حُرم الباحثون في مختبر الدفع النفاث من الراحة الهادئة لفترة طويلة. لقد تحمسوا للاكتشافات ، وناموا في نوبات وبداية ، وعندما استيقظوا ، سارعوا بالعودة إلى مركز التحكم في الطيران في محطة فوييجر الآلية بين الكواكب. هنا ، تعمل الآلات الرقمية بسرعة مذهلة ، وتحول آلاف البتات من المعلومات ، المشوهة بسبب تداخل الفضاء والغلاف الجوي ، إلى إطارات للتاريخ ، ورسومات نحيلة وصفوف لا نهاية لها من الأرقام. نظر الناس بفارغ الصبر إلى الصور الملونة لزحل يقترب على الشاشات.
33 مليون كيلومتر بقي على كوكب الفضاء. لقد مرت 4 سنوات على إطلاقه في كوزمودروم ، ويمتد طريق طويل خلف فوييجر لمسافة 2 مليار كيلومتر. تم عبور حزام الكويكبات الخطير بتدفقاته اللامتناهية من الأجسام النيزكية بأمان. صمدت الأجهزة الإلكترونية الهشة في وجه البرد القارس للفضاء العالمي والعواصف الكهرومغناطيسية بالقرب من أكبر كوكب في المجموعة الشمسية - كوكب المشتري.
وماذا بعد؟ خطر الاصطدام بالصخور والجليد الطافي بالقرب من زحل قبل أن تشرع فوييجر في رحلتها التي تستغرق 8 سنوات إلى أبعد الكواكب - أورانوس ونبتون.
… ظهرت صورة فخمة أمام أعين من كانوا في مركز التحكم. زحل ، المتوج بـ "قلادة" ضخمة ، احتل بالفعل تقريبًا كامل إطار الصورة التلفزيونية. كوكب أصفر ذهبي مع أعمدة رمادية وأحزمة متنوعة بالكاد يمكن تمييزها في الضباب اندفع ونسج في هاوية السماء السوداء.
يقوم الباحثون بإلقاء نظرة على الحلقات الشهيرة لكوكب زحل ، والتي تطارد علماء الفلك لعدة قرون.
كان جاليليو العظيم أول من لاحظ شيئًا غريبًا في ظهور زحل. كان تلسكوب جاليليو ضعيفًا جدًا ، وبدا للعالم أن زحل لديه مقابض مثل وعاء السكر. بعد نصف قرن فقط ، أثبت كريستيان هيغنز أن الدوائر النصفية الغريبة على جوانب الكوكب ليست أكثر من حلقات رفيعة ، لكنها واسعة جدًا.
المسافة إلى الكوكب 33 مليون كيلومتر. على الشاشة ، توجد ثلاث حلقات من زحل ، تم اكتشافها منذ فترة طويلة بمساعدة التلسكوبات: A و B و C. ومع ذلك ، في الصور الفضائية ، يمكنك رؤية شيء لا يمكن رؤيته من الأرض. بادئ ذي بدء ، تعقيد بنية الحلقات ولونها المذهل.
الحلقة الأكبر - الخارجية - تتلألأ بلون فضي ، والحلقة الوسطى ضاربة إلى الحمرة قليلاً ، والحلقة الداخلية زرقاء داكنة ، وهي شفافة ، كما لو كانت مصنوعة من مادة رقيقة وملموسة بالكاد.
8 ملايين كيلومتر. فقط ربع الكرة الأرضية لكوكب زحل يناسب صورة التلفزيون. على جانب الكوكب ، أشرق قمران على بعضهما البعض - تيثيس وديون. لكن العلماء يعودون باستمرار إلى دراسة الحلقات. لا تظهر ثلاث حلقات ، بل سبع حلقات متداخلة واحدة داخل الأخرى. ها هم ، اكتشفوا حديثًا: F - خارج القديم A ، G - خارج F الجديد ، E - أوسع حلقة أبعد من الكوكب ، D - الأقرب إلى زحل.
ولكن ما هو؟ عند مقارنة الصور ، يرى الخبراء أن كل حلقة من الحلقات الكبيرة تنقسم إلى العديد من "الأطواق" الضيقة التي بالكاد يمكن ملاحظتها. في صورة واحدة تم عدهم 95! حتى في "الفجوة" السوداء التي يبلغ عرضها 4 آلاف كيلومتر بين الحلقتين A و B ، والتي كان يُعرف دائمًا بأنها فارغة ، أحصى العلماء عشرات "الأطواق" الرفيعة.
