«Вояджер-1» — история самого далёкого космического аппарата человечества
Между Землёй и «Вояджером-1» сегодня лежат десятки миллиардов километров. Радиосигналу требуется почти сутки, чтобы преодолеть это расстояние в одну сторону, поэтому даже простая команда превращается в операцию продолжительностью почти двое суток: сначала сигнал должен дойти до аппарата, затем ответ отправляется обратно. При этом сама техника была создана в первой половине 1970-х годов — до появления массовых персональных компьютеров, современной цифровой связи и интернета.
И всё же «Вояджер-1» продолжает работать. Его камеры давно выключены, большая часть научных приборов выведена из эксплуатации, мощность радиоизотопных генераторов постепенно уменьшается, а некоторые компоненты используются далеко за пределами расчётного срока службы. Тем не менее NASA сохраняет связь с аппаратом, а оставшиеся научные приборы продолжают передавать данные из межзвёздной среды. Официально «Вояджер-1» остаётся действующей расширенной миссией.
Уникальность этой истории не только в рекордном расстоянии. «Вояджер-1» несколько раз фактически менял профессию. Он создавался как планетная станция для Юпитера и Сатурна, затем превратился в исследователя внешней гелиосферы, а после пересечения гелиопаузы стал первым работающим аппаратом, который непосредственно измеряет свойства местной межзвёздной среды.
Как появился проект «Вояджер»
Возможность совершить такое путешествие возникла благодаря редкой геометрии внешних планет. Во второй половине XX века Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун оказались расположены таким образом, что космический аппарат мог последовательно использовать гравитацию одной планеты для перелёта к следующей. Подобная конфигурация повторяется примерно раз в 175 лет.
При гравитационном манёвре аппарат проходит рядом с движущейся планетой и обменивается с ней небольшой долей орбитальной энергии. Масса планеты настолько велика, что изменение её движения практически невозможно заметить, зато сравнительно лёгкий космический аппарат получает значительное изменение скорости и направления. Благодаря этому можно добраться до внешних областей Солнечной системы без огромных запасов топлива.
В 1960–1970-х годах появилась концепция Grand Tour — «Большого тура», при котором одна или несколько станций могли последовательно посетить Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Полная программа оказалась слишком дорогостоящей, поэтому проект сократили до более реалистичной миссии «Вояджер», основной задачей которой официально стало исследование Юпитера и Сатурна. При этом инженеры сохранили возможность продолжить путешествие одного из аппаратов дальше.
Перед окончательным выбором траекторий специалисты рассмотрели более 10 тысяч вариантов. Для «Вояджера-1» была выбрана более быстрая трасса с особенно близкими встречами с Ио и Титаном. Для «Вояджера-2» траекторию построили так, чтобы после Сатурна при исправном состоянии аппарата оставалась возможность направить его к Урану, а затем к Нептуну.
Именно поэтому «Вояджер-2», несмотря на цифру 2 в названии, отправился в космос первым — 20 августа 1977 года. «Вояджер-1» стартовал 5 сентября, но двигался по более короткой и быстрой траектории и уже 15 декабря того же года обогнал своего близнеца. В дальнейшем он первым достиг Юпитера и Сатурна.
Запуск «Вояджера-1»
Старт состоялся 5 сентября 1977 года в 15:56:01 по московскому времени с пускового комплекса 41 на мысе Канаверал во Флориде. Аппарат вывела ракета Titan IIIE-Centaur. Основными целями миссии были Юпитер, Сатурн, их атмосферы, магнитосферы, кольца и спутники.
В разных материалах NASA можно встретить две цифры массы «Вояджера-1». Карточка миссии указывает массу самого аппарата около 721,9 килограмма, тогда как FAQ NASA приводит примерно 815 килограммов при запуске с учётом гидразина, использовавшегося системой ориентации. Поэтому обе цифры могут быть правильными — они относятся к несколько разным способам учёта массы.
По современным меркам аппарат сравнительно компактен. Без длинных выносных штанг и антенн вся его основная конструкция вписывается примерно в пространство размером 4 × 4 × 4 метра. Центральный корпус при этом имеет диаметр около 1,8 метра. От него отходят 13-метровая штанга магнитометра, две 10-метровые антенны для исследований плазменных волн и радиоизлучения, научная платформа и штанга радиоизотопных генераторов. Наиболее заметная часть аппарата — параболическая антенна высокого усиления диаметром 3,7 метра.
