Teprve podruhé v historii došlo k okamžiku, kdy se lidmi vyrobený objekt dostal do prostoru mezi hvězdami. Americká sonda Voyager 2 před nedávnem opustila heliosféru – neviditelnou ochrannou bublinu částic a magnetického pole, kterou vytváří naše Slunce. Odborníci porovnávali data z různých palubních přístrojů a na základě mnoha analýz dospěli k jednoznačnému názoru – 5. listopadu sonda překročila hranici slunečního vlivu. Této hranici se říká heliopauza a našli bychom ji v místech, kde se slabý a horký sluneční vítr setkává s chladným a hustým mezihvězdným materiálem. Dvojče této sondy, Voyager 1, překročilo tuto hranici již v roce 2012, ale Voyager 2 má funkční přístroj, který umožní historicky nevídané měření v této bráně do mezihvězdného prostoru.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Voyager 2 je momentálně více než 18 miliard kilometrů od Země a pozemní týmy s ním stále dokáží komunikovat, byť cesta trvá signálu rychlostí světla zhruba 16,5 hodiny než doletí ze Země k sondě, případně opačným směrem. Nejpřesvědčivějším důkazem, že Voyager 2 opravdu opustil heliosféru pochází z malého přístroje PLS (Plasma Science Experiment). Ten na sesterském Voyageru 1 přestal fungovat už v roce 1980, tedy třicet let před průletem heliopauzou. Až doposud bylo prostředí v okolí Voyageru 2 tvořeno především plasmatem, které plyne od Slunce. Tento tok označovaný jako sluneční vítr vytváří celou bublinu heliosféry, která obklopuje planety v naší soustavě.
Přístroj PLS sleduje elektrické proudy plasmatu k určení rychlosti, hustoty, teploty, tlaku a toku slunečního větru. PLS na Voyageru 2 sledoval 5. listopadu letošního roku prudký pokles rychlosti částic slunečního větru. Od té doby navíc přístroj nezaznamenal již žádný tok slunečního větru v okolí sondy. Vědci si tedy jsou jisti, že sonda opustila heliosféru.
Zdroj: https://www.nasa.gov
Jako dodatek k údajům o plasmatu, získal vědecký tým důkazy i z dalších přístrojů. Ať už šlo o subsystém pro sledování kosmického záření, přístroj sledující nízkoenergetické nabité částice, nebo magnetometr – všechna měření jsou konzistentní a podporují teorii o přechodu přes heliopauzu. Vědci se již těší na pokračování analýzy dat z dalších palubních přístrojů, které umožní vytvořit přesnější obraz okolního prostředí, kterým se nyní Voyager 2 pohybuje.
Zdroj: https://www.nasa.gov
„Je toho hodně, co se musíme naučit o mezihvězdném prostoru těsně za heliopauzou,“ říká Ed Stone, vědec z Caltechu v kalifornské Pasadeně, který je hlavním vědeckým pracovníkem týmu kolem sond Voyager. Obě sesterské sondy poskytnou detailní informace o tom, jak naše heliosféra interaguje s konstantním mezihvězdným větrem, který přichází z větších dálek. Jejich měření budou porovnávána s údaji získanými sondou IBEX (Interstellar Boundary Explorer vypuštěna v roce 2008). NASA navíc na rok 2024 připravuje vypuštění sondy IMAP (Interstellar Mapping and Acceleration Probe), která by měla tyto údaje sledovat ještě přesněji.
„Voyagery mají v naší heliofyzikální flotile opravdu speciální postavení,“ přiznává Nicola Fox, ředitelka Heliofyzikální divize v ředitelství NASA a dodává: „Náš výzkum začíná u Slunce a sahá až tam, kam se dostane sluneční vítr. To, že nám Voyagery posílají informace z oblastí na hraně slunečního vlivu nám dává dokonalou možnost nahlédnout do tohoto velmi neprobádaného prostoru.“ Historické události se věnuje i video od NASA, které českými titulky opatřil kolega Michael Voplatka.
