وویجر ۱ که در سال ۱۹۷۷ به فضا پرتاب شد، اکنون دورترین ساختهی دست بشر است و از سال ۲۰۱۲ در فضای میانستارهای قرار دارد. این فضاپیما با وجود نزدیک شدن به نیمقرن فعالیت همچنان میتواند دادههای علمی محدودی را به زمین ارسال کند. ناسا اعلام کرده است که وویجر ۱ در ۲۵ اوت ۲۰۱۲ از هلیوپاز عبور کرده و وارد محیط میانستارهای شده است.
نکته جالب این است که «خروج از منظومه شمسی» با «عبور از هلیوپاز» یکسان نیست. وویجر ۱ از حباب پلاسمایی و مغناطیسی تحت تأثیر خورشید عبور کرده است اما هنوز از نظر گرانشی در محدوده بسیار وسیع منظومه شمسی قرار دارد.
وویجر ۱ چگونه وارد فضای میانستارهای شد؟
هلیوپاز دیوار یا مرز جامدی نیست. این ناحیه جایی است که جریان ذرات باردار خارجشده از خورشید که باد خورشیدی نام دارد در برابر محیط میانستارهای ضعیف میشود. دانشمندان با بررسی تغییرات ذرات و میدانهای اطراف وویجر ۱ متوجه شدند که فضاپیما وارد محیط متفاوتی شده است.
در ماههای منتهی به این رویداد تعداد پرتوهای کیهانی ورودی افزایش یافت و ذرات منشأگرفته از خورشید کاهش پیدا کردند. با این حال این تغییرات به تنهایی برای تعیین زمان دقیق عبور کافی نبود. دادههای ابزار امواج پلاسمایی در سال ۲۰۱۳ نشان داد که چگالی پلاسمای اطراف فضاپیما با محیط میانستارهای سازگار است و همین دادهها به تعیین تاریخ ۲۵ اوت ۲۰۱۲ کمک کرد.
بنابراین وویجر ۱ نخستین ساختهی دست بشر است که وارد فضای میانستارهای شده است؛ اما این به معنی عبور کامل از محدوده گرانشی خورشید نیست.
چرا سیگنال بسیار ضعیف وویجر ۱ هنوز به زمین میرسد؟
یکی از شگفتانگیزترین بخشهای مأموریت وویجر ۱ ارتباط رادیویی آن با زمین است. توان فرستنده اصلی فضاپیما حدود ۲۲ وات اعلام شده که تقریباً با توان یک لامپ کوچک قابل مقایسه است. با وجود این توان بسیار پایین، آنتن جهتدار وویجر ۱ سیگنال را به سمت زمین متمرکز میکند.
سیگنال پس از عبور از میلیاردها کیلومتر در فضا به شدت ضعیف میشود. در طرف زمین نیز شبکه ارتباطی فضایی ناسا یا DSN از آنتنهای رادیویی بسیار بزرگ برای دریافت چنین سیگنالهایی استفاده میکند. این شبکه در کالیفرنیا، اسپانیا و استرالیا ایستگاه دارد و برای ارتباط با فضاپیماهای دوردست طراحی شده است.
در واقع دریافت اطلاعات وویجر ۱ حاصل ترکیب چند فناوری است؛ آنتن بزرگ و دقیق روی فضاپیما، آنتنهای عظیم زمینی، گیرندههای بسیار حساس و روشهای پردازش سیگنال که میتوانند داده را از میان نویز بسیار شدید استخراج کنند.
وویجر ۱ انرژی خود را از کجا تأمین میکند؟
وویجر ۱ از پنل خورشیدی استفاده نمیکند. در فاصلهای که این فضاپیما قرار دارد نور خورشید برای تأمین انرژی کافی نیست. به همین دلیل سه مولد ترموالکتریک رادیوایزوتوپی یا RTG روی آن نصب شده است که از گرمای حاصل از واپاشی پلوتونیوم برای تولید برق استفاده میکنند.
