Voyager Nasıl Çalışır?

Şu anda, 1977'de Dünya'dan fırlatılan iki uzay aracı, saatte 30.000 milden (48.280 km/s) fazla hızla uzayda hızla ilerliyor. Her ikisi de birkaç milyar mil uzakta, Dünya'dan diğer insan yapımı nesnelerden daha uzakta. 25 Ağustos 2012'de bunlardan biri yıldızlararası uzaya geçti ve güneş sisteminden ayrılan ilk uzay aracını yaptı.

Voyager 1 ve 2 , potansiyel yabancı uygarlıklara kodlanmış mesajlar taşır. Bilim adamlarına güneş sisteminin en dış tabakası olan heliosheath hakkında çok şey öğrettiler. Ama bunların hiçbiri tasarlanmadıkları şey bile değil.

Voyager uzay araçları, dış gezegenlerin ( Jüpiter , Satürn , Neptün ve Uranüs ) yanından uçmak ve onları yakından incelemek için inşa edildi, insanlık tarihinde ilk kez yakından gözlemlendiler. Uzay aracı muazzam bir şekilde başarılı oldu ve gezegen bilimini büyük sıçramalarla ilerletti. Ancak asıl görevlerini yerine getirdikten sonra, Dünya'nın en geniş kapsamlı kaşifleri olmaya devam ettiler.

Yine de, görevlerin mümkün olması son derece iyi bir şans ve zamanlama meselesiydi - ve Voyager projesini daha yerden ayrılmadan önce neredeyse suya düşüren eşit bir şanssızlık meselesiydi. Bu iddialı görevler, yörünge yörüngelerinin bilimi ve matematiğindeki yeni ilerlemelerin ürünüydü, ancak pahalı uzay mekiği programı lehine neredeyse yoldan çekildiler. Bugün üstlenilen neredeyse her insansız uzay görevi, Voyager'ların kazandığı bilgi ve deneyime dayanmaktadır.

Garip Voyager uzay sondalarına ve gemide taşıdıkları tüm teknik ekipmanlara yakından bakacağız. Gelişim aşamalarından Dünya'dan ışık yılı uzaktaki nihai kaderlerine kadar olan yörüngelerini izleyeceğiz . Yol boyunca güneş sistemimizdeki en büyük gezegenlerde duraklar olacak. Ve her Voyager'ın uzaylı yaşam formları için mesaj olarak taşıdığı altın kayıtlarda ne olduğunu merak ediyorsanız, onlara bir göz atacağız. Herhangi bir uzaylı onları hiç bulabilecek mi?

1. Voyager 1 ve 2: Büyük Tur
2. Voyager Ekipmanları
3. Neptün ve Ötesine
4. Voyager Altın Rekoru

1970'ler ABD uzay çalışmaları için bir geçiş dönemiydi. Apollo programı sona ermek üzereydi ve NASA , insanlı uzay uçuşunun nasıl olacağını bulmaya çalışıyordu. Mariner misyonları, Mars , Venüs ve Merkür'ün yanından (ve bazı durumlarda yörüngede) uçmak için uzay sondaları göndererek iç gezegenler hakkındaki bilgimizi genişletti . Bazı dış gezegenleri ziyaret etmesi için bir Mariner misyonu göndermek için geçici planlar vardı, ancak kimyasal roket tahrikini kullanarak böyle bir yolculuk 15 yıl veya daha fazla sürecekti.

Aynı zamanda, yerçekimi destekli yörünge yörüngeleri biliminde önemli ilerlemeler sağlanıyordu . İlgili matematik ve fizik oldukça karmaşık olsa da, temel fikir, bir uzay aracının yakındaki bir gezegenin yerçekimini , uzay aracı uygun yörüngeyi takip ettiği sürece hızında büyük bir artış sağlamak için kullanabileceğidir. Gezegenin kütlesi ne kadar yüksek olursa, yerçekimi kuvveti o kadar güçlü ve destek o kadar büyük olur. Bu, bir uzay sondası Jüpiter'e ( güneş sistemimizdeki en büyük gezegen) ulaştığında , Jüpiter'in yerçekimini bir sapan gibi kullanabileceği ve daha uzak gezegenleri keşfetmek için yola çıkabileceği anlamına geliyordu.