Как устроен «Вояджер-1»
Большая параболическая антенна — фактически линия жизни аппарата. Она создаёт узконаправленный радиолуч, поэтому система ориентации должна постоянно удерживать антенну наведённой на Землю. Чем дальше улетает «Вояджер-1», тем важнее становится точность этого наведения: передатчик аппарата невозможно сделать мощнее, а принимаемый на Земле сигнал становится чрезвычайно слабым.
Управление распределено между несколькими специализированными вычислительными системами. Command Computer Subsystem выполняет команды и контролирует последовательность операций. Flight Data System обрабатывает и форматирует научные и инженерные данные. Attitude and Articulation Control Subsystem отвечает за ориентацию аппарата и положение его элементов. Ключевые вычислительные системы были продублированы, что впоследствии неоднократно помогало переживать отказы.
Вычислительная мощность этих машин по современным меркам минимальна. NASA указывает суммарный объём памяти порядка десятков килобайт. Однако популярное сравнение «Вояджер слабее смартфона во столько-то миллионов раз» мало что объясняет. Космический аппарат не запускает универсальные приложения, не обрабатывает видео высокого разрешения и не содержит современной операционной системы. Его компьютеры выполняют узкий набор строго определённых задач — принимают команды, управляют ориентацией, собирают данные с приборов и готовят их к радиопередаче.
Одним из ключевых преимуществ конструкции стала возможность перепрограммировать бортовые компьютеры после запуска. Благодаря этому инженеры могли менять алгоритмы работы аппарата уже в полёте, обходить неисправности и приспосабливать системы к условиям, которые невозможно было полностью предусмотреть при создании «Вояджера-1» в 1970-х годах.
Электроэнергию обеспечивают три MHW-RTG — радиоизотопных термоэлектрических генератора. Внутри них тепло радиоактивного распада плутония-238 преобразуется непосредственно в электричество. При старте каждый RTG выдавал примерно 158 ватт электрической мощности, то есть суммарно около 470–475 ватт. Солнечные батареи для подобной миссии были бы неудобны: за орбитой Юпитера поток солнечного света становится слишком слабым, а «Вояджер-1» должен был продолжать работать на огромном расстоянии от Солнца.
Для управления ориентацией используются небольшие гидразиновые двигатели. Они не являются маршевой установкой, которая постоянно разгоняет зонд. После гравитационных манёвров аппарат в основном движется по своей траектории без тяги, а двигатели лишь периодически выполняют короткие импульсы, корректируя положение корпуса и сохраняя направление антенны на Землю.
«Вояджер-1» у Юпитера
В начале 1979 года аппарат приблизился к первой главной цели. Уже во время подлёта качество его изображений стало превосходить большинство наземных наблюдений, а последовательные фотографии впервые позволили подробно проследить динамику атмосферы Юпитера.
Ближайший пролёт у Юпитера состоялся 5 марта 1979 года в 15:05 по московскому времени. «Вояджер-1» прошёл примерно в 280 тысячах километров над облачными вершинами Юпитера. Камеры показали атмосферу гиганта как чрезвычайно динамичную систему: вокруг Большого Красного Пятна существовали многочисленные меньшие вихри, взаимодействовавшие с потоками облаков и друг с другом.
Аппарат также обнаружил слабую систему колец Юпитера и помог открыть два небольших спутника — Метиду и Фиву. Но наиболее значительное открытие произошло возле Ио.
Во время анализа изображений спутника исследователи заметили огромные шлейфы вещества над его поверхностью. Стало ясно, что на Ио происходят действующие вулканические извержения. Это было первое прямое обнаружение активного вулканизма на другом теле Солнечной системы.
Причина активности Ио оказалась связана не главным образом с радиоактивным нагревом, как у Земли, а с мощными приливными деформациями. Спутник движется глубоко внутри гравитационного поля Юпитера, а орбитальное взаимодействие с Европой и Ганимедом не позволяет его орбите стать идеально круговой. Поэтому расстояние до Юпитера немного меняется, а вместе с ним меняется и сила приливного воздействия. Внутренние слои Ио постоянно деформируются, выделяя огромное количество тепла.
Это открытие изменило представления о возможных источниках внутренней энергии небольших миров. Сегодня приливный нагрев считается одним из ключевых процессов, способных поддерживать внутреннюю активность спутников планет-гигантов и, в некоторых случаях, существование подповерхностных океанов.
