Hoe Voyager Werkt

{h1}

Het voyager-programma lanceerde twee onbemande sondes in de ruimte. De voyager-ruimtevaartuigen legden verbazingwekkende beelden vast en maakten ongelooflijke wetenschappelijke ontdekkingen.

Op dit moment suisden twee ruimtetuigen die vanaf 1977 vanuit de aarde werden gelanceerd door de ruimte met meer dan 30.000 mph (48.280 km / h). Ze bevinden zich beide op enkele miljarden mijlen afstand, verder van de aarde dan enig ander door mensen gemaakt object. Op 25 augustus 2012 kruiste een van hen de interstellaire ruimte, waardoor het eerste ruimtevaartuig het zonnestelsel verliet

Voyager 1 en 2 draag gecodeerde berichten naar potentiële buitenaardse beschavingen. Ze hebben wetenschappers al veel geleerd over de heliosheath, de buitenste laag van het zonnestelsel. Maar geen van deze is zelfs waarvoor ze zijn ontworpen.

De ruimtetuigen van de Voyager werden gebouwd om langs de buitenste planeten (Jupiter, Saturnus, Neptunus en Uranus) te vliegen en ze van dichtbij te bestuderen, de eerste keer in de menselijke geschiedenis dat ze van dichtbij waren geobserveerd. Het ruimtevaartuig slaagde magnificently, bevorderend planetaire wetenschap door enorme sprongen. Pas nadat ze hun primaire missie hadden volbracht, bleven ze de meest verre ontdekkingsreizigers van de aarde worden.

Toch was het een kwestie van extreem veel geluk en timing dat de missies überhaupt mogelijk waren - en een gelijke tegenslag die het Voyager-project bijna tot zwijgen bracht voordat het ooit de grond verliet. Deze ambitieuze missies waren het product van nieuwe ontwikkelingen in de wetenschap en de wiskunde van orbitale trajecten, maar ze waren bijna gegoten door de kant van de weg ten gunste van het dure space shuttle-programma. Vrijwel elke onbemande ruimtemissie die vandaag wordt ondernomen, vertrouwt op de kennis en ervaring die de Voyagers hebben opgedaan.

We zullen de onhandige Voyager-ruimtesondes en alle technische uitrusting die ze aan boord hebben, van naderbij bekijken. We zullen hun traject traceren van de ontwikkelingsstadia tot hun uiteindelijke lot lichtjaren verwijderd van de aarde. Onderweg zullen er stops zijn op de grootste planeten in ons zonnestelsel. En als je je afvraagt ​​wat er op de gouden platen staat die elke Voyager als berichten voor buitenaardse levensvormen bevat, geven we ze een draai. Zullen buitenaardse wezens ze ooit vinden?

Voyager 1 en 2: de Grand Tour

Voyager 1 in vergadering

Voyager 1 in vergadering

De jaren zeventig vormden een overgangsperiode voor de Amerikaanse ruimtevaartinspanningen. Het Apollo-programma liep ten einde en NASA probeerde uit te vinden welke vorm de bemande ruimtevlucht zou hebben. De Mariner-missies breidden onze kennis van de binnenplaneten uit met behulp van ruimtesondes om voorbij Mars te vliegen (en in sommige gevallen in een baan om de aarde), Venus en Mercurius. Er waren voorlopige plannen om een ​​zeeman-missie te sturen om enkele van de buitenplaneten te bezoeken, maar met behulp van chemische raketaandrijving zou zo'n reis 15 jaar of langer duren.

Tegelijkertijd werden belangrijke vorderingen gemaakt in de wetenschap van zwaartekracht-geassisteerde orbitale trajecten. Hoewel de wiskunde en fysica die hierbij betrokken zijn behoorlijk gecompliceerd zijn, is het basisidee dat een ruimtevaartuig de zwaartekracht van een nabije planeet kan gebruiken om het een grote boost in snelheid te geven, zolang het ruimtevaartuig de juiste baan volgt. Hoe hoger de massa van de planeet, hoe sterker de zwaartekracht en hoe groter de boost. Dat betekende dat eens een ruimtesonde Jupiter bereikte (de meest massieve planeet in ons zonnestelsel), het Jupiter's zwaartekracht als een katapult kon gebruiken en naar buiten kon gaan om de verder afgelegen planeten te verkennen.

