וויאג'ר מתקרב לקצה מערכת השמש

אשראי תמונה: נאס"א

חללית Voyager 1 של נאס"א כמעט הגיעה לגבולות החיצוניים של מערכת השמש לאזור בחלל, המכונה הליו-נדן, שם רוח השמש נושבת נגד גז בין-כוכבי. זו הפעם הראשונה שמדענים אוספים אי פעם נתונים על אזורים מרוחקים אלה במערכת השמש. וויאג'ר 1, שהושק ב- 5 בספטמבר 1977, נמצא 13 מיליארד ק"מ מהשמש.

החללית Voyager 1 של נאס"א עומדת להפוך את ההיסטוריה שוב כחללית הראשונה שנכנסה לחזית הסופית של מערכת השמש, מרחב עצום בו רוח מהשמש נושבת חם על גז דק בין הכוכבים: חלל בין כוכבים. עם זאת, לפני שהוא מגיע לאזור זה, Voyager 1 צריך לעבור דרך הלם הסיום, אזור אלים שהוא מקור הקורות של חלקיקי אנרגיה גבוהה.

המסע של וויאג'ר באזור הסוער הזה ייתן למדענים את המדידות הישירות הראשונות שלהם על גבול הסיום הבלתי מנוסה של מערכת השמש שלנו, המכונה הליו-נדן, ומדענים מתלבטים אם המעבר הזה כבר החל. שני מאמרים בנושא מחקר זה מתפרסמים בטבע ב- 5 בנובמבר 2003. המאמר הראשון, מאת ד"ר סטמטיוס מ. קרימיגיס, ממעבדת הפיזיקה היישומית באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, לורל, ד"ר וצוותו, מביא ראיות התומכות בטענה. שוויאג'ר 1 עבר מעבר להלם הסיום. העיתון השני, מאת ד"ר פרנק ב. מקדונלד מאוניברסיטת מרילנד, קולג 'פארק וצוותו, מעיד על טענה זו. מאמר שלישי, שפורסם ב -30 באוקטובר 2003 במכתבי מחקר גיאופיזיים מאת ד"ר לאונרד פ. ברלגה, ממרכז טיסת החלל "גודארד" של נאס"א, גרינבלט, מ.ד. (עיין בתמונה 2 א להמחשה של הלם הסיום והנדיון).

"התצפיות של Voyager 1 מראות שנכנסנו לחלק חדש במערכת השמש. לא משנה אם חצינו את הלם ההפסקה או לא, הצוותים נרגשים מכיוון שמעולם לא נראו קודם - התצפיות שונות כאן מאשר במערכת השמש הפנימית, "אמר ד"ר אריק כריסטיאן, מדען המשמעת למחקר חיבור כדור הארץ. תוכנית במטה נאס"א, וושינגטון הבירה.

"וויאג'ר 1 ראה סימנים בולטים של האזור בעומק החלל בו נוצר גל הלם ענק כשהרוח מהשמש מאטה בבת אחת ונלחצת כלפי חוץ אל הרוח הבין-כוכבית. התצפיות הפתיעו ותמיהו אותנו, ולכן יש הרבה לגלות כאשר וויאג'ר מתחיל לחקור את האזור החדש הזה בקצה החיצוני של מערכת השמש, "אמר ד"ר אדוארד סטון, מדען פרויקט וויאג'ר, מכון הטכנולוגיה בקליפורניה, פסדינה, קליף.

במרחק של יותר משמונה מיליארד מיילים מהשמש, וויאג'ר 1 הוא האובייקט הרחוק ביותר שנבנה על ידי האנושות. הוא הושק ב- 5 בספטמבר 1977, ובחן את כוכבי הלכת הענקיים יופיטר ושבתאי לפני שהושלכו לעבר החלל העמוק על ידי כוח המשיכה של שבתאי. כעת הוא מתקרב, וייתכן שהוא נכנס באופן זמני, לאזור שמעבר להלם ההפסקה.

