Τρίτη, 3 Ιουλίου 2018

Το θαύμα των Voyagers. Σαράντα χρόνια και συνεχίζουν...

Διαβάστε:
Τα όργανα που είναι σε λειτουργία πάνω στις διαστημοσυσκευές Voyager (μτφ. ταξιδιώτης). Πάμε να δούμε τα όργανα αυτά τα οποία βοήθησαν και βοηθούν τα ιστορικά αυτά διαστημικά σκάφη να εξακολουθούν να γράφουν ιστορία στις διαστημικές αποστολές 


Η καλλιτεχνική αυτή εικόνα απεικονίζει ένα από τα διαστημικά σκάφη της αποστολής Voyager, να διασχίζουν το όριο του ηλιακού συστήματος προς το διαστρικό χώρο. Αν και αυτά τα μη επανδρωμένα διαστημόπλοια εκτοξεύτηκαν πριν από δεκαετίες, πολλά από τα όργανα τους παραμένουν λειτουργικά.
Εικόνα: NASA / JPL-Caltech


Μετά την εκτόξευση τους το 1977, οι μη επανδρωμένοι διαστημικοί ανιχνευτές Voyager 1 και 2 πραγματοποίησαν εκτενή έρευνα των πλανητών και των φυσικών τους δορυφόρων, στο εξώτερο ηλιακό μας σύστημα. Εξερευνώντας τους πλανήτες Δία, Κρόνο, Ουρανό και Ποσειδώνα, το πρόγραμμα Voyager μπορεί να χαρακτηριστεί ανεπιφύλακτα μια μοναδική επιτυχία σε σχεδόν κάθε επίπεδο. Οι δίδυμες αυτές διαστημοσυσκευές έστειλαν στη Γη χιλιάδες φωτογραφίες και σειρά επιστημονικών δεδομένων που άλλαξαν θεμελιωδώς την κατανόηση του συνόλου του ηλιακού μας συστήματος. Επί του παρόντος, στον διαστρικό χώρο, το Voyager 1 είναι το πιο μακρινό τεχνητό αντικείμενο από τη Γη. Το Voyager 2 βρίσκεται κοντά στην άκρη του ηλιακού μας συστήματος και κάποια μέρα θα εισέλθει και στον διαστρικό χώρο.


Αυτή η εικόνα δείχνει τη τροχιά και τη θέση των Voyagers το 2013 (Εικόνα: Nik Spencer / Nature- Πηγή)

Πολλοί άνθρωποι δεν γνωρίζουν ότι ακόμη και μετά από πάνω από 40 χρόνια, οι δύο αυτές διαστημοσυσκευές οι οποίες όπως τονίσαμε και στις αρχές του άρθρου δεν είναι επανδρωμένες,  εξακολουθούν να παράγουν ενεργά επιστημονικά δεδομένα και να τα μεταδίδουν στη Γη. Αν και πολλά από τα όργανα που έχουν εγκατασταθεί στο Voyager 1 και 2 έχουν απενεργοποιηθεί ή η λειτουργία τους έχει σταματήσει. Όμως, αρκετά είναι εκείνα τα οποία συνεχίζουν να λειτουργούν. Με τη βοήθεια των θερμοηλεκτρικών γεννητριών ραδιοϊσοτόπων (Radioisotope thermoelectric generator-RTGs), οι δύο ανιχνευτές θα πρέπει να είναι σε θέση να συνεχίσουν να λειτουργούν για αρκετά ακόμη χρόνια.


Καλλιτεχνική απεικόνιση της Ηλιόσφαιρας από την NASA. 

Τα εργαλεία που είναι σε λειτουργία επί του παρόντος στα Voyagers περιλαμβάνουν:

Το Φασματόμετρο πλάσματος (Plasma Spectrometer -PLS):

Λειτουργεί μόνο στο Voyager 2

Το όργανο αυτό αποτελείται από δύο μεταλλικές συσκευές (γνωστές ως "κούπες Φάραντεϊ ") τοποθετημένες σε ορθή γωνία μεταξύ τους. Η μία είναι ευθυγραμισμένη με τον άξονα διαστημικού σκάφους - Γης, και καταγράφει δεδομένα σχετικά με την ταχύτητα, την πυκνότητα και την πίεση ιόντων πλάσματος. Η άλλη συσκευή, εκτός άξονα, μετρά ηλεκτρόνια εντός ορισμένων ενεργειακών παραμέτρων. Το σύστημα PLS ήταν κρίσιμο για τη μελέτη του ηλιακού ανέμου (τη ροή των φορτισμένων σωματιδίων που ρέουν από τον Ήλιο), καθορίζοντας έτσι τον τρόπο με τον οποίο ο ηλιακός άνεμος αλληλεπιδρά με τους πλανήτες, αξιολογώντας το πλάσμα στη μαγνητόσφαιρα του Δία και πώς επηρεάζεται από τους φυσικούς του δορυφόρους, τόσο εντός όσο και εκτός του ηλιακού συστήματος.


Η πλατφόρμα σάρωσης- ανίχνευσης του Voyager, η οποία περιέχει πολλά από τα όργανα κάθε διαστημικού σκάφους.
Εικόνα: Doug Adler

Σύστημα Κοσμικών Ακτίνων (CRS):

Λειτουργεί στο Voyager 1 και 2


Όπως υπονοεί το όνομά του, το σύστημα ανιχνεύει κοσμικές ακτίνες (σωματίδια υψηλής ενέργειας που προέρχονται έξω από το ηλιακό μας σύστημα). Το ΣΚΑ μπορεί να εντοπίσει τόσο ηλεκτρόνια όσο και πρωτόνια γύρω από το διαστημικό σκάφος, και χρησιμοποιήθηκε για να μελετήσει τον ηλιακό άνεμο καθώς και την ηλεκτρική ροή γύρω από πλανήτες όπως ο Κρόνος. Δεδομένου ότι το διαστημικό σκάφος πλησίασε το ακρότατο σημείο του ηλιακού μας συστήματος, το ΣΚΑ ήταν ζωτικής σημασίας για να προσδιοριστεί πότε το Voyager 1 διέσχισε το όριο του κρουστικού κύματος (termination shock), όπου ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται σημαντικά, και όταν το διαστημικό σκάφος αργότερα ανίχνευσε μια απότομη αύξηση των κοσμικών ακτίνων, αυτό ήταν και το επιβεβαιωτικό τεκμήριο ότι είχε πράγματι περάσει στο πραγματικό διαστρικό χώρο.

Μαγνητόμετρο (MAG):
Λειτουργεί στο Voyager 1 και 2

Τα μαγνητόμετρα των διαστημοσυσκευών Voyager χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση αλλαγών στο μαγνητικό πεδίο του Ήλιου σε σχέση τόσο με την απόσταση όσο και με το χρόνο, καθώς και για τη μελέτη των μαγνητικών πεδίων γύρω από τους εξωτερικούς πλανήτες,  καθώς και με το πώς αλληλεπιδρούν με τα αντίστοιχα φεγγάρια τους. Κάθε Voyager φέρει αρκετά μαγνητόμετρα τα οποία βρίσκονται σε απόσταση κατά μήκος μιας αναπτυσσόμενης ράβδου που ελαχιστοποιεί τις παρεμβολές από το ίδιο το διαστημικό σκάφος. Μερικά από αυτά βρίσκονται κοντά στη βάση του διαστημοπλοίου. Ένα μαγνητόμετρο απέχει 7 μέτρα από τη βάση του βραχίονα, και το πιο μακρινό είναι σχεδόν στην εκπληκτική απόσταση των 13 μέτρων (43 πόδια) από τη βάση. Επί του παρόντος, τα μαγνητόμετρα παράγουν δεδομένα σχετικά με το μαγνητικό πεδίο στις παρυφές του ηλιακού μας συστήματος, καθώς και στον διαστρικό χώρο.



Το μαγνητόμετρο του Voyager αναδύεται από το μεταλλικό δοχείο του, το οποίο συνδέεται με την υπόλοιπη διαστημοσυσκευή.
Εικόνα: Doug Adler


Σχεδόν όσο καταπληκτικά και αν είναι τα μαγνητόμετρα, σπάνια τους αποδίδονται, όπως ίσως θα έπρεπε, κάποια εύσημα, και αξίζει να αναφερθεί εδώ ο ρόλος που διαδραματίζει ο βραχίονας (boom) του μαγνητόμετρου, ο οποίος επέτρεψε να πετύχει ολόκληρο το πείραμα MAG. Ο λεπτός αυτός βραχίονας μήκους 13 μέτρων (43 ποδών) ο οποίος συνδέει τα μαγνητόμετρα με τους ανιχνευτές του διαστήματος, έπρεπε να "ξεδιπλωθεί" αφού οι ρουκέτες Titan-Centaur είχαν απελευθερώσει τους Voyagers από τα κωνικά ρύγχη τους στο διάστημα. Κατά τη διάρκεια της εκτόξευσης, ο βραχίονας και τα συνδεδεμένα μαγνητόμετρα συμπιέσθηκαν σε μεγάλο βαθμό σε ένα μεταλλικό δοχείο μόνο μερικά πόδια σε μήκος. Αφού απελευθερώθηκε με ασφάλεια από το όχημα εκτόξευσης, οι ακίδες πρόσδεσης στα Voyagers απελευθερώθηκαν, και έτσι ο βραχίονας αναπτύχθηκε σε όλο το μήκος του, επιτρέποντας στα μαγνητόμετρα να λειτουργήσουν. 

