Kuinka Voyager Toimii

{h1}

Voyager-ohjelma käynnisti kaksi miehittämättömiä koettimia avaruuteen. Voyager-avaruusalukset vangitsivat uskomattomia kuvia ja tekivät uskomattomia tieteellisiä löytöjä.

Tällä hetkellä kaksi avaruusalustaa, jotka lanseerattiin maapallolta vuonna 1977, kulkevat avaruudessa yli 48 000 km / h. Ne ovat molemmat muutaman miljardin mailin päässä, kauemmas maalta kuin mikään muu ihmisen tekemä esine. 25. elokuuta 2012 yksi heistä risteätiin tähtienväliseen tilaan, jolloin ensimmäinen avaruusalus poistui aurinkokunnasta

Voyager 1 ja 2 kantaa koodattuja viestejä mahdollisille vieraalle sivilisaatiolle. He ovat jo opettaneet tutkijoille paljon heliosheath, aurinkokunnan uloin kerros. Mutta mikään niistä ei ole edes mitä heille on suunniteltu.

Voyagerin avaruusalukset on rakennettu lentämään ulkoisten planeettojen (Jupiter, Saturnus, Neptunus ja Uranus) ohi ja tutkimaan niitä tarkasti, ihmisen historian ensimmäistä kertaa heitä oli seurattu lähelle. Avaruusalus onnistui upeasti, mikä laajensi planeetta-tieteen suuria harppauksia. Vain sen jälkeen, kun he olivat saavuttaneet ensisijaisen tehtävänsä, he jatkoivat maapallon laajimmille etsimilleen.

Kuitenkin se oli äärimmäisen hyvää onnea ja ajoitusta, että tehtävät olivat mahdollisia ollenkaan - ja samanlainen onnettomuustutkimus, joka lähes katkesi Voyager-projektin ennen kuin se koskaan poistui maasta. Nämä kunnianhimoiset tehtävät tuottivat uusia edistysaskeleita kiertoradan tieteen ja matematiikan kehityksessä, mutta ne olivat melkein heittäytyneet kalliimman avaruusalusohjelman eduksi. Lähes kaikki miehittämättömät avaruusoperaatiot perustuvat nykyään Voyagersin saamaan tietoon ja kokemukseen.

Tarkastelemme tarkasti epäilyttäviä Voyager-avaruuskoettimia ja kaikkia niiden mukana toimittamia teknisiä laitteita. Jäljitämme niiden kehitystyön kehitysvaiheista lopulliseen kohtalonsa valovuosina kaukana maapallosta. Tulevaisuudessa aurinkokuntamme suurimpia planeettoja pysähtyy. Ja jos mietit, mikä on kultaisen tietueen joka Voyager kantaa viesteiksi ulkomaalaisille elämänmuodoille, annamme heille pyörimisen. Ovatko ulkomaalaiset koskaan löytäneet ne?

Voyager 1 ja 2: Grand Tour

Voyager 1 kokoonpanossa

Voyager 1 kokoonpanossa

1970-luku oli siirtymäkausi Yhdysvaltojen avaruustyölle. Apollo-ohjelma oli lähestymässä, ja NASA yritti selvittää, millainen miehitetty avaruuslento ottaisi. Marinerin tehtävät laajensivat sisäisten planeettojen tuntemusta lähettämällä avaruuskoettimia lentämään ohi (ja joissakin tapauksissa kiertoradalla) Marsia, Venusta ja Elohopeaa. Oli alustavia suunnitelmia lähettää Mariner-tehtävän vierailla eräissä ulkomaalaisissa planeetoissa, mutta käyttäen kemiallista rakettipotkuria, tällainen matka kesti 15 vuotta tai enemmän.

