Không gian sâu thẳm tiết lộ bí mật của nó
Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực đã mất thời gian nghỉ ngơi trong một thời gian dài. Quá phấn khích trước khám phá, họ ngủ một giấc thật say, và khi tỉnh dậy, họ lại vội vã đến Trung tâm điều khiển sứ mệnh của trạm liên hành tinh tự động Voyager. Ở đây, các máy kỹ thuật số hoạt động với tốc độ đáng kinh ngạc, chuyển đổi hàng nghìn bit thông tin, bị bóp méo bởi sự giao thoa của vũ trụ và khí quyển, thành các khung hình từ xa, đồ họa mảnh mai và hàng số vô tận. Mọi người nín thở nhìn những hình ảnh màu của sao Thổ đang đến gần trên màn hình.
33 triệu km vẫn để trinh sát không gian đến hành tinh. Bốn năm đã trôi qua kể từ khi nó được phóng lên sân bay vũ trụ, và con đường dài phía sau Voyager kéo dài 4 tỷ km. Vượt qua Vành đai tiểu hành tinh nguy hiểm một cách an toàn với những dòng thiên thạch vô tận. Các thiết bị điện tử mong manh chống chọi với cái lạnh khắc nghiệt của không gian thế giới và các cơn bão điện từ ở vùng lân cận của hành tinh lớn nhất trong hệ Mặt Trời - Sao Mộc.
Và phía trước? Nguy cơ va chạm với đá và băng trôi gần sao Thổ trước khi tàu Voyager khởi hành chuyến hành trình kéo dài 8 năm đến những hành tinh xa xôi nhất - sao Thiên Vương và sao Hải Vương.
…… Một bức tranh hoành tráng hiện ra trước mắt những người đang ở trong Trung tâm điều khiển. Sao Thổ, được trao vương miện với một "sợi dây chuyền" khổng lồ, đã chiếm gần như toàn bộ khung hình của hình ảnh truyền hình. Một hành tinh màu vàng vàng với các đỉnh màu xám của các cực và các vành đai mỏng manh khó có thể nhìn thấy trong sương mù lao tới và xoay tròn trong vực thẳm đen của bầu trời.
Các nhà nghiên cứu đang dán mắt vào các vành đai nổi tiếng của Sao Thổ, nơi đã ám ảnh các nhà thiên văn trong vài thế kỷ.
Galileo vĩ đại là người đầu tiên nhận thấy điều gì đó kỳ lạ khi xuất hiện Sao Thổ. Kính viễn vọng của Galileo quá yếu, và đối với nhà khoa học, dường như sao Thổ có tay cầm, giống như một cái bát đựng đường. Chỉ nửa thế kỷ sau, Christian Huygens đã chứng minh rằng những hình bán nguyệt kỳ lạ trên các mặt của hành tinh không là gì khác ngoài những vòng mỏng, nhưng rất rộng.
Khoảng cách đến hành tinh là 33 triệu km. Trên màn hình là ba vành đai của Sao Thổ, được phát hiện từ lâu với sự hỗ trợ của kính thiên văn: A, B và C. Tuy nhiên, trên khung hình ảnh vệ tinh, người ta cũng có thể nhận thấy một thứ không thể nhìn thấy từ Trái đất. Trước hết, sự phức tạp của cấu trúc của những chiếc nhẫn và màu sắc tuyệt vời của chúng.
Vòng lớn nhất - vòng ngoài - lấp lánh ánh bạc, vòng giữa hơi đỏ, và vòng trong có màu xanh lam đậm, trong mờ, như thể được làm bằng một vật chất mỏng, hầu như không hữu hình.
8 triệu km. Trên hình ảnh truyền hình, chỉ có một phần tư bán cầu của sao Thổ phù hợp. Ở phía bên của hành tinh, hai mặt trăng, Tethys và Dione, áp sát vào nhau, tỏa sáng. Nhưng các nhà khoa học vẫn kiên trì quay lại nghiên cứu những chiếc nhẫn. Không còn là ba, mà là bảy chiếc nhẫn lồng vào nhau bên trong chiếc kia. Chúng đây, mới được phát hiện: F - bên ngoài A cũ, G - bên ngoài F mới, E - vành rộng nhất xa hành tinh nhất, D - gần sao Thổ nhất.
