On el vent solar cau a la popa i l’eternitat es troba al nostre costat … Què els espera a aquells que van poder trencar l’heliopausa i tocar la llum d’estrelles llunyanes? La resplendor fantasmal de les partícules del cinturó de Kuiper. Dècades de vol sense possibilitat de substituir unitats en fallida. Intents d’establir comunicacions amb la Terra des d’una distància de 200 unitats astronòmiques.
Amb les tecnologies modernes serà possible prendre fronteres tan llunyanes? Voleu a on provenen els senyals de ràdio amb un retard d’un dia? Fins i tot la llum deixa pas a una distància enorme, però la ment humana avança.
Saltar a la llum del dia
30.000 milions de quilòmetres. 70 anys de vol utilitzant les etapes superiors existents amb motors de combustible líquid. Les estacions interplanetàries modernes no estan dissenyades per a aquestes expedicions. Després de tres a quatre dècades, la bateria del radioisòtop es mor. El subministrament d’hidrazina als motors d’orientació AMC s’acaba. La comunicació es desconnecta i la sonda, que s’ha adormit per sempre, es dissol en un espai sense fi.
Fins ara, la humanitat ha aconseguit construir sis "naus estel·lars" que han superat la tercera velocitat còsmica i han deixat el sistema solar per sempre.
Aquí teniu els noms dels herois.
Les estacions interplanetàries automàtiques de la sèrie Pioneer numerades 10 i 11. Llançades el 1972-73. Els "pioners" van arribar a la regió dels planetes exteriors, transmetent a la Terra fotografies i dades científiques de la rodalia de Júpiter i Saturn per primera vegada. Després d’haver fet una maniobra al camp gravitatori dels planetes gegants, van deixar la regió eclíptica per sempre i van entrar en una batalla desigual amb l’espai i el temps.
La comunicació amb Pioneer 11 es va interrompre el 1995, quan ja estava molt més enllà de l'òrbita de Plutó. A hores d’ara, la sonda s’ha allunyat del Sol en 90 UA. i continua el seu camí cap a la constel·lació de l’Escut.
El seu bessó va durar exactament trenta anys a l'espai exterior: les darreres dades científiques de Pioneer 10 es van transmetre a la Terra el 2002. Segons els càlculs, el 2012 hauria d’haver estat de 100 UA. del sol. Una sonda que s’ha quedat adormida per sempre amb una placa d’or a bord vola cap a Alpha Taurus. Hora estimada d’arribada: 2.000.000 d. C.
Els següents herois participen en la al·lucinant missió Voyager, la més gran expedició feta mai en vols interplanetaris. Dues sondes van sortir a la carretera el 1977 amb l'esperança de visitar les rodalies de tots els planetes exteriors. La missió principal del Voyager va acabar amb un triomf complet: les sondes van estudiar Júpiter, Saturn, Urà, Neptú, els seus anells i 48 satèl·lits dels planetes gegants de la trajectòria del sobrevol. En el moment de passar per sobre de la capa de núvols superiors de Neptú, després de 12 anys de vol i 4.000 milions de km de distància recorreguda, la desviació del Voyager 2 respecte a la trajectòria calculada era de 200 metres increïbles.
Avui, 37 anys després del seu llançament, continuen el seu viatge a l’oceà interestel·lar, allunyant-se de la Terra a una distància de 107 i 130 UA. El retard del senyal de ràdio de la placa Voyager 1 és de 17 hores i 36 minuts. La potència del transmissor és de només 26 watts, però els seus senyals encara arriben a la terra.
La capacitat de memòria de l’ordinador de bord Voyager és 100 vegades inferior a la d’un reproductor mp3 modern. L’equip retro únic continua la seva feina a través dels remolins de tempestes electromagnètiques i de dècades de treball a l’espai lliure. Queden diversos litres d’hidrazina preciosa als tancs i la potència del generador de radioisòtops encara arriba als 270 watts. Ja més enllà de l'òrbita de Neptú, els programadors de la NASA van aconseguir "reflash" l'ordinador de bord del Voyager: ara les dades de la sonda estan codificades amb un codi Reed-Solomon doble altament segur (curiosament, durant el llançament de Voyagers, aquest codi encara no utilitzat a la pràctica). A principis del nou segle, les sondes van canviar a un conjunt de motors de control d’actituds (el conjunt principal havia fet 353 mil correccions en aquell moment), però cada dia és més difícil per al sensor solar trobar la seva llum tènue contra el fons de milers d’estels brillants. Hi ha una amenaça de pèrdua d’orientació i pèrdua de comunicació amb la Terra.
L’estiu del 2012, els equips del Voyager 1 van registrar una forta caiguda en la intensitat de les partícules carregades del vent solar: la sonda va creuar la frontera del sistema solar i va sortir de l’heliosfera. Ara els senyals de la sonda estan distorsionats per un nou so mai enregistrat: el plasma del medi interestel·lar.
Des de fa novè any, l'estació automàtica "New Horizons", llançada el gener del 2006, ha aparegut a la superfície, l'objectiu de la missió és Plutó, de l'aparença del qual no en sabem gairebé res. Hora estimada d’arribada a la destinació: 14 de juliol de 2015. Nou anys i mig de vol i només tres dies per conèixer de prop el planeta més llunyà.
New Horizons va deixar l’òrbita propera a la terra amb la velocitat més alta de totes les naus espacials: 16, 26 km / s respecte a la Terra o 45 km / s respecte al Sol, cosa que va convertir automàticament New Horizons en una nau estel·lar.