Samanaikaisesti tärkeitä edistysaskeleita tehtiin tiedeajossa painovoiman avustetut kiertoradat. Vaikka matematiikka ja fysiikka ovat melko monimutkaisia, perusajatus on se, että avaruusalus voi käyttää läheisen planeettamme painovoimaa antamaan sille suuren nopeusvoiman, kunhan avaruusalus noudattaa oikeaa kiertorataa. Mitä korkeampi planeetan massa on, sitä voimakkaampi painovoima on, ja sitä suurempi isku. Tämä tarkoitti sitä, että kun avaruustunnistin pääsi Jupiteriin (aurinkokuntamme massiivimpiin planeetoihin), se voisi käyttää Jupiterin painovoimaa kuin rintareppu ja lähteä tutkimaan kauempana olevia planeettoja.

Vuonna 1965 Gary Flandron insinööri huomasi, että 1970-luvun puolivälissä ulkoiset planeetat olisi kohdistettu siten, että avaruusalus olisi mahdollista käydä heitä kaikkia käyttäessään sarjaa painovoimavaltaisia ​​tehosteita [lähde: Evans ]. Tämä täsmällisyys ei ollut vain elämäkertainen tapahtuma - se ei toistu enää 176 vuotta. Oli hämmästyttävää sattumaa, että tekninen kyky toteuttaa tällainen tehtävä syntyi muutama vuosi ennen planeettojen riviin sallimaan sen.

Aluksi kunnianhimoinen hanke, joka tunnetaan nimellä Suuri matka, olisi lähettänyt sarjan koettimia vierailemaan kaikkiin ulkoisiin planeteihin. Vuonna 1972 projektin budjetit olivat kuitenkin suunnilleen 900 miljoonaa dollaria, ja NASA suunnitteli avaruussukkulaitoksen kehittämistä [lähde: Evans]. Kun valtava kiertokulun kehittämiskustannukset nousivat, Grand Tour peruutettiin ja korvattiin vaatimattomammalla missioprofiililla. Tämä olisi Mariner - ohjelman laajentaminen, jota kutsutaan nimellä Mariner Jupiter-Saturn -missio (MJS). Mariner-alustalla ja parannetulla Pioneer 10: n vuoden 1973 Jupiterin lentokoneella saadulla tietämyksellä uudet kokeet saivat lopulta nimensä Voyager. Suunnittelu valmistui vuonna 1977. Optimistiset NASA-insinöörit ajattelivat, että he voisivat käyttää painovoima-avusteisia reittejä saavuttaakseen Uranuksen ja Neptunuksen, jos alustava vierailu Jupiterille ja Saturnille (ja muutamille heidän kuistaan) saatiin onnistuneesti päätökseen. Grand Tourin ajatus vilkastui takaisin elämään.

Viimeinen Voyagerin toimintasuunnitelma näytti näin: kaksi avaruusalusta (Voyager 1 ja Voyager 2) käynnistettiin muutaman viikon välein. Voyager 1 lennättäisi Jupiterin ja useiden Jupiterin kuujen suhteellisen läheisestä etäisyydestä, skannaamalla ja ottamalla kuvia. Voyager 2 lennättäisi myös Jupiterin ohi, mutta varovaisemmalla etäisyydellä. Jos kaikki menevät hyvin, molemmat koettimet olisi Catapulted kohti Saturnus by Jupiterin painovoima. Voyager 1 tutkisi sitten Saturnuksen, erityisesti renkaat, sekä Titan-kuun. Siinä vaiheessa Voyager 1: n liikerata vetää sen pois aurinkokunnan järjestelmästä ekliptika (planeettojen orjalaitteiden taso), poispäin kaikista muista planeettoista ja lopulta itse aurinkokunnasta.

Samaan aikaan Voyager 2 vierailee Saturnuksessa ja useissa Saturnin kuuissa.Jos se vielä toimisi kunnolla, kun se oli valmis, sitä lisäisi Saturnuksen painovoimaisuus käydä Uranuksessa ja Neptunuksessa ennen kuin jäisi ekliptikseen ja poistuu aurinkokunnasta. Tätä pidettiin kauan, mutta uskomattomasti kaikki toimi suunnitellusti.

Seuraavaksi, millaista laitteistoa Voyagers tarttivat avaruudessa?

