Els investigadors del Laboratori de Propulsió a raig van ser privats del seu descans tranquil durant molt de temps. Emocionats pels descobriments, van dormir en atacs i arrencades i, quan es van despertar, van tornar de pressa cap al centre de control de vol de l’estació interplanetària automàtica Voyager. Aquí, les màquines digitals funcionaven amb una velocitat fabulosa, transformant milers de bits d’informació, distorsionats per l’espai i la interferència atmosfèrica, en fotogrames de telecronícules, gràfics esvelts i interminables files de números. Les persones amb aire respirat observaven les imatges en color del Saturn que s’acostava a les pantalles.
33 milions de quilòmetres es va quedar al planeta de reconeixement espacial. Han passat quatre anys des del seu llançament al cosmodrom i un llarg camí s'estén darrere de Voyager durant 2.000 milions de quilòmetres. El perillós cinturó d’asteroides amb els seus infinits corrents de cossos de meteorits s’ha travessat amb seguretat. Els fràgils dispositius electrònics van resistir el fred sever de l’espai mundial i les tempestes electromagnètiques a les rodalies del planeta més gran del sistema solar: Júpiter.
I endavant? El risc de col·lisions amb roques i masses de gel prop de Saturn abans que la Voyager emprengui el seu viatge de 8 anys als planetes més llunyans: Urà i Neptú.
… Una imatge grandiós va aparèixer davant els ulls dels que estaven al Centre de Control. Saturn, coronat amb un enorme "collaret", ja ocupava gairebé tot el quadre de la imatge de televisió. Un planeta de color groc daurat amb pals grisencs i cinturons variats amb prou feines discernibles a la boira es va precipitar i va girar a l’abisme negre del cel.
Els investigadors fixen la seva mirada en els famosos anells de Saturn, que han perseguit els astrònoms durant diversos segles.
El gran Galileu va ser el primer a notar alguna cosa estranya en l’aparició de Saturn. El telescopi de Galileu era massa feble i al científic li semblava que Saturn tenia nanses com un sucrer. Només mig segle després, Christian Huygens va demostrar que els estranys semicercles als costats del planeta no són més que anells prims, sinó molt amples.
La distància al planeta és de 33 milions de quilòmetres. A la pantalla, hi ha tres anells de Saturn, descoberts des de fa temps amb l’ajut de telescopis: A, B i C. Tanmateix, a les imatges de l’espai es pot veure quelcom que no es pot veure des de la Terra. En primer lloc, la complexitat de l’estructura dels anells i el seu sorprenent color.
L’anell més gran –l’exterior– destella amb un color platejat, el mig és lleugerament vermellós i l’interior és de color blau fosc, és translúcid, com si fos de matèria prima i amb prou feines tangible.
8 milions de quilòmetres. Només un quart de l’hemisferi de Saturn s’adapta a una imatge de televisió. Al costat del planeta, brillaven dues llunes estretament pressionades l’una contra l’altra: Tetis i Dione. Però els científics tornen constantment a l’estudi dels anells. No són visibles tres, sinó set anells, niats l'un dins de l'altre. Aquests són, recentment descoberts: F - fora de l’antiga A, G - fora de la nova F, E - l’anell més ampli més allunyat del planeta, D - el més proper a Saturn.
Però, què és? Comparant fotografies, els experts veuen que cadascun dels grans anells es divideix en molts "cèrcols" estrets i amb prou feines perceptibles. En una foto es van comptar amb 95! Fins i tot en el negre "buit" de 4.000 quilòmetres d'amplada entre els anells A i B, que sempre s'ha reconegut com a buit, els científics han comptabilitzat dotzenes de "cèrcols" prims.
