстоятельствах, — тем более что в реальности ученые не называют случившееся «выходом зондов из Солнечной системы».
К сожалению, реальный мир далек от идеального. Многим СМИ все равно, что их громкий заголовок сегодня приведет к падению — и интереса — к их новостям завтра. В таких условиях читателю можно посоветовать только одно. Больше полагайтесь на свою голову, чем на громкие заголовки в СМИ. Мир часто не таков, каким кажется. Еще чаще он не таков, каким хочет казаться.
«Вояджер-2» приблизился к границе Солнечной системы
Владимир Гильен, 6 октября 2018
Космический аппарат, запущенный в 1977 году, приближается к гелиопаузе и уже через несколько месяцев может оказаться в межзвездном пространстве.
Объявление об этом было сделано NASA 5 октября. Оно основано на двух разных инструментах на борту аппарата «Вояджер-2». В конце августа они зарегистрировали небольшой всплеск в космических лучах, попадавших в зонд. Это похоже на то, что испытывал «Вояджер-1» примерно за три месяца до того, как вылетел в межзвездное пространство в 2012 году, но ученые не могут точно сказать, когда это случится на сей раз.
«Мы видим изменение в окружающей среде вокруг «Вояджера-2», в этом нет никаких сомнений, — говорит ученый проекта «Вояджер» Эд Стоун, физик из Калтеха. — Многое узнаем в грядущие месяцы, но все еще не имеем понятия, когда достигнем гелиопаузы. Единственное, что я могу сказать с уверенностью: мы пока еще не там».
Команда, работающая над миссией «Вояджер-2», знает, что космический аппарат находится примерно в 17,7 миллиарда километров от Земли. Однако трудно сказать, когда именно он покинет Солнечную систему, пройдя через гелиопаузу.
Гелиопауза представляет собой пузырь вокруг Солнечной системы, сформированный солнечным ветром — потоком заряженных частиц, непрерывно вылетающих из Солнца. Этот солнечный ветер ослабевает каждые 11 лет в соответствии с солнечным циклом. Другими словами, пузырь нашей звездной системы периодически расширяется и сжимается.
Учитывая то, что «Вояджер-2» не следует точь-в-точь по пути своего предшественника, ученые не уверены, что он будет испытывать те же изменения в данных во время своего путешествия на границе Солнечной системы. Так что до тех пор, пока «Вояджер-2» не пересечет гелиопаузу, нельзя с уверенностью сказать, где именно по отношению к ней он находится.
Когда бы он ни покинул Солнечную систему, «Вояджер-2» станет лишь вторым рукотворным объектом, вышедшим в межзвездное пространство.
Американское космическое агентство продолжает проработку перспективной межзвездной миссии. Сообщается, что проект базируется на уже существующих технологиях и может быть запущен в 2030 году. Участвующий в проекте физик из Института Джонса Хопкинса Ральф МакНатт (Ralph McNutt) сказал Wired: «На этот раз у нас есть видение, которое можно воплотить в реальность».
Концепция Interstellar Probe, разрабатываемая по заказу отделения гелиофизики NASA, впервые была обнародована летом 2018 года, и теперь инженеры сообщили некоторые новые детали проекта. А в конце 2021-го он должен быть представлен на суд экспертов Национальной академии наук в качестве одного из кандидатов на финансирование в рамках поддержки длительных проектов Decadal Survey.
Насколько известно, создатели проекта планируют использовать 770-килограммовый аппарат, который сможет стартовать на борту сверхтяжелой ракеты SLS (напомним, разработка носителя продолжается уже около полутора десятков лет и не закончена до сих пор, актуальная дата первого старта — 2021 год). Для придания зонду дополнительного ускорения может использоваться гравитационный маневр вокруг Солнца или Юпитера, который разгонит его до скорости более 160 тысяч километров в час.
С точки зрения баллистики предпочтительнее выглядит маневр в гравитационном поле Солнца, который позволяет добиться большего ускорения. Однако при этом аппарату придется заложить тесную петлю, пройдя даже ближе к звезде, чем зонд Parker, который остается самым близким к Солнцу искусственным телом и вынужден постоянно оставаться в тени специального защитного экрана. Даже если межзвездную миссию вооружить аналогичным экраном, его придется делать еще более массивным, что приведет к торможению над Солнцем и может свести на нет привлекательность такого маневра. Инженеры и ученые продолжают расчеты оптимальной траектории вокруг звезды, и более умеренный вариант — с петлей вокруг Юпитера.
Стоит заметить, что амбиции создателей Interstellar Probe не так грандиозны, как у организаторов проекта Breakthrough Starshot с длительным полетом к соседней звезде. NASA ожидает, что аппарат сможет проработать около 50 лет, отойдя от Солнца в тысячу раз дальше земной орбиты — в разы дальше, чем находятся сейчас самые дальние рукотворные объекты, зонды Voyager 1 и Voyager 2. Обладая намного большей скоростью, межзвездный аппарат нагонит их довольно быстро.
Тем не менее на полет к другой звезде разработчики не рассчитывают. Можно сказать, что де-факто Interstellar Probe будет скорее миссией для изучения границ Солнечной системы и ее ближайших окрестностей. Но прежде чем мы отправимся к другим звездам, нам понадобится это сделать.