Mikä aloitti ensimmäisenä?

Voyager 2 käynnistyi Cape Canaveralilta Fla. Titan-Centaur -rakennelmaan 20.8.1977. Voyager 1 käynnistyi 5. syyskuuta 1977. Miksi numerointi päinvastoin? Kun matkustivat ulkoisiin planeettoihin, Voyager 1 kulki Voyager 2: n läpi ja saavutti ensin Jupiterin. NASA katsoi, että yleisö olisi hämmentynyt, jos Voyager 2 alkoi raportoida ensin, joten numerointi ei noudata käynnistysjärjestystä.

Voyager-laitteet

Voyager-avaruusalus

Voyager-avaruusalus

Molemmat Voyager-avaruusalukset ovat samoja. Heillä ei ole tyylikäs, aerodynaaminen muotoilu, koska ilman aerodynaamista kitkaa ei tarvitse huolehtia. Ne painavat 1 592 kiloa, ne koostuvat pääbusseista, suurta vahvistusta tuottavasta antennista, kolmesta puomista, joissa on tieteellisiä instrumentteja ja virtalähde sekä kaksi muuta antennia.

Pääbussi on Voyagerin runko. Se on 10-puolinen laatikko, joka on 5,9 metriä (1,8 metriä), ja siinä on joitain tieteellisiä välineitä, elektroniikkaa ja polttoainesäiliötä rakettipotkureille. Vetolaitteita käytetään ohjaamaan venettä uudestaan ​​liikuttamalla tilaa.

Pääväylän päällä oleva korkea-vahvistusantenni on 12 metriä (3,7 metriä) ja näyttää satelliittiantennilta. Tämä antenni on, miten Voyagers saavat komentoja maapallolta ja lähettää kerätyt tiedot takaisin. Riippumatta siitä, missä Voyager-avaruusalus lentää, korkean vahvistuksen antenni osoittaa aina kohti maata.

Yksi tärkeimmistä linja-autoista ulottuvista puomista kuljettaa Voyageriä radioisotooppisen lämpöenergian syöttö. Plutoniumdioksidin pelletit vapauttavat lämpöä luonnollisen hajoamisen kautta. Tämä lämpö muunnetaan sähköksi käyttämällä termoelementtien sarjaa. Vaikka teholähtö ei ole kovin vahva, se tukee Voyagersin elektroniikkaa ja laitteita hyvin kauan. Tehon ei odoteta menevän kokonaan vuoteen 2020 saakka. Virransyöttö asetettiin puomiin, jotta säteily saataisiin häiritsemään muiden tieteellisten instrumenttien kanssa.

Kahdella muulla puomilla on useita instrumentteja. Nämä sisältävät:

  • magnetometri
  • Kosmisen säteen ilmaisin
  • Plasman ilmaisin
  • Photopolarimeter
  • Infrapuna-interferometri
  • spektrometri
  • radiometri
  • UV-spektrometri
  • Pieni energian varautunut hiukkaslukija
  • Plasman aaltoilmaisin

[lähde: Evans, Dethloff & Schorn]

Ehkä tärkeimmät instrumentit Voyagersissa, yleisön osalta, ovat kameroita. Myös instrumenttipuomiin asennetut kamerat ovat 800x800: n tarkkuudella, sekä laajakulmaisilla että kapeakenttäversioilla. Kamerat palasivat ennennäkemättömiä valokuvia ulkoisista planeteista ja antoivat meille näkemyksiä aurinkokunnastamme, jota emme olleet koskaan ennen todenneet (mukaanlukien kuuluisa lähtöpaikka, joka näyttää sekä maapallon että maapallon samassa kehyksessä). Kameroita kuljettava puomi voitaisiin siirtää itsenäisesti muusta alustasta.