In 1965 merkte een ingenieur met de naam Gary Flandro op dat halverwege de jaren zeventig de buitenste planeten zo zouden worden uitgelijnd dat een ruimtevaartuig ze allemaal zou kunnen bezoeken met behulp van een serie door zwaartekracht ondersteunde boosts [bron: Evans] ]. Deze specifieke uitlijning was niet zomaar een once-in-a-lifetime evenement - het zou niet nog eens 176 jaar voorkomen. Het was een verbazingwekkend toeval dat de technische vaardigheid om zo'n missie te volbrengen werd ontwikkeld een paar jaar voordat de planeten in de rij stonden om het mogelijk te maken.

Aanvankelijk was het ambitieuze project, bekend als de Grand Tour, zou een reeks sondes hebben gestuurd om alle buitenplaneten te bezoeken. In 1972 naderden de begrotingsprognoses voor het project echter $ 900 miljoen en NASA was van plan de ontwikkeling van de spaceshuttle [bron: Evans]. Met de immense ontwikkelingskosten van de shuttle op de loer, werd de Grand Tour geannuleerd en vervangen door een bescheidener missieprofiel. Dit zou een uitbreiding zijn van het Mariner-programma, ook wel het Mariner Jupiter-Saturnus missie (MJS). Gebaseerd op het Mariner-platform en verbeterd met kennis opgedaan bij de fly-by Jupiter uit 1973 van Pioneer 10, namen de nieuwe sondes uiteindelijk de naam Voyager aan. Ontwerp werd voltooid in 1977. Optimistische NASA-ingenieurs dachten dat ze in staat zouden zijn zwaartekracht-geassisteerde trajecten te gebruiken om Uranus en Neptunus te bereiken als de initiële missie om Jupiter en Saturnus te bezoeken (en enkele van hun manen) met succes was voltooid. Het idee van de Grand Tour flitste weer tot leven.

Het uiteindelijke Voyager-missieplan zag er als volgt uit: twee ruimtevaartuigen (Voyager 1 en Voyager 2) zouden een paar weken uit elkaar worden gelanceerd. Voyager 1 zou op relatief korte afstand voorbij Jupiter en een aantal van de manen van Jupiter vliegen, terwijl ze foto's scannen en fotograferen. Voyager 2 zou ook voorbij Jupiter vliegen, maar op een meer conservatieve afstand. Als alles goed ging, zouden beide sondes door Jupiters zwaartekracht in de richting van Saturnus worden gekatapulteerd. Voyager 1 zou dan Saturnus onderzoeken, met name de ringen, evenals de maan Titan. Op dat moment zou het traject van Voyager 1 het uit de zonnesystemen halen ecliptica (het vlak van de banen van de planeten), weg van alle andere planeten en uiteindelijk uit het zonnestelsel zelf.

Ondertussen zou Voyager 2 Saturnus en verschillende manuren van Saturnus bezoeken.Als het nog steeds naar behoren functioneerde toen dat voltooid was, zou het versterkt worden door de zwaartekracht van Saturnus om Uranus en Neptunus te bezoeken voordat ze ook de ecliptica verlaten en het zonnestelsel verlaten. Dit werd als een lang shot beschouwd, maar verbazingwekkend genoeg werkte alles zoals gepland.

Welke hardware hebben de Voyagers vervolgens de ruimte in gedragen?

Welke is als eerste gelanceerd?

