Primii noștri mesageri care au reușit să iasă treacă dincolo de frontiera Sistemului Solar au fost cele două sonde Voyager. Sunt emoționant și acum, la decenii de la plecarea lor, atunci când îmi reamintesc momentele mai importante ale acestei călătorii.
Prima a plecat la drum sonda Voyager 2, în ziua de 20 august 1977, fiind lansată cu ajutorul unei rachete de tip Titan IIIE. Două săptămâni mai târziu decola și Voyager 1. Cu speranța că se va reuși obținerea de fonduri suplimentare (vă reamintesc că NASA primise aprobarea numai pentru survolarea planetelor Jupiter și Saturn), Voyager 2 a fost plasată pe o traiectorie care i-ar fi permis să treacă și pe lângă Uranus și Neptun. A urmat un complicat balet cosmic. Coregrafia lui era dictată matematic de către cei care au calculat traiectoriile celor două sonde. Ei au avut de ales dintre nenumărate traiectorii posibile din punctul de vedere al mecanicii cerești pe cele care aveau să aducă cele mai importante rezultate științifice.
Jupiter
Masa planetei Jupiter este mai mare decât suma maselor celorlalte planete din Sistemul Solar. Planeta gigant mai fusese vizitată de sondele Pioneer 10 și 11, dar, deși ele ne-au adus multe informații noi depre ea, nu s-au putut compara cu cele obținute de către sondele Voyager.
Prima a ajuns Voyager 1, care a început să transmită primele imagini ale lui Jupiter în ianuarie 1979. Distanța cea mai mică față de Jupiter a fost de 349.000 km și a fost atinsă pe 5 martie 1979. În total, Voyager 1 a trimis către casă circa 19.000 de fotografii ale lui Jupiter și ale sateliților săi.
Voyager 2 a ajuns la distanța minimă față de Jupiter, 570.000 km pe 9 iulie 1979. Pe parcursul terecerii prin apropierea planetei, sonda ne-a transmis circa 15.000 de imagini ale sistemului jupiterian.
Ei bine, pe mine tocmai aceste imagini mă interesau la culme. Din păcate în acele vremuri calitatea tiparului de la noi, inclusiv cel folosit pentru Știință și tehnică, era extrem de scăzută așa că, deși rămâneau impresionante, calitatea imaginilor lăsa mult de dorit. Norocul meu, și al colegilor mei, s-a numit Petre Augustin, care ne preda cursurile de Aeroelesticitate și de Calcul ale Structurilor de Aviație. Domnul profesor, recunoscut pe plan internațional ca unul dintre fondatorii aeroelasticității, ne aducea la cursuri tot soiul de reviste americane, printre care și unele în care găseam imaginile transmise de către sondele Voyager. Extraordinare imagini, care îl puteau ajuta și pe un biet profan să descopere lucruri până atunci neștiute de nimeni.
De exemplu, satelitul jupiterian Io. Aici a fost descoperită o activitate vulcanică, devenind astfel primul obiect din Sistemul Solar, în afara Pământului, pe care s-au descoperit vulcani activi.
Un al doilea exemplu impresionant era Europa. Primele imagini ale satelitului jupiterian au fost transmise de către Voyager 1. În ele se puteau vedea un număr de crăpături adânci, care se intersectau unele cu altele. Inițial, oamenii de știință au crezut că ele sunt rezultatul unui soi de activitate tectonică. Au urmat apoi imaginile de o mai bună rezoluție, transmise de către Voyager 2. Ele dezvăluiau faptul că Europa, practic, este lipsită de formațiuni de relief, iar ceea ce se credea să sunt crăpături adânci sunt, de fapt depuneri de materiale provenite din adâncurile satelitului. Practic, sub un strat foarte gros de gheață, Europa ar putea adăposti un uriaș ocean lichid. Astfel Europa devenea o cadidată foarte puternică pentru existența vieții extraterestre.
Cele două sonde Voyager au ajutat la descoperirea a trei noi sateliți Jupiterieni: Thebe, Adrastea și Metis. De asemenea, Voyager 1 a descoperit că Jupiter are un inel, e drept ceva mai puțin spectaculos decât cel al următoarei etape a baletului cosmic…
Saturn
Praștia gravitațională creată ajutorul lui Jupiter a făcut ca Voyager 1 să ajungă, pe 12 noiembrie 1980, la cea mai mică distanță de Saturn, 124.000 km. Voyager 2 se va apropia pe 26 august 1981 la circa 101.000 km pe planeta cu inel.
