Najdłuższa podróż Voyagera. Jaka przyszłość czeka sondę po ostatecznej utracie kontaktu z Ziemią?

Wysłana z Ziemi w latach 70. XX w. sonda Voyager po raz kolejny wysyła na Ziemię niezrozumiały sygnał. Voyager jest najbardziej oddalonym od naszej planety obiektem stworzonym przez człowieka.

nasa

W połowie grudnia specjaliści z NASA poinformowali media, że sonda Voyager 1 po raz kolejny straciła zdolność do komunikacji z Ziemią i zaczęła przesyłać dziwny, składający się z ciągu zer i jedynek kod, który naukowcy określili jako „cyfrowy bełkot”. Zaobserwowana usterka dotyczy zakłóceń komunikacji między systemem danych lotu a systemem komunikacji z Ziemią. Sonda zbiera dane z otoczenia, nie jest jednak w stanie poprawnie wysłać ich do NASA.

Do podobnej sytuacji doszło już w 2022 r. Wówczas system kontroli ustawienia sondy, odpowiedzialny za pracę anteny utrzymującej kontakt z Ziemią, zaczął wysyłać informacje o stanie sondy nieodpowiadające rzeczywistej, poprawnej pracy. Po kilku miesiącach udało się naprawić usterkę.

Odpowiedzialni za misję inżynierowie ustalili, że system sondy zaczął przesyłać komunikat za pomocą zepsutego przed laty komputera. Aby przywrócić poprawną wysyłkę informacji, przeprogramowano pracę na właściwy komputer. Czy za bieżącą usterką stoi ten sam problem? I czy kolejna awaria oznacza, że trwająca niemal pół wieku misja kosmiczna zbliża się do kresu swoich możliwości technicznych?

Do Jowisza i Saturna

Sonda Voyager 1 została wystrzelona w przestrzeń kosmiczną 5 września 1977 r. Projekt badawczy zaplanowano na kilka lat, a jego celem była eksploracja otoczenia Jowisza i Saturna – największych planet Układu Słonecznego. Pierwsze, jeszcze odległe zdjęcia Jowisza, sonda wysłała już w kwietniu 1978 r. Jednak właściwa faza obserwacji tej planety zaczęła się w styczniu 1979 r., gdy Voyager 1 przekroczył orbitę najbardziej oddalonego z ówcześnie znanych księżyców planety – Sinope. W marcu sonda osiągnęła najmniejszą odległość od powierzchni planety – 280 tys. km od szczytów chmur. Dzięki wykonanym w tym okresie zdjęciom odkryto m.in. istnienie wokół Jowisza pierścienia podobnego do tych, które okalają Saturna, zaobserwowano czynne wulkany na powierzchni księżyca Io, dowiedzieliśmy się o występowaniu na Jowiszu zórz polarnych i potężnych wyładowań elektrycznych, a także odkryto kolejne księżyce. Faza obserwacji Jowisza zakończyła się oficjalnie w kwietniu 1979 r. i Voyager 1 poleciał dalej, w kierunku Saturna.

Konieczne było wykonanie kilku korekt toru lotu, by zbliżyć się, ale nie rozbić o powierzchnię księżyca Tytana. W styczniu 1980 r. zaczęto odbierać sygnały radiowe z powierzchni Saturna, a w listopadzie Voyager 1 wkroczył w magnetosferę planety. Wtedy też zbliżył się do powierzchni Tytana na niewiele ponad 4 tys. km. W czasie największego zbliżenia z Saturnem V1 był oddalony tylko o 124 tys. km od powierzchni chmur otaczających planetę. Na tym etapie misji uzyskano m.in. szczegółowe fotografie pierścieni Saturna, poznano skład atmosfery Tytana, uzyskano pierwsze zdjęcia powierzchni innych księżyców, a na samej planecie zaobserwowano zorze polarne. Po minięciu Saturna misja miała zostać zakończona, ale skoro szło tak dobrze, to po co ją przerywać? Projekt przedłużono, zmieniono tor lotu sondy, a gdy w 1990 r. minęła Neptuna, misja oficjalnie otrzymała status międzygwiezdnej, bo jej nowo zdefiniowany cel umiejscowiono poza Układem Słonecznym. W ten sposób Voyager 1 i jej bliźniak Voyager 2 stały się częścią projektu Voyager Interstellar Mission. W walentynki tego samego roku po raz ostatni sonda wykonała zdjęcia – m.in. Ziemi.

