Программа «Вояджер» по исследованию дальних планет Солнечной системы — одна из величайших космических программ XX века, подарившая миру огромное количество открытий и снимков газовых гигантов, а также их спутников.

В сентябре и августе 1977 года ученые отправили в космос два аппарата: «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Первым инженеры NASA запустили «Вояджер-2», а через 16 дней его близнеца — «Вояджер-1». Нумерацию зондов сделали по времени их ожидаемого прибытия к Юпитеру и Сатурну. Путь «Вояджера-2» к этим планетам был длиннее, но такая траектория полета позволяла зонду посетить Уран и Нептун.

Спустя 12 лет (1989 год) завершилась их главная и единственная миссия по исследованию газовых гигантов, но NASA решило не сворачивать программу, а продлить ее. Ведь приборы аппаратов оставались в норме.

Второй этап программы получил название Voyager Interstellar Mission. Ученые послали зондам новые задачи — собрать научные данные о составе межпланетной среды, а если повезет, то и о межзвездной, изучить газ, пыль, электромагнитные поля, а после передать данные на Землю.

«Вояджеры» выполнили и даже перевыполнили план. Газовые гиганты остались в прошлом и сейчас зонды несутся навстречу неизведанному. Эти летящие в кромешной тьме роботы стали самыми далекими рукотворными объектами, когда-либо посланными человеком. На сентябрь 2024 года «Вояджер-1» удален от Земли на 24,5 миллиардов километров, «Вояджер-2» — 20,4.

«Вояджер-2» в межзвездном пространстве

В 2018 году «Вояджер-2» стал вторым в истории космонавтики аппаратом, которому удалось выйти в межзвездную среду (первым в 2012 году это сделал «Вояджер-1»). То есть он попал в совершенно новую для ученых космическую область, состоящую преимущественно из межзвездного газа (около 90 процентов), перемешанного с межзвездной пылью (один процент), а также из электромагнитных полей, космических лучей и темной материи.

Зонд пересек границу гелиосферы, которая представляет собой скопление заряженных частиц и магнитных полей, окружающих наше Солнце и защищающих нас от космических лучей.

«Вояджер-2» приступил к исследованию этой среды. До этих наблюдений, ученые не знали, где находится граница гелиосферы, а также то, как меняется количество космических лучей за ее пределами.

Отметим, что хотя «Вояджер-1» попал в межзвездную среду раньше своего собрата, он не смог предоставить поток данных о ней, потому что приборы на его борту, отвечающие за сбор информации о той же плазме, сломались еще в XX веке. На «Вояджере-2» эти инструменты работают.

Открытия «Вояджера-2» в межзвездной среде

В 2019 году в журнале Nature вышла серия научных статей, посвященная открытиям «Вояджера-2», которые он сделал в межзвездном пространстве.

Во-первых, благодаря зонду ученые узнали на каком расстоянии от Земли начинается гелиопауза — на расстоянии почти 120 астрономических единиц (одна астрономическая единица равна расстоянию от Земли до Солнца — 140 миллионов километров).

Во-вторых, аппарат точно измерил характеристики солнечного ветра при приближении к гелиопаузе и магнитное поле сразу за ней. «Вояджер-2» показал, что межзвездная среда неоднородна и изотропна. Она меняется в зависимости от направления и местоположения аппарата. Это говорит о том, что в межзвездном пространстве существуют структуры и границы, которые формируются в результате взаимодействия различных звезд и их ветров.

В-третьих, аппарат узнал, что гелиосфера отклоняет почти 70 процентов космических лучей, то есть за границами гелиосферы радиация выше, чем внутри этой области. Эти данные важны с практической точки зрения. При создании космических аппаратов, которые будут исследовать далекие тела, инженеры должны учитывать в насколько агрессивной среде придется работать станциям.

В-четвертых, «Вояджер-2» измерил температуру плазмы снаружи гелиопаузы — равна 30–50 тысячам градусов Цельсия. Эта информация позволит астрономам строить более точные модели, необходимые для изучения поведения разных космических объектов в межзвездной среде.

Из всего перечисленного, можно сделать вывод, что «Вояджер-2» собрал уникальные данные, которых раньше у ученых не было. Эти данные помогут исследователям не только больше узнать о межзвездной среде, но и строить модели, объясняющие ряд событий, которые происходят в этой области космоса. «Вояджеры» не будут работать вечно. Приблизительно после 2026-го они больше не смогут связываться с Землей: из-за нехватки топлива приборы аппаратов продолжат отключать.