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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Automatische interplanetare Stationen Voyager. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum „Voyager“ (engl. Voyager, vom französischen Voyageur – „Reisender“) ist der Name zweier 1977 gestarteter amerikanischer Raumschiffe sowie eines Projekts zur Erforschung der fernen Planeten des Sonnensystems unter Beteiligung von Geräten dieser Serie. Insgesamt wurden zwei Geräte der Voyager-Serie entwickelt und ins All geschickt: Voyager 1 und Voyager 2. Die Geräte wurden im Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA entwickelt. Das Projekt gilt als eines der erfolgreichsten und produktivsten in der Geschichte der interplanetaren Erforschung – beide Voyager übermittelten zum ersten Mal hochwertige Bilder von Jupiter und Saturn und Voyager 2 erreichte zum ersten Mal Uranus und Neptun. Voyagers war das dritte und vierte Raumschiff, dessen Flugplan einen Flug über das Sonnensystem hinaus vorsah (die ersten beiden waren Pioneer 10 und Pioneer 11). Das erste Raumschiff in der Geschichte, das die Grenzen des Sonnensystems erreichte und darüber hinausging, war Voyager 1. Bei den Fahrzeugen der Voyager-Serie handelt es sich um hochautonome Roboter, die mit wissenschaftlichen Instrumenten zur Erkundung der äußeren Planeten sowie eigenen Kraftwerken, Raketentriebwerken, Computern, Funkkommunikations- und Steuerungssystemen ausgestattet sind. Das Gesamtgewicht jedes Geräts beträgt ca. 721 kg.
In den späten 1960er Jahren beschloss die US-amerikanische National Aeronautics and Space Administration (NASA), das Grand Tour-Experiment durchzuführen, dessen Idee wie folgt war. Normalerweise kann ein Raumschiff einen Planeten erreichen. Aber manchmal, alle paar Jahrzehnte, scheinen sich die Planeten des Sonnensystems aneinander zu reihen, und die Flugbahn kann an mehreren gleichzeitig vorbeigezogen werden. Eine ähnliche Situation hätte sich Ende der 1970er - Anfang der 1980er Jahre entwickeln sollen, und die Amerikaner machten sich daran, alle Planeten, beginnend mit dem Mars, in einem Flug zu inspizieren. Dazu entschieden sie sich für das sogenannte Gravitationsmanöver, bei dem das Raumschiff den Planeten einholt und ihn „zieht“, beschleunigt und dreht. Aber für die „Big Tour“ reichten die Mittel nicht aus, wir mussten uns auf die Riesenplaneten beschränken. Das Voyager-Programm kostete in fünf Jahren Entwicklung und zwölf Jahren Betriebsarbeit neunhundert Millionen Dollar.
Im August-September 1977 wurden zwei automatische interplanetare Stationen "Voyager" mit einem Gewicht von jeweils 798 Kilogramm gestartet. Sie sind gleich aufgebaut. Der auffälligste Teil der Voyager ist der 3,66 Meter große Becher einer hochgerichteten Antenne, die die Kommunikation mit der Erde ermöglicht. Auf der Rückseite der Antenne befindet sich ein versiegeltes Fach für Serviceinstrumente, das die Form eines dekaedrischen Prismas hat. Es enthält Funksysteme, Steuergeräte mit Bordelektronik, Lenkmotoren, Stromrichter; Radiatoren des thermischen Steuersystems sind an drei Seiten des Fachs montiert. Die Station wird von drei Radioisotopengeneratoren, die an einem der drei Stäbe montiert sind, mit Strom versorgt. Die