Voyager 1 je jedan svjetlosni dan daleko od nas, evo šta je sve otkrio putem

Svakog dana sa Zemlje prema udaljenim dijelovima svemira kreće signal namijenjen letjelici Voyager 1. Radio-valovima treba 24 sata da stignu do nje, a 18. novembra letjelica će dostići udaljenost od jednog svjetlosnog dana od Zemlje. To je prekretnica koju nije bilo predviđeno da dosegne kada je lansirana prije gotovo pola stoljeća.

Signal se šalje s jedne od tri lokacije NASA-ine mreže za komunikaciju s dubokim svemirom, ovisno o rotaciji Zemlje: iz Kalifornije, Španije ili Australije. Parabolična antena usmjerava radio-valove prema letjelici koja se kreće sve dalje od nas. Voyager 1 i dalje odgovara na pozive, ali vrijeme između slanja poruke i prijema odgovora raste iz dana u dan. Od svih naučnih instrumenata na letjelici uključena su još dva: magnetometar i instrument za mjerenje plazma-valova. Ostali su ugašeni radi uštede energije, a uskoro bi mogli biti isključeni i preostali.

Tokom putovanja Voyager 1 otkrio je vulkane na Jupiterovom mjesecu, pomogao naučnicima da bolje razumiju Saturn i njegove prstenove, snimio Zemlju kao „blijedu plavu tačku“ i postao prvi ljudskom rukom napravljeni objekt koji je ušao u međuzvjezdani prostor, piše newscientist.com.

Misija planirana na pet godina

Voyager 1 lansiran je 5. septembra 1977. godine, a njegova blizanačka letjelica Voyager 2 poletjela je nekoliko dana ranije. Njihova misija bila je planirana na pet godina, ali obje letjelice i dalje rade i obavljaju mjerenja.

Voyager 2 krenuo je sporijom putanjom koja ga je odvela pored Urana i Neptuna. Voyager 1 ga je ubrzo pretekao i prvi stigao do Jupitera i Saturna. Voyageru 2 trebat će još devet godina da dosegne udaljenost od jednog svjetlosnog dana od Zemlje.

Prvi veliki zadatak Voyagera 1 nakon napuštanja Zemlje bio je prolazak kroz asteroidni pojas između orbita Marsa i Jupitera. Tokom devet mjeseci putovanja kroz to područje naučni instrumenti bili su isključeni kako bi se sačuvala energija za susret s divovskim planetama.

Za razliku od prizora kakvi se često prikazuju u naučnoj fantastici, asteroidi su u tom pojasu rijetko raspoređeni. U prosjeku ih dijeli oko milion kilometara, pa je opasnost od sudara bila mala.

Jupiterovi prstenovi i vulkani na Iji

Susret s Jupiterovim sistemom 1979. godine bio je jedan od naučno najuspješnijih dijelova misije. Voyager 1 snimio je više od 18.000 fotografija plinovitog diva i njegovih mjeseca, mnogo oštrijih od snimaka koje su ranijih godina napravile letjelice Pioneer 10 i Pioneer 11.

Zahvaljujući tim fotografijama otkriveni su Jupiterovi prstenovi, kao i munje i polarne svjetlosti među oblacima planete. Prolazak pored Jupiterovih mjeseca pokazao je da su oni mnogo složeniji nego što se ranije pretpostavljalo.

- Osjećaj novine vjerovatno ne bi bio veći ni da smo istraživali neki drugi Sunčev sistem, napisao je u radu objavljenom 1979. Bradford Smith, voditelj tima zaduženog za snimanje.

Na Ganimedu i Evropi otkrivene su ogromne mreže grebena i pukotina, dok se pokazalo da je Amaltea izdužena, a ne sferična. Na Iji su prvi put uočeni vulkani, što je bilo neočekivano i za naučnike šokantno otkriće.

Smith ih je nazvao „vjerovatno najspektakularnijim otkrićem misije Voyager“. Podaci su Jupiterov sistem prikazali kao dinamično i raznoliko područje, a prolazak letjelice označio je početak dugotrajnog nastojanja da se on bolje razumije.

Saturn, njegovi mjeseci i otkrića koja su mijenjala udžbenike

Prolazak pored Saturna 1980. označio je kraj primarne misije Voyagera 1. Za samo dva dana letjelica je prikupila dotad nezabilježene podatke o planeti, njenim prstenovima, mjesecima i njihovom međusobnom djelovanju.

Mjerenja kamerom širokog vidnog polja pokazala su koliko se kretanje atmosfere na Saturnu razlikuje od onog na Jupiteru, pružajući važne podatke o atmosferama divovskih planeta. Snimci su otkrili i složenu strukturu Saturnovih prstenova te pokazali da čestice iz njih padaju prema planeti.

- Atmosfera otkrivanja tokom prolazaka pored planeta bila je izuzetno intenzivna. Mnogi od nas nisu željeli otići na spavanje iz straha da će nešto propustiti. Nije bilo sumnje da u stvarnom vremenu mijenjamo udžbenike i da će naše kolege godinama proučavati te podatke, kaže William Kurth sa Univerziteta Iowa.