Nhưng nó là gì? So sánh các bức ảnh, các chuyên gia nhận thấy mỗi vòng lớn bị vỡ thành nhiều "vòng" hẹp, khó nhận thấy. Trong một bức ảnh, họ đếm được 95! Ngay cả trong "sự cố" màu đen rộng 4 nghìn km giữa các vành đai A và B, nơi luôn được công nhận là trống rỗng, các nhà khoa học đã đếm được hàng chục "vành đai" mỏng.
2 triệu km. Các thiết bị của Du hành nhằm vào Titan, mặt trăng lớn nhất của Sao Thổ đang tiếp cận nhanh chóng. Nó lớn hơn hành tinh Sao Thủy. Sự phấn khích của các nhà thiên văn học là điều dễ hiểu. Titan là vệ tinh duy nhất trong toàn bộ hệ mặt trời có bầu khí quyển mạnh gấp 10 lần Trái đất. Du hành đã bay qua Titan ở khoảng cách 6,5 nghìn km - gần gấp 60 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng. Chưa hết, các nhà khoa học nhìn thấy rất ít trên màn hình - sương mù dày đặc của bầu khí quyển Titan, tương tự như sương khói hóa học, đã cản trở.
1 triệu km. Màn hình hiển thị Rhea sáng chói, mặt trăng lớn thứ hai của Sao Thổ. Tất cả đều đầy rẫy những miệng núi lửa - sự bắn phá liên tục của vũ trụ kéo dài hàng tỷ năm. Một vệ tinh khác lấp lánh trong không gian đen như nhung lọt vào tầm nhìn của camera. Đây là Dione, giống với Mặt trăng của chúng ta hơn các vật thể khác trong hệ Sao Thổ, nhưng “biển” trên Dione không bị bao phủ bởi dung nham đóng băng. Nước đá có thể nhìn thấy ở khắp mọi nơi, cứng như đá. Mạng lưới các “bó” màu trắng nói lên những nơi nước thoát ra từ vực sâu ngay lập tức đóng băng, bao phủ trong sương giá nghiêm trọng. Nhiệt độ bề mặt của Dione là âm 180°C - ở đây mặt trời chiếu sáng mờ hơn 900 lần so với trên quỹ đạo Trái đất.
Bề mặt của mặt trăng Enceladus. Sao Thổ có tổng cộng 62 mặt trăng
Trước mắt các nhà nghiên cứu, vệ tinh Saturn-12 (S-12) chưa từng được biết đến trước đây đang trôi nổi. Đáng ngạc nhiên là nó ở cùng quỹ đạo với Dione. Trong trường hợp này, S-12 luôn bay trước Dione với khoảng cách bằng 1/6 chu vi quỹ đạo. Trong cơ học thiên thể, hiện tượng này được gọi là cộng hưởng quỹ đạo.
300 nghìn km. Cuộc hẹn với sao Thổ sắp đến. Từ phía cổng của người do thám, như thể chào đón sự xuất hiện của anh ta, Mimas xuất hiện. Anh ta có một cái nhìn kỳ lạ. Hàng tỷ năm trước, vệ tinh này đã va chạm với một thiên thể lớn - một vụ nổ lực cực lớn kéo ra rất nhiều băng và đá từ thiên thể Mimas, đến mức hình thành một miệng núi lửa sâu 9 và rộng 130 km. Miệng núi lửa chiếm phần thứ tư của bán cầu của vệ tinh!
101 nghìn km. Ở khoảng cách như vậy, hành tinh khổng lồ và sứ giả của Trái đất đã gặp nhau và chia tay nhau. Sao Thổ lớn đến nỗi trong những giờ tiếp cận gần nhất, chỉ có thể nhìn thấy một mảng mây nhỏ trong khung hình của hình ảnh truyền hình. Nơi nào không thể xuyên qua những đám mây mắt màu nâu vàng. Trong số các sọc trắng, xoáy và quầng sáng dao động, một số đốm xanh lam chạy ngang với kích thước của Greenland hoặc Australia - đây là những “cửa sổ” mà các xoáy khí xuyên qua từ độ sâu của hành tinh.