مشکل اصلی این است که توان تولیدی این مولدها به مرور کاهش پیدا میکند. ناسا میگوید هر دو فضاپیمای وویجر تقریباً سالانه ۴ وات از توان الکتریکی خود را از دست میدهند. به همین دلیل مهندسان مجبور شدهاند به مرور گرمکنندهها و ابزارهای علمی مختلف را خاموش کنند.
در آوریل ۲۰۲۶ نیز ابزار ذرات باردار کمانرژی وویجر ۱ خاموش شد تا انرژی بیشتری برای ادامه مأموریت باقی بماند. در وضعیت فعلی فقط دو ابزار علمی آن یعنی مغناطیسسنج و سامانه امواج پلاسمایی فعال هستند.
چرا ارتباط با وویجر ۱ اینقدر زمان میبرد؟
فاصله زیاد باعث شده ارتباط با وویجر ۱ بسیار متفاوت از ارتباط با فضاپیماهای نزدیک زمین باشد. امواج رادیویی با سرعت نور حرکت میکنند اما حتی همین سرعت نیز برای چنین فاصلهای کافی نیست که ارتباط را فوری کند.
ناسا اعلام کرده است که وویجر ۱ در ۱۸ نوامبر ۲۰۲۶ به فاصله یک «روز نوری» از زمین خواهد رسید. یک روز نوری حدود ۲۵.۹ تریلیون متر یا ۲۵.۹ میلیارد کیلومتر است و نور برای طی کردن آن تقریباً ۲۴ ساعت زمان نیاز دارد. در آن زمان ارسال فرمان به فضاپیما و دریافت پاسخ آن تقریباً دو روز زمان خواهد برد.
این تأخیر در سال ۲۰۲۳ اهمیت خود را به شکل جدی نشان داد. وویجر ۱ برای مدتی دادههای قابل استفاده ارسال نمیکرد و فقط الگوهای نامفهومی از دادههای دیجیتال به زمین میرسید. مهندسان با بررسی حافظه و نرمافزار قدیمی فضاپیما توانستند بخش آسیبدیده را به قسمتهای دیگری از حافظه منتقل کنند و ارتباط علمی را دوباره برقرار کنند.
وویجر ۱ تا چه زمانی به کار خود ادامه میدهد؟
پایان مأموریت وویجر ۱ بیشتر به انرژی مربوط است تا فاصله. با کاهش تدریجی توان RTGها سرانجام انرژی کافی برای حفظ ارتباط رادیویی و ابزارهای علمی باقی نخواهد ماند. ناسا به همین دلیل به شکل مرحلهای مصرفکنندههای غیرضروری را خاموش میکند تا عمر مأموریت را افزایش دهد.
حتی پس از پایان ارتباط نیز وویجر ۱ مسیر خود را ادامه خواهد داد. این فضاپیما با سرعت حدود ۱۷ کیلومتر بر ثانیه نسبت به خورشید حرکت میکند و برای هزاران سال در فضای میانستارهای به حرکت خود ادامه خواهد داد. مسیر آن در حدود ۴۰ هزار سال آینده از نزدیکی ستاره Gliese 445 عبور میکند اما قرار نیست به آن ستاره برسد یا با آن برخورد کند.
وویجر ۱ همچنین حامل «صفحه طلایی» است؛ دیسکی از مس با روکش طلا که صداها و تصاویر منتخب از زمین و پیامهایی به زبانهای مختلف را در خود دارد. این دیسک بیشتر یک کپسول زمانی از تمدن انسانی است تا پیامی که با هدف برقراری ارتباط واقعی با موجودات فرازمینی فرستاده شده باشد.
در نهایت، چیزی که مأموریت وویجر ۱ را خاص میکند فقط فاصله آن از زمین نیست. این فضاپیما تقریباً نیم قرن پس از پرتاب هنوز اطلاعاتی از محیطی را ارسال میکند که هیچ فضاپیمای دیگری از آن نمونهبرداری مستقیم نکرده است.
اینتوتک