Os pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato foram privados de seu descanso tranquilo por um longo tempo. Empolgados com as descobertas, eles dormiram aos trancos e barrancos e, quando acordaram, correram de volta ao Centro de Controle de Voo da estação interplanetária automática Voyager. Aqui, as máquinas digitais operavam com velocidade fabulosa, transformando milhares de bits de informação, distorcidos pelo espaço e pela interferência atmosférica, em quadros telecrônicos, gráficos delgados e intermináveis fileiras de números. Pessoas com a respiração suspensa olhavam para as imagens coloridas do Saturno se aproximando nas telas.
33 milhões de quilômetros permaneceu para o planeta de reconhecimento espacial. 4 anos se passaram desde seu lançamento no cosmódromo, e uma longa estrada se estende atrás da Voyager por 2 bilhões de quilômetros. O perigoso Cinturão de Asteróides com seus fluxos intermináveis de corpos de meteoritos foi cruzado com segurança. Dispositivos eletrônicos frágeis resistiram ao frio severo do espaço mundial e às tempestades eletromagnéticas nas proximidades do maior planeta do sistema solar - Júpiter.
E mais à frente? O risco de colisões com rochas e blocos de gelo perto de Saturno antes que a Voyager embarque em sua viagem de 8 anos aos planetas mais distantes - Urano e Netuno.
… Uma imagem grandiosa apareceu diante dos olhos de quem estava no Centro de Controle. Saturno, coroado por um enorme “colar”, já ocupava quase todo o quadro da imagem televisiva. Um planeta amarelo-dourado com pólos acinzentados e cinturões variados quase imperceptíveis na névoa correu e girou no abismo negro do céu.
Os pesquisadores fixam o olhar nos famosos anéis de Saturno, que assombram os astrônomos há vários séculos.
O grande Galileu foi o primeiro a notar algo estranho na aparência de Saturno. O telescópio de Galileu era muito fraco e parecia ao cientista que Saturno tinha cabos semelhantes aos de um açucareiro. Apenas meio século depois, Christian Huygens provou que os estranhos semicírculos nas laterais do planeta nada mais são do que anéis finos, mas muito largos.
A distância ao planeta é de 33 milhões de quilômetros. Na tela, existem três anéis de Saturno, há muito descobertos com a ajuda de telescópios: A, B e C. No entanto, nas imagens espaciais, você pode ver algo que não pode ser visto da Terra. Em primeiro lugar, a complexidade da estrutura dos anéis e sua incrível cor.
O anel maior - o externo - brilha com uma cor prateada, o do meio é levemente avermelhado e o interno é azul escuro, é translúcido, como se feito de uma matéria fina e quase tangível.
8 milhões de quilômetros. Apenas um quarto do hemisfério de Saturno se encaixa em uma imagem de televisão. Do lado do planeta, duas luas estreitamente pressionadas uma contra a outra brilhavam - Tethys e Dione. Mas os cientistas estão persistentemente voltando ao estudo dos anéis. Não três, mas sete anéis, aninhados um dentro do outro, são visíveis. Aqui estão eles, recém-descobertos: F - fora do antigo A, G - fora do novo F, E - o anel mais largo mais distante do planeta, D - o mais próximo de Saturno.
Mas o que é isso? Comparando fotos, os especialistas vêem que cada um dos grandes anéis se divide em muitos "aros" estreitos e quase imperceptíveis. Em uma foto foram contados 95! Mesmo na "lacuna" negra de 4 mil quilômetros de largura entre os anéis A e B, que sempre foi reconhecida como vazia, os cientistas contaram dezenas de "aros" finos.
2 milhões de quilômetros. Os instrumentos da Voyager têm como objetivo aproximar-se rapidamente de Titã, a maior lua de Saturno. É maior que o planeta Mercúrio. A empolgação dos astrônomos é fácil de entender. Titã é o único satélite em todo o sistema solar com uma atmosfera poderosa que é 10 vezes mais espessa que a da Terra. A Voyager passou por Titã a uma distância de 6,5 mil quilômetros - 60 vezes mais perto do que a distância da Terra à Lua. E, no entanto, os cientistas viram pouco na tela - a névoa espessa da atmosfera de Titã, semelhante à poluição química, evitou.
1 milhão de quilômetros. Na tela, a deslumbrantemente brilhante Rhea é a segunda maior lua de Saturno. Está tudo cheio de crateras - o bombardeio espacial contínuo durou bilhões de anos. Outro satélite brilhando na escuridão aveludada do espaço entrou no campo de visão da câmera. Este é Dione, que é mais semelhante à nossa Lua do que outros objetos no sistema de Saturno, mas os "mares" em Dione não são cobertos por lava solidificada. O gelo da água é visível em todos os lugares, sólido como pedra. A rede de "cordas" brancas fala dos lugares onde a água que jorrava das entranhas se solidificou instantaneamente, envolta em uma geada feroz. A temperatura da superfície de Dione é de menos 180 ° С - aqui o sol brilha 900 vezes mais escuro do que na órbita da Terra.