Leistung der Generatoren zu Beginn des Fluges erreichte 431 Watt. An den anderen beiden Stäben befinden sich wissenschaftliche Instrumente. Auf dem einen sind vier Magnetometer installiert, auf dem anderen auf einer Drehscheibe, zwei Fernsehkameras mit Tele- und Weitwinkelobjektiven, Spektrometer für den Ultraviolett- und Infrarotbereich, Detektoren für kosmische Strahlung, geladene Teilchen und vieles mehr. Die Stationen werden eines Tages über das Sonnensystem hinausgehen und möglicherweise von außerirdischen Zivilisationen entdeckt werden. Dazu wurde auf den Geräten ein Container installiert mit einer Aufzeichnung der Adresse des damaligen UN-Generalsekretärs Kurt Waldheim, Grüßen in 60 Sprachen, Tönen und Geräuschen der Erde mit einer Gesamtdauer von 110 Minuten und 115 Bildern. Voyager 1 startete am 5. September 1977. Vom 10. Dezember desselben Jahres bis zum 8. September des nächsten durchwanderte er den Asteroidengürtel und näherte sich am 5. März 1979 Jupiter, am 12. November 1980 - mit Saturn. Voyager 2 wurde früher gestartet - am 20. August 1974, aber auf einer anderen, langsameren Flugbahn. Er erreichte Jupiter am 9. Juli 1979, und am 26. August 1981 folgte Voyager 2 seinem Vorgänger in einer Entfernung von 101 Kilometern vom Saturn. Die Instrumente der Station ermöglichten es, die Natur einiger der Phänomene zu klären, die zuerst von Voyager 1 und Pioneer 11 entdeckt wurden. So wurde die Auflösung in den Bildern der Ringe des Saturn auf 10 Kilometer erhöht (statt 70 Kilometer beim ersten Treffen), und die feinsten Strukturen, aus denen die Ringe gewebt sind, wurden sichtbar. Am Tag der größten Annäherung fotografierte Voyager 2 den knorrigen und exzentrischen F-Ring. Bilder mit einer Auflösung von einigen Kilometern zeigten 4 Komponenten, aus denen der Ring besteht. Es war möglich, Stränge zu unterscheiden, die an verschiedenen Stellen miteinander verflochten waren und an anderen sich parallel erstreckten. In bestimmten Abständen von mehreren tausend Kilometern wurden Verdichtungen und Äste gefunden. Voyager 2 lieferte auch zusätzliche Informationen über die Saturnmonde. Die Station passierte Titan, Rhea und Tethys. Im Bereich der Umlaufbahnen von Rhea und Dione entdeckte er einen Plasmatoroid, der auf die höchste Temperatur erhitzt wurde, die jemals im Sonnensystem beobachtet wurde. Es stellte sich heraus, dass das Plasma dreihundertmal heißer war als die Sonnenkorona und doppelt so heiß wie Jupiters Umgebung. Nach einem erfolgreichen Treffen mit Saturn haben die Stationen das "Minimalprogramm" des Voyager-Projekts abgeschlossen. Der erste Apparat nach dem Durchgang des Saturn "schwebte" über der Ebene der Ekliptik und war nicht mehr dazu bestimmt, auf seinem Weg Planeten zu treffen. Aber Voyager 2 wurde vom Gravitationsfeld des Saturn auf eine Flugbahn abgelenkt, die es ihr ermöglichen würde, Uranus und Neptun zu erreichen. Die "Aktivisten" des Programms waren bereit, alle finanziellen und technischen Probleme zu überwinden, um die Idee des Projekts "Big Tour" umzusetzen. Der "Wurf" zum Uranus wurde im Januar 1981 offiziell von der NASA genehmigt. Im Dezember 1985 traten Schwierigkeiten bei der Navigation auf, die uns zwangen, die Masse des sich der Station nähernden