1965'te Gary Flandro adlı bir mühendis, 1970'lerin ortalarında, dış gezegenlerin, bir uzay aracının bir dizi yerçekimi destekli destek kullanarak hepsini ziyaret etmesini mümkün kılacak şekilde hizalanacağını fark etti [kaynak: Evans ]. Bu özel hizalanma sadece hayatta bir kez görülen bir olay değildi - 176 yıl boyunca tekrar olmayacaktı. Böyle bir görevi başarabilecek teknik yeteneğin, gezegenlerin buna izin vermek için sıraya dizilmelerinden birkaç yıl önce geliştirilmiş olması inanılmaz bir tesadüftü.

Başlangıçta, Büyük Tur olarak bilinen iddialı proje, tüm dış gezegenleri ziyaret etmek için bir dizi sonda gönderecekti. Bununla birlikte, 1972'de, proje için bütçe projeksiyonları 900 milyon dolara yaklaşıyordu ve NASA , uzay mekiğinin [kaynak: Evans ] geliştirilmesini planlıyordu . Muazzam mekik geliştirme maliyetlerinin artmasıyla Büyük Tur iptal edildi ve daha mütevazı bir görev profili ile değiştirildi. Bu, Mariner Jüpiter-Satürn görevi (MJS) olarak adlandırılan Mariner programının bir uzantısı olacaktır.. Mariner platformuna dayanan ve Pioneer 10'un 1973'te Jüpiter'in yanından geçişinden elde edilen bilgilerle geliştirilen yeni sondalar sonunda Voyager adını aldı. Tasarım 1977'de tamamlandı. İyimser NASA mühendisleri, Jüpiter ve Satürn'ü (ve bazı uydularını) ziyaret etme ilk görevi başarıyla tamamlandıysa, Uranüs ve Neptün'e ulaşmak için yerçekimi destekli yörüngeleri kullanabileceklerini düşündüler . Büyük Tur fikri canlandı.

Son Voyager görev planı şuna benziyordu: İki uzay aracı (Voyager 1 ve Voyager 2) birkaç hafta arayla fırlatılacaktı. Voyager 1, Jüpiter'i ve Jüpiter'in birkaç uydusunu nispeten yakın bir mesafeden tarayarak ve fotoğraf çekerek geçecekti. Voyager 2 de Jüpiter'in yanından uçacaktı, ancak daha muhafazakar bir mesafede. Her şey yolunda giderse, her iki sonda da Jüpiter'in yerçekimi tarafından Satürn'e doğru fırlatılacaktı. Voyager 1 daha sonra Satürn'ü, özellikle halkaları ve ay Titan'ı araştıracaktı. Bu noktada, Voyager 1'in yörüngesi, onu güneş sisteminin ekliptiğinden (gezegenlerin yörüngelerinin düzlemi), diğer tüm gezegenlerden ve nihayetinde güneş sisteminin kendisinden çıkarır.

Bu arada Voyager 2, Satürn'ü ve Satürn'ün birkaç uydusunu ziyaret edecekti. Bu tamamlandığında hala düzgün çalışıyor olsaydı, ekliptikten ayrılmadan ve güneş sisteminden çıkmadan önce Satürn'ün yerçekimi tarafından Uranüs ve Neptün'ü ziyaret etmesi desteklenirdi. Bu uzak bir ihtimal olarak kabul edildi, ancak şaşırtıcı bir şekilde her şey planlandığı gibi çalıştı.

Ardından, Voyager'lar uzaya ne tür bir donanım taşıdı?

Hangisi önce başlatıldı?

Voyager 2, 20 Ağustos 1977'de bir Titan-Centaur roketiyle Cape Canaveral, Fla.'dan fırlatıldı. Voyager 1, 5 Eylül 1977'de fırlatıldı. Numaralandırma neden tersine çevrildi? Dış gezegenlere giderken Voyager 1, Voyager 2'nin yanından geçti ve önce Jüpiter'e ulaştı. NASA, Voyager 2 önce rapor vermeye başlarsa halkın kafasının karışacağını düşündü, bu nedenle numaralandırma fırlatma sırasını takip etmiyor.

Her iki Voyager uzay aracı da aynıdır. Şık, aerodinamik bir tasarıma sahip değiller çünkü uzayda endişelenecek bir aerodinamik sürtünme yok. 1.592 pound (722 kilogram) ağırlığındaki bunlar bir ana veriyolu, yüksek kazançlı bir anten, bilimsel aletleri ve güç kaynağını tutan üç bom ve diğer iki antenden oluşuyor.