Voyagerin tietojärjestelmä oli myös erittäin vaikuttava. Tietäen, että vene olisi omalla suurimmalla osalla ajasta, kun viivästyminen hallinnan ja vastauksen välillä maapallolta kasvaa kauemmas käsityön siirtyessä avaruuteen, insinöörit kehittivät itsekorjaava tietojärjestelmä. Tietokoneessa on useita moduuleja, jotka vertaavat vastaanottamiaan tietoja ja lähtöohjeita, joista he päättävät. Jos yksi moduuli eroaa muista, sen oletetaan olevan virheellinen ja poistetaan järjestelmästä, joka korvataan yhdellä varmuuskopioyksiköistä. Se testattiin pian käynnistymisen jälkeen, kun puomiston käyttöönoton viivästyminen oli väärä toimintahäiriö. Ongelma korjattiin onnistuneesti.

Seuraavassa osassa selvitetään, mitä olemme oppineet Voyager-tehtävistä.

Maadoitus

Vaikka Voyagers itse tekivät kaiken tietojen keräämisen, oli tärkeitä lähetyselementtejä myös kentällä. Voyagersin signaaleista tuli yhä vaikeampaa havaita, kun ne lensivät ulkoiseen aurinkokuntaan, joten NASA paransi maailmanlaajuista radiovastaanottoverkkoa havaitsemaan ne paremmin. Sarja 230 metrin (70 metrin) radioastiat vetävät Voyager-tiedot ja lähettävät signaalit siihen, ylläpitämällä lähes jatkuvaa viestintää [lähde: Evans].

Neptune ja sen jälkeen

Jupiterin Great Red Spot, joka ulottuu päiväntasaajalta eteläisen polaariselle leveysalueelle, kuten Space Probe Voyager 2: n 1979 näkee.

Jupiterin Great Red Spot, joka ulottuu päiväntasaajalta eteläisen polaariselle leveysalueelle, kuten Space Probe Voyager 2: n 1979 näkee.

Vaikka Voyagerin eliniänkustannukset maksoivat yli 750 miljoonaa dollaria, vuoteen 1989 mennessä avaruusalukset olivat palauttaneet tarpeeksi tieteellisiä tietoja Encyclopedia Britannican 6000: n numeron täyttämiseksi [lähde: Evans]. Valitut tiedemoduulit valittiin tutkimusryhmien tekemistä ehdotuksista eri puolilla Yhdysvaltoja. Tieto Jupiterista, Saturnuksesta, Uranuksesta ja Neptunuksesta (ja useista heidän kuistaan), joita oppimme Voyager-tehtävistä, ei ollut vain valtava määrä vaan myös vaikutusvaltainen. Se muokkasi tieteellisiä oppikirjoja kouluissa eri puolilla Yhdysvaltoja, ilmoitti julkisesta käsityksestä aurinkokunnasta ja loi perustan nykyaikaiselle avaruusohjelmalle. Suuri osa siitä, mitä tiedämme ulkoisista planeettoista, tuli Voyagerista. Ei ole puhuttu tuhansista valokuvista, jotka on otettu niistä näkökulmista, joita ihmiset eivät olleet aiemmin kokeneet. Nämä loistavat Jupiterin ja Saturnin kuvat polttivat yleisön mielikuvitusta ja herättivät innostusta tulevaisuuden avaruustutkimukseen.

Voyagerilta saimme lisätietoja Jupiterin säästä; Jupiterin, Saturnuksen ja Uranuksen ympärillä olevat renkaat; tulivuoren aktiivisuus Jupiterin kuussa Io; Saturnuksen kuujen massat ja tiheydet; ilmakehän paine Titaniin, Saturnin suurin kuu; Uranuksen magneettikenttä; ja pysyvä sääjärjestelmä Neptunusta niin suuri kuin Maa, joka tunnetaan nimellä Great Dark Spot. Kun Voyager 2 saavutti Neptunuksen, se oli 1989. Yli kymmenen vuotta oli kulunut käynnistämisestä, ja monet alkuperäisen tehtävän työskentelevistä tutkijoista olivat siirtyneet eteenpäin. Voyager oli ohittanut Jupiterin, Saturnuksen ja Uranuksen vuosina 1979, 1981 ja 1986.