Frumoasa planetă mai fusese vizitată de o altă sondă a NASA, Pioneer 11, în septembrie 1979. Ea ne-a ajutat să analizăm în detaliu câmpul gravitațional și magnetic al lui Saturn, dar din păcate avea camere foto neperformante și nu ne-a ajutat să înțelegem mai bine inelele planetei. Totuși, misiunea Pioneer 11 a demonstrat că se pot traversa inelele saturniene, ceea ce a avut darul să îi liniștescă oarecum pe cei de la controlul traiectoriei sondelor Voyager. Mai târziu, în timpul trecerii prin inelele lui Saturn, ei au constat că sonda a fost lovită de mii de particule de praf cu dimensiuni de ordinul zecilor de microni, dar ele nu au pus nici o clipă în primejdie funcționarea sondelor.
În ceea ce privește planeta, sondele au măsurat că în vecinătatea ecuatorului domină vânturi cu viteza de circa 500 m/s. Viteza lor scade o dată cu creșterea latitudinii. Deoarece Voyager 2 a trecut prin spatele lui Saturn, au putut fi folosite undele radio pentru măsurarea temperaturii și densității atmosferei saturniene. Temperatura minimă măsurată a fost de -191 grade Celsius, la o presiune a atmosferei de 70 milibarr. Temperatura crește până la – 130 grade Celsius, atunci când coborâm în atmosfera saturniană și ajungem la o presiune de 1200 milibarr.
Sondele Voyager am mai descoperit, în zona latitudinilor medii emisii în zona ultravioletă a spectrului hidrogenului și aurore polare la latitudini mai mari de 65 de grade. Nivelul ridicat al activității aurorale poate duce la apariția unuor molecule ogrganice complexe care mai apoi sunt transportate către ecuatorul planetei.
Dar, ca și în cazul lui Jupiter, nu planeta a fost cea care a creat spectacolul principal ci sateliții săi. Iată, de exemplu, Titan. Despre el existau puține informații dar ele sugerau că el ar putea adăposti un mediu similar celui de la începuturile Terrei. Din acest motiv s-a programat traiectoria sondei Voyager astfel încât să se poată obține imagini detaliate ale satelitului saturnian și, folosindu-se undele radio atunci când sondele treceau prin spatele lui Titan să se poată obține informații despre atmosfera sa. Misiunea a fost încredințată sondei Voyager 1 și era considerată atât de importantă pentru știință încât, dacă ar fi eșuat, ar fi fost încredințată sondei Voyager 2, renunțându-se astfel la trecerea pe lângă Uranus și Neptun…
De ce era importantă cercetarea acestui satelit saturnian? Înainte de era spațială se știa că Titan are o atmosferă alcătuită din metan și hidrocarburi complexe. Pioneer 11 ne transmisese deja imagini de joasă rezoluție în care vedeam o sferă portocalie, care sugerau că Titan are o atmosferă groasă. În ciuda temperaturilor mici, asemănarea cu atmosfera primordială a Pământului era extrem de importantă. Vă amintiți experimenul Miller-Urey, care a arătat cum în atmosfera initțială a Pământului s-au produs primii aminoacizi, cărămizi fundamentale ale vieții? Chiar dacă nu vi-l amintiți, e important de spus că procese similare celor de la începutul planetei noastre se pot produce pe Titan.
Pe 12 noiembrie 1980, Voyager 1 se apropia la 6.4000 km de satelitul saturnian. Imaginele transmise ne-au arătat un corp ceresc acoperit de o atmosferă foarte groasă, mai densă decât cea terestră. Atmosfera sa era alcătuită din azot, în proporție de 90%. Presiunea la suprafață era de 1,6 atmosfere iar temperatura de –180 grade Celsius. Datele obținute sugerau că pe Titan ar putea exista lacuri lichide. (Prezența lor avea să fie confirmată de misiunea Cassini-Huygens.) Existența lacurilor lichide, alături de atmosfera în care găsim, alături de azot, metan și hidrocarburi complexe indicau pentru cercetători posibilitatea ca pe Titan să se poată desfășure anumite reacții prebiotice.
Imaginile transmise de către cele două sonde au dus la descoperirea a încă patru sateliți saturnieni: Atlas, Prometeu, Pandora și Pan.