Voyager 2 werd gelanceerd op Cape Canaveral, Fla., Aan boord van een Titan-Centaur-raket op 20 augustus 1977. Voyager 1 werd gelanceerd op 5 september 1977. Waarom is de nummering omgekeerd? Eenmaal onderweg naar de buitenste planeten, passeerde Voyager 1 Voyager 2 en bereikte eerst Jupiter. NASA dacht dat het publiek in de war zou raken als Voyager 2 eerst als eerste zou rapporteren, dus de nummering volgt de startvolgorde niet.

Voyager-apparatuur

Voyager-ruimtevaartuig

Voyager-ruimtevaartuig

Beide Voyager-ruimtevaartuigen zijn identiek. Ze hebben geen gestroomlijnd, aerodynamisch ontwerp, omdat er geen aërodynamische wrijving in de ruimte is om zich zorgen over te maken. Met een gewicht van 1.592 pond (722 kilogram), bestaan ​​ze uit een hoofdbus, een antenne met hoge versterking, drie bomen met wetenschappelijke instrumenten en de voeding en twee andere antennes.

De hoofdbus is het lichaam van de Voyager. Het is een 10-zijdige doos van 1,8 meter breed en bevat enkele wetenschappelijke instrumenten, elektronica en een brandstoftank voor de raketstuwraketten. De stuwraketten worden gebruikt om het vaartuig te heroriënteren terwijl het door de ruimte beweegt.

Gemonteerd op de hoofdbus is de high-gain antenne 12 voet (3,7 meter) breed en lijkt op een satellietschotel. Deze antenne is hoe de Voyagers commando's van de Aarde ontvangen en de gegevens die ze verzamelen terugsturen. Ongeacht waar een Voyager-ruimtevaartuig vliegt, de antenne met hoge versterking wijst altijd naar de aarde.

Een van de gieken die zich uitstrekt van de hoofdbus, voert Voyager's radio-isotoop thermo-elektrische voeding. Pellets van plutonium dioxide geven warmte vrij door natuurlijk verval. Deze warmte wordt omgezet in elektriciteit met behulp van een reeks thermokoppels. Hoewel het uitgangsvermogen niet erg sterk is, voedt het de elektronica en instrumenten aan boord van de Voyagers voor een zeer lange tijd. Vermoedelijkheid zal naar verwachting niet volledig afnemen tot 2020. De voeding is op een giek geplaatst om te voorkomen dat de straling interfereert met de andere wetenschappelijke instrumenten.

De andere twee bomen dragen een reeks instrumenten. Waaronder:

  • magnetometer
  • Kosmische straaldetector
  • Plasmodetector
  • Photopolarimeter
  • Infrarood interferometer
  • Spectrometer
  • Radiometer
  • Ultraviolet spectrometer
  • Detector voor deeltjes met lage energie
  • Plasma-golfdetector

[bron: Evans, Dethloff & Schorn]

Misschien zijn de camera's de belangrijkste instrumenten aan boord van de Voyagers, voor zover het publiek betreft. Ook gemonteerd op de instrumentenboom, hebben de camera's een resolutie van 800x800, met zowel groothoek- als smalveld-versies. De camera's retourneerden ongekende foto's van de buitenplaneten en gaven ons een beeld van ons zonnestelsel dat we nog nooit eerder hadden gezien (inclusief het beroemde vertrekschot dat zowel de maan van de aarde als die van de aarde in hetzelfde frame laat zien). De giek die de camera's draagt, kan onafhankelijk van de rest van het vaartuig worden verplaatst.

Het computersysteem van de Voyager was ook erg indrukwekkend. Weten dat het vaartuig grotendeels alleen zou zijn, met de vertraging tussen opdracht en reactie van de aarde die langer groeit, hoe verder het ruimteschip de ruimte inging, ingenieurs ontwikkelden een zelfherstellend computersysteem. De computer heeft meerdere modules die de gegevens vergelijken die ze ontvangen en de uitvoerinstructies die ze kiezen. Als een module verschilt van de andere, wordt aangenomen dat deze defect is en wordt geëlimineerd uit het systeem, vervangen door een van de back-upmodules. Het werd kort na de lancering getest, toen een vertraging in de uitrol van de microfoon verkeerd werd geïnterpreteerd als een storing. Het probleem is met succes gecorrigeerd.

