"Вояджер" застрял на космической таможне

Оказывается, на границе Солнечной системы и дальнего космоса существует своеобразная таможня. Там силовые линии магнитного поля, порождаемого Солнцем и присутствующего в солнечном ветре, претерпевают пересоединение с силовыми линиями магнитных полей межзвездной среды. Это стало известно благодаря информации, полученной от зонда "Вояджер 1".

Идея "Большого тура" впервые появилась в конце 60-х годов — еще до запуска "Аполлонов" к Луне и космических аппаратов "Пионер" к Юпитеру. Разработка данного проекта НАСА началась в далеком 1969 году, но до старта Вояджеров, космических бегунов на длинные дистанции, оставалось восемь долгих лет. Первым был запущен к Юпитеру Вояджер-2 с космодрома космического центра им. Кеннеди 20 августа 1977 года, его ракета-носитель "Титан 3Е-Центавр" имела стартовую массу в 700 тонн!

Второй старт совершил Вояджер-1 5 сентября 1977 года, космический побратим Вояджера-2. Оба космических аппарата направлялись к Юпитеру, Вояджер-1 — по более короткой и требующей больших затрат трассе. В соответствии с расчетами, Вояджер-1 достиг 5 марта 1979 года планеты Юпитер, опередив КА Вояджер-2. Второй Вояджер долетел до планеты-гиганта 9 июля 1979 года. Оба аппарата были созданы в лаборатории реактивного движения НАСА.

Замечательная идея исследования планет-гигантов родилась в исключительно удачный момент времени: в конце семидесятых — начале восьмидесятых годов ХХ столетия все они удачно расположились в сравнительно узком секторе Солнечной системы и выстроились в "параде планет". Такая ситуация наблюдалась ранее, а именно за 180 лет до старта Вояджеров!

Цель долговременной миссии заключалась в последовательном облете каждым из Вояджеров нескольких планет. Использование гравитационных маневров делало возможным перелет КА от одной планеты к другой за относительно короткое время. Без такого маневра полет к Нептуну, продолжался бы на 20 лет дольше и потребовал бы немыслимого расхода горючего.

Совпадение реальных обстоятельств и блестящих идей реализовалось успешно: в настоящее время пара зондов Вояджеров идут своими траекториями по Солнечной системе уже 35 лет. Они движутся все быстрее; понемногу ускоряясь, эти аппараты стали самыми далекими и быстрыми движущимися космическими рукотворными объектами. Именно сейчас они готовы к выходу в открытый космос, за истинные пределы Солнечной системы. Пройдя гелиопаузу, границу Солнечной системы, "путешественники" продолжат полет в межзвездном пространстве. Voyager 1 близок к этому пределу — вскоре он окончательно выйдет за пределы гелиосферы, где ощутимо влияние солнечного ветра, и продолжит движение в межзвездной среде.

3 декабря 2012 года работающие с данными Вояджера 1 ученые представили результаты текущей работы зондов, который впервые позволяет нам — пускай и виртуально — пересечь столь отдаленную от нас границу Солнечной системы. Впервые человечеству предоставлена возможность рассмотреть все, что происходит в этой таинственной области. Вояджер 1 уже давно прошел границу ударной волны, которая образуется при обтекании звездным ветром Солнечной системы, в результате чего образуется гелиосфера — область, в которой главным является Солнце, наполняющее гелиосферную полость потоками солнечного ветра.

Граница межзвездного пространства и гелиосферы называется гелиопаузой — в этой области частицы солнечного ветра замедляются, их движение становится хаотичнее. Это есть результат столкновения потоков звездного и солнечного ветров. В июне 2010 года, когда Вояджер 1 удалился на 17 миллиардов километров от Солнца, скорость солнечного ветра упала практически до нуля.

28 июля 2012 года Вояджер 1 вошел в новую область пространства, далеко за орбитами Нептуна и Плутона. Анализируя данные, ученые выявили много неожиданных особенностей. Оказалось, что в этой области силовые линии магнитного поля, порождаемого Солнцем и присутствующего в солнечном ветре, претерпевает пересоединение с силовыми линиями магнитных полей межзвездной среды. Это пересоединение на самой границе Солнечной системы позволяет частицам солнечного ветра уходить в межзвездное пространство, а звездному ветру — проходить внутрь Солнечной системы. Таможня в области пересоединения дает им добро на прохождение границы в области гелиопаузы!

Аналог скоростной дороги, магнитного хайвея (magnetic highway), на самом деле не является постоянной структурой, а весьма переменчивой, о чем свидетельствуют данные Вояджера 1. Только с 25 августа, по мере дальнейшего продвижения Вояджера 1, работа "хайвея" стабилизировалась полностью. По силовым линиям области пересоединения летят частицы из межзвездного космического пространства.

Это явление можно трактовать как иерархию вложенных систем, когда магнитосфера Земли омывается солнечным ветром, и происходит формирование ударной волны и переходного слоя на границе магнитосферы, еще более мощными являются магнитосферы планет-гигантов, где наблюдаются те же процессы. Гелиосфера на порядки больше по масштабу, но обтекание звездным ветром ее препятствия демонстрирует пересоединение в том же качестве, то есть когда частицы принимают игру, навязанную электромагнитными полями от разных источников в космической среде.

Татьяна Вальчук