O até então desconhecido satélite Saturn-12 (S-12) flutua diante dos olhos dos pesquisadores. Surpreendentemente, está na mesma órbita de Dione. Ao mesmo tempo, S-12 sempre voa à frente de Dione a uma distância de 1/6 da circunferência orbital. Na mecânica celeste, esse fenômeno é geralmente chamado de ressonância orbital.
300 mil quilômetros. Encontro com Saturno em breve. Do lado esquerdo do batedor, como se saudasse sua chegada, Mimas apareceu. Ele parece estranho. Há bilhões de anos, este satélite colidiu com um grande corpo celeste - uma explosão de força colossal arrancou tanto gelo e pedra do corpo de Mimas que se formou uma cratera de 9 de profundidade e 130 quilômetros de largura. A cratera ocupa um quarto do hemisfério do satélite!
101 mil quilômetros. A tal distância, o planeta gigante e o mensageiro da Terra se encontraram e se separaram. Saturno é tão grande que durante as horas de maior aproximação, apenas uma pequena mancha de nuvens pode ser vista no quadro da televisão. Nuvens de cor amarelo-marrom, impenetráveis aos olhos, estão por toda parte. Entre as listras brancas flutuantes, vórtices e halos, alguns pontos azul-esverdeados, do tamanho da Groenlândia ou da Austrália, correm - essas são “janelas” através das quais os vórtices de gás das profundezas do planeta passam.
De todos os planetas do sistema solar, Saturno só perde em tamanho para Júpiter. Dentro dela, haveria espaço suficiente para trezentos globos. Mas a densidade média do gigante é muito baixa - se um oceano infinito fantástico existisse em algum lugar, Saturno flutuaria em sua superfície como uma rolha.
De acordo com o novo modelo, criado pelos instrumentos da Voyager, o planeta nos parece uma bola oblata de hidrogênio e hélio nos pólos. O poderoso envelope gasoso de Saturno, com o aumento da pressão, torna-se um estado líquido mais próximo do centro. Planeta líquido até o âmago!
E o núcleo sólido? É do tamanho da Terra, mas tem uma massa de 15 a 20 vezes maior. Tão alta é a densidade da matéria no centro do planeta, onde a pressão é de 50 milhões de atmosferas terrestres! E a temperatura é de + 20.000 graus! A bola líquida ferve e, na camada superior das nuvens do planeta, reina um frio severo. Como surge essa enorme diferença de temperatura? Com a vastidão do interior do planeta e sua gravidade colossal, os fluxos de gás levam centenas de anos para transferir o calor das profundezas para a camada superior de nuvens da atmosfera de Saturno.
Chuva estranha
Saturno irradia para o espaço três vezes mais energia do que recebe do sol. Primeiro, o calor é criado pela contração gradual do gigante gasoso - seu diâmetro diminui milímetros por ano. Além disso, Saturno possui outra fantástica fonte de energia. A esfera incandescente de Saturno tem esfriado desde o nascimento do sistema solar. Segundo cálculos de astrofísicos, há 2 bilhões de anos, em grandes profundidades do planeta, a pressão do interior caiu abaixo do ponto crítico de concentração de hélio. E começou a chover … Estranha chuva que cai até hoje. Gotas de hélio caem por muitos milhares de quilômetros na espessura do hidrogênio líquido, enquanto o atrito surge e a energia térmica aparece.
Tempo tempestuoso
Sob a influência da rotação rápida do planeta (qualquer ponto no equador de Saturno se move 14 vezes mais rápido do que no equador da Terra), ventos de força monstruosa sopram no mundo misterioso - em um lugar o equipamento da Voyager registrou a velocidade das nuvens de 1600 km / h. Como você gosta dessa brisa refrescante?
As lentes da câmera da Voyager deslizam para o hemisfério sul de Saturno. De repente, uma mancha oval com dezenas de milhares de quilômetros de comprimento apareceu nas telas do Centro de Controle da Missão - uma cópia da Grande Mancha Vermelha em Júpiter. O planeta Terra pode caber livremente dentro do local. Mas este é apenas um vórtice atmosférico furioso na atmosfera de Saturno, que não tem fim.
Batida
A Voyager estava continuando seu vôo além de Saturno quando as comunicações de rádio foram repentinamente cortadas. Os cientistas não ficaram preocupados - segundo cálculos, o dispositivo desapareceu na "sombra de rádio" do planeta. Quando o batedor "emergiu" do outro lado de Saturno, a situação ficou muito séria. O mecanismo de direção da mesa giratória com instrumentos está emperrado. Não seria possível fotografar o lado noturno do planeta ?! É uma pena que devido a uma avaria técnica, o encontro planeado com os grandes satélites - Enceladus e Tethys - tenha de ser cancelado.
Sinais fluíram do Centro de Controle para o computador de bordo da estação interplanetária. O controle sobre o reparo do mecanismo foi complicado pela distância cósmica - o tempo de atraso do sinal de rádio entre a Terra e Saturno é de 1,5 horas. No final, o cérebro digital da Voyager desbloqueou as unidades de seleção de alvos das câmeras de TV, mas o tempo se perdeu e apenas Tétis se tornou conhecido.
