NASA wyłącza sondy Voyager, ale prawdziwa zabawa właśnie się zaczyna. To dopiero początek misji

To się musiało w końcu wydarzyć. Naukowcy zresztą byli na to przygotowani od wielu lat. NASA powoli zaczyna wyłączać sondy Voyager 1 i Voyager 2, które bezustannie od 1977 roku oddalają się od Ziemi. Sam fakt, że po 45 latach sondy wciąż się z nami kontaktują i przesyłają jakiekolwiek dane na Ziemię jest niesamowitym wyczynem.

W artykule opublikowanym w najnowszym wydaniu magazynu Scientific American pojawiła się informacja o tym, że inżynierowie jeszcze w tym roku rozpoczną wyłączanie poszczególnych instrumentów na pokładzie sond Voyager 1 i Voyager 2. Paradoksalnie nie oznacza to ich końca. W ten sposób bowiem naukowcy chcą niejako wydłużyć czas kontaktowania się sond z Ziemią do 2030 roku. Zważając na to, że pierwotnie zakładano, że sondy będą działały cztery lata, jest to naprawdę spektakularny wynik. Skoro jednak rozpoczyna się ostatni etap życia sond, warto przypomnieć sobie z czym mamy do czynienia, bo są to absolutnie wyjątkowe statki kosmiczne.

Sondy Voyager zostały wystrzelone z powierzchni Ziemi w 1977 roku w odstępie zaledwie dwóch tygodni od siebie. Najpierw, 20 sierpnia 1977 r. w przestrzeń kosmiczną poleciała sonda Voyager 2, a szesnaście dni później 5 września - sonda Voyager 1. Ich głównym zadaniem było wykonanie przeglądu planet Układu Słonecznego. Unikalna konfiguracja planet Układu Słonecznego sprawiała, że misję można było zaplanować tak, aby we dwie sondy były w stanie odwiedzić gazowe planety Układu Słonecznego - Jowisza i Saturna. Po zakończeniu podstawowej misji sonda Voyager 2 działała na tyle dobrze, że postanowiono wydłużyć jej misję i skierować ją jeszcze do Urana i Neptuna. Do dzisiaj jest to jedyna sonda kosmiczna, która odwiedziła obie planety. Voyager 1 po minięciu Saturna skierował się na północ od ekpliktyki (płaszczyzny, w której ułożone są orbity planet Układu Słonecznego) i już żadnej innej planety nie odwiedził. Żadna z sond nie odwiedziła także Plutona, który jak na złość znajdował się w tym czasie w zupełnie innym sektorze Układu Słonecznego. Warto jednak nadmienić, że Voyagerom z perspektywy obecnego stanu wiedzy udało się odwiedzić wszystkie planety zewnętrznego Układu Słonecznego - Pluton został bowiem pozbawiony tego miana w 2006 roku.

Aktualnie oba Voyagery są najodleglejszymi od nas obiektami w przestrzeni kosmicznej stworzonymi przez człowieka. Od kilku lat oba statki znajdują się już w przestrzeni międzygwiezdnej, po tym jak opuściły całkowicie Układ Słoneczny.

Kadłub: 47 cm wysokości, 178 cm średnicy
Antena: paraboliczna o średnicy 3,66 m
Wysięgnik naukowy: 2,5 m długości
Wysięgnik z magnetometrami: 13 m długości
Zasilanie: radioizotopowy generator termoelektryczny zasilany plutonem-238
Pamięć komputera: 70 kB
Masa: ok. 800 kg

Aby uciec z więzów grawitacji Ziemi sonda kosmiczna musi osiągnąć prędkość 11,2 km/s. Po osiągnięciu takiej prędkości za pomocą rakiet sonda wciąż pozostaje w polu grawitacyjnym Słońca. Aby dotrzeć do Jowisza, sonda potrzebuje zwiększyć prędkość o kolejne 12,4 km/s. Jeżeli chcemy dotrzeć do Saturna potrzebujemy dodatkowych 17,3 km/s. Problem w tym, że na tych dwóch kolejnych etapach nie mamy już pod ręką rakiety, która byłaby w stanie przyspieszyć sondę. Naukowcy postanowili zatem skorzystać z pola grawitacyjnego gazowych olbrzymów i tak ustalić trajektorię lotu sondy, aby podczas przelotu w ich pobliżu, to właśnie grawitacja planety przyciągała i wystrzeliwała sondę w dalszą podróż po Układzie Słonecznym.