S'espera que després del pas de Plutó, la sonda continuï el seu treball a l'espai obert fins a mitjans de la propera dècada, després d'haver-se retirat del Sol per 50-55 UA. La durada més curta de la missió en comparació amb Voyagers es deu a la curta durada de l'operació de "bateria" del radioisòtop: a l'estiu del 2015, la potència de sortida dels RTG serà de només 174 watts.
Una mica darrere dels "New Horizons" vola un altre objecte remarcable: un escenari superior de combustible sòlid ATK STAR-48B. La tercera etapa del vehicle de llançament Atlas-5, que va portar la sonda New Horizons a la seva trajectòria de sortida cap a Plutó, també va guanyar velocitat heliocèntrica i ara deixarà certament els límits del sistema solar. Juntament amb ella, per la mateixa raó, dos pesos d’equilibri volaran cap a les estrelles. La segona etapa (etapa superior "Centaurus") va romandre en una òrbita heliocèntrica amb un període orbital de 2,83 anys.
Segons els càlculs, l'octubre del 2015 l'STAR-48B passarà a 200 milions de km de Plutó i desapareixerà per sempre a les profunditats de l'espai.
Els vaixells s’adormiran i el temps els perdrà sentit. En centenars de milers, potser milions d’anys, tots aquests objectes artificials arribaran a les estrelles. Però els científics estan interessats en la possibilitat de crear naus espacials OPERADORES capaces de continuar treballant a l’espai interestel·lar durant un període prolongat de temps, allunyant-se del Sol a una distància de centenars d’unitats astronòmiques.
Projecte TAU
TAU (Mil unitats astronòmiques). El concepte de 1987, que implicava enviar una estació automatitzada a una distància de 1/60 anys llum del Sol. El temps estimat de viatge és de 50 anys. El propòsit de l’expedició: la construcció d’un grandiós telemetre amb una base de 1000 UA, mesurament d’alta precisió de les distàncies a les estrelles, incloses les situades fora de la nostra galàxia. Tasques secundàries: estudi de la regió de l’heliopausa, solució del problema de la comunicació espacial a llarga distància, verificació dels postulats de la teoria de la relativitat.
La font d'alimentació de la sonda és un reactor nuclear de petita mida amb una potència tèrmica d'1 MW. Motor iònic amb una vida útil de 10 anys. Els autors del projecte TAU procedien exclusivament de les tecnologies existents en aquell moment.
Actualment, el projecte més detallat i factible d'una expedició interestel·lar és l'Innovador Explorador interestel·lar. Una sonda de mida compacta que transporta 35 kg d’equips científics a bord i equipada amb tres RTG i un sistema de comunicació espacial capaç de proporcionar una comunicació estable amb la Terra des d’una distància de 200 UA.
Acceleració mitjançant un accelerador de coets convencional amb combustible químic, maniobra gravitatòria a les rodalies de Júpiter i propulsors d’ions, en què el fluid de treball és xenó. Aquestes tres tecnologies existeixen i estan ben demostrades a la pràctica.
Motor d’ions de marxa de la sonda Deep Space-1
Un motor iònic requereix dues coses: un fluid de treball (gas) i diversos quilowatts d’electricitat. A causa del consum insignificant del medi de treball, el motor iònic pot funcionar contínuament durant deu anys. Per desgràcia, el seu impuls també és insignificant: dècimes de Newton. Això és completament insuficient per a un llançament des de la superfície terrestre, però en gravetat zero, a causa d'un funcionament continu a llarg termini i un elevat impuls específic, aquest motor és capaç d'accelerar la sonda a velocitats elevades.
A la missió Innovative Interstellar Explorer, que utilitza tres mètodes d’acceleració, els científics esperen accelerar la sonda a una velocitat de 35-40 km / s (més de 4 UA per any). Això és extremadament elevat segons els estàndards de la cosmonautica moderna (el Voyager 1 té un registre de 17 km / s), però és bastant factible a la pràctica utilitzant motors de propulsió elèctrics moderns i generadors d'energia de radioisòtops d'alta capacitat.
Els especialistes de la NASA han dut a terme investigacions sota el programa Innovtive Interstellar Explorer des del 2003. Inicialment, es va suposar que la sonda es llançaria el 2014 i assoliria el seu objectiu (moure 200 UA del Sol) el 2044.
Per desgràcia, es va perdre la finestra inicial més propera. El programa de sonda interestel·lar no és un programa prioritari per a la NASA (a diferència dels més realistes rovers de Mart, estacions interplanetàries i el telescopi espacial Webb en construcció).
Les condicions favorables per llançar una sonda interestel·lar es repeteixen cada 12 anys (a causa de la necessitat de realitzar una maniobra en el camp gravitatori de Júpiter). La propera vegada que s'obrirà la "finestra" el 2026, però està lluny del fet que aquesta oportunitat s'utilitzi per al propòsit previst. Potser alguna cosa es decidirà el 2038, però el concepte d’Explorador interestel·lar innovador probablement estarà infinitament obsolet en aquella època.
Els enginyers ja treballen en acceleradors de plasma electrotèrmics (VASIMR), motors dinàmics magnetoplasma i un motor Hall. Aquestes variacions del motor de coet elèctric també tenen un impuls específic elevat, comparable als batecs. imp. impulsors d’ions, però són capaços de desenvolupar un ordre de magnitud més accelerar el vaixell a les velocitats especificades en un temps més curt.
