Početkom ovog mjeseca u znanstvenom časopisu Nature osvanulo je čak pet novih istraživanja temeljenih na podacima s pet instrumenata starih 42 godine. Ono što tih pet instrumenata imaju zajedničko je da su se svi skupa, sretnom igrom slučaja, zatekli izvan Sunčeva sustava.
Svih pet instrumenata nalaze se na sondi Voyager 2, polovici vjerojatno najuspješnije misije istraživanja svemira, koja je nakon velike turneje svih plinovitih divova u osamdesetim godinama prošlog stoljeća, prije godinu dana postala tek druga aktivna sonda u međuzvjezdanom svemiru.
Voyager 1 napustio je Sunčev sustav šest godina ranije, no na toj sondi još uvijek rade samo četiri instrumenta - kvar na instrumentu za proučavanje plazme značio je da smo najbitnije podatke o međuzvjezdanom svemiru od Voyagera 1 morali dobivati iz drugih instrumenata, sa znatno manje detalja. Problem s Voyagerom 1 je i što nam je dao samo jednu točku mjerenja - podatke o međuzvjezdanom svemiru na samo jednoj lokaciji izvan Sunčeva sustava, bez ikakvog načina da znamo vladaju li u tom području tipični ili izvanredni uvjeti.
Podaci s Voyagera 2, koji su pristizali proteklih godinu dana, konačno su riješili oba problema, i dali nam dosad neviđen pogled na Sunčev sustav izvana.
Zašto smo čekali godinu dana?
Kod bilo kojeg istraživanja temeljenog na instrumentima, stručnjacima je potrebno vrijeme kako bi analizirali i interpretirali podatke. No, kada se instrument nalazi 120 astronomskih jedinica daleko - 120 puta dalje od Sunca nego što je Zemlja - znanstvenici se suočavaju i s drugim problemima.
Da bi radio signal s Voyagera 2 stigao do Zemlje potrebno je oko 17 sati, iako putuje brzinom svjetlosti. Njegova 3,7-metarska antena mogla je slati oko 115 kilobita podataka po sekundi kad se nalazila pored Jupitera, udaljenog pet astronomskih jedinica od Zemlje. Danas, na 24 puta većoj udaljenosti, Voyageri mogu slati tek 160 bita po sekundi. Pri toj brzini prijenosa slanje neke pjesme u mp3 formatu trajalo bi oko tri dana.
Voyageri većinom šalju svoje podatke u realnom vremenu, no prijenos je nedovoljno brz za neke od instrumenata pa sonda podatke sprema na magnetnu vrpcu kapaciteta 64 MB i potom ih šalje natrag na Zemlju kroz dulji period vremena.
Koji instrumenti šalju podatke?
Voyager 1 ima četiri ispravna instrumenta. Dva instrumenta - CRS i LECP - otkrivaju nabijene čestice u različitim energetskim rasponima, od kozmičkih zraka do niskoenergetskih iona. Još uvijek je aktivan i triaksijalni magnetometar, koji mjeri smjer i intenzitet magnetskih polja, te uređaj za mjerenje valova plazme (PWS), koji detektira slobodne elektrone uz pomoć dvije 10-metarske antene postavljene pod pravim kutem jedna na drugu.
Uz ta četiri instrumenta Voyager 2 još uvijek ima i ispravan spektrometar plazme (PLS), složeni uređaj s četiri detektora plazme, od kojih su tri usmjerena prema Suncu, a jedan je postavljen pod pravim kutem na ostala tri. Za razliku od PWS sustava, koji ne može razaznati iz kojeg smjera dolaze čestice niti njihov sastav, PLS je znatno precizniji i može otkriti mnogo više podataka o onome što znanstvenike danas najviše zanima - svojstvu međuzvjezdanog prostora.
Ne šalju fotografije?
Voyageri su nekad mogli slati fotografije uz pomoć crno-bijelih digitalnih kamera opremljenih teleskopima i filterima u raznim bojama, rezolucije 0,6 megapiksela. No, nakon 23 godine u svemiru obje su se sonde toliko udaljile od Sunca da je ono bilo jedva malo svjetlije od ostalih zvijezda, a planeti su na fotografijama bili gotovo nevidljivi.
