Voyager 2

Voyager 2
preletová sonda
Prevádzkovateľ	USA,NASA–JPL
Hlavní dodávatelia	USA, NASA – JPL
Prelet	okoloJupitera(9. júl1979), Saturnu(25. august1981), Uránu(24. január1986), Neptúnu(25. august1989)
Súčasný stav	opustila slnečnú sústavu, nachádza sa v medzihviezdnom priestore
Dátum štartu	20. august1977
Nosná raketa	Titan 3E Centaur
Kozmodróm	Cape Canaveral
COSPAR ID	1977-076A(10271)
Webová stránka	Voyager
Hmotnosť	721,9 kg
Kozmonautický portál

Voyager 2(označovaný niekedy ako VGR 77–3, či Mariner Jupiter/Saturn B alebo 10271) jemedziplanetárna kozmická sondavypustená v roku1977určená na prieskum vonkajších planétslnečnej sústavy,ktorá ako prvá a zatiaľ jediná sonda preletela okolo planétUránaNeptún.Pôvodne mala byť súčasťouprogramu Marinerako Mariner 12. Sonda je úplne identická so svojim dvojčaťomVoyagerom 1(ten sa mal volať Mariner 11). Voyager 2 sa stal prvou a dosiaľ jedinou sondou, ktorá skúmala 4 planéty Jupiter, Saturn, Urán, Neptún a to vďaka priaznivému usporiadaniu planét, ktoré nastáva raz za 175 rokov, a súčasne jedinou, ktorá skúmala Urán a Neptún.

Voyager 2 sa19. mája2010nachádzal 92,21AU(13 794,42 miliónov kilometrov) od Slnka a vzďaľoval sa rýchlosťou 15,533km/ssmerom dosúhvezdia Ďalekohľad.Sonda sa tak radí na tretie miesto medzi najvzdialenejšími objektmi, ktoré kedy človek dokozmického priestoruvypustil. Pred ňou sa nachádzajú sondyVoyager 1aPioneer 10.V súčasnosti je sonda stále funkčná a je s ňou udržiavanérádiové spojeniepomocou celosvetovej siete teleskopov v projekteDeep Space Network,prevádzkovanýchLaboratóriom prúdového pohonu(Jet Propulsion Laboratory– JPL) s hlavnými centrami vKalifornii,ŠpanielskuaAustrálii.

Konštrukcia

Ukladanie sondy do štartovacej kapsule

Konštrukcia sondy vychádzala zo skúseností s konštrukciou predchádzajúcich sond v programe Mariner. Napriek tomu si jej konštrukcia vyžiadala viac ako päť rokov práce. Hlavným riaditeľom projektu sa stal George P. Textor z JPL a projektový konštruktér Edward C. Stone zCalifornia Institute of Technology.S riadením sond v priebehu preletu okolo Jupiteru pomáhal Arthur L. Lane (z JPL) a neskôr, pri prelete okolo Saturnu, Uránu a Neptúnu, Ellis D. Miner.

Telo sondy je tvorené desaťbokým hranolom s výškou 0,47 m a priemerom 1,78 m. Sonda je trojosovo stabilizovaná. Na vrcholku tela sa nachádzaparabolická smerová anténas priemerom 3,66 m, ktorá bola určená na udržiavanie rádiového spojenia s pozemnými teleskopmi a na prenosinformáciía príkazov. K telu sondy boli pripevnené tri výklopné tyče, na ktorých sa nachádzalo vybavenie a energetické zdroje sondy. Na prvej výklopnej tyči s dĺžkou približne 2,5 m sa nachádzalo vedecké vybavenie spoločne skameramiaspektrometrom,ktoré sa nachádzali na konci tyče na otočnej plošine. Na ďalšej tyči s dĺžkou 13 m boli umiestnené snímače magnetometra. Táto tyč sa nachádzala na opačnej strane, ako predchádzajúca tyč.

