Voyager I - opowieść o najdalszej wyprawie w historii ludzkości

Voyager 1 to arcydzieło inżynierii kosmicznej. Sonda ta musiała być twarda i wytrzymała, by móc przeciwstawić się wszystkim kosmicznym siłom, jakim musiała stawić czoła. Inżynierowie, którzy ją projektowali, musieli przewidzieć wszystkie zagrożenia, jakie niesie za sobą zbliżenie się do gigantycznych światów, jakie orbitują wokół naszego Słońca: Jowisza i Saturna.

Sonda musiała być odporna na promieniowanie i siły grawitacyjne, ale też służyć nauce. Wyposażono ją w 3,6-metrową antenę oraz trzy wysięgniki wyposażone w przeróżnego rodzaju urządzenia pomiarowe: spektometr UV, fotopolarymetr, magnetometr, urządzenia do analizowania promieniowania kosmicznego, badania zachowania się cząsteczek w odległej przestrzeni… pomyślano o wszystkim. Całość została zaprojektowana tak, by zajmowała jak najmniej miejsca, jak najmniej ważyła i zużywała jak najmniej energii. To istne arcydzieło. Oszczędność energii była wyjątkowo istotnym czynnikiem. Dla przykładu, sonda nie transmituje non-stop swoich pomiarów. Swoje odkrycia rejestruje na cyfrowej taśmie o pojemności 536 megabitów (około 67 megabajtów). Dopiero jak pamięć zostaje zapełniona, sonda rozpoczyna transmisję danych na Ziemię.

Nie oznacza to, że Voyager 1 ma liche źródło zasilania. Tu również nie oszczędzano na niczym. Sondę napędzają trzy radioizotopowe termoelektryczne generatory. Każde z cylindrycznych źródeł energii składa się z czterech 2-calowych warstw tlenku plutonu zamkniętych w cienkiej pokrywie irydowej. Te z kolei chronione są włóknem grafitowym. Każde ze źródeł energii potrafi dostarczyć sondzie 2 400 watów mocy cieplnej.

Prawdziwym wyzwaniem przy opracowywaniu źródła energii dla Voyagera były nieistotne z pozoru detale. Dla przykładu, już w fazie projektu naukowcy zdali sobie sprawę, że termoelementy, które miały wytwarzać energię elektryczną z amplitudy temperatur pomiędzy rozgrzanym plutonem a zimną próżnią ulegały zbyt szybkiej degradacji. Drogą prób i błędów odkryto, że pokrycie termoelementów warstwą azotku krzemu zapobiega sublimacji i zwiększa wydajność urządzenia. Pomysł, który wykorzystuje obecnie wiele elektrowni atomowych na świecie.

Jeżeli ktoś wątpi w błyskotliwość inżynierów NASA i w ilość przełomów naukowych, jakich dokonano już w samej fazie projektu Voyagera 1, to mam tutaj taki fakt w pigułce: generatory w Voyagerze 1 działają już od 34 lat, z oczywistych względów nieserwisowane i niedoglądane. I wciąż operują, z 60-procentową sprawnością.

Drugim najważniejszym wyzwaniem dla osób odpowiedzialnych za techniczną część misji Voyagera 1 była możliwość ultraprecyzyjnego pozycjonowania sondy. Udało się to osiągnąć dzięki trzyosiowemu systemowi stabilizacji, który wykorzystuje żyroskopy i silniki oparte na gazie hydrazynowym. Dodatkowo, niektóre instrumenty są w stanie zmieniać swoją pozycję obrotową tak, by móc kontynuować pomiary nawet w momencie gdy sonda obraca się w półkontrolowany sposób, co szczególnie się przydało przy bliskich podejściach do Jowisza i Saturna.

Całością zarządza sześć komputerów. CSS (Computer Command System) zarządza sekwencjami czynności wykonywanymi przez sondę. FDS (Flight Data Subsystem) przetwarza otrzymane dane, a AACS (Attitude and Articulation Control System) odpowiedzialny jest za pozycję sondy. Całość jest izolowana przed promieniowaniem, które mogłoby zakłócić pracę głównych komputerów i ich podsystemów.

Start ku przygodzie

Voyager 1 wyruszył odkrywać tajniki nieba 5 września 1977 roku. W otchłań kosmosu został wyniesiony przez potężną rakietę Titan III-E. Podróż do pierwszego obcego świata zajęła mu raptem kwartał i pięć dni: 10 grudnia Voyager 1 mógł po raz pierwszy przyjrzeć się z bliska pasowi asteroid nieopodal marsjańskiej orbity. Podróż przez skaliste odłamki zajęła mu już dużo dłużej: opuścił je 8 września 1978 roku, czyli po roku i trzech dniach od rozpoczęcia swojej misji.

Pierwszy cel Voyagera zaczął przytłaczać otoczenie: gazowy gigant, największe ciało niebieskie, nie licząc Słońca, w naszym układzie słonecznym. 6 stycznie 1979 roku ciekawski „Podróżnik” zwrócił swoje instrumenty badawcze w kierunku Jowisza. Prowadził jego nieprzerwaną obserwację przez cały kwartał. To właśnie dzięki niemu mamy zdjęcia Jowisza w tak wspaniałej jakości i rozdzielczości. To dzięki Voyagerowi odkryliśmy pierścienie wokół Jowisza, intensywne promieniowanie jakie emituje planeta a także odkryliśmy obecny dom Lucyfera, czyli piekielny, wulkaniczny księżyc Io (to pierwsze ciało niebieskie, niebędące ziemią, na którym odkryto aktywność wulkaniczną). 5 marca 1979 roku ambasador reprezentujący ludzkość zbliżył się do Jowisza na odległość 348 890 kilometrów. Nikt wcześniej, ani nikt później, nie odważył się zbliżyć na taką odległość. Zbadano też mniejsze światy wokół Jowisza: Voyager 1 zbliżył się do Amaltei, Io, Europy, Ganimedesa i Kalisto.