Uranus neu zu berechnen, damit die berechnete Flugbahn wieder mit der tatsächlichen übereinstimmte. Am 30. Dezember entdeckte die Station einen bisher unbekannten Satelliten von Uranus, der sich zwischen der Umlaufbahn von Miranda und der äußeren Begrenzung der Ringe befindet. Bis zum Moment der maximalen Annäherung an den Ural wurden 10 neue Satelliten entdeckt. Ihre Durchmesser betrugen 40 bis 80 Kilometer, mit Ausnahme des ersten 160 Kilometer langen Satelliten. Am 14. Januar 1986, als die Voyager 12,9 Millionen Kilometer vom Ziel entfernt war, wurde vier Stunden lang eine Serie von Bildern der Scheibe des Uranus aufgenommen, die zum ersten Mal in der Geschichte der Planetenerkundung Details zeigt der Atmosphäre waren zu sehen - eine sichelförmige Wolke leuchtete nahe dem Rand des Planeten. Am 17. Januar zeigte eine Langobjektivkamera aus 9,1 Millionen Kilometern Entfernung einen riesigen Planeten, der wie eine grün-blaue Kugel aussah. Nachdem die Station Uranus passiert hatte, „rollte“ sie erfolgreich auf die Flugbahn nach Neptun, und jetzt zweifelten nur noch wenige an dem bevorstehenden Erfolg. Experten bewerteten den Zustand der Station und passten die Details des bevorstehenden Rendezvous an. In den ersten Dezembertagen 1986 gab die NASA bekannt, dass der Voyager-Pfad weiter als erwartet von Neptun und dementsprechend von seinem Satelliten Triton verlegt werden würde. Die Gefahr von Strahlungsgürteln, Fragmenten unbekannter Größe, die Ringe bilden, Magnetfelder und andere ähnliche Probleme zwangen dazu, den angeblichen Punkt von Neptun auf eine Entfernung von 29200 Kilometern und Triton auf 40000 Kilometer zurückzudrängen. Zu diesem Zweck wurde für den 13. März 1987 eine Flugbahnkorrektur angesetzt. Im Jahr 1987 wurde die Bordcomputersoftware der Voyager erneut mit der Erwartung einer noch geringeren Beleuchtung und einer längeren Belichtungszeit beim Fotografieren ersetzt. Es wurden spezielle Maßnahmen ergriffen, um die Stabilität des Plattentellers mit wissenschaftlichen Instrumenten zu verbessern. Es wurde beschlossen, die Bewegung der Plattform zu verlangsamen, um ein Verwischen der Bilder zu verhindern. Wie vor dem Treffen mit Uranus wurde auch auf Voyager 1 die neue Funktionsweise getestet. Der Durchmesser der Hauptantennen der Deep Space Communications Station der NASA wurde von 64 auf 70 Meter vergrößert. Die Antennen der US National Science Foundation, australische und japanische Radioteleskope wurden wiederum zu einem einzigen Komplex mit NASA-Tracking-Stationen kombiniert. Seit Januar 1989 begann Voyager 310 in einer Entfernung von 2 Millionen Kilometern vom Ziel Neptun zu schießen. Anders als bei der konturlosen Scheibe des Uranus waren Wolkenformationen bereits in Bildern von Neptun mit einer Auflösung von nur etwa sechstausend Kilometern sichtbar. Am 3. April 1989 enthüllten die Kameras der Station eine Struktur in Neptuns Atmosphäre, die dieselbe Form und relative Größe wie der Große Rote Fleck auf Jupiter hatte. Nach einer erneuten Analyse der Bilder waren die Wissenschaftler überzeugt, dass Anzeichen dieses atmosphärischen Phänomens mindestens seit dem 23. Januar 1989 auf Fotografien vorhanden sind. Anschließend erhielt es den Namen des Großen Dunklen Flecks.