Na poslednej tyči boli umiestnené energetické zdroje sondy v podobe 3rádioizotopových termoelektrických generátorov(RTG), dodaných americkou inštitúciouUnited States Department of Energy.Generátory zásobili palubné prístroje sondy 3×160Welektrickej energie,získavanej prirodzeným rozpadom. Prísun elektrickej energie postupne s rokmi klesal a v roku1997dosahoval iba 335 W. Energetický zdroj bol tvorený jednotkou s hmotnosťou 39 kg a priemerom 0,4 m a dĺžkou 0,5 m a ako zdroj energie využíval²³⁸PuO₂.Bimetalové termoelektrické zariadenie bolo použité na prevod vznikajúcehoteplana elektrickú energiu. V prípade sond skupiny Voyager nebolo možné využiťsolárne panely,pretože sondy mierili do oblastí tak vzdialených od Slnka, že by ich používanie nebolo efektívne.

Už počas konštrukcie sondy bol veľký dôraz kladený na samostatnosť sondy, keďže bolo zjavné, že riadiace povely budú k sonde smerovať dlhé minúty až hodiny v závislosti na vzdialenosti.Celková prevádzka sondy je riadená zdvojenýmpalubným počítačomCCS (angl.Computer Command Subsystem). Spracovanie vedeckých atelemetrickýchdát a riadeniavedeckých experimentovzabezpečuje systém spracovania dát FDS (angl.Flight Data Subsystem) vybavený strojeným počítačom. Dáta môžu byť zaznamenané na magnetopáskovej pamäti DSS (angl.Data Storage Subsystem) s kapacitou 536 Mbit. Komunikačný systém pracuje vpásme X(8.4 GHz, rýchlosť prenosu 8 bit/s až 115,2 kbit/s, výkon 23 W) a v pásme S (2,3 GHz, rýchlosť prenosu min. 40 bit/s). Stabilizačný digitálny systém AACS (angl.Attitude and Articulation Control Subsystem), využívajúci detektor Slnka, sledovačov hviezd a 3 uhlomernýchgyroskopov,zabezpečuje orientáciu a stabilizáciu sondy v priestore a natáčanie plošiny soptickýmiprístrojmi na skúmané ciele. Celkom 16dýzna jednozložkové kvapalné pohonné látky KPL (hydrazín,celková zásoba 105 kg) s ťahom 16×0,9Nslúžia ako výkonné prvky pre korekcie dráhy (4motory) a pre orientáciu a stabilizáciu sondy (8 motorov).

Predpokladaná životnosť sondy je 40 rokov. Po dobu letu bola sonda riadená z pozemného riadiaceho strediska umiestneného vJet Propulsion LaboratoryvPasadene,Kalifornia.Pôvodne sa predpokladalo, že životnosť sondy bude ukončená po návšteve Jupitera a Saturnu, ale neskôr bolo rozhodnuté o pokračovaní k Uránu a Neptúnu a nakoniec predĺžená na misiu, ktorá trvá už viac ako tridsaťjeden rokov, od roku 1977 do súčasnosti.

Zlatá doska s posolstvom prípadným iným svetom

Vedecké vybavenie na palube

• kamerový systémISS(angl.Imaging Science System)
• komplex pre rádiové meraniaRSS(angl.Radio Science System)
• ultrafialový spektrometerUVS(angl.Ultraviolet Spectrometer)
• trojosý cievkový magnetometerMAG(angl.Magnetometer)
• detektor nízkoenergetických iónovLECP(angl.Low-Energy Charged Particles)
• systém detektorov kozmického žiareniaCRS(angl.Cosmic Ray System)
• detektor rádiových vĺnPRA(angl.Planetary Radio Astronomy)
• fotopolarimeterPPS(angl.Photopolarimeter System)
• prístroj na štúdium vĺn v plazmePWS(angl.Plasma Wave System)
• infračervený interferometer a spektrometerIRIS(angl.Infrared Interferometer Spectrometer)
• spektrometer plazmových častícPLS(angl.Plasma Spectrometer)