הלם הסיום הוא המקום בו רוח השמש, זרם דק של גז טעון חשמלי המועף ללא הרף מהשמש, מואט בלחץ הגז בין הכוכבים. עם הלם הסיום, רוח השמש מאטה בפתאומיות מהמהירות הממוצעת שלה בין 300 - 700 קמ"ש (700,000 - 1,500,000 קמ"ש). (עיין בסרט 4 כדי לראות כיצד זה מחמם את הרוח הסולרית במעיל הליו).

המיקום המדויק של הלם ההפסקה אינו ידוע, ובמקור חשבו שהוא קרוב יותר לשמש מכפי שויאג'ר 1 נמצא כיום. כאשר וויאג'ר 1 שייט רחוק יותר מהשמש, הוא אישר שכל כוכבי הלכת היו בתוך בועה אדירה שהפוצצה על ידי רוח השמש, והלם הסיום היה הרבה יותר רחוק (אנימציה 1).

קשה לאמוד את המיקום של הלם הסיום משום שאיננו יודעים את התנאים המדויקים בחלל הבין-כוכבי, ואפילו את מה שאנו יודעים, המהירות והלחץ של רוח השמש, שינויים הגורמים להלם ההלם להתרחב, להתכווץ, אדווה. אתה יכול לראות אפקט דומה בכל פעם שאתה שוטף כלים (סרט 3). אם אתה מציב צלחת מתחת לזרם מים, אתה שם לב שהמים מתפשטים מעל הצלחת בזרימה חלקה יחסית. לזרימת המים יש קצה מחוספס בו המים מאטים בפתאומיות ונערמים. הקצה הוא כמו הלם הסיום, וככל שזרימת המים משתנה, צורת וגודל הקצה המחוספס משתנים.

בערך ב -1 באוגוסט 2002 עד 5 בפברואר 2003, מדענים הבחינו בקריאות חריגות משני מכשירי החלקיקים האנרגטיים ב- Voyager 1, המצביעים על כך שהיא נכנסה לאזור במערכת השמש שלא דומה לאף אחד שקרה בעבר. זה הביא יש הטוענים כי וויאג'ר אולי נכנס לתכונה חולפת של הלם הסיום. כשם שנראות בליטות ו"אצבעות "קטנות ונעלמות בקצה המחוספס של זרימת המים מעל צלחת, וויאג'ר יכול היה להיכנס ל"אצבע" זמנית בשולי הלם הסיום.

המחלוקת תיפתר בקלות אם וויאג'ר עדיין יכול למדוד את מהירות רוח השמש, מכיוון שרוח השמש מאטה בפתאומיות לאחר הלם הסיום. עם זאת, המכשיר המודד את מהירות הרוח הסולארית כבר לא מתפקד בחללית הכבוד, ולכן מדענים חייבים להשתמש בנתונים מהמכשירים שעדיין פועלים להסיק אם וויאג'ר יעבור על הלם הסיום.

הראיות לחציית ההלם כוללות את התצפית של וויאג'ר כי חלקיקים טעונים חשמליים במהירות גבוהה (אלקטרונים ויונים) גדלו יותר ממאה פעמים במהלך התקופה של 1 באוגוסט 2002 עד 5 בפברואר 2003. זה היה צפוי אם וויאג'ר יעבור את הלם הסיום, מכיוון שההלם מאיץ באופן טבעי חלקיקים טעונים חשמליים המקפצים קדימה ואחורה כמו כדורי פינג פונג בין הרוחות המהירות והאיטיות בצדדים ההפוכים של ההלם.

שנית, החלקיקים זרמו החוצה, חלפו על פני וויאג'ר והתרחקו מהשמש. זה היה צפוי אם וויאג'ר כבר יעבור מעבר להלם הסיום, מכיוון שאזור ההאצה בהלם הסיום יהיה כעת מאחורי החללית. שלישית, מדד עקיף למהירות הרוח הסולארית הצביע על כך שהרוח הסולארית הייתה איטית בתקופה זו, כפי שניתן היה לצפות אם וויאג'ר היה מעבר להלם.