Obie sondy Voyager zostały wyniesione w przestrzeń kosmiczną na szczycie rakiety Titan III/Centaur, które gwarantowały im prędkość pozwalającą dotrzeć jedynie do Jowisza. Gdyby nie grawitacja tej planety sonda po okrążeniu Jowisza rozpoczęłaby podróż powrotną do wnętrza Układu Słonecznego. Tymczasem zgodnie z projektem obie sondy wykorzystały grawitację każdej z gazowych planet do przyspieszenia. Dzięki temu obie - choć wystartowały z Ziemi długo po sondach Pioneer 10 i 11 - aktualnie są najodleglejszymi obiektami stworzonymi przez człowieka.

Sondy Voyager dostarczyły na Ziemię fantastyczne zdjęcia Jowisza i Saturna. Do Jowisza obie sondy dotarły w 1979 roku w odstępie zaledwie czterech miesięcy. Po raz pierwszy ludzkość miała okazję dokładniej przyjrzeć się Wielkiej Czerwonej Plamie, dostrzec błyskawice w atmosferze planety, delikatne pierścienie Jowisza i przyjrzeć się także nowym, wcześniej nie widzianym księżycom planety czy fascynującej wulkanicznej powierzchni księżyca Io, na którym kamery zarejestrowały erupcje dziewięciu różnych wulkanów wyrzucające materię z prędkością ponad 3000 km/h i pióropusze materii o wysokości 500 km nad powierzchnię Io.

Po przelocie w pobliżu Jowisza sondy Voyager skierowały się w stronę Saturna, do którego dotarły odpowiednio w 1980 i 1981 roku. Ten przelot okazał się jeszcze bardziej ekscytujący, bowiem obie sondy zbliżyły się do górnych warstw chmur planety cztery razy bardziej niż w przypadku Jowisza. Po drodze obie sondy zarejestrowały swoimi kamerami telewizyjnymi fascynujące pierścienie i przerwy między kolejnymi pierścieniami planety.

Po opuszczeniu otoczenia planety, Voyager 1 rozpoczął drogę nad ekliptykę, a Voyager 2 skierował się w stronę Urana i Neptuna, o których wtedy ludzkość wiedziała bardzo niewiele. Po dotarciu do Urana sonda odkryła 10 nowych, wcześniej nie widzianych księżyców (wcześniej znaliśmy tylko 5), a przy Neptunie liczba ta wzrosła z trzech do siedmiu.

Warto przypomnieć, że podstawowa misja obejmowała wysłanie sondy jedynie do Jowisza i Saturna. Jednak kiedy ten cel został osiągnięty naukowcy nie mogli się oprzeć okazji i nie spróbować dotrzeć do lodowych olbrzymów. Energii na pokładzie sondy wciąż było dużo, a była to jedyna niepowtarzalna okazja, aby dokładniej przyjrzeć się Uranowi i Neptunowi. Takie samo pytanie o przyszłość sondy Voyager 2 pojawiło się po przelocie obok Neptuna: co dalej?

Naukowcy wiedzieli już, że sondy osiągnęły prędkość wystarczającą do ucieczki całkowicie z Układu Słonecznego. W tym momencie uznano, że wystarczy, aby sondy mierzyły ilość cząstek wiatru słonecznego docierającego do sondy. W momencie kiedy liczba ta spadnie do zera, skończy się tak zwana heliosfera. W tym momencie też sonda kosmiczna znajdzie się w przestrzeni, w której deominujące stanie się promieniowanie kosmiczne i sonda znajdzie się w przestrzeni międzygwiezdnej, wylatując tym samym z Układu Słonecznego. Sonda Voyager 1 osiągnęła tę granicę w grudniu 2010 roku. Kilka lat później tę samą granicę przekroczył Voyager 2.

Po zakończeniu "przeglądu planet Układu Słonecznego" naukowcy chcieli wyłączyć kamery znajdujące się na pokładzie sondy Voyager 2. Zanim jednak do tego doszło, astronom i popularyzator astronomii Carl Sagan zaproponował, aby sonda odwróciła się w stronę Słońca i wykonała ze swojego miejsca w przestrzeni ponad 6,4 mld km od Ziemi serię zdjęć, na których byłaby w stanie uchwycić zdjęcia planet Układu Słonecznego. Pierwotnie kierownictwo misji sceptycznie podchodziło do tego projektu. Opracowanie takiej procedury nie było łatwe, a naukowcy mieli wątpliwości czy w ten sposób uzyskają jakieś wartościowe dane naukowe. Podówczas wykorzystanie sond kosmicznych do tworzenia ładnych zdjęć nie stanowiło wartości samej w sobie. Ostatecznie jednak NASA dała zielone światło. W lutym 1990 roku sonda Voyager 2 odwróciła się w kierunku Słońca i wykonała 60 zdjęć.