Ana otobüs Voyager'ın gövdesidir. 1.8 metre çapında 10 kenarlı bir kutudur ve roket iticileri için bazı bilimsel aletler, elektronik parçalar ve bir yakıt deposu içerir. İticiler, uzayda hareket ederken aracı yeniden yönlendirmek için kullanılır.

Ana otobüsün üzerine monte edilen yüksek kazançlı anten 3,7 metre çapındadır ve bir uydu çanağına benzer. Bu anten, Voyager'ların Dünya'dan komutları alma ve topladıkları verileri geri gönderme şeklidir. Bir Voyager uzay aracı nereye uçarsa uçsun, yüksek kazançlı anten her zaman Dünya'yı işaret eder.

Ana otobüsün dışına uzanan bomlardan biri Voyager'ın radyoizotop termoelektrik güç kaynağını taşıyor . Plütonyum dioksit peletleri, doğal çürüme yoluyla ısıyı serbest bırakır. Bu ısı, bir dizi termokupl kullanılarak elektriğe dönüştürülür . Güç çıkışı çok güçlü olmasa da, Voyager'ların elektronik aksamlarına ve enstrümanlarına çok uzun süre güç sağlar. Gücün 2020'ye kadar tamamen tükenmesi beklenmiyor. Radyasyonun diğer bilimsel araçlarla karışmasını önlemek için güç kaynağı bir bom üzerine yerleştirildi.

Diğer iki bom bir dizi enstrüman taşır. Bunlar şunları içerir:

[kaynak: Evans, Dethloff & Schorn ]

Voyager gemilerindeki belki de en önemli araçlar, kamuoyuna göre kameralardır. Ayrıca alet bomu üzerine monte edilen kameralar, hem geniş açılı hem de dar alan versiyonlarıyla 800x800 çözünürlüğe sahip. Kameralar, dış gezegenlerin benzeri görülmemiş fotoğraflarını döndürdü ve bize daha önce hiç tanık olmadığımız güneş sistemimizin görüntülerini verdi ( aynı karede hem Dünya'yı hem de Dünya'nın ayını gösteren ünlü kalkış çekimi dahil ) . Kameraları taşıyan bom, teknenin geri kalanından bağımsız olarak hareket ettirilebilir.

Voyager'ın bilgisayar sistemi de çok etkileyiciydi. Geminin çoğu zaman kendi başına olacağını bilerek, Dünya'dan gelen komuta ve yanıt arasındaki gecikme, gemi uzaya girdikçe uzadıkça, mühendisler kendi kendini onaran bir bilgisayar sistemi geliştirdiler . Bilgisayar, aldıkları verileri ve karar verdikleri çıktı talimatlarını karşılaştıran birden fazla modüle sahiptir. Modüllerden biri diğerlerinden farklıysa, arızalı olduğu varsayılır ve sistemden çıkarılır, yedek modüllerden biri ile değiştirilir. Lansmandan kısa bir süre sonra, bom açılmasındaki bir gecikmenin bir arıza olarak yanlış yorumlanmasıyla test edildi. Sorun başarıyla düzeltildi.

Bir sonraki bölümde, Voyager görevlerinden neler öğrendiğimizi öğreneceğiz.

Zemin kontrolü

Voyager'lar tüm veri toplamayı kendileri yaparken, sahada da önemli görev unsurları vardı. Voyager'ların sinyallerini dış güneş sistemine doğru uçtukça tespit etmek giderek zorlaştı, bu yüzden NASA onları daha iyi tespit etmek için dünya çapında bir radyo alıcı istasyon ağını geliştirdi. Bir dizi 230 fit (70 metre) radyo çanağı, Voyager verilerini çeker ve neredeyse sürekli iletişimi sürdürerek sinyaller gönderir [kaynak: Evans ].

Voyager'ın ömür boyu görev maliyeti 750 milyon doları aşsa da, 1989'da uzay araçları, Ansiklopedi Britannica'nın 6.000 baskısını [kaynak: Evans ] dolduracak kadar bilimsel veri getirmişti . Gemideki bilim modülleri, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki araştırma ekipleri tarafından sunulan tekliflerden seçildi. Voyager görevlerinden öğrendiğimiz Jüpiter , Satürn , Uranüs ve Neptün (ve onların uydularının çoğu) hakkındaki bilgiler sadece nicelik olarak değil, aynı zamanda etki olarak da genişti. ABD'deki okullardaki bilim ders kitaplarını şekillendirdi, halkın güneş sistemi hakkındaki algılarını bilgilendirdi.ve modern uzay programının temellerini attı. Dış gezegenler hakkında bildiklerimizin çoğu Voyager'dan geldi. Bu, insanların daha önce hiç deneyimlemediği bakış noktalarından çekilen binlerce fotoğraftan bahsetmiyoruz bile. Jüpiter ve Satürn'ün bu parlak görüntüleri, halkın hayal gücünü ateşledi ve gelecekteki uzay araştırmaları için coşkuyu ateşledi.