Kuinka Voyager toimii: voyager

The Great Dark Spot on Neptunon pinnalla, kuten Voyager 2 avaruusalus havaitsi vuonna 1989. Paikalle, jonka katsottiin olevan pyöritelevä kaasumassamassa, oli kadonnut vuoteen 1994 mennessä ja korvattiin samankaltaisella paikalla eri paikassa.

Missä he nyt ovat? Kaksi Voyageria ei ole yhdessä. Voyager 1 liikkuu pohjoiseen (suhteessa maapallon suuntaukseen aurinkokunnasta), kun taas Voyager 2 liikkuu etelään. Vuonna 2007 he molemmat tulivat heliosheathiin, aurinkokunnan uloimpaan osaan. Siinä aurinkotuuli täyttää tähtienväliset magneettikentät ja muodostaa rajan iskuaallolla. Voyagers läpäisi iskunvaimennuksen ja lähetti tiedot takaisin, antaen tähtitieteilijöille ensimmäisen ajatuksensa heliosäteen muodosta ja sijainnista. Syyskuun 21. päivänä 2013 Voyager-tutkijat ilmoittivat, että Voyager 1 jätti aurinkokunnan 25.8.2012.

Vaikka jotkut Voyager-välineet eivät enää toimi, ne jatkavat tärkeiden tietojen lähettämistä. Kuvittele auto, joka on ollut tiellä jatkuvasti vuodesta 1977, ja saat käsityksen siitä, kuinka hämmästyttävä nämä avaruusalukset ovat. Nykyisellä etäisyydellään se vie radiotaajuuksia, jotka kulkevat valon nopeudella yli 14 tuntia saavuttaakseen maapallon. Vene laskeutuu polttoaineella niiden suuntaavan työntövoiman suhteen ja joutuu virtaamaan joitain välineitä tulevina vuosina, koska niiden plutonium loppuu. Vuoteen 2020 mennessä ne ovat tummia ja hiljaisia.

Silti he jatkavat nykyistä liikerataansa liikuttaen yli 30 000 mph: n (48,280 km / h), joka kääntyy Linnunradalle kymmeniä tuhansia vuosia. Ilman ilmakehää avaruudessa he eivät koskaan syövytä, ja heitä on vähän, jotta ne kaatuvat tähtienväliseen tilaan. Se vie noin 40 000 vuotta ennen kuin ne tulevat vielä toisen tähtäyksen valovuosina. Voyagerit voivat matkustaa satojen tuhansien tai jopa miljoonien vuosien ajan.

Entä jos Voyagers tapaa jonkin päivän älykäs ulkomaalainen sivilisaation? Olemme jättäneet heille viestin.

Voyager Golden Record

"Earth Sounds" kullattu levy ja Yhdysvaltain lippu, joka on valmistettu varastointiin Voyager 2 avaruusalustalla, projektipäällikkönä John Cassini (vas.) Kennedy Space Centerissä.

Kun NASA huomasi, että Voyagers lopulta matkustaisivat aurinkokuntamme reunan yli, he päättivät, että olisi hyvä olla jonkinlainen viesti kaikille älykkäille ulkomaalaisille, jotka saattaisivat jonain päivänä löytää ne. Komitea, jota johtaa tähtitieteilijä Carl Sagan laittaa nämä viestit yhteen. Ne sisältyvät kullatut kuparilevyt, jotka on kaiverrettu paljon vinyylilevy-albumin tapaan. Levyn osa sisältää äänitiedon, mukaan lukien erilaisia ​​musiikkia, terveisiä, jotka on puhuttu 55 eri kielellä (joista osa on hyvin hämärää tai pitkään kuollutta) ja valikoima luonnon ääniä. Levyihin kuuluu myös 122 kuvaa, jotka on koodattu levylle värähtelyinä dekoodauksen ohjeilla.