To, že obě sondy Voyager opustily heliosféru a dostaly se do mezihvězdného prostoru však neznamená, že opustily Sluneční soustavu. A v blízké době je to rozhodně nečeká! Za vnější okraj Sluneční soustavy můžeme považovat oblast za koncem Oortova oblaku – pásu drobných těles, která stále obíhají kolem Slunce a jsou ovlivněna jeho gravitací. Velikost Oortova oblaku není známá, ale odhaduje se, že začíná zhruba 1 000 AU (astronomických jednotek – 1 AU = vzdálenost Země od Slunce, tedy cca. 150 milionů kilometrů) a může zasahovat zhruba do vzdálenosti 100 000 AU. Při současné rychlosti to tedy Voyageru 2 zabere dalších 300 let, než se dostane k vnitřnímu okraji Oortova oblaku a možná až 30 000 let k jeho opuštění.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
Sondy Voyager získávají energii z tepla, které uvolňuje radioaktivní materiál v zařízení zvaném RTG (radioisotope thermal generator). Množství rozpadajících se atomů průběžně klesá, což snižuje i výkon zdroje – zhruba o 4 watty ročně. Právě proto byly různé části sond Voyager včetně kamer deaktivovány, aby se s energií šetrněji hospodařilo.
„Myslím, že jsme všichni šťastní a že se všem ulevilo, když vidíme, jak dlouho obě sondy Voyager fungují a že dokáží překonávat i tyto milníky,“ říká Suzanne Dodd, projektová manažerka Voyagerů z kalifornské Jet Propulsion Laboratory a dodává: „Tohle je to, na co jsme čekali. Nyní se těšíme na to co se budeme schopni naučit z obou sond mimo heliosféru.“
Zdroj: http://upload.wikimedia.org/
Voyager 2 startoval v roce 1977 a bylo to 16 dní před startem Voyageru 1. Obě sondy dalece překonaly původní očekávání. Jejich úkolem bylo vydržet pět let ve vesmíru, během kterých měly prozkoumat Jupiter a Saturn. Jejich technický stav a pokrok umožňující zlepšování pozemních přijímacích stanic však dovolily oběma misím pokračovat. Ukázalo se, že Voyager 2 může proletět kolem Uranu a Neptunu. Díky dálkovému přeprogramování získaly sondy více možností než jaké měly při odletu od Země. Z mise ke dvěma planetám byla nakonec cesta ke čtyřem. Pětiletá mise se protáhla na 41 a zatím nekončí. Voyager 2 je tak nejdéle sloužící americkou misí v dějinách.
Příběh sond Voyager neměl vliv jen na současnou a budoucí generaci vědců a inženýrů, ale i na pozemskou kulturu včetně filmů, umění a hudby. Každá sonda nese zlatou desku se zvuky Země, obrázky a zprávami. Sonda může zůstat kompaktní možná i miliardy let a tyto zprávy mohou být časovou schránkou lidské civilizace, která v té době už nemusí existovat.
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://i.ytimg.com/vi/-Hl74zWStxs/maxresdefault.jpg
https://www.nasa.gov/…voyager_in_interstellar_space_annotated_1920x1080_72dpi-final.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia22924-640.gif
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/5-pia22922.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Voyager.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Family_portrait_%28Voyager_1%29.png
V-2 je 120 AU od Slunce a vzdaluje se rychlostí 3,2 AU/rok,na Zemi letí jeho signál 17 hodin, u V-1 je to 144 AU, 3,5 AU/rok a 20 hodin.