Voyager'dan Jüpiter'deki hava durumu hakkında daha çok şey öğrendik; Jüpiter, Satürn ve Uranüs çevresindeki halkalar; Jüpiter'in uydusu Io'da volkanik aktivite; Satürn'ün uydularının kütleleri ve yoğunlukları; Satürn'ün en büyük ayı olan Titan üzerindeki atmosfer basıncı; Uranüs'ün manyetik alanı; ve Büyük Karanlık Nokta olarak bilinen, Dünya kadar büyük Neptün'de kalıcı bir hava sistemi . Voyager 2 Neptün'e ulaştığında yıl 1989'du. Fırlatmanın üzerinden 10 yıldan fazla zaman geçmişti ve orijinal görev üzerinde çalışan bilim adamlarının çoğu yoluna devam etmişti. Voyager sırasıyla 1979, 1981 ve 1986'da Jüpiter, Satürn ve Uranüs'ün yanından geçmişti.

Peki şimdi neredeler? İki Voyager birlikte değil. Voyager 1 kuzeye doğru hareket ederken (Dünya'nın güneş sisteminden çıkış yönüne göre), Voyager 2 güneye doğru hareket ediyor. 2007'de ikisi de güneş sisteminin en dış bölümü olan heliosheath'e girdiler. Orada, güneş rüzgarı yıldızlararası manyetik alanlarla buluşur ve bir şok dalgasıyla bir sınır oluşturur. Voyager'lar şok dalgasını geçtiler ve verileri geri göndererek gökbilimcilere güneş kabuğunun şekli ve konumu hakkında ilk fikirlerini verdiler. 21 Eylül 2013'te Voyager bilim adamları, Voyager 1'in 25 Ağustos 2012'de güneş sisteminden ayrıldığını bildirdi.

Voyager'lardaki bazı araçlar artık çalışmıyor olsa da, önemli bilgileri geri göndermeye devam ediyorlar. 1977'den beri sürekli yolda olan bir araba hayal edin ve bu uzay araçlarının ne kadar harika olduğu hakkında bir fikir edineceksiniz. Şu anki mesafelerinde, Dünya'ya ulaşmak için ışık hızında 14 saatten fazla seyahat eden radyo sinyalleri gerekiyor. Uçağın yönlendirme iticileri için yakıtı azalıyor ve önümüzdeki yıllarda plütonyumları da tükendiği için bazı aletleri kapatmak zorunda kalacak. 2020 yılına kadar karanlık ve sessiz olacaklar.

Yine de mevcut yörüngelerine devam edecekler, 30.000 mil (48.280 km / s) üzerinde hareket edecekler ve on binlerce yıl boyunca Samanyolu'na yayılacaklar. Uzayda atmosfer olmadığı için asla korozyona uğramazlar ve yıldızlararası uzayda çarpmaları için çok az şey vardır. Başka bir yıldızın ışık yılı yakınına bile gelmeleri yaklaşık 40.000 yıl sürecektir . Voyager'lar yüzbinlerce, hatta milyonlarca yıldır seyahat ediyor olabilirler.

Ya Voyager'lar bir gün zeki bir uzaylı uygarlığıyla karşılaşırsa? Onlara bir mesaj bıraktık.

NASA , Voyager'ların sonunda güneş sistemimizin sınırlarının ötesine geçeceklerini fark ettiğinde, bir gün onları bulabilecek akıllı uzaylılara bir tür mesaj eklemenin iyi bir fikir olabileceğine karar verdiler . Gökbilimci Carl Sagan başkanlığındaki bir komite bu mesajları bir araya getirdi. Bir vinil plak albümüne çok benzeyen altın kaplama bakır disklerde bulunurlar. Diskin bir kısmı, çeşitli müzikler, 55 farklı dilde konuşulan selamlar (bazıları çok belirsiz veya uzun süredir soyu tükenmiş olanlar dahil) ve çeşitli doğa sesleri dahil olmak üzere sesli bilgiler içerir. Diskler ayrıca, kod çözme talimatlarıyla birlikte disk üzerinde titreşimler olarak kodlanmış 122 görüntü içerir.