Kako su generatori na Voyagerima, napajani radioaktivnim plutonijem, s vremenom proizvodili sve manje električne energije, tako su voditelji misije odlučili ugasiti grijače na kamerama, neophodne za njihov rad. Posljednja fotografija snimljena je na Valentinovo 1990., a na njoj se nalazila Zemlja, vidljiva kao plava točka veličine jednog piksela.
Osim kamera, znanstvenici su postepeno gasili i druge instrumente koji su služili za istraživanje planeta koje su obišli, mjerenje svojstava i sastava atmosfere, gravitacije, gustoće, radijacije... Ostali su samo instrumenti korisni u međuzvjezdanom svemiru.
Koliko su važni podaci koje ti instrumenti šalju?
Zamislimo da je Sunčev sustav brod koji juri kroz Mliječnu stazu brzinom od 230 kilometara u sekundi. Sunce je nezamislivo moćan izvor energije u obliku fotona, ali i nabijenih čestica, koje se nazivaju Sunčevim vjetrom. Taj vjetar širi se u svim smjerovima oko Sunca, dok se ne zabije u zid međuzvjezdanog vjetra - čestica koje dolaze od svih drugih zvijezda, eksplozija nova i supernova te drugih kataklizmičkih izvora.
Ovojnica Sunčeva vjetra zbog toga vrlo vjerojatno izgleda kao metak - naprijed stisnuta pod udarom međuzvjezdanog vjetra, a potom sve šira i šira, te za sobom vjerojatno ostavlja brazdu nalik brodskom tragu.
Voyager 1 izašao je iz ovojnice u smjeru “pramca”, dok je Voyager 2 izašao u smjeru lijevog boka, ako Sunčev sustav gledamo odozgora. Obje letjelice prve su koje su se našle toliko daleko od Sunca, i još barem nekoliko desetljeća bit će i jedine. Voyageri su istraživači koji su doslovno otišli tamo gdje nitko prije nije bio. Svi podaci koje šalju neprocjenjivi su.
Što nam je novo otkrio Voyager 2?
Voyager 2 donio je novi, potpuniji set podataka s druge lokacije izvan Sunčeva sustava. Njegova mjerenja, uspoređena s rezultatima s Voyagera 1, pokazala su koja su svojstva jednaka na oba mjesta, a koja različita.
Novi su podaci potvrdili neočekivane rezultate s prve sonde, otkrili su da je međuzvjezdana plazma znatno gušća i toplija od očekivanog, iako je mnogo hladnija od Sunčevog vjetra.
Potvrđen je i neočekivan smjer magnetnog polja izvan Sunčevog sustava - paralelan s onim unutar njega. Magnetometri na obje sonde poslali su podatke koji se međusobno podudaraju.
Iznenađenje koje je donio Voyager 2 je da je Sunčeva ovojnica na boku puno poroznija od one na pramcu - nekoliko je puta otkrio čestice Sunčevog vjetra koje su “procurile” u međuzvjezdani svemir.
Obje su sonde pokazale i da je Sunčev vjetar gušći i topliji blizu granice ovojnice. Za sada je pretpostavka da je to posljedica kompresije, no znanstvenici trenutačno nemaju modele koji bi mogli objasniti ovaj fenomen, a moguće je da će razumijevanje te anomalije dovesti i do novih otkrića u fizici.
Što će nam još Voyageri otkriti?
Kako vjeruje Ed Stone, glavni znanstvenik na misiji Voyager koji je radio na njoj od lansiranja prije više od 42 godine, sigurno će nam otkriti još neočekivanih otkrića jer se nalaze tamo gdje još nitko nije bio.
Obje se sonde nalaze blizu granice, u svojevrsnom prijelazu, pa je realno očekivati da će se svojstva međuzvjezdanog svemira oko njih nastaviti mijenjati. Jedino je pitanje do kada će slati podatke.
Znanstvenici i voditelji projekta nadaju se da će Voyageri nastaviti raditi barem do sredine sljedećeg desetljeća. Iako su izgrađeni da traju četiri godine, mogli bi dočekati i svoj 50. rođendan u prostoru između zvijezda.
Dokle god im radi ijedan instrument, radio-antena i manevarski potisnici, Voyageri će se nastaviti javljati na Zemlju, slati podatke iz dubokog svemira i oduševljavati novim otkrićima.