Voyager 2

Ferðin mikla

Ferðalag Voyagers 2 út í sólkerfið er sennilega það árangursríkasta hingað til. Á ferðalaginu heimsótti geimfarið fjórar reikistjörnur og tungl þeirra, þar á meðal tvær reikistjörnur sem ekkert geimfar hafði heimsótt áður. Voyager förin voru bæði útbúin mjög öflugum myndavélum og mælitækjum en kostuðu aðeins brot af því sem stærri leiðangrar á borð við Galíleó og Cassini-Huygens kostuðu. Voyager 2 stefnir nú út úr sólkerfinu líkt og Pioneer 10 og 11, Voyager 1 (sem er komið lengst allra geimfara) og New Horizons sem mun fljúga framhjá Plútó árið 2015.

Voyager verkefnið

Upphaflega voru Voyagarflaugarnar hluti af Mariner verkefninu. Gengu þau þá undir heitnu Mariner 11 og Mariner 12. Síðar voru flaugarnar færðar yfir í aðskilið verkefni sem nefnt var Voyager, enda þótti nafnið rómantískt og eiga vel við um þennan stóra leiðangur.

Nokkrum árum áður en geimförin fóru á loft höfðu stjörnufræðingar hugsað sér að nýta sérstaklega heppilega uppröðun reikistjarnanna sem verður á 176 ára fresti. Hugmyndin var þá að nýta uppröðunina til að þeyta geimförunum á milli reikistjarnanna og spara þannig gríðarlega orku. Þannig hefðu geimförin getað ferðast til Júpíters, Satúrnusar, Úranusar, Neptúnusar og Plútó, sem á þeim tíma var enn flokkaður sem reikistjarna. Fallið var frá þessum áformum vegna fjárskorts. Engu að síður var tækifærið nýtt og Voyager 1 sendur í ferðalag til Júpíters og Satúrnusar en Voyager 2 til allra reikistjarnanna nema Plútós.

Í febrúar 1998 tók Voyager 1 fram úr Pioneer 10 og varð þá fjarlægasti manngerði hluturinn í geimnum. Voyager 2 ferðast ekki nógu hratt til að taka fram úr systurfari sínu og því mun Voyager 1 halda þessum titli um nánustu framtíð.

Ferðalag Voyagerflauganna. Mynd: NASA og Stjörnufræðivefurinn

Geimförin

Voyagerflaugarnir vega eitt tonn, eru þriggja ása og nota snúða (gyros, litlar eldflaugar) til að stilla sig af og beina loftneti sínu til jarðar. Um borð í geimförunum eru tíu mælitæki en starfsemi flestra þeirra hefur verið hætt. Gögn frá geimfarinu berast til jarðar á sex mánaða fresti þar sem upplýsingar um umhverfið í kring og fjarlægð er að finna.

Voyagerflaugarnar eru útbúnar tveimur myndavélum. Önnur myndavélin hefur 200mm gleiðlinsu og f/3 ljósop en hin hefur 1500mm súmlinsu með f/8,5 ljósop. Fyrir framan hvora myndavél er síuhjól sem inniheldur átta litsíur svo unnt sé að útbúa litmyndir.

Orka

Voyagerflaugarnar eru ekki knúnar sólarorku vegna fjarlægðar frá sólu. Þess í stað er rafmagnið framleitt með litlum kjarnaofni. Í ofninum er hrörnun geislavirku samsætunnar plúton-238 (samsætan plúton-239 er notuð í kjarnavopn) nýtt til framleiðslu á um það bil 470W afli (við geimskot) og 30 volta jafnstraumi (DC). Þegar plútonið hrörnar myndast hiti sem notaður til rafmagnsrafmleiðslu. Plúton-238 helmingast á um 88 árum. Tæplega 50 árum eftir geimskot, eða í kringum árið 2025, hefur efnið hrörnað það mikið að það annar ekki rafmagnsþörf geimfaranna og slökknar þá loks á þeim.

Voyager gullplatan

Voyager gullplatan. Mynd: NASA

Um borð í báðum Voyager-könnunum eru gullhúðaðar koparplötur sem innihalda ljósmyndir og hljóð frá jörðinni sem lýsa lífi og menningu jarðarbúa á áttunda áratugi tuttugustu aldar. Á plötunni eru skráðar leiðbeiningar hvernig leika á plötuna og einnig útlistun á staðsetningu jarðar í Vetrarbrautinni. Plöturnar eru skilaboð frá jarðarbúum til hugsanlegs menningarsamfélags sem kann að leynast í Vetrarbrautinni, en ekki síður tímahylki fyrir afkomendur okkar sem geymir upplýsingar um okkur og þann tíma þegar við stigum fyrstu skrefin í könnun geimsins. Platan mun nefnilega endast lengur en mannkynið sjálft. Með plötunni fylgdi örlítið brot af geislavirku úrani. Með því að athuga hve mikill hluti úransins hefur hrörnað mætti reikna út hve lengi geimfarið hefur ferðast um geiminn. Innihalda plötunnar var valið af nefnd sem Carl Sagan stóð fyrir.