Her diskin kapak plakasında, kaydı oynatma yöntemini gösteren birkaç sembol bulunur (bir ekran kalemi ve montaj plakası da dahildir). "Görüntü başlangıç" sinyalini, görüntülerin en boy oranını ve ilk görüntünün yeniden üretimini açıklayan görüntü kod çözme talimatları ortaya çıkar, böylece uzaylılar doğru anlayıp anlamadıklarını bilirler. Dünya'nın yerini açıkça gösteren bir yıldız haritası resmi tamamlıyor.

Uzaylılar buldukları Voyager'ın ne kadar süredir seyahat ettiğini merak ederse, ana otobüse iliştirilmiş uranyum-238 parçasını kaydın yanında inceleyebilirler. İzotop oranlarını inceleyerek (uranyum-238'in yarı ömrünü bildiklerini varsayarsak), numunenin uzayda ne kadar süredir olduğunu çıkarabildiler.

Uzaylılar plak çalarken hangi müziği duyacaklar? Yerli Amerikalıların ilahileri, İskoç gaydaları ve Afrika ritüel müziği gibi çeşitli kültürlerden çoğunlukla geleneksel müzik. Aynı zamanda klasik müziğin “en büyük hitleri” koleksiyonundan biridir. En çağdaş şarkılar Chuck Berry'nin “Johnny B. Goode” ve Louis Armstrong'un bir caz numarasıdır.

Kayıttaki görüntüler çeşitlidir ve Dünya haritalarını, güneş sistemimizdeki diğer gezegenlerin görüntülerini, çeşitli hayvanların resimlerini ve çeşitli insan resimlerini içerir. Carl Sagan, kayıt hakkında "Dünyanın Mırıltıları" adlı bir kitap yazdı. On yıllar sonra eşlik eden bir CD-ROM yayınlandı.

Voyager diskleri, Pioneer 10 ve Pioneer 11'e yerleştirilmiş bir plakaya benziyor, ancak Voyager disklerinin yaratıcıları, uzaylıların şifresini çözebileceğinden emin olmak için çok zaman harcadı. Birçok Dünya bilimcisi, Pioneer plaketi üzerindeki bilgilerin kodunu çözemedi. O zaman, bazıları Voyager diskini bulan herhangi bir düşman uzaylının onları doğrudan Dünya'ya götüren bir haritasına sahip olacağı endişelerini dile getirdi. Bununla birlikte, Voyager'lar başka bir yıldızın yanına gelmeden önce yıldızlararası uzayda on binlerce yıl geçirecekler, bu yüzden mesele gerçekten acil bir endişe değil. Diskler bulunursa, gelecekte o kadar uzak olabilir ki insanlar artık yok olabilir.

Uzay araştırmaları hakkında daha ilginç makaleler için sonraki sayfayı deneyin.

V'ger

"Star Trek: The Motion Picture"da (ilk Star Trek filmi), olay örgüsünün çoğu V'Ger olarak bilinen garip bir elektronik yaşam formunun etrafında dönüyordu. Filmin sonunda, V'Ger'in ya kendi kendine duyarlılık kazanmış ya da bir uzaylı ırkı tarafından duyarlılık verilmiş Voyager uzay sondalarından (gerçek dünyada hiç var olmamış Voyager 6) biri olduğu ortaya çıkar. Tüm insanlığı yok etmek istiyor, bunun yerine başka bir yaşam biçimine dönüşüyor.

Kurgusal Star Trek evreninde, V'Ger'in Trek tarihindeki yeri konusunda bazı anlaşmazlıklar var. Bazıları V'Ger'in, "Star Trek: The Next Generation"da birincil kötüler olacak soğuk, mantıklı bir uzaylı ırkı olan Borg'u yarattığını öne sürüyor. Diğerleri, Borg'un V'Ger ile karşılaştığını, ancak cyborg uzaylılarının şans toplantısından önce var olduğunu düşünüyor.

Yıldızlararası uzayın sıcaklığı nedir?

Voyager 2 ne kadar uzakta?

Voyager 1 ne kadar uzakta?

Voyager'ların kamerası var mı?

Voyager 1 ve 2 arasındaki fark nedir?

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı