Là où le vent solaire s'éteint à l'arrière et où l'éternité se tient à nos côtés… Qu'attend ceux qui ont su percer l'héliopause et toucher la lumière des étoiles lointaines ? La lueur fantomatique des particules de la ceinture de Kuiper. Des décennies de vol sans possibilité de remplacer les unités défaillantes. Tente d'établir une communication avec la Terre à une distance de 200 unités astronomiques.
Sera-t-il possible avec les technologies modernes de prendre des frontières aussi lointaines ? Voler d'où viennent les signaux radio avec un jour de retard ? Même la lumière cède la place à une distance énorme, mais l'esprit humain va de l'avant.
Sauter à la lumière du jour
30 milliards de kilomètres. 70 ans de vol en utilisant des étages supérieurs existants avec des moteurs à ergols liquides. Les stations interplanétaires modernes ne sont pas conçues pour de telles expéditions. Après trois à quatre décennies, la batterie de radio-isotopes meurt. L'approvisionnement en hydrazine des moteurs d'orientation AMC s'épuise. La communication est coupée et la sonde, qui s'est endormie pour toujours, se dissout dans l'espace sans fin.
À ce jour, l'humanité a réussi à construire six "vaisseaux spatiaux" qui ont dépassé la troisième vitesse cosmique et ont quitté le système solaire pour toujours.
Voici les noms des héros.
Stations interplanétaires automatiques de la série Pioneer numérotées 10 et 11. Lancées en 1972-73. Les "pionniers" ont atteint la région des planètes extérieures, transmettant pour la première fois des photographies et des données scientifiques des environs de Jupiter et de Saturne à la Terre. Après avoir fait une manœuvre dans le champ gravitationnel des planètes géantes, ils ont quitté pour toujours la région de l'écliptique et sont entrés dans une bataille inégale avec l'espace et le temps.
La communication avec Pioneer 11 a été interrompue en 1995, alors qu'il était déjà bien au-delà de l'orbite de Pluton. À ce jour, la sonde s'est éloignée du Soleil de 90 UA. et continue sa route vers la constellation du Bouclier.
Son jumeau a duré exactement trente ans dans l'espace: les dernières données scientifiques de Pioneer 10 ont été transmises à la Terre en 2002. Selon les calculs, en 2012, il aurait dû être à 100 UA. du soleil. Une sonde qui s'est endormie pour toujours avec une plaque d'or à bord vole vers Alpha Taurus. Heure d'arrivée estimée - 2 000 000 A. D.
Les prochains héros participent à l'époustouflante mission Voyager, la plus grande expédition jamais réalisée sur des vols interplanétaires. Deux sondes ont pris la route en 1977 dans l'espoir de visiter le voisinage de toutes les planètes extérieures. La mission principale Voyager s'est terminée en triomphe: les sondes ont étudié Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, leurs anneaux et 48 satellites des planètes géantes à partir de la trajectoire de survol. Au moment du passage au-dessus de la couche nuageuse supérieure de Neptune, après 12 ans de vol et 4 milliards de km de distance parcourue, l'écart de Voyager 2 par rapport à la trajectoire calculée était d'un incroyable 200 mètres !
Aujourd'hui, 37 ans après leur lancement, ils poursuivent leur voyage dans l'océan interstellaire, s'éloignant de la Terre à une distance de 107 et 130 UA. Le délai du signal radio de la carte Voyager 1 est de 17 heures 36 minutes. La puissance de l'émetteur n'est que de 26 watts, mais ses signaux parviennent toujours à la terre.
La capacité mémoire de l'ordinateur de bord Voyager est 100 fois inférieure à celle d'un lecteur mp3 moderne. L'équipement rétro unique continue son travail, à travers les tourbillons d'orages électromagnétiques et des décennies de travail en open space. Il reste plusieurs litres de précieuse hydrazine dans les réservoirs, et la puissance du générateur de radio-isotopes atteint encore 270 watts. Déjà au-delà de l'orbite de Neptune, les programmeurs de la NASA ont réussi à "reflasher" l'ordinateur de bord de Voyager: désormais les données de la sonde sont encodées avec un double code Reed-Solomon hautement sécurisé (curieusement, lors du lancement de Voyagers, un tel code n'a pas encore été utilisé dans la pratique). Au début du nouveau siècle, les sondes sont passées à un ensemble de moteurs de contrôle d'attitude de secours (l'ensemble principal avait effectué 353 000 corrections à ce moment-là), mais chaque jour, il est plus difficile pour le capteur solaire de trouver sa faible lumière contre le fond de milliers d'étoiles brillantes. Il existe une menace de perte d'orientation et de perte de communication avec la Terre.
À l'été 2012, l'équipement de Voyager 1 a enregistré une forte baisse de l'intensité des particules chargées du vent solaire - la sonde a franchi la frontière du système solaire, sortant de l'héliosphère. Maintenant, les signaux de la sonde sont déformés par un nouveau son jamais enregistré auparavant - le plasma du milieu interstellaire.
Pour la neuvième année maintenant, la station automatique "New Horizons", lancée en janvier 2006, fait surface dans l'espace. La mission a pour objectif Pluton, dont on ne sait presque rien sur l'apparence. Heure estimée d'arrivée à destination - 14 juillet 2015. Neuf ans et demi de vol - et seulement trois jours pour une connaissance intime de la planète la plus lointaine.
New Horizons a quitté l'orbite terrestre avec la vitesse la plus élevée parmi tous les engins spatiaux - 16, 26 km / s par rapport à la Terre ou 45 km / s par rapport au Soleil, ce qui a automatiquement fait de New Horizons un vaisseau spatial.