Ο βραχίονας του μαγνητομέτρου είναι ένα πραγματικό θαύμα της μηχανικής.


Πείραμα Φορτισμένων Σωματιδίων Χαμηλής Ενέργειας (LECP):

Λειτουργεί στο Voyager 1 και 2


Το πείραμα φορτισμένων σωματιδίων χαμηλής ενέργειας (Low Energy Charged Particle -LECP) αναζητά και μετρά ηλεκτρόνια, πρωτόνια, σωματίδια άλφα, καθώς  και άλλα βαρέα στοιχεία τόσο γύρω από τους πλανήτες όσο και στον διαπλανητικό χώρο. Το ΠΦΣΧΑ (LCEP) αποτελείται από δύο υποσυστήματα: τον Αναλυτή Μαγνητοσφαιρικών Σωματιδίων Χαμηλής Ενέργειας (Low Energy Magnetospheric Particle Analyzer-LEMPA) και το Τηλεσκόπιο Σωματιδίων Χαμηλής Ενέργειας (Low Energy Particle Telescope -LEPT). Το ΠΦΣΧΑ χρησιμοποιήθηκε για να βοηθήσει στο προσδιορισμό του σχήματος που έχουν οι μαγνητόσφαιρες  γύρω από τους πλανήτες Κρόνο και Ουρανό.

Υποσύστημα Κυμάτων Πλάσματος (PWS):
Λειτουργεί στο Voyager 1 και 2

Αυτή η συσκευή χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση του φάσματος των κυμάτων πλάσματος και των φάσεων ραδιοκυμάτων χαμηλής συχνότητας στη μαγνητόσφαιρα των πλανητών Δία, Κρόνου, Ουρανού και Ποσειδώνα. Το ΥΚΠ (Plasma Wave Subsystem-PWS) συνεχίζει να λαμβάνει μετρήσεις τόσο μέσα όσο και πέρα από την Ηλιόπαυση (το όριο όπου η ενέργεια του ηλιακού ανέμου σταματάει από το διαστρικό μέσο). Το ΥΚΠ κατέγραψε επίσης το "ήχο" του διαστρικού χώρου που ακούγεται παρακάτω:


Όλα τα υπόλοιπα όργανα και στις δύο διαστημοσυσκευές Voyager, συμπεριλαμβανομένων των φωτογραφικών μηχανών που έλαβαν τόσο εμβληματικές εικόνες, είτε έχουν βλάβη ή έχουν απενεργοποιηθεί. Οι αστρονόμοι ελπίζουν ότι τα εναπομείναντα όργανα θα συνεχίσουν να λειτουργούν για αρκετά ακόμα χρόνια και, ότι τα Voyagers θα εξακολουθήσουν να αποτελούν πηγή σημαντικών δεδομένων.

Παρόλο που η τεχνολογία στη Γη έχει εξελιχθεί δραματικά από τη εκτόξευση των Voyagers, τα δύο αυτά διαστημικά σκάφη είναι ...κατεψυγμένα, από τεχνολογικής άποψης: Στάλθηκαν στις αποστολές τους με τον καλύτερο δυνατό εξοπλισμό εκείνης της εποχής (συμπεριλαμβανομένης μιας συσκευής μαγνητοσκόπησης 8 track για αποθήκευση δεδομένων, πιστέψτε το) που έχει ηρωικά αντέξει στη δοκιμασία του χρόνου. Ενώ ο χρόνος κινείται προς τα εμπρός εδώ στη Γη, στο διαστημόπλοιο Voyager είναι πάντα...1977.





Αξίζει βεβαίως εδώ να υπογραμμίσουμε την σημαντική συνεισφορά στα πειράματα Voyager του Έλληνα Δρ. Σταμάτιου Κριμιζή, ο οποίος είναι ακαδημαϊκός- διαστημικός επιστήμονας με διακεκριμένη επαγγελματική σταδιοδρομία ως εκπαιδευτικός και πρωτοπόρος ερευνητής με συμμετοχή στα σπουδαιότερα διαστημικά προγράμματα των Η.Π.Α. και της NASA, αλλά και της διεθνούς επιστημονικής κοινότητας.

Από τον Doug Adler

--------------------*--------------------


Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Για την ομάδα : @Aratosastronomy