Na jednym z nich udało się zarejestrować Ziemię. To zdjęcie stało się najodleglejszym zdjęciem naszej niewielkiej, błękitnej planety. Można śmiało powiedzieć, że zdjęcie nazwane później "Bladoniebieską kropką" (Pale Blue Dot) pozwoliło ludzkości spojrzeć na siebie w kontekście kosmicznym. Okazało się, że z zewnętrznej krawędzi Układu Słonecznego nasza cała planeta jest jedynie mało znaczącą kropką, fragmentem piksela zawieszonym w przepastnej pustce przestrzeni kosmicznej. Opisując to zdjęcie w swojej książce Błękinta kropka. Człowiek i jego przyszłość w kosmosie, Carl Sagan napisał:

Po trzech kolejnych dekadach, które minęły od tego momentu to zdjęcie i ten cytat wciąż wywołują ciarki na skórze ludzi, którzy oglądając je uzmysławiają sobie nasze prawdziwe miejsce we wszechświecie.

W tym kontekście warto jeszcze zauważyć, że sondy Voyager miały dostarczyć informacje o Ziemi nie tylko Ziemianom, ale także potencjalnym innym cywilizacjom, które mogą zamieszkiwać przestrzeń kosmiczną, a które w przyszłości mogłyby natrafić na którąś z sond wysłanych z Ziemi. Na pokładzie sond Voyager znajdują się specjalne pokryte złotem płyty gramofonowe, na których nagrano pozdrowienia z Ziemi, fragmenty muzyki oraz zdjęcia. Choć na sam pomysł wysłania takich pozdrowień wpadł John Casani, ostatni przed startem kierownik misji Voyager, to do stworzenia płyty i wyboru wiadomości na niej zawartych wybrał m.in. Carla Sagana. Sagan z kolei zastanawiając się co chcemy przekazać obcym konsultował się z takimi tytanami intelektu jak Arthur C. Clarke czy Isaac Asimov, doskonale zdając sobie sprawę z tego, jak ekscytujące to będzie dla szerokiej opinii publicznej zaczytującej się w ich powieściach science fiction.

Ostatecznie na nagraniu znalazły się pozdrowienia, nagranie pieśni wielorybów, 115 zdjęć i diagramów opisujących naturę i aktywność ludzi na Ziemi oraz 90 minut muzyki. Naukowcy wyliczyli, że jeżeli mikrometeoroidy nie uderzą w płytę, to zachowa ona swój kształt i właściwości przez miliardy lat. Nic zatem dziwnego, że tworząc ten niepozorny kawałek miedzi pokryty złotem, naukowcy czuli się autorami ponadczasowej arki Noego, która będzie emisariuszem ludzkości na długo po tym, kiedy ludzkość już zniknie z powierzchni Ziemi. Tak czy inaczej, możemy być spokojni, że jeżeli ktoś kiedyś natrafi na płytę, wrzuci ją na kosmiczny gramofon w jakimś odległym układzie planetarnym, to będzie miał okazję usłyszeć Mozarta, Bacha i Beethovena.

Po opuszczeniu Układu Słonecznego sondy Voyager 1 i Voyager 2 przemierzają niezwykle pustą przestrzeń międzygwiezdną. Na tym etapie, kiedy w okolicach 2030 roku nadadzą ostatnią wiadomość w kierunku Ziemi rozpocznie się naprawdę długotrwała tułaczka obu Podróżników. Jeżeli przemierzenie Układu Słonecznego i dotarcie poza jego granicę zajęło sondom około 40 lat, to dotarcie na odległość, w jakiej znajduje się najbliższa gwiazda - Proxima Centauri - zabierze sondzie jakieś 70 000 lat. Warto jednak zauważyć, że akurat w kierunku tej gwiazdy nie leci ani Voyager 1 ani Voyager 2.

Za jakieś 40 000 lat Voyager 1 przeleci w odległości 1,5 roku świetlnego od jednej z gwiazd w Gwiazdozbiorze Żyrafy. Voyager 2 natomiast przeleci w odległości ok. 4 lat świetlnych od Syriusza, najjaśniejszej gwiazdy na ziemskim nieboskłonie za 300 000 lat. Żaden z tych przelotów nie będzie natomiast przesadnie bliski i mogą minąć jeszcze miliony, jeżeli nie setki milionów lat zanim któryś Voyager naprawdę zbliży się do jakiejś gwiazdy. Analizy przeprowadzone w 2021 roku wskazują, że szansa na zderzenie z jakimkolwiek obiektem kosmicznym jest bliska zeru, przez co Voyagery mogą wciąż przemierzać przestrzeń kosmiczną na długo po tym kiedy Słońce przejdzie w stadium czerwonego olbrzyma, Ziemia straci swoją wodę, ludzkość i atmosferę, a nasza galaktyka zderzy się z Galaktyką w Andromedzie. To tylko dowodzi, że tworząc w latach siedemdziesiątych sondy Voyager tak naprawdę uwieczniliśmy swoją obecność we Wszechświecie na miliardy lat.