Posolstvo iným svetom

Voyager 2 podobne ako jeho sesterská sonda Voyager 1 na svojej palube nesúmedenúpozlátenúgramofónovú platňu,ktorá obsahuje posolstvo prípadnýminteligentným nálezcomsondy. Ide o disk s priemerov 305mmso záznamom 115 obrázkov v analógovom formáte, 55 pozdravov v rôznychjazykochsveta a 35 rôznych prírodných a umelýchzvukova 27 záznamovhudbyzaznamenaný pri rýchlosti 16⅔ otáčok za minútu. Disk je uložený vo vnútrihliníkovéhopuzdra, na ktorého povrchu je vygravírovaná schéma, znázorňujúca pôvod sondy a návod na použitie disku. Súčasťou puzdra je aj vzorkarádioaktívneho²³⁸U(počiatočná aktivita 9,6 Bq), umožňujúca prípadnému nálezcovi určenie veku sondy. Zvyšok nahrávky je zvukový záznam.

Misia

Ilustračné znázornenie trasy oboch sond

Primárne ciele

Každá sonda mala stanovené hlavné ciele pri každej planéte, ktorú mala navštíviť. Medzi tieto úlohy patrilo:

1. preskúmaťprúdenie,dynamiku,štruktúrua zložení planetárnejatmosférynavštíveného telesa
2. popísaťmorfológiu,geológiua fyzikálne charakteristikymesiacovplanét
3. získať ďalšie dáta na určeniehmotnosti,veľkosti a tvaru planéty a ich satelitov, prípadneprstencov
4. určiť štruktúru magnetického poľa, zloženie a distribúciu častíc aplazmy.

Plánovanie trasy

Pri plánovaní budúcej dráhy sondy sa prepočítavalo viac ako 10 000 možnýchtrajektórií,po ktorých by sa mohla sonda vydať, tak aby navštívilaJupiter,SaturnaTitan,ale nakoniec boli vybraté iba dve trajektórie z ktorých jedna potenciálne umožňovala využiť sondu pre ďalšiu cestu k Uránu a Neptúnu. Na začiatku plánovania ale nebolo isté, či sonda bude fungovať dostatočne dlho a panovali obavy, aby konštrukcia sondy nebola príliš veľká a vtedy drahá. Nakoniec bola pre sondu Voyager 2 vybratá trajektórie, ktorá by viedla okolo Saturnu a automaticky by sondu katapultovala na cestu k Uránu. Po úspešnom prevedení manévru bolo jasné, že sonda je schopná aj naďalej pokračovať vo vedeckej práci a tak bolo rozhodnuté o predĺžení jej misie (súčasne sa začalo počítať aj s návštevou Neptúna).

Pre let sondy bola využitá situácia v pozícii 4 planét, ktorá nastáva raz za 175 rokov, keď sú tieto planéty v rovnakej časti slnečnej sústavy. Táto pozícia umožnila sonde pomocou gravitačného urýchľovania „preskakovať “od jednej planéty k ďalšej a skrátiť tak napríklad cestu k Neptúnu z tridsať rokov na dvanásť. Princípgravitačného prakubol po prvýkrát použitý sondouMariner 10,ktorá bola určená na prieskumVenušeaMerkúru.

Aj keď sonda Voyager 2 štartovala o 16 dnískôr ako sesterská sonda Voyager 1, mala sonda Voyager 1 kratšiu a teda rýchlejšiu trasu, ktorá zapríčinila, že pri Jupiteri bola skôr ako sonda Voyager 2 a to v marci1979kým Voyager 2 doletel k planéte približne až o 4 mesiace neskôr. Obe sondy využili gravitačný prak tejto planéty a vyrazili smerom k Saturnu,kde bola sonda Voyager opäť vymrštená na ďalšiu cestu smerom k Uránu a následne Neptúnu.

Po úspešnom prelete okolo Neptúnu sonda pokračuje v ceste na okraj slnečnej sústavy, kde pokračuje v zbere vedeckých dát v rámci projektuVoyager Interstellar Mission.Jeho cieľom bolo preskúmať prechod v podobeheliopauzya pokračovať ďalej smerom preč zo slnečnej sústavy.

Štart

Štart sondy Voyager 2.

Voyager 2 odštartoval20. augusta1977,z mysu Canaveral naFlorideraketouTitan 3E Centaur. Voyager 2 mala štartovať ako druhá sonda v projekte zCape CanaveralnaFloride,ale počas predštartovej prípravy sa zistilo, že sonda Voyager 1 (VGR 77-2) má niekoľko technických chýb, medzi ktorými bol aj problém so stabilizáciou sondy. Štartovacie okno pre vyslanie sond bolo iba tridsaťdenné a tak došlo k tomu, že sa rozhodlo o vyslaní Voyageru 2 dňa20. augusta1977ako prvej sondy, aj keď mala pôvodne štartovať až ako druhá v poradí. Paradoxne sa tak do vesmíru dostala druhá sonda pred prvou. Sonda bola vypustená pomocou raketového nosičaTitan 3E Centaur

Po 2,5 minútach sa sonda dostala na parkovaciu dráhu vo výške 160 km, odkiaľ začala svoju vesmírnu púť. 15. decembra1977vstúpili obe sondy do oblastiPásu planétok,ktorou úspešne preleteli.Po niekoľkých mesiacoch letu počas cesty k Jupiteru došlo v apríli1978k technickej poruche na hlavnom rádioprijímači, ktorý následne vypol. Automaticky sa zapojil záložný rádioprijímač, cez ktorý začala úspešne prebiehať komunikácia so sondou, aj keď táto bola zložitejšia.Počas letu v medziplanetárnom priestore v roku1987sonda pozorovalasupernovu1987A.

Veľká červená škvrnaz pohľadu Voyager 1. Nepravé farby

Prelet okolo Jupitera

Na ceste sa ďalšie komplikácie neobjavili a tak sa mohla sonda pripravovať na prelet okolo najväčšej planéty slnečnej sústavy. Najbližšie priblíženie kJupiterusa odohralo9. júla1979,keď sa sonda priblížila iba na 570 000 km od mračien na planéte. Počas preletu bolo objavených niekoľkoprstencov okolo Jupiteraa súčasne bola pozorovanávulkanická aktivitana Jupiterovom mesiaciIo.Išlo o prvé pozorovanie vulkanizmu na inom vesmírnom telese než na Zemi, ktoré sa stalo aj najväčším prekvapením misie počas preletu okolo Jupitera. Vďaka postupnému preletu oboch sond sa mohli porovnať zmeny na povrchu mesiaca po časovom odstupe. To umožnilo pozorovať 9sopiekpočaserupciea porovnaním snímok povrchu potom objaviť ďalšie sopky na povrchu mesiaca.

Podrobné pozorovanieVeľkej červenej škvrnypreukázalo, že ide o komplex niekoľkýchbúrokokolo jednej obrovské búrky zúriacej vatmosférepohybujúcej sa ľavotočivým smerom. Na zaslanýchfotografiách(celkom okolo 18 000 fotografií)boli rozpoznané ďalšie menšie búrky, ktoré ukázali atmosféru Jupitera ako dynamický a búrlivý celok, ktorý nebol do dnešných dní celkom vysvetlený a popísaný.

Voyager 2 súčasne objavil malý mesiacAdrasteublízko objavenýchprstencova druhý mesiacThebeobjavil na dráhe medzi mesiacmiAmaltheaa Io. Pri pozorovaní snímok povrchu ďalšieho mesiacaEurópyod sondy Voyager 1 bolo rozoznané veľké množstvozlomovýchlínií, ktoré boli prvotne vyhodnotené ako možné praskliny vzniknutédoskovou tektonikoupovrchu mesiaca čitektonickouaktivitou. Snímky povrchu s lepším rozlíšením zo sondy Voyager 2 priviedli vedcov k názoru, že sa pod vrstvouvodného ľadunajskôr nachádzaoceántekutejvody.

Sonda preletela okolo Jupitera a využila jehogravitáciuna korekciu dráhy a zrýchlenie smerom k ďalšej planéte na svojej ceste.

Prelet okolo Saturnu

Umelecká predstava preletu sondy okolo planéty Saturn

Najbližšie priblíženie kSaturnunastalo25. augusta1981.Počas prelete okolo Saturnu začala sonda s výskumom horných vrstiev atmosféry planéty pomocouradaru.Radarové merania priniesli poznatky oteploteahustoteatmosféry. Na ich základe sa zistilo, že v najvyšších oblastiach je tlak okolo 7 kilopascalov s teplotou −203 °C a najnižších skúmaných oblastiach dochádza k nárastu tlaku a teploty až na 120 kilopascalov a −130 °C. Severnýpólvykazoval súčasne rozdielnu teplotu ako obdobné oblasti na juhu. Severné oblasti boli o 10 °C chladnejšie, čo sa následne interpretovalo ako následok sezónnych javov. Počas priblíženia sondy k planéte bolo vyhotovených a odoslaných na Zem okolo 16 000 fotografií.

Potom, čo Voayager 2 preletel okolo Saturnu, došlo k neočakávanej udalosti, keď sa doštička s kamerou krátko uzamkla, čo by bolo komplikáciou pri prieskume ďalších dvoch planét. Našťastie sa tímu podarilo poruchu spôsobenú nadmerným používaním dosky, keď došlo k dočasnému vyčerpaniu maziva, vyriešiť. Sonda sa mohla vydať k ďalším cieľom v prevádzkyschopnom stave. Saturn dal sonde impulz na cestu k Uránu.

Prstence Uránu ako ich videla sonda Voyager 2 počas preletu

Prelet okolo Urána

Najbližšie priblíženie kUránunastalo24. januára1986,keď sa sonda nachádzala 81 500 km nad hornou vrstvou atmosféry Uránu. Počas preletu okolo planéty sonda objavila 10 dovtedy neznámychmesiacov,študovala unikátnu atmosféru planéty a preskúmalaprstence planétya odoslala na Zem okolo 8 000 fotografií.

Voyager 2 podrobne študoval rotáciu tretej najväčšej planéty slnečnej sústavy a na základe pozorovaní vedci zistili, že planéta sa otočí okolo svojej osi za 17hodína 14minúta že súčasne ako jediná planéta slnečnej sústavy rotuje sosou rotáciepoloženou do roviny obehu (zdanlivo teda planéta „váľa sudy “). Jedna hypotéza hovorí, že táto rotácia je dôsledkom zrážky mladej planéty s väčším telesom v časeformovania planetárnej sústavy.

Voyager 2 zistil, že jeden z najpozoruhodnejších dôsledkov Uránovej polohy na boku je jej vplyv na chvost jehomagnetického poľa,ktoré je samo sklonené o 60 stupňov od jeho osi rotácie. Chvost magnetického poľa je skrútený rotáciou planéty do tvaru dlhej vývrtky. Pred príletom Voyageru 2 nebolo známe, aký charakter má magnetické pole Uránu a či vôbec existuje. Sonda pozorovala ajradiačné pásyokolo Uránu, ktoré sú veľmi podobné tým, ktoré boli pozorované pri Saturne.

Prelet okolo Neptúna

Búrky v atmosfére Neptúna počas preletu sondy

Najbližšie priblíženie kNeptúnanastalo25. augusta1989.Pretože to bola posledná veľká planéta, ktorú mohol Voyager 2 skúmať, bolo rozhodnuté preletieť bližšie pri mesiaciTriton.Počas preletu okolo Neptúna sonda objavilaVeľkú tmavú škvrnu,ktorá ale počas neskorších pozorovaní pomocouHubblovho teleskopunebola pozorovaná, čo viedlo k názoru, že škvrna už zmizla a že podobne ako pri Jupiteri išlo o atmosférickú poruchu. Pôvodne sa predpokladalo, že ide o obrovskýmraka neskôr, že ide o medzeru v oblačnosti Neptúna, ktorá umožňovala uvidieť nižšie vrstvy atmosféry planéty. V oblasti pólu boli pozorovanépolárne žiary.Počas preletu okolo planéty sonda odoslala na Zem okolo 10 000 fotografií.

V roku2006bolo Pluto rekvalifikované na konferenciiMedzinárodnej astronomickej úniez planéty natrpasličiu planétu,čím sa prelet okolo planéty v roku1989stal návštevou, ktorá zavŕšila prelety okolo všetkých planét slnečnej sústavy.

