I ricercatori del Jet Propulsion Laboratory sono stati privati del loro tranquillo riposo per molto tempo. Eccitati dalle scoperte, dormirono a singhiozzo e, quando si svegliarono, tornarono di corsa al Flight Control Center della stazione interplanetaria automatica Voyager. Qui, le macchine digitali operavano con una velocità favolosa, trasformando migliaia di bit di informazioni, distorte dallo spazio e dalle interferenze atmosferiche, in frame di telecronache, grafiche sottili e file infinite di numeri. Le persone con il fiato sospeso guardavano sugli schermi le immagini a colori di Saturno in avvicinamento.
33 milioni di chilometri rimasto al pianeta da ricognizione spaziale. Sono passati 4 anni dal suo lancio al cosmodromo, e dietro Voyager si snoda una lunga strada per 2 miliardi di chilometri. La pericolosa cintura di asteroidi con i suoi infiniti flussi di corpi di meteoriti è stata attraversata in sicurezza. I fragili dispositivi elettronici hanno resistito al freddo intenso dello spazio mondiale e alle tempeste elettromagnetiche nelle vicinanze del più grande pianeta del sistema solare: Giove.
E avanti? Il rischio di collisioni con rocce e banchi di ghiaccio vicino a Saturno prima che la Voyager intraprenda il suo viaggio di 8 anni verso i pianeti più distanti: Urano e Nettuno.
… Un'immagine grandiosa apparve davanti agli occhi di coloro che erano nel Centro di Controllo. Saturno, coronato da un'enorme "collana", occupava già quasi l'intera cornice dell'immagine televisiva. Un pianeta giallo dorato con poli grigiastri e cinture variegate appena distinguibili nella nebbia si precipitava e ruotava nell'abisso nero del cielo.
I ricercatori fissano lo sguardo sui famosi anelli di Saturno, che hanno perseguitato gli astronomi per diversi secoli.
Il grande Galileo fu il primo a notare qualcosa di strano nell'aspetto di Saturno. Il telescopio di Galileo era troppo debole e allo scienziato sembrava che Saturno avesse manici come una zuccheriera. Solo mezzo secolo dopo, Christian Huygens dimostrò che gli strani semicerchi ai lati del pianeta non sono altro che anelli sottili, ma molto larghi.
La distanza dal pianeta è di 33 milioni di chilometri. Sullo schermo ci sono tre anelli di Saturno, scoperti da tempo con l'aiuto dei telescopi: A, B e C. Tuttavia, nelle immagini spaziali, puoi vedere qualcosa che non può essere visto dalla Terra. Innanzitutto la complessità della struttura degli anelli e il loro incredibile colore.
L'anello più grande - quello esterno - brilla di un colore argenteo, quello centrale è leggermente rossastro e quello interno è blu scuro, è traslucido, come se fosse fatto di materia sottile, appena tangibile.
8 milioni di chilometri. Solo un quarto dell'emisfero di Saturno si adatta a un'immagine televisiva. Sul lato del pianeta, brillavano due lune strette l'una contro l'altra: Tethys e Dione. Ma gli scienziati stanno tornando costantemente allo studio degli anelli. Sono visibili non tre, ma sette anelli, annidati uno dentro l'altro. Eccoli, appena scoperti: F - al di fuori del vecchio A, G - al di fuori del nuovo F, E - l'anello più largo più lontano dal pianeta, D - il più vicino a Saturno.
Ma cos'è? Confrontando le fotografie, gli esperti vedono che ciascuno dei grandi anelli si scompone in molti "cerchi" stretti e appena percettibili. In una foto ne sono stati contati 95! Anche nel nero "buco" largo 4mila chilometri tra gli anelli A e B, da sempre riconosciuto vuoto, gli scienziati hanno contato decine di sottili "cerchi".