To jednak dopiero początek wielkiej misji Voyagera. 13 kwietnia 1979 roku głodny wiedzy Podróżnik skierował się na nowy cel: hipnotycznego Saturna. Sonda wykorzystała pole grawitacyjne gazowego giganta, by wystrzelić się niczym z procy, zwiększając swoją prędkość. Dzięki temu podróż zajęła jedyne 1,5 roku. Obserwacje rozpoczęły się 22 sierpnia 1980 roku.

Voyager 1 pozwolił nam zrozumieć naturę pierścieni Saturna, jego satelit, dowiedzieć się nieco o promieniowaniu jakie emituje i o składzie jego atmosfery. 12 listopada sonda minęła chmury atmosfery Saturna w odległości raptem 124 tysięcy kilometrów. I wtedy nastąpiła zmiana planów. Voyager 1 miał wykorzystać pole grawitacyjne planety, by ponownie „wystrzelić się” w kierunku kolejnej planety, a konkretnie Plutona. NASA jednak zmieniła plany. Wyjaśnienia były niejasne i tajemnicze, co przerodziło się w falę spekulacji i kilka całkiem niezłych powieści science-fiction. Voyager 1, zamiast na Plutona, udał się w kierunku Tytana, jednego z księżycy Saturna. Dzięki tej misji udowodniono, że księżyc ten ma gęstą atmosferę. Małych zielonych ludzików jednak nie stwierdzono, mimo, iż ciało to mogłoby być domem dla życia pozaziemskiego. Bardzo odpornego życia pozaziemskiego.

Nieplanowana misja, ku pokrzepieniu serc

Zmiana kursu w celu zbadania Tytana zniweczyła dalsze plany związane z Voyagerem 1. Skazała sondę na naukową zagładę. Voyager 1 pędzi teraz z prędkością 17,26 kilometrów na sekundę w otchłań kosmosu. Żaden pojazd stworzony przez człowieka już nigdy nie osiągnął takiej prędkości. Voyagerowi zaplanowano jednak jeszcze jedno, ostateczne zadanie.

W 1990 roku, na Walentynki, sonda wykonała 60 zdjęć naszego układu słonecznego, składając je w jedno, symboliczne. Pale Blue Dot. Zdjęcie małej, ledwo widocznej plamki. Jednak gdy obserwator zda sobie sprawę czym jest ta plamka, to może poczuć się… przytłoczony. Carl Sagan, mój ukochany powieściopisarz, skomentował to zdjęcie w szczególny sposób. Tłumacząc, i mam nadzieję nie kalecząc zbytnio, na polski:

Z tak odległego punktu obserwacyjnego, Ziemia nie wydaje się niczym szczególnym. My jednak postrzegamy to inaczej. Przyjrzyjcie się uważnie tej plamce. To tu. To jest dom. To my. To właśnie tam wszyscy, których kochasz, których znasz, o których kiedykolwiek słyszałeś, każdy człowiek który kiedykolwiek istniał, przeżył swoje życie. Wszystkie nasze radości i cierpienia, tysiące religii, ideologii, ekonomicznych doktryn, wszyscy łowcy i zbieracze, wszyscy bohaterowie i tchórze, każdy twórca i niszczyciel cywilizacji, każdy władca i sługa, każda młoda zakochana para, każdy ojciec i matka, każde dziecko, każdy wynalazca i odkrywca, każdy autorytet moralny i skorumpowany polityk, każda gwiazda popkultury, każdy wielki przywódca, każdy święty i grzesznik w historii naszego gatunku żył właśnie tam – na tym pyłku kurzu rozświetlonym promieniem Słońca.

Voyager 1 kontynuuje swoją podróż w nieznane. Nie został porzucony przez NASA, wciąż obserwuje, analizuje i transmituje. Bada rejony, w których wiatr słoneczny traci swoją naddźwiękową prędkość, bada siły i zawirowania jakie ów wiatr napotyka w wyniku zderzenia się z ośrodkiem międzygwiezdnym, w którym sam się obecnie znajduje. Sonda oficjalnie opuszcza rejon naszego układu słonecznego. Człowiek nigdy nie dotarł tak daleko… mam nadzieję, że jeszcze za mojego życia, ktoś zdecyduje się przekroczyć kolejną granicę. Chcę żyć w ciekawych czasach. Ciekawych dla ludzkości, nie dla polityków, generałów i handlarzy gadżetami. Są większe i ważniejsze rzeczy, niż walka o władzę nad malutkim fragmentem pyłku kurzu, widocznym z granic naszego układu słonecznego. Mam nadzieję, że jeszcze za mojego życia, ludzkość to pojmie.

Maciek Gajewski jest dziennikarzem, współprowadzi dział aktualności na Chip.pl, gdzie również prowadzi swojego autorskiego bloga.