Flogið framhjá Júpíter

Gasrisinn Júpíter var fyrsta viðfangsefni Voyagerflauganna. Voyager 2 heimsótti reikistjörnuna þann 9. júlí 1979, fimm mánuðum eftir systurfari sínu, og flaug framhjá henni í rétt innan við 570.000 km fjarlægð. Heimsóknin reyndist afar árangursrík því Voyager 2 uppgötvaði lítið en dauft hringakerfi um reikistjörnuna og eldvirkni á Galíleótunglinu Íó. Var þetta í fyrsta sinn sem virk eldfjöll fundust utan jarðar. Uppgötvunin kom stjörnufræðingum mjög á óvart.

Myndir Voyagers af stóra rauða blettinum sýndu að hann er risavaxinn stormur sem færist rangsælis yfir reikistjörnuna. Fjöldi annarra smærri storma og bylgjusveipa sáust í gegnum skýjabeltin.

Á Evrópu sáust fjöldi sprunga sem sköruðust á í ísskorpu tunglsins Evrópu. Í fyrstu töldu reikistjörnufræðingar að sprungurnar væru af völdum einhvers konar flekahreyfinga en svo reyndist ekki vera. Í ljós kom að innviði Evrópu eru virk vegna flóðkrafta frá Júpíter, svipað og á Íó en mun veikari. Þegar togast og teygist á innviðunum verður álag á skorpunni svo sprungur myndast. Vísbendingar um fljótandi haf undir ísskorpunni komu einnig fram.

Voyager 2 uppgötvaði þrjú ný fylgitungl við Júpíter, þau Adrasteu og Metís, rétt fyrir utan hringana, en þriðja tunglið, Þeba, fannst milli Amalþeu og Íós.

Satúrnus heimsóttur

Eftir mjög árangursríka heimsókn til Júpíters var förinni heitið til Satúrnusar. Voyager 2 flaug framhjá reikistjörnunni þann 25. ágúst 1981, níu mánuðum eftir Voyager 1 sem tók stefnuna út úr sólkerfinu eftir að hafa flogið framhjá tunglinu Títan.

Þegar Voyager 2 var á bakvið Satúrnus var útvarpsmerki sent til jarðar í gegnum efri hluta lofthjúpsins svo unnt væri að mæla þrýsting og hitastig. Meðalhitastigið reyndist um –180°C. 

Eftir flugið framhjá Satúrnusi læstist myndavél geimfarsins og var leiðangurinn til Úranusar og Neptúnusar í hættu til skamms tíma. Í ljós kom að smurning á myndavélinni hafði klárast vegna ofnotkunar, en sem betur fer tókst verkfræðingum að leysa vandamálið örugglega.

Úranus

Voyager 2 heimsótti Úranus þann 24. janúar 1986. Flaug þá geimfarið framhjá skýatoppi reikistjörnunnar í aðeins 81.500 km fjarlægð áður en förinni var heitið til Neptúnusar. Fyrir framhjáflugið höfðu leiðangursstjórar forritað hugbúnaðinn um borð í geimfarinu sérstaklega til að gera því kleift að taka skýrar og skarpar myndir af reikistjörnunni og tunglunum. Þar sem Úranus fær aðeins 1/400 af sólarorkunni sem jörðin fær varð að stilla myndavélarnar sérstaklega.

Við framhjáflugið kom í ljós að lengd dagsins er 17 klukkustundir og 14 mínútur. Möndulsnúningurinn er afar sérkennilegur því möndullinn hallar 97,8 gráður miðað við brautarflöt sólkerfisins. Það þýðir að pólarnir snúa til skiptis í átt til eða frá sólinni. Þrátt fyrir það er hitastigið engu að síður mjög jafnt um allan hnöttinn, eða um það bil –213°C.

Voyager 2 uppgötvaði einnig sérkennilegt segulsvið reikistjörnunnar sem rekja má til sérkennilegs möndulhalla. Mælingar geimfarsins sýndu að segulsviðið átti ekki uppruna sinn að rekja til miðju reikistjörnunnar, heldur í möttlinum og hallaði talsvert miðað við reikistjörnuna. Það þýddi að segulsviðið var missterkt yfir hnöttinn. Kom þetta mönnum mjög á óvart.