Opuštění heliopauzy Voyagerem 1 probíhalo před lety stylem odvolávám co jsem odvolal a NASA si dala pořádně načas, než ho definitivně potvrdila. Teď u dvojky to šlo od podezření po potvrzení pěkně rychle. Ve sportu existuje rozdílový hráč, tady máme rozdílový přístroj (PLS) 🙂
Mě by zajímalo, kolik mají paliva, kolik vyrábějí proudu a jakým způsobem a přesností jsou orientovány. To jsem nikde nenašel.
zkuste wikipedii 😉
Collectively, the RTGs supplied the spacecraft with 470 watts at launch (halving every 87.7 years), and will allow operations to continue until at least 2020
Sixteen hydrazine MR-103 thrusters on the mission module provide attitude control.[16] Four are used to execute trajectory correction maneuvers; the others in two redundant six-thruster branches, to stabilize the spacecraft on its three axes. Only one branch of attitude control thrusters is needed at any time.[17]
Thrusters are supplied by a single 28-inch (70 cm) diameter spherical titanium tank. It contained 230 pounds (100 kg) of hydrazine at launch, providing enough fuel until 2034
Dáky za snahu, ale myslel jsem aktuální stav. Kolik paliva zbývá, kolik proudu se vyrábí a jakým způsobem jsou sondy orientovány, resp. orientace upravována.
z elektrotechnickeho pohladu sa vyraba elektricky vykon P. elektricky prud I nie je dolezity sam o sebe, kedze je ho mozne transformovat.
Pri starte mali 3 RTG zdroje dokopy 470W . pouzite plutonium ma polcas rozpadu okolo 87 rokov. z rozpadoveho zakona je tam po 41 rokoch stale okolo 72% plutonia
0.5^(41/87) = 0.72
cize teoreticky ma okolo 72% povodneho vykonu, co je okolo 338W.
pri tejto aproximacii neberiem do uvahy to, ze aj produkty rozpadu su radioaktivne a nadalej produkuju teplo ako aj fakt, ze produkcia elektrickej energie nieje linearna s produkciou tepla. taktiez vek zariadeni urcite vplyva na tuto hodnotu.
Obrovsky obrovsky respekt tvorcom tejto sondy. po 41 rokoch ich sonda stale funguje a meria a aj napriek vzdialenosti 16.5 svetelnej hodiny stale dokazu zachytit jej signal. a ked uz sme pri tom vykone, tak antena ma vysielaci vykon len 23W. Pre porovnanie, mobilny telefon s dosahom niekolko kilometrov ma vysielaci vykon okolo 2W.
Tak jednoduché to není. Proud se nevyrábí přímo z plutonia, ale produkují jej termoelektrické polovodičové baterie z tepla vznikajícího radioaktivním rozpadem a ty ztrácejí postupně účinnost. Jestli v současnosti dají s bídou 50 W, tak je to moc. Ostatně ani plutonium tam není v čisté formě, ale jako kysličník.
to ze je to oxid nemeni nic na polcase rozpadu.
z wikipedie https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_program#Power
By 7 October 2011 the power generated by Voyager 1 and Voyager 2 had dropped to 267.9 W and 269.2 W respectively, about 57%
takze urcite to bude aj v sucastnosti niekde okolo 50% (~235W).
ak by mala vami spomenutych 50W, uz davno by nefungovala.
To, že jde o oxid zas takovou roli nehraje, vemte si atomovou hmotnost dvou kyslíků a porovnejte s jedním plutoniem. Navíc, jak již uvedeno, aktivita se tím nemění.
A co Ortův pás komet? Ten se do naší sluneční soustavy nepočítá?!!! Ten je vzdálen jeden světelný rok od Slunce, takže je hodně sporné o překročení do mezihvězdného prostoru.
Četl jste článek?