"השתמשנו בטכניקה עקיפה כדי להראות שרוח השמש האטה מכ -700,000 קמ"ש להרבה פחות מ -100,000 קמ"ש. באותה טכניקה השתמשנו בעבר, כאשר המכשיר למדידת מהירות הרוח הסולארית עדיין עבד, וההסכם בין שתי המדידות היה טוב יותר מ -20% ברוב המקרים, "אמר קרימיגיס.

העדויות נגד כניסה להלם כוללות את התצפית שלמרות שהייתה עלייה דרמטית בחלקיקים במהירות נמוכה, הם לא נראו במהירות הגבוהה יותר במידת מה שמדענים מאמינים כי הלם הסיום מייצר.

עם זאת, העדויות החזקות ביותר נגד הכניסה הן התצפית של וויאג'ר כי השדה המגנטי לא גדל בתקופה זו. על פי מודלים תיאורטיים, זה חייב לקרות בכל פעם שרוח השמש מאטה. דמיין כביש מהיר עם תנועה מתונה. אם משהו גורם לנהגים להאט, נניח שלולית מים, המכוניות נערמות - צפיפותן עולה. באותו אופן, צפיפות (עוצמת) השדה המגנטי שנשא על ידי רוח השמש תגדל אם תאט האט רוח השמש.

"הניתוח של תצפיות השדה המגנטי של Voyager 1 בסוף 2002 מצביע על כך שהוא לא נכנס לאזור חדש בהליוספרה הרחוקה בכך שחצה את הלם הסיום. במקום זאת, לנתוני השדה המגנטי היו המאפיינים שצפויים להתבסס על שנים רבות של תצפיות קודמות, אם כי עוצמת החלקיקים האנרגטיים שנצפתה היא גבוהה באופן יוצא דופן, "אמרה ברלגה.

הצוותים מסכימים כי וויאג'ר 1 ראתה תופעה חדשה: תקופה של שישה חודשים בה חלקיקים בעלי אנרגיה נמוכה היו בשפע מאוד וזרמו מהשמש. כאשר הסתיימה התקופה הלא שגרתית, שניהם מסכימים כי וויאג'ר 1 היה שוב ברוח השמש, כך שאם זה היה מעבר זמני מעבר להלם הסיום, ההלם ייראה שוב, ככל הנראה בשנים הקרובות. לבסוף, התצפיות מצביעות על כך שזעזוע ההפסקה הוא הרבה יותר מסובך ממה שחשב.

למשימותיהם המקוריות ליופיטר ולסטורן, וויאג'ר 1 ואחות החלל וויאג'ר 2 נועדו לאזורים בחלל בהם לא ניתן יהיה לממש פאנלים סולאריים, ולכן כל אחד מהם היה מצויד בשלושה גנרטורים תרמו-אלקטרוניים רדיו-איזוטופיים לייצור חשמל עבור מערכות ומכשירים החללית. הוויאג'רים עדיין פועלים בתנאים מרוחקים, קרים וחשוכים כעבור 26 שנה, חייבים את אריכות החיים שלהם למחלקת הגנרטורים המסופקים באנרגיה, המייצרים חשמל מהחום שנוצר בגלל התפרקות טבעית של דו-תחמוצת הפלוטוניום.

הוויאג'רים נבנו על ידי מעבדת ההנעה סילונית של נאס"א (JPL) בפסדינה שבקליפורניה, שממשיכה להפעיל את שתי החלליות 26 שנה לאחר שיגורן. החללית נשלטת ונתוניהם מוחזרים דרך רשת החלל העמוקה של נאס"א (DSN), מערכת מעקב חללית עולמית המופעלת גם היא על ידי JPL. מנהל הפרוייקט של וויאג'ר הוא אד מאסי מ- JPL. מדען פרויקט וויאג'ר הוא ד"ר אדוארד סטון מהמכון הטכנולוגי בקליפורניה.

המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א