Trái đất trong bối cảnh của một hành tinh khổng lồ
Trong số tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời, sao Thổ có kích thước chỉ đứng sau sao Mộc. Bên trong nó sẽ đủ chỗ cho ba trăm quả cầu. Nhưng mật độ trung bình của khối khổng lồ là rất nhỏ - nếu một đại dương vô tận tuyệt vời tồn tại ở đâu đó, thì sao Thổ sẽ nổi trên bề mặt của nó như một nút chai.
Theo một mô hình mới được tạo ra bằng cách sử dụng các thiết bị của Voyager, hành tinh này xuất hiện với chúng ta dưới dạng một quả cầu hydro và heli nằm phẳng ở các cực. Lớp vỏ khí mạnh mẽ của Sao Thổ, với áp suất ngày càng tăng, chuyển sang trạng thái lỏng gần trung tâm hơn. Hành tinh lỏng đến tận cốt lõi!
Còn lõi rắn thì sao? Nó có kích thước bằng Trái đất nhưng có khối lượng lớn hơn 15-20 lần. Mật độ vật chất ở trung tâm hành tinh lớn đến mức nào, nơi có áp suất bằng 50 triệu bầu khí quyển Trái đất! Và nhiệt độ là + 20 độ! Quả cầu lỏng đang sôi và cái lạnh khắc nghiệt ngự trị ở tầng trên của các đám mây của hành tinh. Làm thế nào mà sự chênh lệch nhiệt độ lớn này xảy ra? Với sự rộng lớn bên trong hành tinh và lực hấp dẫn khổng lồ của nó, các dòng khí cần hàng trăm năm để truyền nhiệt ở độ sâu lên lớp mây phía trên trong bầu khí quyển của Sao Thổ.
mưa lạ
Sao Thổ tỏa năng lượng vào không gian nhiều gấp ba lần năng lượng nó nhận được từ Mặt trời. Đầu tiên, nhiệt được tạo ra do sự nén dần dần của khối khí khổng lồ - đường kính của nó giảm đi từng milimet mỗi năm. Ngoài ra, Sao Thổ còn có một nguồn năng lượng tuyệt vời khác. Quả cầu nóng của Sao Thổ đã nguội dần kể từ khi hệ Mặt Trời ra đời. Theo tính toán của các nhà vật lý thiên văn, 2 tỷ năm trước, ở độ sâu lớn của hành tinh, áp suất bên trong đã giảm xuống dưới điểm tới hạn của sự ngưng tụ khí heli. Và trời bắt đầu mưa ... Một cơn mưa lạ lùng kéo dài đến tận ngày nay. Các giọt heli rơi dài hàng nghìn km trong độ dày của hydro lỏng, đồng thời xảy ra ma sát và xuất hiện nhiệt năng.
Trời giông bão
Dưới tác động của sự quay nhanh của hành tinh (bất kỳ điểm nào trên xích đạo của sao Thổ di chuyển nhanh hơn 14 lần so với xích đạo của Trái đất), những cơn gió có sức mạnh khủng khiếp thổi vào thế giới bí ẩn - ở một nơi, thiết bị của Voyager đã ghi lại một tốc độ đám mây 1600 km / h. Bạn thích làn gió sảng khoái này như thế nào?
Các ống kính máy ảnh của tàu du hành đang trượt vào bán cầu nam của Sao Thổ. Đột nhiên, một đốm hình bầu dục dài hàng chục nghìn km xuất hiện trên màn hình của Trung tâm điều khiển sứ mệnh - bản sao của Vết đỏ lớn trên Sao Mộc. Hành tinh Trái đất có thể tự do nằm gọn bên trong vị trí. Nhưng đây chỉ là một cơn lốc khí quyển hoành hành trong bầu khí quyển của Sao Thổ, không có hồi kết.