2 مليون كيلومتر. تهدف أدوات فوييجر إلى الاقتراب بسرعة من تيتان ، أكبر أقمار زحل. إنه أكبر من كوكب عطارد. من السهل فهم إثارة علماء الفلك. تيتان هو القمر الصناعي الوحيد في النظام الشمسي بأكمله الذي يتمتع بغلاف جوي قوي يزيد سمكه 10 مرات عن غلاف الأرض. طار فوييجر فوق تيتان على مسافة 6 ، 5 آلاف كيلومتر - 60 مرة أقرب من المسافة من الأرض إلى القمر. ومع ذلك ، لم ير العلماء سوى القليل على الشاشة - فقد منع الضباب الكثيف للغلاف الجوي لتيتان ، على غرار الضباب الدخاني الكيميائي.
مليون كيلومتر. على الشاشة ، ريا اللامع هو ثاني أكبر قمر لكوكب زحل. كل شيء مليء بالحفر - استمر قصف الفضاء المستمر لمليارات السنين. ظهر قمر صناعي آخر لامع في الظلام المخملي للفضاء أمام الكاميرا. هذا هو ديون ، وهو أكثر شبهاً بقمرنا من الأجسام الأخرى في نظام زحل ، لكن "البحار" على ديون ليست مغطاة بحمم بركانية صلبة. جليد الماء مرئي في كل مكان ، صلب مثل الحجر. تتحدث شبكة "الحبال" البيضاء عن الأماكن التي تجمد فيها الماء المتدفق من الأمعاء على الفور ، وملفوفًا بالصقيع العنيف. درجة حرارة سطح ديون أقل من 180 درجة مئوية - هنا تشرق الشمس أضعف بمقدار 900 مرة من مدار الأرض.
القمر الصناعي غير المعروف سابقًا Saturn-12 (S-12) يطفو أمام أعين الباحثين. والمثير للدهشة أنه في نفس مدار ديون. في الوقت نفسه ، يطير S-12 دائمًا قبل ديون على مسافة 1/6 من المحيط المداري. في الميكانيكا السماوية ، تسمى هذه الظاهرة عادة بالرنين المداري.
300 ألف كيلومتر. موعد مع زحل قريبا. من الجانب الأيسر من الكشاف ، كما لو كان يرحب بوصوله ، ظهر ميماس. يبدو غريبا. منذ مليارات السنين ، اصطدم هذا القمر الصناعي بجسم سماوي كبير - أدى انفجار القوة الهائلة إلى إزالة الكثير من الجليد والحجر من جسم ميماس بحيث تشكلت حفرة بعمق 9 وعرضها 130 كيلومترًا. الحفرة تحتل ربع الكرة الأرضية للقمر الصناعي!
101 ألف كيلومتر. على هذه المسافة ، التقى الكوكب العملاق ورسول الأرض وافترقا. زحل كبير جدًا لدرجة أنه خلال ساعات الاقتراب الأقرب ، لا يمكن رؤية سوى جزء صغير من الغطاء السحابي في إطار التلفزيون. الغيوم ذات اللون الأصفر والبني ، والتي لا يمكن اختراقها للعين ، منتشرة في كل مكان. من بين الخطوط البيضاء المتقلبة والدوامات والهالات ، توجد بعض البقع الخضراء المزرقة ، بحجم جرينلاند أو أستراليا ، وهي "نوافذ" تخترق من خلالها دوامات الغاز من أعماق الكوكب.
من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي ، يأتي زحل في المرتبة الثانية بعد كوكب المشتري من حيث الحجم. داخلها ، سيكون هناك مساحة كافية لثلاثمائة كرة أرضية. لكن متوسط كثافة العملاق منخفض جدًا - إذا كان هناك محيط رائع لا نهاية له في مكان ما ، فإن زحل سوف يطفو على سطحه مثل الفلين.
وفقًا للنموذج الجديد ، الذي تم إنشاؤه بواسطة أدوات Voyager ، يظهر الكوكب لنا على شكل كرة مفلطحة من الهيدروجين والهيليوم عند القطبين. الغلاف الغازي القوي لزحل ، مع زيادة الضغط ، يتحول إلى حالة سائلة أقرب إلى المركز. كوكب سائل حتى صميم!
وماذا عن اللب الصلب؟ إنها بحجم الأرض ، لكن كتلتها تزيد بمقدار 15-20 مرة. كثافة المادة عالية جدًا في مركز الكوكب ، حيث يبلغ الضغط 50 مليون غلاف جوي للأرض! ودرجة الحرارة + 20،000 درجة! تغلي الكرة السائلة ، وفي الطبقة العليا من غيوم الكوكب ، يسود برد شديد. كيف ينشأ هذا الاختلاف الهائل في درجة الحرارة؟ مع اتساع باطن الكوكب وجاذبيته الهائلة ، تستغرق تدفقات الغاز مئات السنين لنقل حرارة الأعماق إلى الطبقة السحابية العليا من الغلاف الجوي لكوكب زحل.