Jokaiselle levyn peitelevylle on useita symboleja, jotka kuvaavat tietueen tallennusmenetelmää (kynä ja asennuslevy ovat mukana). Kuvien dekoodausohjeet paljastetaan, kuvaavat "kuvan aloitussignaalin", kuvasuhteen ja ensimmäisen kuvan toiston, joten ulkomaalaiset tietäisivät, saivatko ne oikein. Tähtikartta, joka näyttää selvästi maan sijainnin, täydentää kuvaa.

Jos ulkomaalaiset ihmettelevät, kuinka kauan Voyagerin he ovat matkustaneet, he voivat tutkia pääväylään kiinnitetyn uraani-238-palan lähellä tietuetta. Isotooppisuhteiden tutkiminen (olettaen, että he tietävät uraani-238: n puoliintumisajan), he voivat sitten päätellä, kuinka kauan näytettä oli ollut avaruudessa.

Mitä musiikkia ulkomaalaiset kuulevat soittaessaan levyään? Useimmiten perinteinen musiikki eri kulttuureista, kuten alkuperäisamerikkalaiset, skotlantilaiset bagpipit ja afrikkalainen rituaalimusiikki. Se on myös eräs klassisen musiikin "suurimmista osumien" kokoelmista. Nykypäivän kappaleet ovat "Johnny B. Goode", Chuck Berry ja Louis Armstrongin jazz-numero.

Kuinka Voyager toimii: voyager

Dekoodausohjeet ja kartta kultaisen tietueen kannessa

Levyjen kuvat vaihtelevat ja sisältävät maapalloja, aurinkokuntamme muiden planeettojen kuvia, kuvia eläimistä ja useita ihmiskuvia. Carl Sagan kirjoitti kirjan nimeltä "Murmurs of Earth". Yhteensopiva CD-levy julkaistiin vuosikymmeninä myöhemmin.

Voyager-levyt ovat samanlaisia ​​kuin plaketti, joka on sijoitettu Pioneer 10: een ja Pioneer 11: een, vaikka Voyager-levyjen luojat käyttivät paljon aikaa varmistaakseen, että ulkomaalaiset voisivat purkaa sen. Monet maapallon tiedemiehet eivät voineet purkaa Pioneerin plakkia koskevia tietoja. Tuolloin jotkut ilmaisivat huolestuneisuutensa siitä, että kaikki viholliset ulkomaalaiset, jotka löytävät Voyager-levyn, saisivat kartan, joka johtaa heidät suoraan Maahan. Kuitenkin Voyagers viettää kymmeniä tuhansia vuosia välikatotilanteessa, ennen kuin ne ovat missä tahansa lähellä toista tähteä, joten asia ei ole oikeastaan ​​välitön huolenaihe. Jos levyjä löytyy koskaan, tulevaisuudessa saattaa olla niin, että ihmisiä ei enää ole olemassa.

Jos haluat mielenkiintoisempia artikkeleita avaruustutkimuksesta, kokeile seuraavaa sivua.

V'Ger

"Star Trek: The Motion Picture" -elokuvassa (ensimmäinen Star Trek -elokuva) paljon osaa juonivat V'Ger-nimisen outoa sähköisen elämän muodon ympärille. Elokuvan loppuun mennessä paljastuu, että V'Ger on yksi Voyager-avaruuskoettimista (Voyager 6, joka ei koskaan ollut todellisessa maailmassa), joka on joko saanut itsensä tunnetta tai on antanut tunne vieraiden rotuun. Se haluaa hävittää koko ihmiskunnan, mutta sen sijaan se muuttuu uudeksi elämänmuodoksi.

Fiktiivisen Star Trek -kaikkeuden sisällä on jonkin verran kiista V'Gerin asemasta Trek-historiassa. Jotkut viittaavat siihen, että V'Ger loi Borgin, kylmän, loogisen ulkomaalaisen rodun, joka tulee Star Trek: The Next Generationin ensisijaisiksi roistoiksi. Toiset ajattelevat, että Borg tapasi V'Geriä, mutta kyborsi-ulkomaalaisia ​​oli ennen tilaisuuskokousta.


Video Täydentää: Myynnissä nyt Jkl 590e, katsastettu Voyager.




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com