In de volgende sectie zullen we ontdekken wat we hebben geleerd van de Voyager-missies.

Ground Control

Terwijl de Voyagers zelf alle gegevens verzamelden, waren er ook belangrijke missie-elementen op de grond. De signalen van de Voyagers werden steeds moeilijker te detecteren toen ze naar het buitenste zonnestelsel vlogen. NASA verbeterde dus een wereldwijd netwerk van radiozenders om ze beter te kunnen detecteren. Een reeks van 230 voet (70-meter) radioschotels trekt de Voyager-gegevens in en zendt signalen uit, waarbij bijna continue communicatie wordt gehandhaafd [bron: Evans].

Naar Neptunus en verder

Jupiter's Great Red Spot, die zich uitstrekt van de evenaar tot de zuidelijke polaire breedtegraden, zoals gezien door de ruimtesonde Voyager 2 in 1979.

Jupiter's Great Red Spot, die zich uitstrekt van de evenaar tot de zuidelijke polaire breedtegraden, zoals gezien door de ruimtesonde Voyager 2 in 1979.

Hoewel de kosten van de levensduurmissie voor Voyager meer dan $ 750 miljoen bedroegen, hadden de ruimtevaartuigen in 1989 genoeg wetenschappelijke gegevens teruggestuurd om 6.000 edities van de Encyclopedia Britannica [bron: Evans] te vullen. De wetenschappelijke modules aan boord werden gekozen uit voorstellen die werden ingediend door onderzoeksteams in de Verenigde Staten. De informatie over Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus (en veel van hun manen) die we van de Voyager-missies hebben geleerd, was niet alleen enorm in kwantiteit, maar ook in invloed. Het vormde wetenschappelijke leerboeken op scholen in de Verenigde Staten, informeerde de publieke perceptie van het zonnestelsel en legde de basis voor het moderne ruimteprogramma. Veel van wat we weten over de buitenste planeten kwam van Voyager. Dat is niet om de duizenden foto's te vermelden die genomen zijn vanuit de gezichtspunten die mensen nog nooit eerder hadden ervaren. Die briljante beelden van Jupiter en Saturnus ontsloegen de verbeelding van het publiek en voedden het enthousiasme voor toekomstige verkenning van de ruimte.

Van Voyager hebben we meer geleerd over het weer op Jupiter; de ringen rond Jupiter, Saturnus en Uranus; vulkanische activiteit op Jupiters maan Io; de massa's en dichtheden van de manen van Saturnus; de atmosferische druk op Titan, de grootste maan van Saturnus; het magnetisch veld van Uranus; en een persistent weersysteem op Neptunus zo groot als de aarde, bekend als de Geweldige donkere plek. Tegen de tijd dat Voyager 2 Neptunus bereikte, was het 1989. Meer dan 10 jaar waren verstreken sinds de lancering, en veel van de wetenschappers die aan de oorspronkelijke missie werkten, waren verhuisd. Voyager was Jupiter, Saturn en Uranus gepasseerd in respectievelijk 1979, 1981 en 1986.

Hoe Voyager werkt: zijn

De Grote Donkere Vlek op het oppervlak van Neptunus, zoals waargenomen door het ruimtevaartuig Voyager 2 in 1989. De plek, waarvan gedacht werd dat het een kolkende massa gassen was, was in 1994 verdwenen en vervangen door een vergelijkbare plek op een andere locatie.

Dus waar zijn ze nu? De twee Voyagers zijn niet samen. Voyager 1 beweegt naar het noorden (ten opzichte van de oriëntatie van de aarde uit het zonnestelsel), terwijl Voyager 2 naar het zuiden beweegt. In 2007 betraden ze allebei de heliosheide, het buitenste deel van het zonnestelsel. Daar ontmoet de zonnewind interstellaire magnetische velden en vormt een grens met een schokgolf. De Voyagers doorkruisten de schokgolf en stuurden gegevens terug, waardoor astronomen hun eerste idee kregen over de vorm en locatie van de heliosheath. Op 21 september 2013 meldden Voyager-wetenschappers dat Voyager 1 op 25 augustus 2012 het zonnestelsel verliet.