Tai nạn
Du hành tiếp tục bay qua Sao Thổ khi liên lạc vô tuyến đột ngột dừng lại. Các nhà khoa học không hề lo lắng - theo tính toán, thiết bị này đã biến mất trong “bóng vô tuyến” của hành tinh. Khi trinh sát xuất hiện từ phía xa của Sao Thổ, tình hình trở nên thực sự nghiêm trọng. Cơ cấu dẫn hướng của bàn xoay với dụng cụ bị kẹt. Có thực sự không thể chụp được mặt đêm của hành tinh này không?! Thật đáng tiếc vì trục trặc kỹ thuật nên chúng ta sẽ phải hủy cuộc gặp đã định với vệ tinh lớn Enceladus và Tethys.
Ánh sáng phương bắc trên cực của sao Thổ
Tín hiệu được truyền xuống từ Trung tâm Điều khiển tới máy tính trên tàu của trạm liên hành tinh. Việc giám sát quá trình sửa chữa cơ chế này rất phức tạp do khoảng cách vũ trụ - thời gian trễ của tín hiệu vô tuyến giữa Trái đất và Sao Thổ là 1,5 giờ. Cuối cùng, bộ não kỹ thuật số của Du hành đã mở khóa được ổ đĩa hướng dẫn của máy ảnh, nhưng thời gian đã trôi qua và chỉ có Tethys mới liên lạc được.
Khi bộ máy đang di chuyển khỏi Sao Thổ với tốc độ 22 km / s, các nhà khoa học đã nhìn thấy một cơn bão điện trong các vành đai của Sao Thổ. Tia chớp, chiếu sáng bên bóng tối, ném những điểm sáng màu đỏ lên những đám mây đêm của hành tinh ...
Kết thúc cuộc chơi không gian
Các sự kiện được mô tả ở trên diễn ra vào năm 1980-1981, khi hai trạm liên hành tinh tự động Voyager 1 và Voyager 2 bay ngang qua Sao Thổ. Để tránh lặp lại, tôi quyết định không nói riêng về chúng - tất cả tin tức về hệ thống của Sao Thổ, được truyền tới Trái đất bởi hai thiết bị, có điều kiện được "đưa vào miệng" của một thiết bị dưới cái tên "Voyager" (không có số).
Sẽ hơi xúc phạm khi nhận ra rằng ba thập kỷ sau, các công nghệ vũ trụ của chúng ta vẫn ở cùng một cấp độ.
AMS "Voyager", chuẩn bị trước khi ra mắt, 1977
Mỗi đêm, khi Mặt trời lặn và bầu trời tối đen được bao phủ bởi một lớp sao tán xạ, chúng ta nhìn thấy Vũ trụ. Khám phá không gian đòi hỏi những thiết bị cực kỳ phức tạp dựa trên những thành tựu tiên tiến trong khoa học tên lửa, điện tử, công nghệ hạt nhân và các ngành khoa học kỹ thuật chuyên sâu khác. Do đó, các chuyến bay của các tàu thăm dò liên hành tinh, mặc dù chúng có vẻ phi thực tế và thiếu bất kỳ ứng dụng thực tế nào, đòi hỏi giải pháp của nhiều vấn đề ứng dụng: tạo ra các nguồn năng lượng mạnh mẽ và nhỏ gọn, phát triển công nghệ liên lạc không gian sâu, cải tiến cấu trúc và động cơ, sự phát triển của các phương pháp điều động trọng lực mới, bao gồm .h. sử dụng điểm Lagrange. Toàn bộ mặt trận nghiên cứu này có thể trở thành "đầu tàu" của khoa học hiện đại, và các kết quả thu được có thể hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề cấp bách hơn. Tuy nhiên, hầu hết các vấn đề vẫn chưa được giải quyết.