2 milioni di chilometri. Gli strumenti di Voyager mirano ad avvicinarsi rapidamente a Titano, la luna più grande di Saturno. È più grande del pianeta Mercurio. L'eccitazione degli astronomi è facile da capire. Titano è l'unico satellite dell'intero sistema solare con una potente atmosfera 10 volte più spessa di quella terrestre. Voyager ha sorvolato Titano a una distanza di 6,5 mila chilometri - 60 volte più vicina della distanza dalla Terra alla Luna. Eppure, gli scienziati hanno visto poco sullo schermo: la fitta nebbia dell'atmosfera di Titano, simile allo smog chimico, ha impedito.
1 milione di chilometri. Sullo schermo, la lucente Rea è la seconda luna più grande di Saturno. È tutto punteggiato di crateri: il bombardamento spaziale continuo è durato miliardi di anni. Un altro satellite che brillava nell'oscurità vellutata dello spazio entrò in vista della telecamera. Questo è Dione, che è più simile alla nostra Luna rispetto ad altri oggetti nel sistema di Saturno, ma i "mari" su Dione non sono ricoperti di lava solidificata. Il ghiaccio d'acqua è visibile ovunque, solido come la pietra. La rete di "corde" bianche parla dei luoghi dove l'acqua che sgorgava dalle viscere si solidificava all'istante, avvolta da un gelo feroce. La temperatura superficiale di Dione è di meno 180 ° С - qui il sole brilla 900 volte più debole rispetto all'orbita terrestre.
Il satellite precedentemente sconosciuto Saturn-12 (S-12) galleggia davanti agli occhi dei ricercatori. Sorprendentemente, è nella stessa orbita di Dione. Allo stesso tempo, S-12 vola sempre davanti a Dione ad una distanza di 1/6 della circonferenza orbitale. Nella meccanica celeste, un tale fenomeno è solitamente chiamato risonanza orbitale.
300mila chilometri. L'appuntamento con Saturno è in arrivo. Dal lato sinistro dell'esploratore, come per accogliere il suo arrivo, apparve Mimas. Sembra strano. Miliardi di anni fa, questo satellite si scontrò con un grande corpo celeste: un'esplosione di forza colossale strappò così tanto ghiaccio e pietra dal corpo di Mimas che si formò un cratere profondo 9 e largo 130 chilometri. Il cratere occupa un quarto dell'emisfero del satellite!
101mila chilometri. A tale distanza, il pianeta gigante e il messaggero della Terra si incontrarono e si separarono. Saturno è così grande che durante le ore di massimo avvicinamento, nell'inquadratura televisiva si poteva vedere solo una piccola macchia di copertura nuvolosa. Le nuvole di colore giallo-marrone, impenetrabili alla vista, sono ovunque. Tra le fluttuanti strisce bianche, vortici e aloni, corrono alcune macchie blu-verdi, delle dimensioni della Groenlandia o dell'Australia: queste sono "finestre" attraverso le quali sfondano i vortici di gas dalle profondità del pianeta.
Di tutti i pianeti del sistema solare, Saturno è secondo solo a Giove per dimensioni. Al suo interno ci sarebbe stato spazio sufficiente per trecento globi. Ma la densità media del gigante è molto bassa: se da qualche parte esistesse un fantastico oceano infinito, Saturno galleggerebbe sulla sua superficie come un tappo di sughero.
Secondo il nuovo modello, creato dagli strumenti della Voyager, il pianeta ci appare come una palla oblata di idrogeno ed elio ai poli. Il potente involucro gassoso di Saturno, con l'aumentare della pressione, si trasforma in uno stato liquido più vicino al centro. Pianeta liquido fino al midollo!
E per quanto riguarda il nucleo solido? Ha le dimensioni della Terra, ma ha una massa 15-20 volte maggiore. Così alta è la densità della materia al centro del pianeta, dove la pressione è di 50 milioni di atmosfere terrestri! E la temperatura è di + 20.000 gradi! La palla liquida bolle e nella parte superiore delle nuvole del pianeta regna un forte freddo. Come nasce questa enorme differenza di temperatura? Con la vastità dell'interno del pianeta e la sua gravità colossale, i flussi di gas impiegano centinaia di anni per trasferire il calore delle profondità allo strato di nubi superiore dell'atmosfera di Saturno.