După trecerea pe lângă Saturn baletul cosmic a fost continuat numai de către Voyager 2. Voyager 1 a luat-o pe drumul care avea să o poarte dincolo de granițele Sistemului Solar. Dar mai înainte de asta ne-a dăruit ceva emoționant, ceva despre care vă voi povesti un pic mai târziu. Acum să vedem cum a continuat baletul cosmic solo sonda Voyager 2.
Uranus
În 24 ianuarie 1986 Voyager 2 trecea la numai 81.500 km de Uranus. La o primă vedere, imaginile gigantei planete gazoase erau dezamăgitoare din cauza unui strat foarte gros de ceață care nu permitea observarea eventualelor structuri atmosferice ale planetei Uranus. A fost nevoie de o prelucrare atentă a imaginilor pentru a se putea observa benzi concentrice de nori în apropierea polului sud al planetei. Sonda a descoperit 11 noi sateliți uranineni, care au primit numele unor personaje din piesele lui Shakespeare: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda, Puck și Perdita. Datele transmise de către Voyager 2 au arătat că Uranus are un câmp magnetic neobișnuit. După mai bine de trei decenii de la vizita făcută către sonda NASA, o analiză a datelor transmise de ea a arătat că din pricina acestui câmp magnetic ciudat planeta pierde constant din atmosferă.
Apoi baletul cosmic a continuat cu…
Neptun
După o corecție de traiectorie în 1987, Voyager 2 s-a îndreptat către cea mai îndepărtată planetă din Sistemul Solar. Pe 25 august 1989 sonda se apropia la 4.950 km de polul nord neptunian. Imaginile planetei erau spectaculoase. Exista și o uriașă pată întunecată, similară cu marea pată roșie de pe Jupiter. Între timp, noi observații realizate, în 1994, de către telescopul spațial Hubble ne-au arătat că această pată a dispărut. Foarte probabil, spun oamenii de știință, această pată întunecată era formată din nori alcătuiți din cristale de metan.
Pe lângă imagini ale satelitului neptunian Triton (s-a apropiat de el la 40.000 km), Voyager 2 a dus la descoperirea a șase niu sateliți ai planetei: Despina, Galatea, Larissa, Proteus, Naiad și Thalassa. După trecerea pe lângă Neptun, Voyager 2 și-a încheiat cu succes misiunea sa principală. La fel ca și partenera sa, Voyager 1, a început călătoria către stele.
Acum a sosit momentul, așa cum v-am promis mai devreme, să vă povestesc despre o imagine. O imagine, pentru unii, banală în care într-un pixel vedeam…
Un palid punct albastru
Practic misiunea primară a sondei Voyager 1 se încheiase. Acum se îndepărta inexorabil de Soare. Omul de știință Carl Sagan (intenționat nu am scris ”savantul” sau ”astrofizicianul”) a propus ca sonda să își îndrepte camerele foto către Terra, planeta mamă a sondei. Mulți cercetători de la NASA au fost de acord cu propunerea lui Sagan. Au existat și cârcotași, care nu agreau ideea, temându-se că ar posibilă defectarea camerelor sondei din cauza Soarelui. Sagan i-a convins, relativ ușor, și pe aceștia. În fond misiunea Voyager 1 se încheiase de mult, și nu mai era programat nimic de fotografiat. Pe 14 februarie, 1990, atunci când se afla la o distanță de circa 6 miliarde de km de Terra, Voyager 1 surprindea Pământul într-o imagine memorabilă. Sagan a comentat-o astfel: „Priviți din nou acel punct. Acolo ne aflăm noi. Este casa noastră. Suntem noi. Pe acesta și-au trăit și își trăiesc viața toți cei pe care-i iubești, toți cei pe care-i știi, toți cei despre care ai auzit și, până la urmă, toate ființele umane care au existat. Acolo se află totalitatea bucuriilor și suferințelor noastre, mii de religii, ideologii și doctrine economice încrezătoare, fiecare vânător și culegător, fiecare erou si laș, fiecare creator și distrugător de civilizație, fiecare rege și țăran, fiecare tânără pereche îndrăgostită, fiecare mamă și tată, copil plin de speranță, inventator și explorator, fiecare moralizator, fiecare politician corupt, fiecare «superstar», fiecare «lider suprem», fiecare sfânt și păcătos din istoria speciei noastre a trăit acolo – pe un fir de praf suspendat într-o rază de Soare.”