Hoewel sommige instrumenten op de Voyagers niet meer werken, blijven ze belangrijke informatie terugsturen. Stel je een auto voor die sinds 1977 continu op de weg is geweest, en je zult een idee krijgen van hoe geweldig deze ruimtevaartuigen zijn. Op de huidige afstand zijn radiosignalen nodig die met meer dan 14 uur met de snelheid van het licht reizen om de aarde te bereiken. Het vaartuig heeft weinig brandstof voor hun oriëntatieschroeven en zal de komende jaren sommige instrumenten moeten uitschakelen omdat hun plutonium ook opraakt. Tegen 2020 zullen ze donker en stil zijn.

Toch zullen ze hun huidige traject voortzetten en meer dan 30.000 km / u (48.280 km / u) bewegen, gedurende tienduizenden jaren de Melkweg in. Zonder atmosfeer in de ruimte zullen ze nooit corroderen en is er weinig waar ze tegenaan kunnen botsen in de interstellaire ruimte. Het zal hen ongeveer 40.000 jaar duren voordat ze zelfs binnen lichtjaren van een andere ster komen. De reizigers kunnen honderdduizenden of zelfs miljoenen jaren reizen.

Wat als de Voyagers op een dag een intelligente buitenaardse beschaving ontmoeten? We hebben een bericht voor hen achtergelaten.

Voyager Golden Record

"Sounds of Earth" vergulde record en Amerikaanse vlag voorbereid voor opslag aan boord van ruimtevaartuig Voyager 2, met projectmanager John Cassini (links), op Kennedy Space Center.

Toen NASA zich realiseerde dat de Voyagers uiteindelijk voorbij de rand van ons zonnestelsel zouden reizen, besloten ze dat het een goed idee zou kunnen zijn om een ​​soort boodschap op te nemen voor intelligente buitenaardse wezens die ze ooit zouden kunnen vinden. Een commissie onder leiding van een astronoom Carl sagan plaats deze berichten samen. Ze zitten op vergulde koperen schijven, die net als een vinyl platenalbum gegraveerd zijn. Een deel van de schijf bevat audio-informatie, waaronder een verscheidenheid aan muziek, groeten gesproken in 55 verschillende talen (waaronder enkele die erg obscuur of lang uitgestorven zijn) en een selectie van natuurgeluiden. De schijven bevatten ook 122 afbeeldingen, gecodeerd als trillingen op de schijf met instructies voor decodering.

Op de afdekplaat van elke schijf staan ​​verschillende symbolen die de methode weergeven voor het afspelen van de plaat (een stylus en een montageplaat zijn ook inbegrepen). De instructies voor het decoderen van afbeeldingen worden onthuld, waarbij het "beeldstart" -signaal, de beeldverhouding van de beelden en een weergave van het eerste beeld worden beschreven, zodat de aliens weten of ze het goed hebben gedaan. Een sterrenkaart die duidelijk de locatie van de aarde laat zien, maakt het plaatje compleet.

Als de aliens zich afvragen hoe lang de Voyager die ze vinden op reis is, kunnen ze het stuk uranium-238 bekijken dat aan de hoofdbus is bevestigd in de buurt van het record. De isotoopverhoudingen onderzoeken (ervan uitgaande dat ze de halfwaardetijd van uranium-238 kennen), konden ze dan afleiden hoe lang het monster in de ruimte was geweest.