Am 5. Juni, gleichzeitig mit dem Beginn der Instrumentenkalibrierung, begann Voyager mit einer speziellen Aufnahmesitzung, während der ein Bild der Scheibe des Planeten bei jedem fünften Teil einer Umdrehung um seine Achse übertragen wurde. Mitte Juni wurden Fotos zur Erde übertragen, die den ersten unbekannten Neptun-Satelliten enthüllten, der 1989 einen vorläufigen Namen erhielt. Anfang August wurde bereits die Entdeckung von vier neuen Satelliten bekannt gegeben. Alle wurden auf einem Foto festgehalten, das am 30. Juli aufgenommen wurde. Die neuen Satelliten waren dunkle, formlose Blöcke mit einer Größe von 50 bis 400 Kilometern. Dann wurden zwei weitere Satelliten mit einem Durchmesser von 50 und 90 Kilometern entdeckt. Am 6. August begannen Untersuchungen des Wärmehaushalts von Neptun und hochauflösende Aufnahmen der Scheibe des Planeten. Die folgenden Entdeckungen bezogen sich auf die Ringe des Neptun. Bilder von der Station, die mehr als eine Woche vor der größten Annäherung an den Planeten aufgenommen wurden, bestätigten zunächst die Existenz offener Bögen um Neptun. Je näher die Station jedoch dem Ziel war, desto vollständiger erschienen die Lichtbögen auf den Bildern und verwandelten sich schließlich in verschiedenen Bereichen in Ringe unterschiedlicher Dichte. Insgesamt wurden vier Neptunringe identifiziert. In der Nacht des 24. August passierte Voyager 2 beim Umrunden des Nordpols von Neptun den Mindestabstand zum Planeten - 4895 Kilometer von der oberen Grenze der Wolkenschicht entfernt. Nur zwei Stunden zuvor machte die Station die besten Fotos von Neptuns Atmosphäre. 4 Stunden und 15 Minuten nach dem Treffen mit Neptun befand sich Voyager 2 unter dem Einfluss des Gravitationsfeldes des Planeten in einer Entfernung von 38600 Kilometern von Triton, Neptuns größtem Satelliten. Eine unbekannte Welt aus Graten und Verwerfungen, gefüllt mit eisähnlicher, zähflüssiger Lava, Becken und Seen aus flüssigem Schlamm, erschien vor den Augen der Erdbewohner. Der Durchmesser des Satelliten betrug 2730 Kilometer. Am 9. Oktober wurde die Entdeckung eines aktiven Geysirs auf Triton bekannt gegeben. Ein Bild, das am 24. August aus einer Entfernung von 99920 Kilometern aufgenommen wurde, zeigte einen Auswurf dunkler Materie, der bis zu einer Höhe von acht Kilometern schoss. Die Substanz war laut Wissenschaftlern Stickstoff mit Verunreinigungen organischer Moleküle, was ihr eine dunkle Farbe verlieh. Die Voyager-Daten ermöglichten es, den Durchmesser eines anderen bekannten Satelliten von Neptun, der Nereide, zu klären. Sein Durchmesser betrug 340 Kilometer. Während der Begegnung mit Neptun arbeitete Voyager 2 fast an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit. Insgesamt wurden etwa 80 verschiedene Manöver durchgeführt, darunter 9 sanfte Drehungen der Plattform mit wissenschaftlichen Instrumenten. Die Belichtungsdauer während der Aufnahme erreichte zehn Minuten, und jedes Mal konnte ein Verwackeln des Bildes vermieden werden. Nach dem Durchgang der Neptun-Familie "tauchte" die Station unter die Ebene der Ekliptik und begann sich in einem Winkel von fünfzig Grad vom Sonnensystem in Richtung des Sterns Ross 248 zu entfernen, den sie anscheinend im Jahr 42000 erreichen wird . Der planetare Teil der Voyager-Mission endete und ihre Bildgebungssysteme wurden nach der letzten Fotoserie abgeschaltet. Dennoch werden die Ressourcen der elektrischen Systeme beider Voyager eine ziemlich lange Zeit ermöglichen, um wissenschaftliche Informationen über den Zustand des jetzt interstellaren Mediums zu übermitteln. Während dieser Zeit sind mehr als hunderttausend Bilder und andere Informationen über alle Riesenplaneten und ihre Umgebung auf der Erde eingegangen. Die von Voyagers gewonnenen wissenschaftlichen Informationen standen nicht nur Wissenschaftlern auf der ganzen Welt, sondern der gesamten internationalen Gemeinschaft zur Verfügung. Die Bilder der Planeten, die von den Stationen aufgenommen wurden, schafften es auf die Titelseiten populärer Zeitschriften und führten die Menschheit in die entlegensten Winkel des Sonnensystems. Autor: Musskiy S.A.
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Kommentare zum Artikel: Jurassic In Bezug auf das Raumschiff der Voyager-Serie ist dies einer der vielen wunderbaren, entzückenden und epochalen Momente in der Geschichte der Menschheit. Vielen Dank an die Organisatoren und Mitarbeiter dieser Seite, Ihre Arbeit erweitert den Horizont des Lesers. Ich hoffe, dass eine solche Erleuchtung in jungen neugierigen Köpfen den Durst nach Wissenschaft und Technologie wecken wird, um zum Wissen der umgebenden Welt beizutragen. [hoch]
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