Neobično svijetla površina Saturnovog mjeseca Encelada i struktura blijedog, krajnjeg vanjskog prstena naveli su istraživače da prvi put pretpostave kako taj prsten nastaje od čestica koje izbacuje ledeni mjesec. Također su pretpostavili da bi se ispod Enceladove površine mogla nalaziti tečna voda. Obje pretpostavke kasnije su se pokazale tačnim.

Voyager 1 otkrio je i tri nova unutrašnja Saturnova mjeseca, a prvi put su prikazane površine još osam mjeseca koji su ranije viđeni samo kao udaljene tačke.

Posebno su značajni bili snimci Titana izbliza, jedinog mjeseca u Sunčevom sistemu s gustom atmosferom koja je relativno slična Zemljinoj. Ta opažanja prvi put su otkrila njegovu strukturu i atmosferu te ukazala na sličnosti sa Zemljom i mogućnost postojanja života.

Dok je Voyager 2 nastavio prema Uranu i Neptunu, donoseći važne podatke o ledenim divovima, Voyager 1 krenuo je bržom putanjom prema vanjskim dijelovima Sunčevog sistema.

Zemlja kao „blijeda plava tačka“

Godine 1990, daleko iza Neptuna i šest milijardi kilometara od Sunca, Voyager 1 posljednji put je okrenuo kamere prema mjestu s kojeg je krenuo. Nakon toga su zauvijek ugašene.

Letjelica je snimila seriju od 60 fotografija na kojima se vide Sunce, Venera, Zemlja, Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Od njih je napravljen mozaik poznat kao „porodični portret“ Sunčevog sistema. Merkur je bio preblizu Suncu da bi se vidio, dok je Mars zaklonio zalutali Sunčev zrak.

To je i dalje jedini put da je naš Sunčev sistem fotografisan kao cjelina. Ideju za mozaik imao je astronom Carl Sagan, član Voyagerovog tima, koji je želio pokazati mjesto Zemlje u svemiru. Svaka planeta na fotografijama izgleda poput sićušne svijetle tačke u svemirskom prostoru.

Posebno poznat postao je snimak Zemlje nazvan „blijeda plava tačka“. Sagan je o njemu pisao u istoimenoj knjizi iz 1994. godine.

- Možda nema boljeg prikaza ludosti ljudske uobraženosti od ove udaljene slike našeg malenog svijeta. Za mene ona naglašava našu odgovornost da budemo ljubazniji jedni prema drugima i da sačuvamo i njegujemo blijedu plavu tačku, jedini dom koji smo ikada poznavali, napisao je Sagan.

Rekordna udaljenost i pogled na Mliječni put

Voyager 1 je 1998. godine, na oko 10,3 milijarde kilometara od Sunca, pretekao letjelicu Pioneer 10 i postao najudaljeniji objekt koji je čovjek napravio. Tu poziciju zadržao je do danas.

Nijedna dosad lansirana letjelica ne putuje dovoljno brzo da bi ga sustigla, zbog čega se očekuje da će u doglednoj budućnosti ostati najudaljenija svemirska letjelica.

Njegova udaljenost omogućila je i mjerenja koja nisu bila moguća iz blizine Zemlje. Sunčeva svjetlost dugo je onemogućavala mjerenje Lyman-alfa zračenja iz Mliječnog puta, određene talasne dužine svjetlosti koju mlade zvijezde emituju tokom najtoplije faze svog života. U drugim galaksijama to zračenje služi kao pokazatelj nastajanja zvijezda.

Voyager 1 ga je prvi put izmjerio 1993. godine, nakon što je izašao izvan Neptunove orbite i Sunčevog blještavila. Istraživači su to, međutim, otkrili tek kada su 2011. ponovo analizirali podatke.

Kako naučnici o nastanku zvijezda u Mliječnom putu znaju mnogo više nego o istom procesu u udaljenim galaksijama, ti podaci omogućavaju povezivanje saznanja i korištenje naše galaksije kao boljeg laboratorija za razumijevanje ostatka svemira.

Kroz „kosmičko čistilište“ do međuzvjezdanog prostora

Na udaljenosti od oko 18 milijardi kilometara od Sunca nalazi se područje koje se naziva „kosmičko čistilište“ ili područje stagnacije. Tu brzina Sunčevog vjetra naglo opada i on prestaje jačati Sunčevo magnetsko polje nasuprot međuzvjezdanom prostoru.

Na krajnjoj granici njegovog dosega magnetsko polje se sabija dok Sunčev vjetar nailazi na otpor međuzvjezdane sredine. Njegova snaga tada se udvostručuje, označavajući rub zaštitnog omotača Sunčevog sistema, heliosfere.

Postojanje tog područja ranije je bilo teorijski predviđeno, ali nijedna letjelica nije prošla kroz njega prije Voyagera 1, koji je to učinio 2011. godine.