Myndir Voyagers af fimm stærstu fylgitunglunum sýndu óvenju stórbrotin og fjölbreytt yfirborð. Ennfremur fundust tíu áður óþekkt tungl til viðbótar. Tunglið Míranda reyndist hafa einkennilegasta yfirborð allra hnatta sólkerfisins. Myndir sýndu gríðarstór tuttugu km djúp gljúfur, lagskiptingu, ungt og gamalt yfirborð þar sem öllu ægir saman. Tunglið leit einna helst út fyrir að hafa tvístrast en límst einhvern veginn saman aftur.

Voyager rannsakaði að lokum hringakerfi Úranusar og reyndist það ansi ólíkt hringum Júpíters og Satúrnusar. Hringakerfið var tiltölulega ungt og úr ögnum sem gætu verið leifar tungls sem tvístraðist af völdum flóðkrafta eða áreksturs.

Heimsókninni til Úranusar lauk 25. febrúar 1986. Ellefu dögum áður tóku leiðangursstjórar stórt skref fyrir ferðalagið til Neptúnusar með því að skipa geimfarinu að kveikja á eldflaugum sínum og leiðrétta brautarstefnuna. Brautarleiðréttingin tók tvær og hálfa klukkustund en gerði Voyager 2 kleift að heimsækja Neptúnus í ágúst 1989.

Neptúnus

Þann 25. ágúst 1989 varð Voyager 2 fyrsta og eina geimfarið til að heimsækja Neptúnus, ystu og fjarlægustu reikistjörnuna. Þetta var síðasta heimsókn Voyagers til reikistjörnu og því var ákveðið að fljúga nálægt tunglinu Tríton án þess að menn hefðu áhyggjur af stefnu geimfarsins eftir það.

Voyager flaug næst Neptúnusi í um 4.950 km hæð yfir norðurpól reikistjörnunnar. Lofthjúpurinn var sérstaklega forvitnilegur, sér í lagi ef miðað var við hve fátt um fína drætti var í lofthjúpi Úranusar. Lofthjúpurinn bjó yfir sérstaklega öflugu veðrakerfi. Á myndunum sást stór dökkur blettur, stormasvæði ekki ósvipað og stóri rauði bletturinn á Júpíter.

Fimm klukkustundum síðar flaug Voyager framhjá Tríton í um 40.000 km fjarlægð. Tríton reyndist afar áhugavert tungl. Yfirborðið var ungt og eitt það kaldasta í sólkerfinu en þar mældist –235°C frost. Tunglið bjó einnig yfir örþunnum lofthjúpi sem átti rætur að rekja til hvera sem spúðu ís tæplega átta km upp úr yfirborðinu. Á myndunum sást hvernig veikur vindurinn bar gosefnin langar vegalengdir.

Neptúnus reyndist hafa heilt hringakerfi en fyrir heimsókn Voyagers töldu sumir stjörnufræðingar að hringarnir væru ekki heilir. Þrír áberandi hringar sáust, þar af einn sem hafði sérkennilega boga; staði þar sem efnismagn var meira en annars staðar. Talið er að það stafi af þyngdaráhrifum smalatunglsins Galateu.

Út í víðáttur milligeimsins

Könnunarleiðangri Voyagers til reikistjarna ytra sólkerfisins lauk þegar farið geystist framhjá Neptúnusi og Tríton. För þess var þá heitið út úr sólkerfinu, út í víðáttur vetrarbrautarinnar. Í október 2007 komst geimfarið inn fyrir sólslíðrið, svæði fyrir utan jaðarhöggið þar sem sólvindurinn rekst á stjörnuvindinn.

Í maí 2008 var Voyager 2 í ríflega 86 stjarnfræðieininga fjarlægð frá sólinni (tæpir 13 milljarðar km) og fjarlægðist með hraðanum 16 km/s. Það þýðir að geimfarið fjarlægist um 3,3 stjarnfræðieiningar á ári. Voyager stefnir í átt að stjörnumerkinu Páfuglinum (Pavo) sem sést ekki frá Íslandi. Geimfarið stefnir ekki í átt að neinni tiltekinni stjörnu. Reiknað er með því að samband haldist við geimfarið til ársins 2025, eða meðan rafmagnið endist, þá um 48 árum eftir að því var skotið á loft.

Heimildir

1. Voyager Project Information. National Space Science Data Center. Sótt 27.06.08.
2. Voyager: The Story of the Mission. The Planetary Society. Sótt 27.06.08.

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2010). Voyager 2. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid-large/geimferdir/voyager-2 (sótt: DAGSETNING).