Granice Układu Słonecznego

Kamery przestały działać, ale Voyager 1 został wyposażony również w wiele innych urządzeń badawczych, wciąż sprawnych. Dzięki nim przez kolejne lata utrzymywano kontakt z sondą i zbierano cenne informacje. Gdy w 1998 r. Voyager 1 znalazł się dalej od Słońca niż wystrzelony 5 lat wcześniej Pioneer 10, sonda została najbardziej oddalonym od Ziemi obiektem stworzonym przez człowieka. W 2004 r. pojawiła się w obszarze płaszcza Układu Słonecznego, jednak jeszcze większym przełomem okazał się maj 2012 r., gdy aparatura zarejestrowała gwałtowny wzrost promieniowania kosmicznego, co odczytano jako wkroczenie w przestrzeń heliopauzy – granicy Układu Słonecznego, w której wiatr słoneczny nie może już przeciwstawić się ciśnieniu pochodzącemu z przestrzeni międzygwiezdnej.

Granie technicznych możliwości

Równocześnie z przekraczaniem kolejnych granic kosmosu, coraz bardziej aktualne były pytania o granice technicznych możliwości wystrzelonej dekady wcześniej sondy.

Bo statek skonstruowany pół wieku temu pracuje w oparciu o wiedzę i technologię z tamtego okresu. Drugim istotnym problemem jest dystans od Ziemi, który dziś wynosi około 24 miliardów kilometrów, w dodatku zwiększa się w tempie 48 tys. km na godzinę.

W tej chwili sonda Voyager 1 na przesłanie informacji do centrum badawczego NASA w Pasadenie potrzebuje 22,5 godziny. To oznacza, że od wysłania sygnału z Ziemi do otrzymania odpowiedzi na wysłane polecenie mijają prawie dwie doby! Wraz z oddalaniem od Ziemi i Słońca trudniejsze będą nie tylko komunikacja, ale również zasilanie aparatury naukowej znajdującej się na pokładzie Voyagera 1. Każdego roku moc generowana przez sondę zmniejsza się o 4 waty. Choć statek wyposażono w bardzo trwałe generatory energii, według szacunków inżynierów zajmujących się misją, ostatnie urządzenia badawcze zainstalowane w sondzie stracą zasilanie do 2030 r. Wtedy kontakt z sondą będzie już definitywnie niemożliwy.

Zanim jednak to nastąpi, zespół koordynujący misję robi, co tylko możliwe, by odzyskać kontakt z Voyagerem 1, bo obiekt oddalony tak bardzo od Ziemi dostarcza nam unikatowej wiedzy empirycznej na temat miejsca we wszechświecie, w którym kończy się dominacja naszej gwiazdy. Aby jednak naprawić Voyagera, konieczne jest sięgnięcie do wiedzy technologicznej z lat 70. XX wieku. Już naprawa usterki, do której doszło w 2022 r. zajęła inżynierom kilka miesięcy, z których większość poświęcono na studiowanie liczącej pół wieku dokumentacji technicznej. Również teraz zespół zajmujący się misją spędza wiele czasu w archiwach. Naprawa czy koordynacja pracy Voyagera przypomina więc trochę programistyczną archeologię.

Dalej, ku gwiazdom!

Z podobnym problemem – utraty łączności – borykał się w sierpniu 2023 r. Voyager 2. Tę usterkę udało się usunąć po kilku dniach. Czy będzie się dało jeszcze odzyskać kontakt ze starszą z bliźniaczych sond? Tego nie wiemy, pewne jest natomiast, że nawet po definitywnej utracie łączności Voyager 1 będzie leciał dalej. Co go czeka na kosmicznej drodze? NASA ocenia, że za około 300 lat sonda dotrze do tzw. Obłoku Oorta. Jego przebycie zajmie Voyagerowi… 30000 lat. Wcześniej, po niespełna 18 tysiącach lat, oddali się od Słońca na odległość 1 roku świetlnego, czyli dystansu, którego pokonanie z prędkością światła zajmuje 12 miesięcy. Dość precyzyjnie wyliczono, kiedy sonda minie pierwszą gwiazdę: będzie to najprawdopodobniej rok 40 272, a gwiazdą tą będzie Gliese 445. Oczywiście, o ile wcześniej nie dojdzie do zderzenia z innym obiektem kosmicznym. Z całą pewnością i niezależnie od finału, historia Voyagerów 1 i 2 pokazuje, że czasami pasja eksplorowania (wszech)świata daje niespodziewane rezultaty i pozwala odkryć znacznie więcej, niż pierwotnie zakładano.