To, že obě sondy Voyager opustily heliosféru a dostaly se do mezihvězdného prostoru však neznamená, že opustily Sluneční soustavu. A v blízké době je to rozhodně nečeká! Za vnější okraj Sluneční soustavy můžeme považovat oblast za koncem Oortova oblaku – pásu drobných těles, která stále obíhají kolem Slunce a jsou ovlivněna jeho gravitací. Velikost Oortova oblaku není známá, ale odhaduje se, že začíná zhruba 1 000 AU (astronomických jednotek – 1 AU = vzdálenost Země od Slunce, tedy cca. 150 milionů kilometrů) a může zasahovat zhruba do vzdálenosti 100 000 AU. Při současné rychlosti to tedy Voyageru 2 zabere dalších 300 let, než se dostane k vnitřnímu okraji Oortova oblaku a možná až 30 000 let k jeho opuštění.
Rozlišujte dvě věci – mezihvězdný prostor začíná v místě, kde končí dominantní vliv slunečních částic, ale objekty gravitačně vázané na Slunce jsou mnohem dál, aniž by se to vylučovalo. Je to podobné (byť ne úplně přesné) jako situace u Země – atmosféra sahá nějakých pár set km vysoko, ale Zemi obíhá i Měsíc vzdálený přes 300 000 kilometrů.
Oort je bohuzel pro nase technologie trochu z ruky, ale mozna jeho vnitrni cast by byla teoreticky jiz dosazitelna, zejmena kdyz vidim, jak se Voyagery drzi stale pri zivote.
Jsme schopni zkounstruovat sondu rychlou cca 10 AU za rok, to je vice nez dvojnasobek rychlosti Voyageru, sonda by musela zustat v provozu minimalne 100 let. Voyagerum je pres 40 let.
Nasleduje muj tapetovaci odkaz 🙂
„V listopadu 2029 by se sonda měla nacházet ve vzdálenosti 103 AU od Země (1 AU = vzdálenost Země od Slunce, tj. 150 miliónů km). V tomto okamžiku vyčerpá veškeré zásoby pracovní látky pro iontové motory. Sonda se již bude pohybovat rychlostí 9,5 AU za rok, tj. přibližně 45 km/s.“
https://www.astro.cz/clanky/kosmonautika/superrychla-kosmicka-sonda-za-hranice-slunecni-soustavy.html
Pardon ne dvojnasobek ,ale trojnasobek rychlosti Voyageru
Když se zde nakouslo téma Oortova oblaku, tak zkusím upřesnit jedno hodně rozšířené nepochopení. Čísla v AU, která se v souvislosti s Oortovým oblakem často uvádějí (vnitřní hranice, vnější hranice), nejsou vzdálenosti od Slunce, ale velké poloosy drah (a ani ty samy o sobě ještě Oortův oblak nevymezují).
Za objekty Oortova oblaku považujeme ty, které:
– jsou (ještě) gravitačně vázány ke Slunci
– mají tak vzdálené afely drah/velké poloosy, že jsou nebo byly jejich dráhy významně ovlivňovány gravitací (slapovými silami) naší Galaxie a blízkých hvězd
– mají tak vzdálené perihely, že jejich dráhy již neovlivňují gravitačně velké planety.
Oortův oblak se dále dělí na dvě části:
– vnitřní: tělesa, která mají afely tak blízko, že dnes už jejich dráhy zmíněné vlivy neovlivňují, ale blízké hvězdy je ovlivňovaly v raných fázích Sluneční soustavy, kdy ještě Slunce bylo součástí otevřené hvězdokupy.
– vnější: tělesa, jejichž afely jsou tak daleko, že je Galaxie a blízké hvězdy ovlivňují dodnes.
Z výše popsaného vyplývá, že Oortův oblak není vzdálenostně vymezená oblast, ale soubor objektů na drahách s danými vlastnostmi. Vzhledem k orbitální rychlosti, která je nejmenší v afelu, stráví tato tělesa většinu své existence daleko od Slunce, ale i přesto se opakovaně do perihelů vrací. A protože jejich perihely mohou ležet i cca 40 AU od Slunce (kde už je gravitační vliv velkých planet malý), není problém tyto objekty objevit, a skutečně již první takové objekty objevujeme, a to nejen z vnitřního, ale i vnějšího Oortova oblaku!
