Donde el viento solar amaina a popa y la eternidad está a nuestro lado … ¿Qué les espera a aquellos que fueron capaces de romper la heliopausa y tocar la luz de estrellas lejanas? El resplandor fantasmal de las partículas del cinturón de Kuiper. Décadas de vuelo sin posibilidad de sustitución de unidades averiadas. Intenta establecer comunicación con la Tierra desde una distancia de 200 unidades astronómicas.
¿Será posible con las tecnologías modernas tomar fronteras tan lejanas? ¿Volar al lugar de donde provienen las señales de radio con un retraso de un día? Incluso la luz da paso a una gran distancia, pero la mente humana avanza.
Saltar a través de la luz del día
30 mil millones de kilómetros. 70 años de vuelo utilizando etapas superiores existentes con motores de propulsión líquida. Las estaciones interplanetarias modernas no están diseñadas para tales expediciones. Después de tres o cuatro décadas, la batería de radioisótopos muere. El suministro de hidracina en los motores de orientación AMC se está agotando. La comunicación se desconecta y la sonda, que se ha quedado dormida para siempre, se disuelve en un espacio infinito.
Hasta la fecha, la humanidad ha logrado construir seis "naves estelares" que han superado la tercera velocidad cósmica y han abandonado el sistema solar para siempre.
Aquí están los nombres de los héroes.
Las estaciones interplanetarias automáticas de la serie Pioneer numeradas 10 y 11. Lanzado en 1972-73. Los "pioneros" llegaron a la región de los planetas exteriores, transmitiendo fotografías y datos científicos de las proximidades de Júpiter y Saturno a la Tierra por primera vez. Habiendo realizado una maniobra en el campo gravitacional de los planetas gigantes, abandonaron la región de la eclíptica para siempre y entraron en una batalla desigual con el espacio y el tiempo.
La comunicación con Pioneer 11 se interrumpió en 1995, cuando ya estaba mucho más allá de la órbita de Plutón. A estas alturas, la sonda se ha alejado del Sol en 90 UA. y continúa su camino hacia la constelación del Escudo.
Su gemelo duró exactamente treinta años en el espacio exterior: los últimos datos científicos de Pioneer 10 se transmitieron a la Tierra en 2002. Según los cálculos, en 2012 debería haber sido de 100 AU. del sol. Una sonda que se ha quedado dormida para siempre con una placa de oro a bordo vuela hacia Alpha Taurus. Hora estimada de llegada - 2,000,000 A. D.
Los próximos héroes son los participantes en la alucinante misión Voyager, la mayor expedición jamás realizada en vuelos interplanetarios. Dos sondas salieron a la carretera en 1977 con la esperanza de visitar las proximidades de todos los planetas exteriores. La misión principal de la Voyager terminó con un triunfo total: las sondas estudiaron Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, sus anillos y 48 satélites de los planetas gigantes de la trayectoria de sobrevuelo. En el momento de pasar por encima de la capa superior de nubes de Neptuno, después de 12 años de vuelo y 4 mil millones de kilómetros de distancia recorrida, la desviación de la Voyager 2 de la trayectoria calculada fue de ¡200 metros increíbles!
Hoy, 37 años después de su lanzamiento, continúan su viaje en el océano interestelar, alejándose de la Tierra a una distancia de 107 y 130 AU. El retraso de la señal de radio de la placa Voyager 1 es de 17 horas 36 minutos. La potencia del transmisor es de solo 26 vatios, pero sus señales aún llegan a la tierra.
La capacidad de memoria de la computadora a bordo Voyager es 100 veces menor que la de un reproductor de mp3 moderno. El exclusivo equipo retro continúa su trabajo, a través de los torbellinos de tormentas electromagnéticas y décadas de trabajo en espacios abiertos. Quedan varios litros de hidracina preciosa en los tanques y la potencia del generador de radioisótopos aún alcanza los 270 vatios. Ya más allá de la órbita de Neptuno, los programadores de la NASA lograron "actualizar" la computadora de a bordo de la Voyager: ahora los datos de la sonda están codificados con un código doble Reed-Solomon altamente seguro (curiosamente, durante el lanzamiento de las Voyager, dicho código aún no se ha utilizado en la práctica). A principios del nuevo siglo, las sondas cambiaron a un conjunto de respaldo de motores de control de actitud (el conjunto principal había realizado 353 mil correcciones en ese momento), pero cada día es más difícil para el sensor solar encontrar su luz tenue contra el fondo de miles de estrellas brillantes. Existe la amenaza de pérdida de orientación y de comunicación con la Tierra.
En el verano de 2012, el equipo de la Voyager 1 registró una fuerte caída en la intensidad de las partículas cargadas del viento solar: la sonda cruzó el borde del sistema solar y salió de la heliosfera. Ahora, las señales de la sonda están distorsionadas por un nuevo sonido nunca antes grabado: el plasma del medio interestelar.
Por noveno año sale a la superficie la estación automática "New Horizons", lanzada en enero de 2006. El objetivo de la misión es Plutón, de cuya aparición no sabemos casi nada. Hora estimada de llegada al destino - 14 de julio de 2015. Nueve años y medio de vuelo, y solo tres días para conocer de cerca el planeta más lejano.
New Horizons dejó la órbita cercana a la Tierra con la velocidad más alta entre todas las naves espaciales: 16, 26 km / s en relación con la Tierra o 45 km / s en relación con el Sol, lo que automáticamente convirtió a New Horizons en una nave estelar.