On s'attend à ce qu'après le passage de Pluton, la sonde poursuive son travail dans l'espace ouvert jusqu'au milieu de la prochaine décennie, s'étant alors retirée du Soleil de 50 à 55 UA. La durée de mission plus courte par rapport aux Voyagers est due à la courte durée de fonctionnement de la «batterie» des radio-isotopes - d'ici l'été 2015, la puissance libérée des RTG ne sera que de 174 watts.
Légèrement derrière le "New Horizons" vole un autre objet remarquable - un étage supérieur à propergol solide ATK STAR-48B. Le troisième étage du lanceur Atlas-5, qui a amené la sonde New Horizons sur sa trajectoire de départ vers Pluton, a également gagné en vitesse héliocentrique et va désormais certainement quitter les frontières du système solaire. Avec elle, pour la même raison, deux poids d'équilibrage s'envoleront vers les étoiles. Le deuxième étage (étage supérieur "Centaurus") est resté sur une orbite héliocentrique avec une période orbitale de 2,83 ans.
Selon les calculs, en octobre 2015, STAR-48B passera à 200 millions de km de Pluton, puis disparaîtra à jamais dans les profondeurs de l'espace.
Les navires s'endormiront et le temps perdra son sens pour eux. Dans des centaines de milliers, voire des millions d'années, tous ces objets fabriqués par l'homme atteindront les étoiles. Mais les scientifiques s'intéressent à la possibilité de créer des engins spatiaux OPÉRATIONNELs capables de continuer à travailler dans l'espace interstellaire pendant une période de temps prolongée, en s'éloignant du Soleil à une distance de centaines d'unités astronomiques.
Projet TAU
TAU (Mille unités astronomiques). Le concept de 1987, qui consistait à envoyer une station automatisée à une distance de 1/60 années-lumière du Soleil. Le temps de trajet estimé est de 50 ans. Le but de l'expédition: construction d'un télémètre grandiose avec une base de 1000 UA, mesure de haute précision des distances aux étoiles, y compris celles en dehors de notre galaxie. Tâches secondaires: étude de la région de l'héliopause, solution du problème de la communication spatiale à très longue distance, vérification des postulats de la théorie de la relativité.
L'alimentation électrique de la sonde est un réacteur nucléaire de petite taille d'une puissance thermique de 1 MW. Moteur ionique avec une durée de vie de 10 ans. Les auteurs du projet TAU sont partis exclusivement des technologies existantes à cette époque.
Actuellement, le projet le plus détaillé et le plus réalisable d'une expédition interstellaire est l'Innovative Interstellar Explorer. Une sonde de taille compacte transportant 35 kg d'équipement scientifique à bord et équipée de trois RTG et d'un système de communication spatiale capable d'assurer une communication stable avec la Terre à une distance de 200 UA.
Accélération à l'aide d'un accélérateur de fusée conventionnel sur combustible chimique, manœuvre gravitationnelle au voisinage de Jupiter et propulseurs ioniques, dont le fluide moteur est le xénon. Ces trois technologies existent et ont fait leurs preuves dans la pratique.
Moteur à ions de marche de la sonde Deep Space-1
Un moteur ionique nécessite deux choses: un fluide de travail (gaz) et plusieurs kilowatts d'électricité. En raison de la consommation négligeable du milieu de travail, le moteur ionique peut fonctionner en continu pendant dix ans. Hélas, sa poussée est également négligeable - des dixièmes de Newton. C'est totalement insuffisant pour un lancement depuis la surface de la Terre, mais en apesanteur, en raison d'un fonctionnement continu à long terme et d'une impulsion spécifique élevée, un tel moteur est capable d'accélérer la sonde à des vitesses élevées.
Dans la mission Innovative Interstellar Explorer, utilisant trois méthodes d'accélération, les scientifiques espèrent accélérer la sonde à une vitesse de 35-40 km/s (plus de 4 UA par an). C'est extrêmement élevé par rapport aux normes de la cosmonautique moderne (Voyager 1 a un record de 17 km / s), mais c'est tout à fait faisable dans la pratique en utilisant des moteurs de propulsion électriques modernes et des générateurs d'énergie radio-isotope de grande capacité.
Les recherches dans le cadre du programme Innovtive Interstellar Explorer sont menées par des spécialistes de la NASA depuis 2003. Initialement, il était supposé que la sonde serait lancée en 2014 et atteindrait sa cible (éloignement de 200 UA du Soleil) en 2044.
Hélas, la fenêtre de départ la plus proche a été manquée. Le programme des sondes interstellaires n'est pas un programme prioritaire pour la NASA (contrairement aux rovers martiens plus réalistes, aux stations interplanétaires et au télescope spatial Webb en construction).
Les conditions favorables au lancement d'une sonde interstellaire se répètent tous les 12 ans (en raison de la nécessité d'effectuer une manœuvre dans le champ gravitationnel de Jupiter). La prochaine fois la "fenêtre" s'ouvrira en 2026, mais il est loin d'être le fait que cette chance sera utilisée aux fins prévues. Peut-être que quelque chose sera décidé d'ici 2038, mais le concept d'explorateur interstellaire innovant sera probablement infiniment dépassé à ce moment-là.
Déjà, des ingénieurs travaillent sur des accélérateurs plasma électrothermiques (VASIMR), des moteurs magnétoplasmiques dynamiques et un moteur Hall. Ces variations du moteur de fusée électrique ont également une impulsion spécifique élevée, comparable aux battements. lutin. propulseurs ioniques, mais ils sont capables de développer un ordre de grandeur plus poussé - c'est-à-dire accélérer le navire aux vitesses spécifiées dans un temps plus court.