2 milions de quilòmetres. Els instruments de Voyager tenen com a objectiu apropar-se ràpidament a Tità, la lluna més gran de Saturn. És més gran que el planeta Mercuri. L’entusiasme dels astrònoms és fàcil d’entendre. Tità és l'únic satèl·lit de tot el sistema solar amb una atmosfera poderosa que és 10 vegades més gruixuda que la de la Terra. Voyager va volar passat Tità a una distància de 6, 5 mil quilòmetres, 60 vegades més a prop que la distància de la Terra a la Lluna. I, tanmateix, els científics van veure poc a la pantalla: la boira espessa de l’atmosfera de Titan, similar al smog químic, va evitar.
1 milió de quilòmetres. A la pantalla, la fulgurant i brillant Rhea és la segona lluna més gran de Saturn. Tot està ple de cràters: el continu bombardeig espacial va durar milers de milions d’anys. Un altre satèl·lit que brillava en la vellutada negror de l’espai va entrar a la vista de la càmera. Es tracta de Dione, que és més similar a la nostra Lluna que altres objectes del sistema de Saturn, però els "mars" de Dione no estan coberts de lava solidificada. El gel d’aigua és visible a tot arreu, sòlid com la pedra. La xarxa de "cordes" blanques parla dels llocs on l'aigua que esclatava des de les entranyes es va solidificar instantàniament, envoltada d'una gelada ferotge. La temperatura superficial de Dione és de menys 180 ° С - aquí el sol brilla 900 vegades més feble que a l’òrbita de la Terra.
El satèl·lit anteriorment desconegut Saturn-12 (S-12) flota davant els ulls dels investigadors. Sorprenentment, es troba a la mateixa òrbita que Dione. Al mateix temps, S-12 vola sempre per davant de Dione a una distància de 1/6 de la circumferència orbital. En la mecànica celeste, aquest fenomen se sol anomenar ressonància orbital.
300 mil quilòmetres. La cita amb Saturn arribarà aviat. Des de la banda esquerra de l'explorador, com si agradés la seva arribada, va aparèixer Mimas. Sembla estrany. Fa milers de milions d’anys, aquest satèl·lit va xocar amb un gran cos celeste: una explosió de força colossal va arrencar tant gel i pedra del cos de Mimas que es va formar un cràter de 9 profunditats i 130 quilòmetres d’amplada. El cràter ocupa una quarta part de l’hemisferi del satèl·lit.
101 mil quilòmetres. A tal distància, el planeta gegant i el missatger de la Terra es van reunir i es van separar. Saturn és tan gran que durant les hores d’aproximació més pròximes només es va poder veure un petit fragment de núvols al marc de la televisió. Els núvols de color groc-marró, impenetrables a la vista, són a tot arreu. Entre les fluctuants ratlles blanques, vòrtexs i halos, hi ha algunes taques verd-blaves, de la mida de Groenlàndia o Austràlia, que són "finestres" per on travessen els vòrtexs de gas de les profunditats del planeta.
De tots els planetes del sistema solar, Saturn només ocupa el segon lloc de Júpiter. Al seu interior, hi hauria prou espai per a tres-cents globus. Però la densitat mitjana del gegant és molt baixa: si hi hagués un oceà sense fi fantàstic en algun lloc, Saturn flotaria a la seva superfície com un suro.
Segons el nou model, creat pels instruments de Voyager, el planeta ens apareix com una bola oblata d’hidrogen i heli als pols. El poderós embolcall gasós de Saturn, amb una pressió creixent, es converteix en un estat líquid més proper al centre. Un planeta líquid fins al nucli.
I què passa amb el nucli sòlid? Té la mida de la Terra, però té una massa 15-20 vegades més. Tan alta és la densitat de matèria al centre del planeta, on la pressió és de 50 milions d’atmosferes terrestres! I la temperatura és de + 20.000 graus! La bola líquida bull i, a la capa superior dels núvols del planeta, regna un fort fred. Com sorgeix aquesta enorme diferència de temperatura? Amb la immensitat de l’interior del planeta i la seva colossal gravetat, els fluxos de gas triguen centenars d’anys a transferir la calor de les profunditats a la capa de núvols superior de l’atmosfera de Saturn.