Tất cả những nỗ lực rụt rè hiện đại nhằm khám phá các hành tinh bên ngoài (các nhiệm vụ của Ulysses, Cassini, New Horizons) đều dựa trên cùng các công nghệ và sự phát triển đã được sử dụng trong dự án Du hành. Trong 30 năm, không một loại động cơ mới nào phù hợp cho các chuyến bay liên hành tinh được tạo ra. Ví dụ, động cơ ion của tàu thăm dò nghiên cứu Hayabusa của Nhật Bản, được coi là công nghệ cao cực kỳ hiện đại, trên thực tế là những phát triển đã bị lãng quên vào giữa thế kỷ XNUMX - động cơ ion được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống kiểm soát thái độ của con người. Vệ tinh khí tượng sao băng của Liên Xô. Thứ hai, động cơ ion là một phương tiện khá cụ thể: chúng thực sự có mức tiêu thụ nhiên liệu thấp đáng kinh ngạc (vài miligam mỗi giây), nhưng theo đó, chúng tạo ra lực đẩy vài milinewton. Phải mất nhiều năm để tăng tốc một con tàu vũ trụ và cuối cùng chẳng thu được lợi ích thực sự nào.
Máy đẩy ion Deep Space 1
Động cơ tên lửa đẩy chất lỏng thông thường (LPRE) không chỉ rất phàm ăn, mà hoạt động của chúng bị giới hạn trong hàng chục (hàng trăm) giây; ngoài ra, chúng không thể tăng tốc tàu vũ trụ đến tốc độ cần thiết, chẳng hạn như để đạt được quỹ đạo của sao Thổ. Vấn đề cơ bản là tốc độ thoát ra của khí quá thấp. Và không có cách nào để nâng nó lên.
Đỉnh cao của thời trang vào những năm 50, động cơ phản lực hạt nhân chưa được phát triển do thiếu những ưu điểm đáng kể. Bất chấp ngọn lửa không thể dập tắt của lò phản ứng hạt nhân, động cơ như vậy cần có chất lỏng làm việc - tức là. trên thực tế, nó là một chất lỏng thông thường hỏa tiễn động cơ với tất cả những hậu quả và bất lợi tiếp theo.
Cách ban đầu để du hành trong không gian với sự trợ giúp của các xung của vụ nổ hạt nhân, do Freeman Dyson đề xuất vào năm 1957 (dự án Orion), vẫn còn trên giấy - quá táo bạo và nói thẳng ra là một ý tưởng không rõ ràng.
Những "kẻ chinh phục không gian" (trớ trêu thay ở đây là liên quan đến toàn thể Nhân loại) trong 50 năm của Kỷ nguyên Không gian đã không thể tạo ra một động cơ hiệu quả để di chuyển trong không gian liên hành tinh. Chúng ta sẽ không bao giờ nhìn thấy Sao Mộc hay Sao Thổ nếu không có gợi ý từ các chuyên gia về cơ học thiên thể - sử dụng lực hấp dẫn của các hành tinh để tăng tốc AMS. "Bida liên hành tinh" cho phép bạn đạt được tốc độ khủng khiếp (15-20 km / s) mà không cần sử dụng động cơ và khám phá vùng ngoại ô của hệ mặt trời. Vấn đề duy nhất là "cửa sổ khởi động" bị giới hạn nghiêm ngặt - vài ngày (vài tuần) một lần trong vài năm. Không có chỗ cho những sai lầm nhỏ nhất. Nhiều năm bay và một vài giờ để gặp đối tượng nghiên cứu.
Các tàu Du hành đã bay với sự trợ giúp của các thao tác hấp dẫn, theo cùng một sơ đồ, tàu thăm dò New Horizons hiện đại bay tới Sao Diêm Vương, nhưng sẽ mất 9 năm để vượt qua hệ Mặt Trời. Và sau đó đoàn thám hiểm sẽ chỉ có một ngày để khám phá một hành tinh xa xôi! Tàu thăm dò sẽ lao qua sao Diêm Vương với tốc độ lớn và biến mất vào không gian giữa các vì sao mãi mãi.
Nhật thực bởi Sao Thổ. Ảnh từ AMS "Cassini"
tin tức