Zde je obrázek z práce Shepard & Trujillo 2016, který vymezuje kombinace perihelů, excentricit a velkých poloos vnitřního a vnějšího Oortova oblaku a ukazuje první taková objevená tělesa.
http://sajri.astronomy.cz/tmp/Oort_cloud.jpg
Díky za podrobný výklad. Zaujalo mě, že Slunce bylo součástí otevřené hvězdokupy. Moc rád bych se dozvěděl víc o pozici Slunce a podobě jejího širšího okolí v historii. Můžete prosím doporučit nějaké zdroje?
Tomáš Vodička: to jsou otázky, na které astronomie odpověď nezná a vlastně ani nejdou moc dobře položit. Víme, jak je Slunce staré, víme, jakou rychlostí obíhá okolo středu Galaxie (takže můžeme říci, že jej za svou existenci oběhlo cca 20x). Podobné informace máme také o hvězdách v ne příliš velké vzdálenosti od (dnešní polohy!) Slunce. Nic z toho ale neznáme dost přesně (navíc neznáme dost přesně jak vypadá gravitační pole naší Galaxie, které rozhodně nelze aproximovat hmotným bodem v jejím středu), takže zpětně rekonstruovat přesné polohy Slunce a okolních hvězd neumíme. Navíc ani nemáme souřadnicový systém, vůči němuž bychom měli dávné polohy hvězd vztahovat (střed Galaxie je sice dobře definován, její hlavní rovina také, ale kterým směrem směřovat „osu X“, když se vše v Galaxii hýbe různými rychlostmi?).
Myslím, že neznáme ani „kandidáty“ mezi blízkými hvězdami, které by měly být těmi členy OH v raných fázích. Oni ani už nemusí být mezi blízkými hvězdami. OH se zkrátka časem rozpadnou a hvězdy, které je tvořily, se v Galaxii beznadějně rozutečou.
To, že Slunce vzniklo jako součást OH je pouze domněnka, která je ale podepřená spoustou pozorování a teoretickými modely. Dnes vidíme hvězdy vznikat pouze v OH – mezihvězdná mračna, jejichž kolapsem hvězdy vznikají, nikdy nekolabují do jednoho centrálního objektu, ale rozdrobí se na víc kusů. Ono to ani jinak moc nejde kvůli zákonu zachování momentu hybnosti.
A vlastně i to, že pozorujeme objekty vnitřního Oortova oblaku je toho nepřímý důkaz – bez hvězd v OH v blízkém okolí by se tato tělesa neměla jak na své dráhy dostat.
Tomáš Vodička>
V případě zájmu, nedávno jsem narazil na YT na přednášku od Pavla Kroupy na téma kulových hvězdokup. Pokud nevadí anglická čeština, tak vřele doporučuji.
https://www.youtube.com/watch?v=mnC2T0KNg-o
Mimochodem moc pekny komentar Carla Saga k Voyageru 1, kdyz dala vale Slunecni soustave:
https://www.youtube.com/watch?v=wupToqz1e2g
Mimochodem moc pekny komentar Carla Sagana k Voyageru 1, kdyz dala vale Slunecni soustave:
https://www.youtube.com/watch?v=wupToqz1e2g
V době startu Voyagerů se životnost amerických sond pohybovala v řádu několika let. Určitě nikdo nepočítal s tím, že Voyagery budou sahat po Amrahámovinám a že budou měřit v takových dálavách. Chtělo by to sondu k Sedně, což je těleso, které se převážně zdržuje kolem 1.000 Au, tedy v Oortově oblaku a nyní je “ za humny „.
Za humny (poblíž perihelia) budou všechna tato nám známá tělesa, pracuje tu výběrový efekt. Nemáme technologii, která by byla použitelná na systematické hledání takto malých objektů v celé šíři vnitřního Oortova oblaku.