Pluja estranya
Saturn irradia a l’espai tres vegades més energia de la que rep del Sol. En primer lloc, la calor es crea per la contracció gradual del gegant gasós: el seu diàmetre disminueix en mil·límetres per any. A més, Saturn té una altra font d’energia fantàstica. L’esfera calenta de Saturn s’ha refredat des del mateix naixement del sistema solar. Segons els càlculs dels astrofísics, fa 2.000 milions d'anys, a una gran profunditat del planeta, la pressió de l'interior va caure per sota del punt crític de concentració d'heli. I va començar a ploure … Estranya pluja que s’aboca fins avui. Les gotes d'heli cauen durant molts milers de quilòmetres pel gruix de l'hidrogen líquid, mentre apareix la fricció i apareix l'energia tèrmica.
Temps tempestuós
Sota la influència de la rotació ràpida del planeta (qualsevol punt de l'equador de Saturn es mou 14 vegades més ràpid que a l'equador de la Terra) bufen vents de força monstruosa al misteriós món: en un lloc, l'equip de Voyager va registrar la velocitat dels núvols de 1600 km / h. Com t’agrada aquesta refrescant brisa?
Les lents de la càmera del Voyager llisquen cap a l’hemisferi sud de Saturn. De sobte, va aparèixer a les pantalles del Centre de Control de la Missió una taca ovalada de desenes de milers de quilòmetres, una còpia de la Gran Taca Vermella a Júpiter. El planeta Terra pot cabre lliurement a l'interior del lloc. Però això és només un vòrtex atmosfèric enfurismat a l’atmosfera de Saturn, que no té fi.
Xoc
Voyager continuava el seu vol passat Saturn quan les comunicacions per ràdio es van interrompre sobtadament. Els científics no estaven preocupats: segons els càlculs, el dispositiu va desaparèixer a la "ombra de ràdio" del planeta. Quan l'explorador "va emergir" de l'altra banda de Saturn, la situació es va tornar realment greu. El mecanisme de direcció del plat giratori amb instruments està encallat. No seria possible fotografiar el costat nocturn del planeta?! És una llàstima que, a causa d’un mal funcionament tècnic, s’hagi de cancel·lar la reunió prevista amb els grans satèl·lits - Enceladus i Tethys.
Senyals abocades des del centre de control a l’ordinador de bord de l’estació interplanetària. El control sobre la reparació del mecanisme es va complicar amb la distància còsmica: el temps de retard del senyal de ràdio entre la Terra i Saturn és d’1,5 hores. Al final, el cervell digital de Voyager va desbloquejar les unitats d’orientació de les càmeres de televisió, però es va perdre el temps i només Tethys va conèixer de prop.
Quan el dispositiu ja s’allunyava de Saturn a una velocitat de 22 km / s, els científics van veure una tempesta elèctrica als anells de Saturn. Un llamp, que il·lumina el costat de l’ombra, fa llums vermells sobre els núvols nocturns del planeta …
El final de l’obra espacial
Els fets descrits anteriorment van tenir lloc el 1980-1981, quan dues estacions interplanetàries automàtiques Voyager 1 i Voyager 2 van sobrevolar Saturn. Per evitar repeticions, vaig decidir no parlar-ne per separat: totes les notícies sobre el sistema de Saturn, transmeses a la Terra per dos dispositius, condicionalment "posades a la boca" d'un amb el nom de "Voyager" (sense número).
Es fa una mica ofensiu adonar-se que després de tres dècades, les nostres tecnologies espacials s'han mantingut al mateix nivell.