Сатурн и мир его колец
После Юпитера «Вояджер-1» отправился к Сатурну. Ближайшее сближение с планетой произошло 13 ноября 1980 года в 02:46 по московскому времени. В этот момент аппарат прошёл примерно в 126 тысячах километров над верхней границей облаков Сатурна.
До пролётов аппаратов «Вояджер» кольца Сатурна казались гораздо более простой системой. Снимки показали, что они состоят из множества тонких колец, промежутков, волн и других структур. Часть этих особенностей связана с гравитационным воздействием небольших спутников. Некоторые из них удерживают частицы колец в определённых областях и помогают формировать чёткие края, поэтому такие спутники называют спутниками-пастухами.
«Вояджер-1» обнаружил новые спутники Сатурна и новое кольцо, изучил Мимас, Энцелад, Тефию, Диону, Рею и другие тела. Снимки показали, что даже сравнительно небольшие ледяные спутники обладают чрезвычайно различной геологической историей.
Наблюдения выявили в атмосфере Сатурна полосы и вихревые структуры, однако плотный слой аэрозольной дымки делает их значительно менее контрастными, чем атмосферные образования Юпитера. Измерения магнитного поля показали ещё одну особенность Сатурна: его магнитная ось необычайно близка к оси вращения.
Но траекторию дальнейшего путешествия «Вояджера-1» определил не сам Сатурн, а его крупнейший спутник.
Титан и решение, изменившее судьбу миссии
Титан представлял особый научный интерес ещё до запуска аппаратов «Вояджер». Астрономы уже знали, что крупнейший спутник Сатурна окружён плотной атмосферой, однако её состав, строение и свойства оставались изучены лишь в общих чертах. Поэтому траекторию «Вояджера-1» специально рассчитали так, чтобы аппарат прошёл на небольшом расстоянии от Титана.
Его камеры увидели практически непрозрачную оранжевую дымку: поверхность скрывалась под плотной атмосферой. Но другие приборы позволили установить, что атмосфера Титана преимущественно состоит из азота, а также содержит метан и более сложные углеводороды. Эти результаты сделали Титан одной из наиболее интересных целей дальнейших исследований внешней Солнечной системы. Десятилетия спустя эту работу продолжила миссия Cassini-Huygens.
Близкая встреча с Титаном имела принципиальное значение для траектории. Гравитация Сатурна и геометрия пролёта вывели «Вояджер-1» далеко к северу от плоскости эклиптики — области, в которой обращается большинство крупных планет. После такого манёвра аппарат уже не мог продолжить путь к Урану и Нептуну: необходимое изменение скорости значительно превосходило возможности его двигательной системы.
Поэтому утверждение, что «Вояджер-1» мог просто продолжить полёт к следующим планетам, но по какой-то причине этого не сделал, неверно. Исследование Титана было сознательным научным приоритетом, а уход из плоскости планет — следствием выбранной траектории.
«Вояджер-2», напротив, прошёл Сатурн по другой трассе и сохранил возможность направиться сначала к Урану, а затем к Нептуну. В результате он остаётся единственным космическим аппаратом, когда-либо посетившим обе эти планеты.
После Сатурна началась новая миссия
Когда «Вояджер-1» покинул систему Сатурна, крупных планет на его пути больше не было. Однако аппарат оставался исправным, а его детекторы частиц и магнитных полей могли решать совершенно новую научную задачу — исследовать область перехода между солнечной и межзвёздной средой.
В 1990 году для аппаратов «Вояджер» началась межзвёздная миссия — Voyager Interstellar Mission. На этом этапе основной задачей стало исследование внешних областей гелиосферы и среды за её пределами. Камеры, инфракрасный спектрометр и другие инструменты дистанционного исследования планет постепенно потеряли научную ценность и были выключены. Зато магнитометр и приборы для регистрации плазмы и заряженных частиц становились всё важнее по мере удаления от Солнца.
Именно поэтому идея просто снова включить камеры «Вояджера-1», чтобы получить фотографии межзвёздного пространства или Солнечной системы, нереалистична. Камеры были отключены ещё 14 февраля 1990 года ради экономии ресурсов. Они десятилетиями находились при крайне низких температурах, а современная миссия построена вокруг совершенно других приборов.
Последний взгляд на Солнечную систему и «Бледно-голубая точка»
Перед окончательным отключением камер команда миссии «Вояджер» решила использовать их для последней необычной съёмки. 14 февраля 1990 года «Вояджер-1» развернул камеры в сторону внутренней части Солнечной системы и сделал серию из 60 снимков, из которых впоследствии составили знаменитый «семейный портрет» планет.