A vyslat sondu do 1000 AU, to je při dnešním stavu techniky úkol pro mnoho generací (vizte článek) a Voyagery by proti tomu byly jen takové „výlety na Kokořín“.
Jo, nechcete vysílat sondu tak daleko, omlouvám se, budu číst pozorněji.
Camberra právě komunikuje s Voyagerem 2.
Je zajimavé, že dokážou na takovou vzdálenost se sendou ještě vůbec navázat kontakt, chápu že signál takovou dálku letí dlouho, ale že sem vůbec doletí.
Ono se to take nechyta na Yaginu, ale temi nejvetsimi radioteleskopy.
Je neuvěřitelné, jak slaboučký je signál ze sond, když dorazí k zemi.
By me zajimalo, jak je pri pohledu zpet, velke slunce…
Slunce, pozorované ze vzdálenosti 120 AU bude 120x menší, než pozorované od Země. Zářivý výkon bude cca 1/14000 výkonu u Země, což, pokud si dobře pamatuju, bude cca 0,1 W/m^2.
Takže takovej půlmilimetřík 🙂
Kulatá plastová špendlíková hlavička, pozorovaná (velmi zhruba) z 5 metrů 🙂 Milimetry jsou v tomto ošidné.
U obou Voyagerů je považováno dosažení konce heliopazu za velký milník, za velký wow, přitom nesmíme zapomínat, že jsme z vesmírného hlediska stále v těsném dosahu naší hvězdy Slunce, prakticky se sonda obě sondy od Slunce příliš nevzdálily.
Sondy čeká ještě tisíce let cesty na dosažení a překonání Kuiperova pásu a gravitační pole Slunce sahá až do vzdálenosti 2 ly ! Teprve tam končí vliv Slunce a začíná pravý mezihvězdný prostor ! To ale bude trvat pár desítek tisíc let vážení, při té „šnečí“ rychlosti všech těchto starších sond.
V 70-tých letech to byl sice vrchol techniky, ale na budoucí průzkum okolních hvězdných soustav vzdálené světelné roky tito vesmírní pionýři rozhodně nestačí. To je jako bychom chtěli poznávat celý svět z krunýře želvy.
Tak to je jasné. V kosmických vzdálenostech jsme pořád ještě za humny. Ale o další milník přece rozhodně jde. Překonání heliopauzy. Nejde jen o vzdálenost. Opuštění heliosféry je pozoruhodná záležitost. Už jen to, že na Voyagery působí jiné kosmické prostředí než na cokoliv jiného, co pochází ze Země. Ani jejich horní stupně raket to podle mě ještě nezvládly, neprodělaly tolik gravitačních manévrů. Dokonce ani Pioneer 10, který je momentálně dál od Slunce než Voyager 2, ale letí přibližně opačným směrem a tam to je k opuštění heliosféry hodně dlouhá cesta. Při vypuštění první družice si lidé také říkali, že zatím nic moc, ale návštěva třeba Saturnu, to bude něco. A o existenci nějaké bubliny heliosféry mohli jen spekulovat.
Tak, jak jste to napsal, to nedává smysl. Gravitační pole Slunce sahá do nekonečna (stejně jako gravitační pole jakéhokoliv jiného hmotného objektu). Stejně tak i jeho (gravitační) vliv.
Ve vzdálenosti 1 až 2 ly začínají převažovat vlivy naší Galaxie (ovšem pouze pro objekty, které se vůči Slunci pohybují velice pomalu). Proto se hranice Sluneční soustavy klade zhruba do těch míst, což v článku nikdo nerozporuje, stačí ho číst celý…
Rozběhla se tu debata o energetických zdrojích Voyagerů. Sluší se podotknout, že právě za toto životně důležité zařízení vděčí obě sondy (a všechny další vydávající se na cestu od Slunce) pozoruhodnému člověku s českými kořeny.
Krátké video zde:
https://www.stream.cz/slavni-neznami/10004359-ben-abeles-muz-ktery-dal-energii-kosmickym-sondam