Cada nit, quan el sol es pon i el cel que s’enfosqueix es cobreix d’una dispersió d’estrelles, veiem el Cosmos. L’exploració espacial requereix una tecnologia fantàsticament sofisticada basada en els assoliments avançats del coet, l’electrònica, la tecnologia nuclear i altres branques científiques i tecnològiques intensives en ciència. Per tant, els vols de sondes interplanetàries, malgrat el seu aparent irrealisme i la manca de cap benefici pràctic, requereixen la solució de nombrosos problemes aplicats: la creació de fonts d'energia potents i compactes, el desenvolupament de tecnologies per a comunicacions espacials de llarg abast, la millora de les estructures i motors, el desenvolupament de nous mètodes de maniobra d’assistència per gravetat, inclòs.h. utilitzant punts de Lagrange. Tot aquest front de la investigació es pot convertir en la "locomotora" de la ciència moderna i els resultats obtinguts poden ser útils per resoldre problemes més urgents. Tot i això, la majoria dels problemes continuen sense resoldre's.
Tots els intents tímids moderns d’explorar els planetes exteriors (missions d’Ulisses, Cassini, New Horizons) es basen en les mateixes tecnologies i desenvolupaments que es van utilitzar en el projecte Voyager. Durant 30 anys, no s’ha creat cap tipus de motor nou, adequat per a vols interplanetaris. Per exemple, els impulsors d’ions de la sonda d’investigació japonesa Hayabusa, que es consideren d’alta tecnologia ultramoderna, són de fet desenvolupaments ben oblidats de mitjan segle XX: els impulsors d’ions es van utilitzar àmpliament en els sistemes de control d’actituds del Soviet satèl·lits meteorològics Meteor. En segon lloc, els motors d’ions són una eina bastant específica: realment tenen un consum de combustible increïblement baix (uns pocs mil·ligrams per segon), però, en conseqüència, creen una empenta de diversos mil·lenwtons. Es necessiten molts anys per accelerar una nau espacial i, en conseqüència, no s’obté cap benefici real.
Els motors de reacció convencionals de propulsió líquida (LPRE), no només són molt voraces: el seu treball es limita a desenes (centenars) de segons, a més, no són capaços d’accelerar la nau espacial a la velocitat requerida, per exemple, òrbita de Saturn. El problema fonamental és que el cabal de gas és massa baix. I no és possible plantejar-lo de cap manera.
El pic de la moda als anys 50: el motor a reacció nuclear no va rebre desenvolupament, a causa de la manca d’avantatges significatius. Tot i la flama inextingible d’un reactor nuclear, aquest motor requereix un fluid de treball, és a dir, de fet, es tracta d’un motor coet convencional de combustible líquid amb totes les conseqüències i desavantatges que se’n deriven.
La forma original de viatjar a l’espai mitjançant els impulsos d’explosions nuclears, proposada per Freeman Dyson el 1957 (Projecte Orion), va romandre sobre el paper, massa atrevida i, francament, una idea dubtosa.
Els "conqueridors de l'espai" (aquí és irònic en relació amb tota la humanitat) durant 50 anys de l'era espacial no han estat capaços de crear un motor eficaç per moure's en l'espai interplanetari. Mai no hauríem vist ni Júpiter ni Saturn, si no fos per una pista d’especialistes en mecànica celestial: utilitzar la gravetat dels planetes per accelerar l’AMS. El "billar interplanetari" us permet guanyar una velocitat enorme (15-20 km / s) sense utilitzar un motor i explorar els afores del sistema solar. L'únic problema són les "finestres de llançament" estrictament limitades, uns quants dies (setmanes) cada pocs anys. No hi ha lloc per al més mínim error. Llargs anys de vol i poques hores per a una cita amb l'objecte de la investigació.
Amb l'ajut de maniobres gravitacionals, "Voyagers" va volar, segons el mateix esquema, la sonda moderna "New Horizons" vola a Plutó, però només trigarà 9 anys a travessar el sistema solar. I llavors l’expedició només tindrà un dia per explorar un planeta llunyà. La sonda correrà davant de Plutó a gran velocitat i desapareixerà per sempre a l’espai interestel·lar.