Аппарат находился примерно в 6 миллиардах километров от Солнца. На снимках удалось запечатлеть несколько планет, создав первый подобный «семейный портрет» Солнечной системы.
Особую известность получил снимок Земли, получивший название «Бледно-голубая точка». Идею сделать такой кадр настойчиво продвигал астроном и популяризатор науки Карл Саган, входивший в научную команду миссии «Вояджер».
На фотографии Земля занимает всего около 0,12 пикселя. Она кажется крошечной светлой точкой внутри полосы рассеянного света. Эта полоса не является каким-либо космическим лучом, проходящим через Землю: это оптический эффект, возникший внутри камеры из-за близости направления на Солнце.
Научных деталей поверхности планеты фотография не содержит. Её значение другое: впервые Землю удалось увидеть с расстояния, на котором даже сама планета практически перестала быть различимой для камеры межпланетного аппарата.
После этой серии наблюдений камеры «Вояджера-1» больше не использовались.
Где заканчивается влияние солнечного ветра
Следующей большой задачей стало исследование границы гелиосферы.
Солнце постоянно выбрасывает поток ионизированного вещества — солнечный ветер. Он состоит главным образом из протонов, электронов и альфа-частиц и несёт с собой солнечное магнитное поле. Этот поток образует вокруг Солнца огромную область — гелиосферу.
На больших расстояниях солнечный ветер начинает взаимодействовать с веществом местной межзвёздной среды. Одной из первых важных границ на этом пути становится ударная граница солнечного ветра. Здесь его сверхзвуковой поток резко замедляется и переходит в дозвуковой режим.
«Вояджер-1» пересёк эту границу в декабре 2004 года примерно в 94 астрономических единицах от Солнца. За ней начинается гелиослой — внешняя область гелиосферы, где замедлившийся солнечный ветер взаимодействует с окружающим межзвёздным веществом.
Ещё дальше располагается гелиопауза — физическая граница, за которой плазма местной межзвёздной среды начинает доминировать над потоком солнечной плазмы. Она не является твёрдой оболочкой и её форма зависит от магнитных полей, давления плазмы и движения Солнца относительно окружающего межзвёздного газа.
Именно к этой границе «Вояджер-1» постепенно приближался в течение нескольких лет.
Как «Вояджер-1» вошёл в межзвёздное пространство
Сегодня принятой датой пересечения гелиопаузы считается 25 августа 2012 года. Тогда «Вояджер-1» находился примерно в 122 астрономических единицах от Солнца. Он стал первым аппаратом, который начал проводить непосредственные измерения местной межзвёздной среды за пределами гелиосферы.
Однако объявить об этом сразу было невозможно.
Приборы обнаружили резкое падение потока частиц, связанных с гелиосферой, и одновременный рост количества галактических космических лучей, приходящих извне. Всё указывало на пересечение важной границы. Но магнитное поле повело себя неожиданно: его напряжённость увеличилась, однако направление не изменилось настолько сильно, насколько ожидали некоторые модели. Из-за этого первоначально обсуждалась возможность того, что аппарат вошёл лишь в необычную пограничную область гелиосферы.
Решающие данные получил прибор для регистрации плазменных волн — Plasma Wave Subsystem (PWS).
К этому времени основной прибор для прямого измерения плазмы на «Вояджере-1» уже не работал. Однако прибор для регистрации плазменных волн PWS позволял определять плотность окружающей плазмы по частоте её колебаний. В апреле 2013 года он зарегистрировал колебания с частотой около 2,6 килогерца. По этим данным учёные рассчитали плотность плазмы — примерно 0,08 электрона на кубический сантиметр.
Для внешней части гелиосферы ожидалась значительно меньшая плотность плазмы — около 0,002 электрона на кубический сантиметр. Измеренное значение, близкое к 0,1 электрона на кубический сантиметр, соответствовало плотности местной межзвёздной среды. Эти данные стали одним из ключевых подтверждений того, что «Вояджер-1» действительно пересёк гелиопаузу.
Задержка между самим событием и окончательным подтверждением хорошо показывает, насколько сложна эта область пространства. Гелиопауза оказалась не простой линией, которую можно мгновенно распознать одним датчиком, а динамической физической границей.
Что аппарат обнаруживает за гелиопаузой
После 2012 года «Вояджер-1» впервые дал возможность изучать местную межзвёздную среду непосредственно изнутри.
