Milline kosmoselaev järgmisena jõuab tähtedevahelisse kosmosesse?

NASA kosmoseaparaat Voyager 2 jõudis tähtedevahelisse kosmosesse 2018. aasta detsembris, järgides oma õe Voyager 1. jälgedes. Praegu on lennukisse lastud vaid viis kosmoseaparaati, mis võivad nii suure väljumise teha, sealhulgas Voyagers. Ülejäänud kolm on pioneerid 10 ja 11 ning New Horizons. Milline neist loob järgmisena suurepärase põgenemise?

Tähtedevahelise ruumi jõudmine on verstapost, mille all mõeldakse Päikesesüsteemi lahkumist konkreetse määratluse järgi. 1990. aastal teatas New York Times, et Pioneer lahkus Päikesesüsteemist, kui see lendas Neptuuni orbiidilt mööda. Kuid Voyager 2 teadlased ei määratlenud seda. Selle asemel ütlesid hilisemad mõõtmised tähtedevahelisse ruumi sisenemisel määravaks päikese heliopausi ületamine - teoreetiline piir selle heliosfäärile. Heliosfäär on laetud osakeste mull, mis on loodud päikese poolt ja voolab sellest mööda. Teadlased kasutavad seda tähtedevahelise ruumi alguse tähistamiseks.

Kuid heliosfäär on keeruline ja seal on palju muutusi, näiteks päikese 22-aastane päikesetsükkel, päikese tuulega kokkutõmbumine ja kasvamine ning päikese taga sirutus tähe liikumissuunas. See pole midagi, mida saab Maast hõlpsalt mõõta. Nii üritab NASA missioonidevaheline piiride uurija (IBEX) missioon mulli servi eemalt määratleda.

Voyageri sondide tähelepanekud näitavad, et nad on selle mulli läbi torganud. Kuna teadlaste arvates ümbritseb Oorti pilv ka päikest - jäiste kehade pindala, mis ulatub hinnanguliselt 1000–100 000 astronoomilisest ühikust - kaugelt üle Heliopausi, ei saa Voyageri sondid pidada täielikult väljaspool Päikesesüsteemi. (Üks astronoomiline ühik ehk AU on maa ja päikese vaheline kaugus - 93 miljonit miili ehk 150 miljonit kilomeetrit).

Kui Voyager 1 ja 2 ületasid heliopausi, paljastasid nende endiselt töötavad partiklid ajaloolised sündmused. Heliosfäär toimib kilbina, hoides eemale paljudest kõrgema energia osakestest, mis on loodud teiste tähtede tekitatud kosmiliste kiirte poolt. Jälgides nii Päikesesüsteemis leiduvaid vähese energiaga osakesi kui ka väljaspool seda asuvaid kõrge energiaga osakesi, võiksid instrumendid paljastada kosmiliste kiirte järsu hüppe, mis hoiatasid teadlasi, et kosmoselaev oli Päikesesüsteemist lahkunud.

Heliosfääri pidevalt muutuv olemus muudab võimatuks öelda, millal Pioneer 10 ja 11 sisenevad tähtedevahelisse ruumi. On isegi võimalik, et ühel neist juba on.

NASA 5. novembri 2017 e-raamatu "Maaga kaugemal: sügava kosmoseuuringute kroonika" järgi oli Pioneer 10 umbes 118,824 AU-d Maast, kaugemal kui ükski veesõiduk peale Voyager 1. H, ehkki Pioneer 11 ja Voyager kaksikud olid kõik liikumas päikese nähtava teekonna suunas, Pioneer 10 on suunatud tagumise poole poole. 2017. aasta uuring näitas, et heliosfääri saba asub päikesest umbes 220 AU. Kuna Pioneer 10 sõidab umbes 2,5 AU aastas, kulub Pioneeril muutuva piirini jõudmiseni umbes 2057–40 aastat.

Pioneer 11 arvati sama e-raamatu järgi, et 5. novembril 2017 on Maast umbes 97,6 AU-d. Erinevalt oma kaksikust sõidab kosmoseaparaat umbes samas suunas kui Voyagers. Voyager 2 jõudis tähtedevahelisse keskkonda umbes 120 AU juures. Kuna Pioneer 11 liigub kiirusel 2,3 AU / aastas, peaks see jõudma tähtedevahelisse ruumi umbes kaheksa aasta pärast, umbes 2027. aastal - eeldusel, et piir ei muutu, mida ta tõenäoliselt muudab.

1. jaanuaril 2019 tegi New Horizons oma uusima päikesesüsteemi objekti lendorava ja see käivitati palju hiljem kui ülejäänud neli. Selle lennu ajal oli New Horizons päikesest 43 AU kaugusel. Missiooni peamine uurija Alan Stern ütles Space.com-ile, et kosmoseaparaat lendas igal aastal umbes 3,1 AU ehk kümne aasta jooksul 31 AU. Veel kahe aastakümne jooksul on kosmoseaparaadil hea võimalus jõuda tähtedevahelisse kosmosesse. Kui New Horizons ületaks Voyager 2 sama piiri (seda ei tehta, vaid peetakse lihtsalt lähtejooneks), teeks see reisi 2043. aastal vähem kui 24 aasta pärast. Kuid on võimalik, et ISM-liin liigub sissepoole, võimaldades sellel risti varem.

Ehkki kosmoseaparaadiga Pioneer heliopausi ületamist ei saa otsest kinnitust, on võimalik, et New Horizons töötab endiselt ja annab meile tähelistevahelise ruumi üksikasjaliku uuringu. Stern ütles, et tema käes olevad osakeste detektorid on palju võimsamad kui Voyageril, ütles Stern. Veelgi enam, New Horizonsil on tolmuandur, mis pakuks teavet heliosfäärist kaugemale jääva ala kohta.

Kuid see, kas need ikkagi toimivad või mitte, jääb üle vaadata. Ahtri kohta on võimsus piiravaks teguriks. New Horizons jookseb maha lagunevast plutooniumdioksiidist. Praegu on kosmoseaparaadil töötamiseks piisavalt jõudu kuni 2030. aastate lõpuni, ütles Stern, ja see on praegu heas töökorras.

Kui ebatõenäolisel juhul, kui pidevalt muutuv heliosfäär jääb staatiliseks, ületab Pioneer 11 heliopausi 2027. aastal, millele järgneb New Horizons aastal 2043. Pioneer 10, mis on esimene viiest kosmoseaparaadist, mis käivitatakse, on viimane lahkuda heliosfäärist aastal 2057. Veelkord eeldab see äärmiselt ebareaalset võimalust, et heliopaus peaks järgmise nelja aastakümne jooksul staatiliselt püsima.

Lisateave saidil Asgardia.Space