مطر غريب
يشع زحل في الفضاء ثلاثة أضعاف الطاقة التي يتلقاها من الشمس. أولاً ، يتم إنشاء الحرارة من خلال الانكماش التدريجي للعملاق الغازي - ينخفض قطره بمقدار ملليمترات في السنة. بالإضافة إلى ذلك ، يمتلك زحل مصدرًا رائعًا آخر للطاقة. بدأت الكرة الحمراء في كوكب زحل في البرودة منذ ولادة النظام الشمسي.وفقًا لحسابات علماء الفيزياء الفلكية ، قبل ملياري سنة ، على عمق كبير من الكوكب ، انخفض الضغط الداخلي إلى ما دون النقطة الحرجة لتركيز الهيليوم. وبدأت تمطر.. مطر غريب يتدفق حتى يومنا هذا. تسقط قطرات الهليوم لآلاف الكيلومترات في سمك الهيدروجين السائل ، بينما ينشأ الاحتكاك وتظهر الطاقة الحرارية.
طقس عاصف
تحت تأثير الدوران السريع للكوكب (أي نقطة على خط استواء زحل تتحرك 14 مرة أسرع من خط الاستواء للأرض) ، تهب رياح من القوة الوحشية في العالم الغامض - في مكان واحد ، سجلت معدات Voyager سرعة سحب 1600 كم / ساعة. كيف تحب هذا النسيم المنعش؟
تنزلق عدسات كاميرا فوييجر إلى نصف الكرة الجنوبي لكوكب زحل. فجأة ، ظهرت بقعة بيضاوية يبلغ طولها عشرات الآلاف من الكيلومترات على شاشات مركز التحكم في المهمة - نسخة من البقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري. يمكن أن يتسع كوكب الأرض بحرية داخل البقعة. لكن هذه مجرد دوامة جوية مستعرة في الغلاف الجوي لكوكب زحل ، والتي ليس لها نهاية.
يصطدم
كانت فوييجر تواصل رحلتها بعد زحل عندما انقطعت الاتصالات اللاسلكية فجأة. لم يشعر العلماء بالقلق - وفقًا للحسابات ، اختفى الجهاز في "ظل الراديو" للكوكب. عندما "ظهر" الكشاف من الجانب الآخر من زحل ، أصبح الوضع خطيرًا حقًا. تعطلت آلية توجيه القرص الدوار مع الأدوات. ألا يمكن تصوير الجانب الليلي من الكوكب ؟! إنه لأمر مؤسف أنه بسبب عطل فني ، يجب إلغاء الاجتماع المخطط له مع الأقمار الصناعية الكبيرة - إنسيلادوس وتيثيس -.
تدفقت الإشارات من مركز التحكم إلى الكمبيوتر الموجود على متن المحطة بين الكواكب. كان التحكم في إصلاح الآلية معقدًا بسبب المسافة الكونية - وقت تأخير إشارة الراديو بين الأرض وزحل هو 1.5 ساعة. في النهاية ، قام عقل Voyager الرقمي بإلغاء قفل محركات الاستهداف لكاميرات التلفزيون ، ولكن ضاع الوقت وأصبح Tethys فقط على دراية وثيقة.
عندما كان الجهاز يتحرك بالفعل بعيدًا عن زحل بسرعة 22 كم / ثانية ، رأى العلماء عاصفة كهربائية في حلقات زحل. البرق ، الذي يضيء جانب الظل ، يلقي الضوء الأحمر على السحب الليلية للكوكب …
ختام مسرحية الفضاء
وقعت الأحداث الموصوفة أعلاه في 1980-1981 ، عندما حلقت محطتان آليتان بين الكواكب فوييجر 1 وفوييجر 2 فوق زحل. لتجنب التكرار ، قررت عدم التحدث عنهما بشكل منفصل - كل الأخبار حول نظام Saturn ، التي يتم إرسالها إلى الأرض بواسطة جهازين ، "يتم وضعها في الفم" بشكل مشروط لجهاز واحد تحت اسم "Voyager" (بدون رقم).
يصبح الأمر مسيئًا بعض الشيء أن ندرك أنه بعد ثلاثة عقود ، ظلت تقنيات الفضاء لدينا على نفس المستوى.