Одним из наиболее интересных результатов стали наблюдения плазменных волн. Изначально плотность плазмы удавалось определять главным образом после сильных возмущений, связанных с солнечной активностью. Ударные волны, распространявшиеся далеко от Солнца, возбуждали колебания межзвёздной плазмы, а PWS регистрировал их частоту.
Позднее исследователи обнаружили значительно более слабое и устойчивое узкополосное излучение. Оно присутствовало в данных начиная с 2017 года и позволило отслеживать плотность плазмы гораздо более непрерывно.
В 2021 году Стелла Окер и её коллеги сообщили в Nature Astronomy, что эти слабые волны позволяют исследовать изменения плотности межзвёздной среды на протяжении примерно десяти астрономических единиц пути с характерным шагом около 0,03 а.е. Такие наблюдения дают информацию о мелкомасштабной структуре и турбулентности межзвёздной плазмы, недоступную обычным телескопам.
Именно на этом этапе научная роль «Вояджера-1» окончательно изменилась. Во время пролётов у планет главную ценность представляли снимки и измерения их атмосфер, магнитных полей и спутников. Теперь уникальность аппарата определяется его местоположением: он находится дальше от Солнца, чем любой другой действующий космический аппарат, и непосредственно измеряет свойства межзвёздной среды за гелиопаузой.
Как Земля разговаривает с «Вояджером-1»
Управление аппаратом обеспечивает Deep Space Network — Сеть дальней космической связи NASA. Её основные комплексы расположены в Калифорнии, Испании и Австралии. Такое размещение позволяет поддерживать связь с межпланетными аппаратами по мере вращения Земли: когда объект скрывается за горизонтом для одной станции, его может принять другая.
Для Voyager особенно важны крупнейшие 70-метровые антенны DSN. Они должны выделить чрезвычайно слабый сигнал аппарата из радиоэлектронного шума.
Задержка связи определяется не скоростью компьютеров и не качеством антенн, а фундаментальным ограничением — скоростью света. При нынешнем расстоянии радиосигналу требуется почти 24 часа в одну сторону. Следовательно, после отправки сложной команды инженеры могут ждать почти двое суток только для того, чтобы сигнал дошёл до аппарата и ответ вернулся обратно.
По расчётам NASA, 18 ноября 2026 года расстояние от Земли до «Вояджера-1» достигнет 25,902 миллиарда километров — то есть одного светового дня. Радиосигналу потребуется ровно 24 часа, чтобы пройти это расстояние в одну сторону.
Никакого управления «Вояджером-1» в реальном времени поэтому не существует. Аппарат должен самостоятельно сохранять безопасную ориентацию и выполнять полученные команды. Если что-то идёт не так, инженеры узнают об этом спустя много часов, затем анализируют ситуацию, формируют новую команду и снова ждут результат.
Даже скорость передачи данных по современным меркам крайне мала. Это не проблема в обычном смысле: приборы межзвёздной миссии производят сравнительно небольшие объёмы данных. Гораздо важнее надёжно выделить очень слабый радиосигнал и не потерять ориентацию антенны.
Почему «Вояджер-1» работает почти полвека
Долговечность аппарата объясняется не одной причиной. Она стала результатом сочетания резервирования, сравнительно простой специализированной электроники, возможности перепрограммирования и очень осторожного управления ресурсами.
Наиболее жёсткое ограничение сегодня создаёт электроэнергия.
Радиоизотопные генераторы «Вояджера-1» используют тепло, выделяемое при распаде плутония-238, для выработки электроэнергии. С течением времени их мощность уменьшается из-за радиоактивного распада топлива и старения термоэлектрических элементов. По данным NASA, доступная электрическая мощность каждого аппарата «Вояджер» сейчас снижается примерно на 4 ватта в год.
В ноябре 2023 года три радиоизотопных генератора «Вояджера-1» вырабатывали около 225 ватт электроэнергии — менее половины от примерно 474 ватт при запуске. Более свежего точного значения мощности NASA не публиковало, поэтому оценить её нынешний уровень можно лишь приблизительно, учитывая ежегодное снижение выработки энергии.
Недостаток энергии заставляет команду постоянно выбирать между системами. За десятилетия выключались обогреватели и научные приборы, снижалось энергопотребление других устройств. Иногда оборудование продолжало работать при температурах значительно ниже первоначально гарантированного диапазона.
Несколько ватт теперь действительно способны продлить научную жизнь аппарата на месяцы или годы.