Apoi, noi, oamenii obișnuiți, nu am mai auzit mare lucru despre cele două sonde Voyager. Părea că, la fel ca în cazul altor sonde spațiale, după finalizarea programului principal urma uitarea. Mai târziu aveam să aflu cu bucurie că nu, sondele nu au fost uitarte în spațiu.
Călătoria către stele
Oficial, călătoria interstelară a început după ce Voyager 2 a trecut de Neptun, în 1989. În ciuda distanțelor uriașe, o parte dintre instrumentele științifice de la bordul sondelor au continuat să transmită informații prețioase privitoare la campurile magnetice și densitatea vântului solar.
În prima parte a călătoriei către stele rețeaua DSN (despre care v-am povestit în numărul trecut) colecta date de la cele două sonde timp de șase până la opt ore pe zi. Pe măsură ce sondele se îndepărtau și mai mult de casă puterea semnalului recepționat a scăzut din ce în ce mai mult, ajungând la valori mai mici de 0,0000000000000001 W, o șoaptă de purice… Din fericire sondele au reușit să își orienteze cu precizie antenele către Pământ, așa că s-au putut transmite în continuare informații prețioase. Pentru a le colecta s-a apelat la o nouă procedură de comunicație, pentru a economisi la maximum energia electrică de la bordul sondelor. La intervale de circa șase luni, datele stocate pe memoria cu bandă magnetică erau transmise către Pământ. După ce se confirma ca ele au ajuns cu bine acasă, banda magnetică era derulată înapoi și se începea un nou proces de colectare de date, care a continuat ani de-a rândul.
Sagan nota în cartea sa Cosmos, publicată la începutul anilor 1980, Sagan descria ce aveau să facă cele două sonde în călătoria lor interstelară. Iată ce ne spunea el: ”Vântul solar se răspândește în Sistemul Solar exterior cu mult dincolo de orbita lui Saturn. Când Voyager va ajunge la Uranus și orbitele lui Neptun și Pluton, dacă instrumentele vor continua să funcționeze, acestea îi vor detecta aproape sigur prezența, vântul dintre lumi, partea superioară a atmosferei Soarelui suflată către exterior, către tărâmul stelelor. La o distanță de două sau trei ori mai mare decât cea care separă planeta Pluton de Soare, presiunea protonilor și electronilor interstelari depășește minuscula presiune exercitată acolo de cântul solar. Locul acela, numit heliopauză, este o definiție a frontierei exterioare a Imperiului Soarelui.”
Până să depășească ”frontiera exterioară a Imperiului Soarelui” cele două sonde au trecut de limita care poartă numele de șoc terminal (termination shock), adică au ajuns într-o regiune a spațiului în care viteza vântului solar devine subsonică. Această barieră a fost depășită de Voyager 1 pe 16 decembrie 2004 și de Voyager 2 pe 30 august 2007.
Pe 25 august 2012, Voyager 1 trecea de heliopauză și intra în spațiul interstelar. Se afla la 18 miliarde de km distaanță de casă. Voyager 2 a trecut frontiera exterioară a Sistemului Solar pe 5 noiembrie 2018.
Încheiere
Voyager 2 mai are cinci instrumente în stare de funcționare iar Voyager 1 are 4. Toate sunt alimentate de o sursă de energie care convertește în electricitate căldura produsă de dezintegrarea radioactivă a plutoniului. Din păcate puterea acesteia scade cu 4 W în fiecare an, iar specialiștii de la NASA sunt obligați să aleagă care dintre instrumente să funcționeze în continuare. Probabil că magnetometrul și detectorul de plasmă vor fi ultimele instrumente care vor fi oprite. Se speră că cele două sonde vor mai transmite date până dincolo de anii 2030. Închei, nu se putea altfel, citându-l pe Sagan:”Dar sonda spațială Voyager va merge mai departe, penetrând heliopauza undeva pe la mijlocul secolului al douăzeci și unulea și va pluti prin oceanul spațiului, fără să mai pătrundă vreodată într-un alt sistem solar, destinată să rătăcească veșnic departe de insulele stelare și să completeze prima sa circumnavigație a centrului masiv al Căii Lactee peste câteva sute de milioane de ani. Ne-am îmbarcat în călătorii epice.”