- Niko nije zamišljao da će se utjecaj Sunčeve atmosfere protezati tako daleko. Očekivali smo da ćemo, ako nastavimo mnogo dalje od Saturna, otkriti nešto novo, ali ne i revoluciju kakvu su donijele letjelice Voyager, kaže Stamatios Krimigis sa Univerziteta Johns Hopkins u Marylandu.

Pri prolasku kroz rubne dijelove Sunčevog sistema Voyager 1 izmjerio je nagli porast kosmičkog zračenja, što je ukazalo da čestice iz drugih dijelova galaksije prodiru u Sunčev sistem.

Godinu kasnije letjelica je prešla heliopauzu, vanjsku granicu heliosfere. Heliosfera ima dugačak rep nalik repu komete, a Voyager 1 izašao je na suprotnoj strani Sunca, na udaljenosti od oko 18,1 milijardu kilometara od njega.

Definicija granice Sunčevog sistema nije jednoznačna, pa odgovor na pitanje nalazi li se Voyager 1 izvan njega zavisi od toga koja se granica uzima u obzir. Ipak, izuzetno povećanje gustoće elektrona oko letjelice pokazalo je da je ušla u međuzvjezdani prostor. Time je postala prvi objekt koji je čovjek napravio, a koji je stigao do tog područja.

Većina instrumenata tada je odavno bila ugašena, ali je letjelica nastavila mjeriti plazmu u svojoj neposrednoj okolini. Prelazak heliopauze donio je vrijedne podatke o heliosferi i prve neposredne podatke o međuzvjezdanom prostoru.

Zlatna ploča kao poruka o Zemlji

Na Voyageru 1 nalazi se zlatna ploča, svojevrsna audiovizuelna vremenska kapsula koja predstavlja čovječanstvo i život na Zemlji. Ako je tokom daljnjeg putovanja pronađe neki inteligentni oblik života, iz njenog sadržaja moći će saznati gdje se Zemlja nalazi i ko na njoj živi.

Ploča sadrži prizore prirodnih i arhitektonskih znamenitosti, pahulja, školjki i različitih naroda. Na njoj su i pozdravi na 55 jezika, simfonije, pjesme, glasanje ptica, grmljavina i zvuk nadolaska plime.

- Nadao bih se da bi im pronalazak Voyagera pokazao da smo radoznali i da tragamo za znanjem o svemiru. Nadam se da bi shvatili i da je potrebno mnogo pojedinaca koji rade zajedno kao tim da bi se ovakav uređaj poslao u nepoznato, kaže Kurth, koji je u Voyagerovom timu više od 50 godina.

Krimigis smatra da ljude fascinira udaljenost koju je letjelica prešla, ali i činjenica da se sada dvije opservatorije nalaze izvan utjecaja Sunčeve atmosfere, u galaksiji.

Dio predviđen za 250 okretaja radi i nakon 8,5 miliona

Dugotrajnost Voyagera 1 dijelom je rezultat odluka inženjera iz prvobitnog tima, koji su letjelicu opremili s dovoljno goriva da stigne do vanjskog dijela Sunčevog sistema, a možda i dalje.

- Inženjeri su se dogovorili da neće donijeti nijednu odluku koja bi ograničila mogućnost nastavka misije nakon prolazaka pored Saturna. Očigledno je da je takav pristup uspio, kaže Kurth.

Ipak, činjenica da pojedini dijelovi i dalje rade iznenađuje i one koji su ih napravili. Jedan dio instrumenta za mjerenje nabijenih čestica bio je predviđen da traje tek nešto duže od prolaska pored Saturna i da se okrene 250 puta. Do sada je napravio više od 8,5 miliona okretaja, čak i nakon što su isključeni grijači instrumenta. Dio i dalje radi na temperaturi od minus 61 stepen Celzija.

- Bio sam spreman vidjeti da se potpuno zaledio i gotovo sam se onesvijestio kada sam vidio da još radi, kaže Krimigis.

Putovanje koje bi moglo nadživjeti čovječanstvo

Iako će funkcije Voyagera 1 na kraju prestati raditi, sama letjelica mogla bi nadživjeti čovječanstvo. Na svojoj putanji nastavila bi se kretati osim ako je ne bi zahvatio neki vanzemaljski oblik života ili ako se ne bi sudarila s nekim objektom.

Ne očekuje se da će se približiti ičemu sve dok ne stigne u područje zvijezde Gliese 445, koja je udaljena 17,1 svjetlosnu godinu, odnosno 6.242 svjetlosna dana. Čak i tada letjelica će ostati na udaljenosti većoj od jedne svjetlosne godine od te zvijezde.

- Kada shvatimo da će sljedeći bliski prolazi biti za 40.000 godina, shvatimo i koliko je svemir zaista prazan. Voyager će nastaviti putovati zauvijek i vjerovatno neće ni u šta udariti, kaže Krimigis.

Za njega značaj misije ima dvije strane: čovječanstvo je uspjelo poslati letjelicu izvan područja koje se u užem smislu smatra Sunčevim sistemom i u galaksiju, ali taj poduhvat istovremeno pokazuje koliko su velike udaljenosti pred nama.

- Sve je tako daleko i pred nama je dug put, kaže Krimigis.