В 2026 году инженеры JPL применили на «Вояджере-2» новую схему экономии электроэнергии, получившую неофициальное название Big Bang. Часть постоянно работающего оборудования отключили или перевели на менее энергозатратные режимы, что позволило сохранить питание научных приборов ещё как минимум на год. Аналогичную операцию планируется провести и на «Вояджере-1», однако NASA пока не сообщала о её завершении на этом аппарате.
Поломка, из-за которой «Вояджер-1» едва не замолчал
Одна из самых серьёзных неисправностей произошла 14 ноября 2023 года. «Вояджер-1» продолжал принимать команды и передавать радиосигнал, однако научные и инженерные данные превратились в повторяющийся бессмысленный поток.
Проблема оказалась связана с Flight Data System — FDS, компьютером, который формирует пакеты научной и инженерной телеметрии перед передачей на Землю.
Диагностика заняла месяцы. Инженеры выяснили, что перестал работать один чип памяти FDS. В нём хранилась часть программного кода, необходимого для формирования нормальной телеметрии. Потерянный фрагмент невозможно было просто восстановить в прежнем месте — физически неисправную микросхему на аппарате заменить нельзя.
Задача дополнительно осложнялась отсутствием достаточно большого непрерывного свободного блока памяти, куда можно было бы целиком перенести повреждённую программу. Команде пришлось разбить код на части, разместить их в разных областях памяти и изменить внутренние ссылки так, чтобы программа продолжила работать как единая система.
18 апреля 2024 года модифицированный код отправили на аппарат. 20 апреля команда впервые за пять месяцев получила нормальные данные о состоянии инженерных систем. Затем аналогичным образом стали восстанавливать передачу научной информации.
К июню 2024 года данные снова поступали со всех четырёх научных приборов, которые в то время ещё оставались включёнными.
Особенность этой операции трудно оценить без учёта задержки связи. Инженеры перепрограммировали компьютер, созданный почти полвека назад, находившийся на расстоянии более 20 миллиардов километров, причём полноценный результат очередного шага можно было получить лишь спустя почти двое суток.
Стареют и двигатели ориентации
Память компьютеров — не единственная проблема. Десятилетия эксплуатации постепенно изменяют даже гидразиновую систему ориентации.
Во время каждого корректирующего импульса гидразин проходит через чрезвычайно тонкие трубки. Со временем внутри них стал накапливаться диоксид кремния — побочный продукт старения некоторых элементов топливной системы. В результате внутренний диаметр отдельных каналов становился всё меньше.
В 2024 году JPL сообщила, что в одном из наиболее проблемных мест канал, первоначально имевший диаметр около 0,25 миллиметра, сузился приблизительно до 0,035 миллиметра. Поэтому инженеры меняют используемые комплекты двигателей и изменяют алгоритмы ориентации, позволяя аппарату немного сильнее отклоняться от оптимального положения перед очередной коррекцией.
В 2025 году команда пошла ещё дальше и смогла вернуть к работе комплект двигателей крена, который считался неработоспособным с 2004 года. Причину старой проблемы связывали с обогревателями. Через два десятилетия резервная система сама стала менее надёжной, поэтому инженеры вновь исследовали старый отказ и нашли способ восстановить нагрев и работу двигателей.
Для дальнейшей судьбы аппарата это критично. Даже если RTG ещё производит электричество и научные приборы исправны, потеря возможности удерживать антенну направленной на Землю способна закончить миссию.
Какие приборы «Вояджера-1» продолжают работать
По мере снижения доступной мощности число работающих научных приборов «Вояджера-1» постепенно сокращается. Сейчас на аппарате продолжают работать два инструмента: магнитометр MAG и прибор для регистрации плазменных волн PWS.
Magnetometer, MAG измеряет величину и направление магнитного поля. За гелиопаузой эти данные помогают исследовать магнитную структуру местной межзвёздной среды и изменения, связанные с возмущениями, которые всё ещё способны распространяться от Солнца на такие расстояния.
Plasma Wave Subsystem, PWS регистрирует электрические компоненты плазменных волн. По частоте определённых колебаний учёные вычисляют электронную плотность окружающей плазмы. Именно этот прибор помог подтвердить, что «Вояджер-1» действительно пересёк гелиопаузу, и остаётся особенно ценным для исследования межзвёздной среды.