Quando o dispositivo já estava se afastando de Saturno a uma velocidade de 22 km / s, os cientistas viram uma tempestade elétrica nos anéis de Saturno. Relâmpagos, iluminando o lado da sombra, lançam destaques vermelhos nas nuvens noturnas do planeta …
O final da peça espacial
Os eventos descritos acima ocorreram em 1980-1981, quando duas estações interplanetárias automáticas Voyager 1 e Voyager 2 passaram por Saturno. Para evitar repetições, decidi não falar sobre eles separadamente - todas as notícias sobre o sistema de Saturno, transmitidas à Terra por dois dispositivos, condicionalmente "colocados na boca" de um com o nome de "Voyager" (sem número).
Torna-se um pouco ofensivo perceber que, após três décadas, nossas tecnologias espaciais permaneceram no mesmo nível.
Todas as noites, quando o sol se põe e o céu escuro é coberto por uma dispersão de estrelas, vemos o Cosmos. A exploração do espaço requer uma tecnologia fantasticamente sofisticada com base nas realizações avançadas de foguetes, eletrônicos, tecnologia nuclear e outros ramos da ciência e da tecnologia com uso intensivo de ciência. Portanto, voos de sondas interplanetárias, apesar de seu aparente irrealismo e falta de qualquer benefício prático, requerem a solução de numerosos problemas aplicados: a criação de fontes de energia poderosas e compactas, o desenvolvimento de tecnologias para comunicações espaciais de longo alcance, o aprimoramento de estruturas e motores, o desenvolvimento de novos métodos de manobras de auxílio à gravidade, incluindo.h. usando pontos de Lagrange. Toda essa frente de pesquisa pode se tornar a "locomotiva" da ciência moderna, e os resultados obtidos podem ser úteis na solução de problemas mais urgentes. No entanto, a maioria dos problemas permanece sem solução.
Todas as tímidas tentativas modernas de explorar os planetas exteriores (missões Ulysses, Cassini, New Horizons) são todas baseadas nas mesmas tecnologias e desenvolvimentos que foram usados no projeto Voyager. Por 30 anos, nenhum novo tipo de motor foi criado, adequado para voos interplanetários. Por exemplo, os propulsores de íons da sonda de pesquisa japonesa Hayabusa, que são tidos como ultramodernos de alta tecnologia, são na verdade desenvolvimentos bem esquecidos de meados do século XX - os propulsores de íons foram amplamente usados nos sistemas de controle de atitude da União Soviética Satélites meteorológicos Meteor. Em segundo lugar, os motores iônicos são uma ferramenta bastante específica: eles realmente têm um consumo de combustível incrivelmente baixo (alguns miligramas por segundo), mas, conseqüentemente, eles criam empuxo de vários milinewtons. Leva muitos anos para acelerar uma espaçonave e, como resultado, nenhum benefício real é obtido.
Os motores a jato de propelente líquido convencionais (LPRE), além de muito vorazes, seu trabalho se limita a dezenas (centenas) de segundos, além disso, não são capazes de acelerar a espaçonave à velocidade necessária, por exemplo, para atingir o órbita de Saturno. O problema fundamental é que a taxa de fluxo do gás é muito baixa. E não é possível aumentá-lo de forma alguma.
O auge da moda nos anos 50 - o motor a jato nuclear não recebeu desenvolvimento, por falta de vantagens significativas. Apesar da chama inextinguível de um reator nuclear, tal motor requer um fluido de trabalho - ou seja, na verdade, este é um motor de foguete convencional com propelente líquido, com todas as consequências e desvantagens decorrentes.
A forma original de viajar no espaço usando os pulsos de explosões nucleares, proposta por Freeman Dyson em 1957 (Projeto Orion), permaneceu no papel - ousada demais e, francamente, uma ideia duvidosa.
Os “conquistadores do espaço” (aqui é irônico em relação a toda a Humanidade) durante 50 anos da Era Espacial não foram capazes de criar um motor eficaz para se mover no espaço interplanetário. Nunca teríamos visto Júpiter ou Saturno, se não fosse por uma dica de especialistas em mecânica celestial - usar a gravidade dos planetas para acelerar o AMS. "Bilhar interplanetário" permite que você ganhe uma velocidade tremenda (15-20 km / s) sem usar um motor e explore os arredores do sistema solar. O único problema são as "janelas de inicialização" estritamente limitadas - alguns dias (semanas) uma vez a cada poucos anos. Não há espaço para o menor erro. Longos anos de voo e algumas horas para um encontro com o objeto de pesquisa.
Com a ajuda de manobras gravitacionais, as "Voyagers" voaram, de acordo com o mesmo esquema, a moderna sonda "New Horizons" voa para Plutão, mas apenas para cruzar o sistema solar levará 9 anos. E então a expedição terá apenas um dia para explorar um planeta distante! A sonda passará por Plutão em grande velocidade e desaparecerá para sempre no espaço interestelar.