كل ليلة ، عندما تغرب الشمس وتغطى السماء المظلمة بنجوم متناثرة ، نرى الكون. يتطلب استكشاف الفضاء تقنية متطورة بشكل خيالي تستند إلى الإنجازات المتقدمة في علم الصواريخ والإلكترونيات والتكنولوجيا النووية وغيرها من فروع العلوم والتكنولوجيا المكثفة للعلوم. لذلك ، فإن رحلات المجسات بين الكواكب ، على الرغم من أنها تبدو غير واقعية وافتقارها إلى أي فائدة عملية ، تتطلب حل العديد من المشكلات التطبيقية: إنشاء مصادر طاقة قوية ومضغوطة ، وتطوير تقنيات للاتصالات الفضائية بعيدة المدى ، وتحسين الهياكل والمحركات ، تطوير أساليب جديدة للجاذبية تساعد في المناورات ، بما في ذلك.h. باستخدام نقاط لاغرانج. يمكن أن تصبح واجهة البحث هذه "قاطرة" العلم الحديث ، ويمكن أن تكون النتائج التي يتم الحصول عليها مفيدة في حل المشكلات الأكثر إلحاحًا. ومع ذلك ، فإن معظم المشاكل لا تزال دون حل.
تستند جميع المحاولات الخجولة الحديثة لاستكشاف الكواكب الخارجية (مهام أوليسيس وكاسيني ونيو هورايزونز) على نفس التقنيات والتطورات التي تم استخدامها في مشروع فوييجر. لمدة 30 عامًا ، لم يتم إنشاء نوع واحد جديد من المحركات ، مناسب للرحلات الجوية بين الكواكب.على سبيل المثال ، الدفاعات الأيونية لمسبار الأبحاث الياباني هايابوسا ، والتي توصف بأنها ذات تقنية عالية فائقة الحداثة ، هي في الواقع تطورات منسية تمامًا في منتصف القرن العشرين - تم استخدام الدفاعات الأيونية على نطاق واسع في أنظمة التحكم في الموقف في الاتحاد السوفيتي أقمار الأرصاد الجوية Meteor. ثانيًا ، تعد المحركات الأيونية أداة محددة نوعًا ما: فهي تتمتع حقًا باستهلاك منخفض للوقود بشكل مذهل (بضعة مليغرام في الثانية) ، ولكنها ، وفقًا لذلك ، تخلق قوة دفع تصل إلى عدة ميلي نيوتن. يستغرق تسريع المركبة الفضائية سنوات عديدة ، ونتيجة لذلك ، لا يتم الحصول على فائدة حقيقية.
المحركات النفاثة التقليدية التي تعمل بالوقود السائل (LPRE) ، ليست فقط شرهة للغاية - يقتصر عملها على عشرات (مئات) الثواني ، بالإضافة إلى أنها غير قادرة على تسريع المركبة الفضائية إلى السرعة المطلوبة ، على سبيل المثال ، للوصول إلى مدار زحل. المشكلة الأساسية هي أن معدل تدفق الغاز منخفض للغاية. ولا يمكن رفعه بأي شكل من الأشكال.
ذروة الموضة في الخمسينيات من القرن الماضي - لم يتم تطوير المحرك النفاث النووي ، بسبب عدم وجود أي مزايا مهمة. على الرغم من اللهب الذي لا يمكن إخماده لمفاعل نووي ، فإن مثل هذا المحرك يتطلب سائل عمل - أي في الواقع ، هذا محرك صاروخي تقليدي يعمل بالوقود السائل مع كل ما يترتب على ذلك من عواقب وعيوب.
الطريقة الأصلية للسفر في الفضاء باستخدام نبضات التفجيرات النووية ، التي اقترحها فريمان دايسون في عام 1957 (مشروع أوريون) ، ظلت على الورق - جريئة للغاية ، وبصراحة ، فكرة مشكوك فيها.
لم يتمكن "غزاة الفضاء" (هنا المفارقة بالنسبة للبشرية جمعاء) طوال 50 عامًا من عصر الفضاء من إنشاء محرك فعال للتحرك في الفضاء بين الكواكب. لم نكن لنرى كوكب المشتري أو زحل أبدًا ، لولا تلميح المتخصصين في الميكانيكا السماوية - لاستخدام جاذبية الكواكب لتسريع AMS. تتيح لك لعبة "البلياردو بين الكواكب" اكتساب سرعة هائلة (15-20 كم / ثانية) دون استخدام محرك واستكشاف أطراف النظام الشمسي. المشكلة الوحيدة هي "نوافذ الإطلاق" المحدودة للغاية - بضعة أيام (أسابيع) مرة كل بضع سنوات. لا مجال لأدنى خطأ. سنوات طويلة من الطيران وبضع ساعات للقاء موضوع البحث.
بمساعدة مناورات الجاذبية ، طار "فويجرز" ، وفقًا لنفس المخطط ، يطير المسبار الحديث "نيو هورايزونز" إلى بلوتو ، ولكن فقط لعبور النظام الشمسي سيستغرق 9 سنوات. وبعد ذلك سيكون أمام البعثة يوم واحد فقط لاستكشاف كوكب بعيد! سوف يندفع المسبار عبر بلوتو بسرعة كبيرة ويختفي إلى الأبد في الفضاء بين النجوم.