Strana pioggia
Saturno irradia nello spazio tre volte più energia di quella che riceve dal Sole. Innanzitutto, il calore viene creato dalla graduale contrazione del gigante gassoso: il suo diametro diminuisce di millimetri all'anno. Inoltre, Saturno ha un'altra fantastica fonte di energia. La sfera rovente di Saturno si è raffreddata sin dalla nascita del sistema solare. Secondo i calcoli degli astrofisici, 2 miliardi di anni fa, a una grande profondità del pianeta, la pressione interna è scesa al di sotto del punto critico di concentrazione dell'elio. E cominciò a piovere… Strana pioggia che piove fino ad oggi. Gocce di elio cadono per molte migliaia di chilometri nello spessore dell'idrogeno liquido, mentre sorge l'attrito e compare l'energia termica.
Clima tempestoso
Sotto l'influenza della rapida rotazione del pianeta (qualsiasi punto sull'equatore di Saturno si muove 14 volte più velocemente che sull'equatore della Terra) nel mondo misterioso soffiano venti di forza mostruosa - in un punto l'attrezzatura di Voyager ha registrato la velocità delle nuvole di 1600 chilometri all'ora. Ti piace questa brezza rinfrescante?
Gli obiettivi della fotocamera di Voyager scivolano nell'emisfero sud di Saturno. All'improvviso, sugli schermi del Centro di controllo della missione è apparsa una macchia ovale lunga decine di migliaia di chilometri, una copia della Grande Macchia Rossa su Giove. Il pianeta Terra può adattarsi liberamente all'interno dello spot. Ma questo è solo un furioso vortice atmosferico nell'atmosfera di Saturno, che non ha fine.
Incidente
La Voyager stava continuando il suo volo oltre Saturno quando le comunicazioni radio furono improvvisamente interrotte. Gli scienziati non erano preoccupati: secondo i calcoli, il dispositivo è scomparso nell'"ombra radio" del pianeta. Quando l'esploratore è "emerso" dall'altra parte di Saturno, la situazione è diventata davvero seria. Il meccanismo di sterzo del giradischi con gli strumenti è bloccato. Non sarebbe possibile fotografare il lato notturno del pianeta?! È un peccato che a causa di un malfunzionamento tecnico, il previsto incontro con i grandi satelliti - Encelado e Tethys - debba essere annullato.
Segnali inviati dal Centro di controllo al computer di bordo della stazione interplanetaria. Il controllo sulla riparazione del meccanismo è stato complicato dalla distanza cosmica: il tempo di ritardo del segnale radio tra la Terra e Saturno è di 1,5 ore. Alla fine, il cervello digitale di Voyager ha sbloccato le unità di puntamento delle telecamere TV, ma il tempo è stato perso e solo Tethys ha conosciuto da vicino.
Quando il dispositivo si stava già allontanando da Saturno a una velocità di 22 km / s, gli scienziati hanno visto una tempesta elettrica negli anelli di Saturno. I fulmini, illuminando il lato in ombra, proiettavano luci rosse sulle nuvole notturne del pianeta …
Il finale della commedia spaziale
Gli eventi sopra descritti hanno avuto luogo nel 1980-1981, quando due stazioni interplanetarie automatiche Voyager 1 e Voyager 2 hanno sorvolato Saturno. Per evitare ripetizioni, ho deciso di non parlarne separatamente: tutte le notizie sul sistema Saturno, trasmesse alla Terra da due dispositivi, condizionalmente "messe in bocca" di uno sotto il nome "Voyager" (nessun numero).
Diventa un po' offensivo rendersi conto che dopo tre decenni le nostre tecnologie spaziali sono rimaste allo stesso livello.