Se espera que después del paso de Plutón, la sonda continúe su trabajo en el espacio abierto hasta mediados de la próxima década, habiéndose retirado para ese momento del Sol en 50-55 AU. La duración más corta de la misión en comparación con las Voyager se debe a la corta duración de la operación de la “batería” de radioisótopos: para el verano de 2015, la liberación de energía de los RTG será de solo 174 vatios.
Ligeramente detrás del "New Horizons" vuela otro objeto notable: una etapa superior de propulsor sólido ATK STAR-48B. La tercera etapa del vehículo de lanzamiento Atlas-5, que llevó la sonda New Horizons a su trayectoria de salida a Plutón, también ganó velocidad heliocéntrica y ahora ciertamente dejará los límites del sistema solar. Junto con ella, por la misma razón, dos pesos de equilibrio volarán hacia las estrellas. La segunda etapa (etapa superior "Centaurus") permaneció en una órbita heliocéntrica con un período orbital de 2,83 años.
Según los cálculos, en octubre de 2015 STAR-48B pasará a 200 millones de kilómetros de Plutón y luego desaparecerá para siempre en las profundidades del espacio.
Los barcos se quedarán dormidos y el tiempo perderá sentido para ellos. En cientos de miles, tal vez millones de años, todos estos objetos hechos por el hombre llegarán a las estrellas. Pero los científicos están interesados en la posibilidad de crear naves espaciales OPERATIVAS capaces de continuar trabajando en el espacio interestelar durante un período prolongado de tiempo, alejándose del Sol a una distancia de cientos de unidades astronómicas.
Proyecto TAU
TAU (Mil unidades astronómicas). El concepto de 1987, que implicaba enviar una estación automatizada a una distancia de 1/60 años luz del Sol. El tiempo de viaje estimado es de 50 años. El propósito de la expedición: construcción de un telémetro grandioso con una base de 1000 AU, medición de alta precisión de distancias a las estrellas, incluidas las que están fuera de nuestra galaxia. Tareas secundarias: estudio de la región heliopausa, solución del problema de la comunicación espacial de ultralarga distancia, verificación de los postulados de la teoría de la relatividad.
La fuente de alimentación de la sonda es un reactor nuclear de pequeño tamaño con una potencia térmica de 1 MW. Motor de iones con una vida útil de 10 años. Los autores del proyecto TAU procedieron exclusivamente de las tecnologías existentes en ese momento.
Actualmente, el proyecto más detallado y factible de una expedición interestelar es el Innovative Interstellar Explorer. Una sonda de tamaño compacto que transporta 35 kg de equipo científico a bordo y está equipada con tres RTG y un sistema de comunicación espacial capaz de proporcionar una comunicación estable con la Tierra desde una distancia de 200 AU.
Aceleración mediante un acelerador de cohetes convencional con combustible químico, maniobra gravitacional en las proximidades de Júpiter y propulsores de iones, en los que el fluido de trabajo es xenón. Las tres de estas tecnologías existen y están bien probadas en la práctica.
Motor de iones de marcha de la sonda Deep Space-1
Un motor de iones requiere dos cosas: un fluido de trabajo (gas) y varios kilovatios de electricidad. Debido al consumo insignificante del medio de trabajo, el motor de iones puede funcionar de forma continua durante diez años. Por desgracia, su empuje también es insignificante: décimas de Newton. Esto es completamente insuficiente para un lanzamiento desde la superficie de la Tierra, pero en gravedad cero, debido al funcionamiento continuo a largo plazo y al alto impulso específico, un motor de este tipo es capaz de acelerar la sonda a altas velocidades.
En la misión Innovative Interstellar Explorer, utilizando tres métodos de aceleración, los científicos esperan acelerar la sonda a una velocidad de 35-40 km / s (más de 4 AU por año). Esto es extremadamente alto para los estándares de la cosmonáutica moderna (la Voyager 1 tiene un récord de 17 km / s), pero es bastante factible en la práctica utilizando modernos motores de propulsión eléctrica y generadores de energía de radioisótopos de alta capacidad.
La investigación en el marco del programa Innovtive Interstellar Explorer ha sido realizada por especialistas de la NASA desde 2003. Inicialmente, se asumió que la sonda se lanzaría en 2014 y alcanzaría su objetivo (mover 200 UA del Sol) en 2044.
Por desgracia, se perdió la ventana de inicio más cercana. El programa de la sonda interestelar no es un programa prioritario para la NASA (a diferencia de los rovers más realistas de Marte, las estaciones interplanetarias y el telescopio espacial Webb en construcción).
Las condiciones favorables para el lanzamiento de una sonda interestelar se repiten cada 12 años (debido a la necesidad de realizar una maniobra en el campo gravitacional de Júpiter). La próxima vez, la "ventana" se abrirá en 2026, pero está lejos del hecho de que esta oportunidad se utilizará para el propósito previsto. Quizás algo se decida para 2038, pero el concepto de Explorador interestelar innovador probablemente estará infinitamente desactualizado en ese momento.
Los ingenieros ya están trabajando en aceleradores de plasma electrotérmicos (VASIMR), motores magnetoplasma-dinámicos y un motor Hall. Estas variaciones del motor cohete eléctrico también tienen un alto impulso específico, comparable a los latidos. diablillo. propulsores de iones, pero son capaces de desarrollar un orden de magnitud más de empuje, es decir, acelerar la nave a las velocidades especificadas en un tiempo más corto.