Ранее работающих приборов было больше. Cosmic Ray Subsystem, CRS, регистрировавший высокоэнергетические частицы, отключили 25 февраля 2025 года ради экономии электроэнергии. Low-Energy Charged Particles, LECP, выключили 17 апреля 2026 года. Этот инструмент почти непрерывно проработал со старта в 1977 году и измерял низкоэнергетические ионы, электроны и космические лучи.
Плазменный спектрометр PLS прекратил нормальную работу ещё в 2007 году. Камеры ISS выключены в 1990-м, инфракрасный прибор IRIS — в 1998-м, радиоастрономический PRA — в 2008-м, ультрафиолетовый спектрометр UVS — в 2016-м.
Поэтому более ранние публикации, в которых упоминаются три или четыре работающих научных прибора «Вояджера-1», уже не отражают его нынешнее состояние.
Где сейчас находится «Вояджер-1»
Расстояние до «Вояджера-1» не остаётся постоянным. Аппарат продолжает удаляться от Солнца, а Земля одновременно движется по своей орбите, поэтому расстояние от неё до зонда в течение года немного меняется. По этой причине текущую дистанцию до «Вояджера-1» всегда следует указывать на конкретную дату и отдельно уточнять, идёт ли речь о расстоянии от Земли или от Солнца.
NASA публикует актуальное положение обоих аппаратов «Вояджер» в специальном .
«Вояджер-1» находится примерно в 25,7 миллиарда километров от Земли — это более 171 астрономической единицы. Одна астрономическая единица соответствует среднему расстоянию от Земли до Солнца и равна примерно 149,6 миллиона километров.
Радиосигнал проходит такую дистанцию почти за 24 часа. Для сравнения, свет от Солнца до Земли идёт около восьми минут.
«Вояджер-1» движется относительно Солнца со скоростью около 17 километров в секунду, или примерно 61 тысячи километров в час. За год он удаляется примерно на 3,5–3,6 астрономической единицы. Его траектория направлена примерно на 35 градусов севернее плоскости эклиптики, в сторону созвездия Змееносца.
По расчётам NASA, 18 ноября 2026 года «Вояджер-1» удалится от Земли на 25,902 миллиарда километров — расстояние, которое свет преодолевает ровно за одни сутки. Это будет первый созданный человеком объект, достигший такой дистанции.
Покинул ли «Вояджер-1» Солнечную систему
Короткий ответ «да» слишком упрощает ситуацию.
25 августа 2012 года «Вояджер-1» действительно пересёк гелиопаузу и вышел из гелиосферы в местную межзвёздную среду. В этом физическом смысле аппарат находится в межзвёздном пространстве.
Но гелиосфера не является гравитационной границей Солнечной системы.
Гораздо дальше от Солнца находится облако Оорта — предполагаемая область, заполненная огромным количеством ледяных тел, связанных с Солнцем гравитацией. Считается, что именно оттуда приходит значительная часть долгопериодических комет. Непосредственно наблюдать облако Оорта как единую структуру пока не удалось.
По оценке NASA, «Вояджеру-1» потребуется около 300 лет, чтобы достичь внутренней области облака Оорта, а на пересечение всей этой области могут уйти десятки тысяч лет.
«Вояджер-1» уже покинул гелиосферу и находится в межзвёздной среде, но в гравитационном смысле всё ещё остаётся частью Солнечной системы.
Сколько ещё сможет работать «Вояджер-1»
Определённой даты окончания миссии не существует.
Главным ограничением для дальнейшей работы «Вояджера-1» остаётся уменьшающийся запас электроэнергии. По мере снижения мощности радиоизотопных генераторов инженерам приходится постепенно отключать отдельные приборы и вспомогательные системы. После отключения LECP на аппарате продолжают работать два научных инструмента — магнитометр MAG и прибор для регистрации плазменных волн PWS.
Ранее NASA рассчитывало, что хотя бы один научный прибор сможет проработать до середины 2020-х годов. Аппарат уже превзошёл эти оценки. Более новые меры по экономии энергии увеличивают срок эксплуатации, поэтому научные измерения потенциально могут продолжаться и в 2030-х, если не возникнет другой критической отказ. При этом NASA не называет гарантированной даты: состояние почти полувековой техники невозможно прогнозировать с такой точностью.
Даже после завершения научных измерений «Вояджер-1» ещё некоторое время сможет передавать на Землю техническую информацию о состоянии своих систем. По прежним оценкам NASA, связь с аппаратом потенциально может сохраняться примерно до 2036 года, хотя фактический срок будет зависеть от состояния передатчика, системы ориентации и оставшегося запаса электроэнергии.