Welke muziek zullen de buitenaardse wezens horen als ze het record spelen? Meestal traditionele muziek uit verschillende culturen, zoals Native Americans gezangen, Schotse doedelzakken en Afrikaanse rituele muziek. Het is ook een soort "greatest hits" -collectie van klassieke muziek. De meest eigentijdse nummers zijn "Johnny B. Goode" van Chuck Berry en een jazznummer van Louis Armstrong.

Hoe Voyager werkt: werkt

De decoderingsinstructies en kaart op de cover van het gouden record

De afbeeldingen op de plaat zijn gevarieerd en bevatten kaarten van de aarde, afbeeldingen van de andere planeten in ons zonnestelsel, afbeeldingen van verschillende dieren en verschillende afbeeldingen van mensen. Carl Sagan schreef een boek over het verslag, genaamd "Murmurs of Earth." Een companion CD-ROM werd decennia later vrijgegeven.

De Voyager-schijven zijn vergelijkbaar met een plaatje dat aan boord van Pioneer 10 en Pioneer 11 werd geplaatst, hoewel de makers van de Voyager-schijven veel tijd spendeerden om ervoor te zorgen dat de buitenaardse wezens het konden decoderen. Veel aardwetenschappers konden de informatie op de Pioneer plaque niet decoderen. Destijds uitten enkele geuite zorgen dat vijandige buitenaardse wezens die de Voyager-schijf vinden een kaart zouden hebben die hen rechtstreeks naar de aarde leidt. De Voyagers zullen echter tienduizenden jaren in de interstellaire ruimte doorbrengen voordat ze zich in de buurt van een andere ster bevinden, dus de kwestie is niet echt een directe zorg. Als de schijven ooit worden gevonden, is het misschien zo ver in de toekomst dat mensen niet langer bestaan.

Voor meer interessante artikelen over verkenning van de ruimte, probeer de volgende pagina.

V'Ger

In "Star Trek: The Motion Picture" (de eerste Star Trek-film) draaide een groot deel van de plot rond een vreemde elektronische levensvorm bekend als V'Ger. Aan het einde van de film wordt onthuld dat V'Ger een van de Voyager ruimtesondes is (Voyager 6, die nooit in de echte wereld heeft bestaan) die ofwel zelfvertrouwen heeft gekregen of het gevoel heeft gekregen van een buitenaards ras. Het wil de hele mensheid uitroeien, maar evolueert in plaats daarvan naar een andere vorm van leven.

Binnen het fictieve Star Trek-universum is er enige discussie over de plaats van V'Ger in de Trek-geschiedenis. Sommigen suggereren dat V'Ger de Borg heeft gemaakt, een koud, logisch buitenaards ras dat de voornaamste schurken zou worden in 'Star Trek: The Next Generation'. Anderen denken dat de Borg V'Ger tegenkwam, maar dat de cyborg-aliens bestonden vóór de toevallige ontmoeting.


Video Supplement: Plantronics Voyager 3200 UC - zie hier hoe het werkt.




Onderzoek


Wat Als Er Een Bosbrand In De Buurt Van Mijn Huis Zou Komen?
Wat Als Er Een Bosbrand In De Buurt Van Mijn Huis Zou Komen?

Rhino Komt Aan In Chicago Zoo
Rhino Komt Aan In Chicago Zoo

Science Nieuws


Beringzee Ziet Verrassende Ijsafzetting
Beringzee Ziet Verrassende Ijsafzetting

Mysterieuze Diepzeestralen Veranderen Het Wereldwijde Klimaat
Mysterieuze Diepzeestralen Veranderen Het Wereldwijde Klimaat

Koud-Liefhebbende Bacteriën Bieden Aanwijzingen Voor Het Leven Op Mars
Koud-Liefhebbende Bacteriën Bieden Aanwijzingen Voor Het Leven Op Mars

Bizarre Neef Van T. Rex Was Een Vegetariër
Bizarre Neef Van T. Rex Was Een Vegetariër

Braziliaanse Stam Bedreigd Als Illegale Loggers Blijven Zitten
Braziliaanse Stam Bedreigd Als Illegale Loggers Blijven Zitten


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com