Прощание «Вояджера-1» с Солнечной системой затянулось

06 сентября 2012 года

5 сентября исполнилось 35 лет со дня запуска космического аппарата «Вояджер-1».

Только представьте: шёл 1977 год, космическая эра началась всего за двадцать лет до этого. Неужели тогда можно было поверить, что творение человеческих рук сможет добраться до края Солнечной системы!

Первые признаки того, что «Вояджер-1» вошёл в гелиопаузу, стали появляться восемь лет назад. Но на поверку выход из Солнечной системы оказался более длительным и сложным делом, чем ожидалось. Учёным пришлось переосмыслить свои представления о рубежах нашего «пузыря».

Очередным сюрпризом стало обнаружение «мёртвой зоны». Роберт Декер из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса (США) и его коллеги пришли к выводу, что в текущем положении «Вояджера-1» (около 121,6 астрономической единицы, или 18,2 млрд км от Солнца) средняя скорость солнечных частиц упала почти до нуля. («Вояджер-2», движущийся в ином направлении, находится примерно на 3 млрд км ближе к Солнцу и пока не обнаружил такого же эффекта.)

Группа г-на Декера впервые отрапортовала о переменах в прошлом году по итогам измерения скорости частиц в радиальном направлении прочь от Солнца. Тогда учёные рассудили, что это знак приближения к гелиопаузе, где солнечные частицы сталкиваются с мощными ветрами сверхновой, взорвавшейся 5−10 млн лет назад. Столкновения должны останавливать солнечные частицы, рвущиеся наружу, и отклонять их в сторону (представьте себе струю воды, бьющую в дно раковины).

Для проверки гипотезы инженеры семь раз заваливали «Вояджер-1» набок, дабы его инструменты могли записать скорость частиц вдоль линии, перпендикулярной его курсу. Учитывая, что данные идут до нас 17 часов и что мощность передатчика космического корабля составляет всего 23 Вт (как лампочка в холодильнике), подобное общение само по себе стало подвигом. И усилия не были напрасными: исследователи обнаружили, что частицы имели нулевую скорость в этом направлении, то есть они практически стояли на месте, не испытывая никакого воздействия звёздных ветров. В гелиопаузе подобного быть не может — а следовательно, «Вояджер-1» до неё ещё не добрался.

Отсюда вывод: с 2010 года, когда аппарат впервые зарегистрировал падение скорости солнечных частиц, он находится в зоне, которую можно назвать преддверием гелиопаузы. Её толщина теперь оценивается в миллиард километров.

Но не все согласны с тем, что привычные модели придётся переработать. Например, Гэри Зэнк из Алабамского университета (США) и его коллеги уже предполагали ранее, что поток заряженных частиц замедляют магнитные стены во внешней гелиосфере, сформированные нагромождением линий магнитного поля.

Между тем граница гелиопаузы уже в пределах досягаемости: в мае «Вояджер-1» зарегистрировал беспрецедентные всплески космических лучей из-за пределов Солнечной системы. В июле они вернулись, но на этот раз излучение низких энергий встречалось реже: это согласуется с представлением о том, что космические лучи ускоряются в Солнечной системе. Всё это говорит о том, что «Вояджер-1» может пересечь границу уже к концу года. Но, как подмечает Стаматиос Кримигис из Университета Джонса Хопкинса, у природы более богатое воображение, чем у нас, поэтому стоит ждать сюрпризов.

И действительно, Дэвид Маккомас из Юго-Западного исследовательского института (США) и Натан Швадрон из Нью-Гемпширского университета (США) полагают, что «Вояджер-1» находится в области, где силовые линии магнитного поля, проходящие через внешнюю гелиосферу, связаны с магнитным полем остальной части Галактики. Поле создаёт каналы для прохода галактических космических лучей, и аппарат записывал всплески излучения, оказываясь в таких коридорах. Космические лучи, ускоренные в гелиосфере, имеют тенденцию двигаться по другим линиям поля и не всегда попадают на датчики «Вояджера». Если эта модель верна, до гелиопаузы ещё лететь и лететь. (Работа будет опубликована в Astrophysical Journal.)

За пределами Солнечной системы «Вояджер-1» может столкнуться с новыми неожиданностями. Много лет назад была высказана гипотеза о том, что за гелиопаузой лежит фронт ударной волны, который образуется (вспомните сверхзвуковые самолёты), когда солнечный ветер пропахивает межзвёздную среду, заставляя местный ионизированный газ резко менять плотность. Но недавно г-н Маккомас и его коллеги отметили, что данные американского зонда IBEX ставят эту картину под сомнение. (Спутник, расположенный на орбите Земли, регистрирует электрически нейтральные атомы, которые проскальзывают в Солнечную систему сквозь гелиопаузу.) Оказалось, что Солнце и планеты движутся сквозь межзвёздную среду примерно на 12% медленнее, чем считалось, и им не хватает скорости, чтобы создать ударную волну.

Запасы изотопов плутония, которые питают «Вояджеры», иссякнут к 2025 году. После этого аппараты навеки умолкнут. И всем очень хочется успеть к тому времени заглянуть по ту сторону небесной тверди.