Ogni notte, quando il sole tramonta e il cielo che si oscura è coperto da una manciata di stelle, vediamo il Cosmo. L'esplorazione dello spazio richiede una tecnologia incredibilmente sofisticata basata sui risultati avanzati della missilistica, dell'elettronica, della tecnologia nucleare e di altri rami della scienza e della tecnologia ad alta intensità scientifica. Pertanto, i voli di sonde interplanetarie, nonostante il loro apparente irrealismo e la mancanza di qualsiasi beneficio pratico, richiedono la soluzione di numerosi problemi applicati: la creazione di fonti energetiche potenti e compatte, lo sviluppo di tecnologie per le comunicazioni spaziali a lungo raggio, il miglioramento delle strutture e motori, lo sviluppo di nuovi metodi di manovre di assistenza gravitazionale, tra cui.h. utilizzando i punti di Lagrange. Tutto questo fronte di ricerca può diventare la "locomotiva" della scienza moderna, ei risultati ottenuti possono essere utili per risolvere problemi più urgenti. Tuttavia, la maggior parte dei problemi rimane irrisolta.
Tutti i moderni timidi tentativi di esplorare i pianeti esterni (missioni Ulisse, Cassini, New Horizons) sono tutti basati sulle stesse tecnologie e sviluppi utilizzati nel progetto Voyager. Per 30 anni non è stato creato un solo nuovo tipo di motore, adatto ai voli interplanetari. Ad esempio, i propulsori ionici della sonda di ricerca giapponese Hayabusa, che sono propagandati come ultramoderni high-tech, sono in realtà sviluppi ben dimenticati della metà del ventesimo secolo - i propulsori ionici erano ampiamente utilizzati nei sistemi di controllo dell'assetto dell'Unione Sovietica satelliti meteorologici Meteor. In secondo luogo, i motori ionici sono uno strumento piuttosto specifico: hanno davvero un consumo di carburante sorprendentemente basso (pochi milligrammi al secondo), ma, di conseguenza, creano una spinta di diversi millinewton. Ci vogliono molti anni per accelerare un veicolo spaziale e, di conseguenza, non si ottiene alcun reale beneficio.
I motori a reazione a propellente liquido convenzionali (LPRE), non solo sono molto voraci: il loro lavoro è limitato a decine (centinaia) di secondi, inoltre, non sono in grado di accelerare il veicolo spaziale alla velocità richiesta, ad esempio per raggiungere la orbita di Saturno. Il problema fondamentale è che la portata del gas è troppo bassa. E non è possibile allevarlo in alcun modo.
Il picco della moda negli anni '50: il motore a reazione nucleare non ha ricevuto sviluppo, a causa della mancanza di vantaggi significativi. Nonostante la fiamma inestinguibile di un reattore nucleare, un tale motore richiede un fluido di lavoro, ad es. in realtà, questo è un motore a razzo convenzionale a propellente liquido con tutte le conseguenze e gli svantaggi che ne conseguono.
Il modo originale di viaggiare nello spazio usando gli impulsi delle esplosioni nucleari, proposto da Freeman Dyson nel 1957 (Progetto Orion), è rimasto sulla carta - troppo audace e, francamente, un'idea dubbia.
I "conquistatori dello spazio" (qui è ironico in relazione a tutta l'Umanità) per 50 anni dell'Era Spaziale non hanno saputo creare un motore efficace per muoversi nello spazio interplanetario. Non avremmo mai visto né Giove né Saturno, se non fosse stato per un suggerimento degli specialisti in meccanica celeste: utilizzare la gravità dei pianeti per accelerare l'AMS. Il "biliardo interplanetario" ti consente di guadagnare un'incredibile velocità (15-20 km / s) senza usare un motore ed esplorare la periferia del sistema solare. L'unico problema sono le "finestre di lancio" strettamente limitate: pochi giorni (settimane) una volta ogni pochi anni. Non c'è spazio per il minimo errore. Lunghi anni di volo e poche ore per un appuntamento con l'oggetto della ricerca.
Con l'aiuto delle manovre gravitazionali, "Voyagers" ha volato, secondo lo stesso schema, la moderna sonda "New Horizons" vola su Plutone, ma solo per attraversare il sistema solare ci vorranno 9 anni. E poi la spedizione avrà solo un giorno per esplorare un pianeta lontano! La sonda supererà Plutone a grande velocità e scomparirà per sempre nello spazio interstellare.