Ilustrácia ukazujúca prelet sond okrajom slnečnej sústavy

Na ceste zo slnečnej sústavy

11. januára2005bol Voyager 2 vo vzdialenosti 75,4AUa smeroval von zoslnečnej sústavyrýchlosťou 3,3 AU za rok (15,6 km/s). V auguste roku2007sa sonda nachádzala už 12 svetelných hodín ďaleko od Zeme, od ktorej sa vzďaľuje rýchlosťou približne 1 500 000 kilometrov za deň.Počas cesty sonda aj naďalej skúma svoje okolie, uskutočňuje merania magnetického poľa, plazmy.V novembri 2018 opustila sondaheliosférua putuje v medzihviezdnom priestore. Ide o druhú sondu (prvá bolaVoyager 1), ktorá opustila slnečnú sústavu.

Budúcnosť

Predpokladá sa, že Voyager 2 bude funkčný aspoň do roku2020,kedy by mu mala dôjsť energia z jeho nukleárnych zdrojov, čo bude mať za následok definitívne ukončenie vysielania sondy.Dovtedy by sonda mala byť schopná naďalej zbierať vedecké údaje a posielať ich na Zem, ale tieto údaje už pravdepodobne nebudú môcť byť zachytené pre nízku kvalitu a intenzitu vysielaného signálu, ktorý sa stratí na pozadíkozmického šumu.

V roku2012pravdepodobne dôjde k ukončeniu stabilizačných operácií trasy sondy a tá sa tak stane neriadenou. V rovnakom roku asi dôjde aj k strate rádiového spojenia so sondou, pretože vysielaný signál bude natoľko slabý, že ho už nebude možné úspešne zachytiť. Na udržanie spojenia je potrebných 1,4 kbit/s pri použití antény s veľkosťou 70 m × 34 m.

Po vyčerpaní energie sonda prestane fungovať a stane sa úplne neovládateľnou. Mŕtva sonda sa bude aj naďalej pohybovať po trajektórii, na ktorej sa v súčasnosti nachádza a bude sa naďalej vzďaľovať od Zeme aktuálnou rýchlosťou. Pokiaľ sa sonda nestretne so žiadnym telesom, ktoré by ju poškodilo, zničilo či iba zmenilo jej dráhu, tak by sonda mala pokračovať v letevesmíromveľmi dlhý čas. Predpokladá sa, že by mala minúť hviezduSíriusvo vzdialenosti 4,3svetelných rokovpribližne za 296 000 rokov.

Náklady

Pôvodne sa predpokladalo, že náklady na obe misie sa budú pohybovať okolo 250 miliónovdolárova že misia skončí preletom sond okolo Saturnu. Vzhľadom na dobrý stav sondy a možnosť pokračovať v ďalšom prieskume došlo k predĺženiu misie a súčasne aj k zvýšeniu nákladov. Náklady sa vyšplhali pri úspešnom preletu okolo Neptúnu už na 857 miliónov dolárov zahrňujúc náklady na prípravu, konštrukciu, vyslanie a riadenie oboch sond. Dodatočne bolo uvolnených 30 miliónov dolárov na prevádzku oboch sond v rámciVoyager Interstellar Missionna dobu dvoch rokov.

Odraz v kultúre

Filmová a TV tvorba

Názov Voyager bol niekoľkokrát použitý tvorcami SF seriáluStar Trek.

• Voyager je kozmická loď stratená hlboko v kozme.
• Zachytená sonda Voyager z 20. storočia a jej rádiové vysielanie zachytené cudzou civilizáciou je pointou celovečerného filmu (Star Trek: The Motion Picture) z roku 1979.

Pozri aj

• Program Voyager
• Voyager 1
• Zlatá platňa Voyageru
• Pioneer 10
• Pioneer 11

Iné projekty

Commons

• Commons ponúka multimediálne súbory na témuVoyager 2

Externé odkazy

• stránka NASA o Voyageroch(po anglicky)
• Spacecraft Escaping the Solar SystemArchivované2007-04-27 naWayback Machine– súčasná pozícia(po anglicky)
• Sonda v encyklopédii SPACE40(po česky)