Что будет дальше с отправленными в 1977 году в космос зондами «Вояджер»?

5 сентября 1977 года американцы отправили в космос пару космических зондов «Вояджер». Спустя 12 лет завершилась их главная и единственная миссия по исследованию двух газовых гигантов Солнечной системы Юпитера и Сатурна. Но в 1989 году NASA решило не сворачивать программу, а продлить, ведь приборы аппаратов оставались в норме.

Второй этап программы получил название Voyager Interstellar Mission (VIM). Учёные послали зондам новые задачи — собрать научные данные о составе межпланетной среды, а если повезёт, то и о межзвездной, изучить газ, пыль, электромагнитные поля, а после передать данные на Землю. И на этот раз «Вояджеры» выполнили и даже перевыполнили план. Газовые гиганты остались в прошлом и сейчас зонды несутся навстречу неизведанному. Эти летящие в кромешной тьме роботы стали самыми далёкими рукотворными объектами, когда-либо посланными человеком.

Где они сейчас?

Итак, заходим на сайт NASA и смотрим, где сейчас находятся зонды. От Земли «Вояджер-1» удалён на расстояние почти в 23 млрд. км, он летит со скоростью 16,9 км/с, или 61 000 км/ч относительно Солнца. Что же касается «Вояджера-2», его и нашу планету разделяет почти 19 млрд. км, относительно Солнца его скорость 15 ,3 км/с, или 55 000 км/ч.

Прежде чем приступить к основной части статьи, сделаем небольшое пояснение. Во многих СМИ, в том числе и англоязычных, пишут, что эти роботы вышли за пределы Солнечной системы. На сайте NASA это опровергается, там говорится, что зонды покинули гелиосферу и сейчас движутся в межзвездной среде, то есть по-прежнему на них оказывает влияние Солнце. По словам Ольги Катушкиной, сотрудника Института космических исследований РАН, Солнечная система располагается в межзвёздной среде, поэтому нельзя считать, что «Вояджеры» с нашей системой распрощались.

Где конец Солнечной системы — вопрос, на который учёные пока не ответили. Есть версия, что за границами Облака Оорта — гипотетической области, которая служит “домом” долгопериодическим кометам. Протяжённость этого “облака” может составлять триллионы километров.

Как поддерживается “жизнь” аппаратов?

Источник питания зондов — комплект из 3-х радиоизотопных термоэлектрических генераторов MHW-RTG (РИТЭГ). Каждая такая батарея представляет собой 38-килограммовый цилиндр, внутри которого хранится 4,5 кг плутония-238, выделяющего 2400 Вт тепла, которое затем преобразуется в электрическую энергию.

Комплекты MHW-RTG на борт «Вояджеров» установили ещё в 1975 году, то есть работать они начали за 2 года до старта. К моменту запуска мощность каждого генератора составляла примерно 470 ватт. Каждый РИТЭГ «Вояджеров» вырабатывает электрическую мощность при помощи 300 кремний-германиевых термопар (выработка происходит за счёт разницы внутренней и внешней температур РИТЭГов). Однако эти термопары со временем “стареют” и подвергаются воздействию нейтронного излучения, которое появляется при распаде плутония. От этого их производительность падает.

Миссия Voyager Interstellar Mission продолжается уже 44 года, период полураспада плутония-238 — 88 лет, это значит, что генераторы, использующие это «топливо», теряют 0,78% своей мощности в год. На сентябрь 2017 года у «Вояджеров» осталось 72,9% запасов топлива. К 2050 году мощность сократится до 56,5%. Но до критического уровня мощность упадёт гораздо раньше — в 2025 году, её больше не хватит для общения с Землёй. Тогда учёные отключат приборы на «Вояджерах», но перед этим специалисты установят с ними сеанс связи, чтобы принять последний поток данных.

На 2021 год почти все научные инструменты на «Вояджерах» отключены, работают лишь некоторые приборы, которые проводят исследования магнитного поля и плазмы.

Что с аппаратами будет дальше?

Зонды продолжают двигаться по инерции, их двигатели отключили после завершения основного этапа миссии. Учитывая, что скорость «Вояджера-1» больше, чем его собрата, он первым удалится от Солнца на 1 световой год. Произойдёт это через 20120 лет. Приблизительно в 40000 году зонд встретится со своей первой звездой — Gliese 445. Сейчас Gliese 445 находится от Земли на расстоянии чуть больше 17 световых лет и она быстро несётся в направлении нашего светила, гораздо быстрее, чем «Вояджер-1» удаляется от него. Когда произойдёт “встреча”, зонд будет находиться от Солнца в 2 световых годах, а Gliese 445 — на расстоянии 4 световых лет. «Вояджер-1» пролетит мимо звезды на расстоянии 1,7 световых лет от неё.

По мнению учёных, «Вояджер-1» покинет пределы Солнечной Системы где-то через 28 000-80 000 лет, после чего его захватит притяжение Млечного Пути. Аппарат начнёт долгое скитание по галактоцентрической орбите, будет вращаться вокруг центра Галактики вместе с Солнцем и другими звёздами. Один оборот вокруг центра он будет делать каждые 200 млн. лет. Чтобы разорвать притяжение Галактики, зонду нужно развить скорость около 330 км/с, что маловероятно, поэтому аппарат надолго останется на орбите вокруг Галактического центра.

Пройдут миллиарды лет, прежде чем фотоны высоких энергий наконец разрушат «Вояджер-1».

Правда, нельзя исключать и встречи с астероидами, в этом случае зонд погибнет намного раньше. Но если столкновений не произойдёт, только представьте, аппараты будут продолжать своё путешествие даже тогда, когда исчезнет Земля, другие планеты нашей системы, и даже когда Солнце превратится в белый карлик.