Наиболее вероятно, что конец миссии будет постепенным. Сначала энергии перестанет хватать для научных приборов, затем под угрозой окажутся обогреватели и вспомогательные системы. Если аппарат больше не сможет правильно ориентировать антенну или обеспечивать работу передатчика, сигнал станет недоступен Земле.
Но сам «Вояджер-1» продолжит движение.
Куда летит «Вояджер-1»
После прекращения радиосвязи «Вояджер-1» продолжит движение по своей межзвёздной траектории. Он уже находится на траектории, позволяющей ему навсегда удаляться от Солнца, если не учитывать крайне маловероятное близкое гравитационное взаимодействие с другим объектом в далёком будущем.
«Вояджер-1» движется примерно на 35 градусов севернее плоскости эклиптики, в направлении созвездия Змееносца. Однако сами звёзды тоже перемещаются по Галактике, поэтому через десятки тысяч лет аппарат окажется ближе к звезде, которая сегодня находится в другой части неба.
По расчётам NASA, примерно в 40 272 году нашей эры «Вояджер-1» пройдёт приблизительно в 1,7 светового года от звезды AC+79 3888, находящейся сейчас в созвездии Малой Медведицы.
Это нельзя назвать настоящей встречей со звездой. 1,7 светового года — более 100 тысяч астрономических единиц. Аппарат просто окажется ближе к ней, чем обычно проходит от случайных звёзд его траектория.
«Вояджер-1» не направляли к какой-либо потенциально обитаемой системе и тем более нельзя утверждать, что он обязательно будет найден другой цивилизацией.
Золотая пластинка «Вояджера»
Однако создатели миссии решили оставить на обоих аппаратах послание на случай крайне маловероятного обнаружения.
На борту «Вояджера-1» находится золотая пластинка — позолоченный медный диск диаметром около 30 сантиметров. Материалы для записи отбирала специальная комиссия под руководством Карла Сагана.
На пластинке записаны изображения, природные звуки Земли, музыка разных народов и эпох, приветствия на 55 языках и другие сведения о человеческой цивилизации и нашей планете. На защитной крышке выгравированы инструкции, объясняющие принцип воспроизведения записи и восстановления изображений.
Чтобы потенциальный получатель мог определить масштаб времени, в схеме используется физическая характеристика атома водорода. Отдельная карта показывает положение Солнца относительно нескольких пульсаров, периоды которых могут служить своеобразными космическими координатами и часами.
Золотая пластинка почти наверняка сохранится дольше, чем будет работать электроника «Вояджера-1». После окончания миссии аппарат продолжит движение в разреженном межзвёздном пространстве, где нет атмосферной коррозии и многих привычных для Земли процессов разрушения. Однако рассчитывать на то, что эту запись когда-нибудь обнаружит другая технологическая цивилизация, не стоит: вероятность случайной встречи чрезвычайно мала.
Как менялась научная роль «Вояджера-1»
«Вояджер-1» проектировали для нескольких лет исследования Юпитера и Сатурна. В рамках этой первоначальной задачи он помог открыть кольцо Юпитера, обнаружил новые спутники, впервые показал действующие вулканы на Ио, исследовал систему Сатурна и прошёл рядом с Титаном.
После этого его первоначальная планетная миссия фактически закончилась, но научная ценность аппарата не исчезла — она изменилась.
После завершения планетной части миссии «Вояджер-1» начал исследовать внешние области гелиосферы и её границу с межзвёздным пространством. В августе 2012 года аппарат первым пересёк гелиопаузу и оказался в местной межзвёздной среде. Сегодня его работа сосредоточена на измерении магнитного поля и плазменных волн в области пространства, куда прежде не добирался ни один действующий космический аппарат.
Почти полвека работы сделали «Вояджер-1» не только научной, но и уникальной инженерной миссией. Специалистам приходится поддерживать компьютеры 1970-х годов, обходить повреждённые участки памяти, возвращать к работе давно вышедшие из строя системы и экономить каждый доступный ватт электроэнергии.
Однажды ответа на очередной сеанс связи не будет. Это станет концом действующей миссии, но не концом путешествия. «Вояджер-1» продолжит двигаться через Галактику уже как безмолвный объект, сохраняя на борту следы той научной программы, которая начиналась как пятилетнее путешествие к двум планетам и в итоге превратилась в первое непосредственное исследование пространства за гелиопаузой.