Ponazoritev trenutne lokacije sonde Voyager 1 glede na Osončje. Podoba je računalniško izdelana. Foto: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)
Ponazoritev trenutne lokacije sonde Voyager 1 glede na Osončje. Podoba je računalniško izdelana. Foto: NASA, ESA, G. Bacon (STScI)
Voyager
Ilustracija Hubblovega opazovanja območij, po katerih potujeta (in še bosta) Voyagerja. Prevodi: 8 Light Minutes - svetlobne minute. 19 Light Years - 19 svetlobnih let. Termination Shock - terminacijski šok. Heliopause - heliopavza. Kuiper Belt Objects - objekti Kuiperjevega pasu. Local Interstellar Cloud - Krajevni medzvezdni oblak. Foto: NASA, ESA, Z. Levay (STScI)
Hubble
Hubble po četrt stoletja delovanja še vedno podira rekorde. Foto: Nasa

To je odlična priložnost, da primerjamo in situ meritve Voyagerjev s teleskopskimi meritvami Hubbla. Sondi opazujeta omejena področja, ko skoznje brzita pri 61 tisoč kilometrih na uro. Sanja se nam ne, ali so ti opazovani žepki nekaj običajnega ali redkega. Hubble nam krepi perspektivo, ker gleda širše in globlje. S tem nam daje sotvarje obeh poti, po katerih gresta Voyagerja.

Serth Redfield, vodja Hubblove raziskave
Krajevni medzvezdni oblak
Ponazoritev okolice Osončja in smeri potovanj. Modra lisa je Krajevni medzvezdni oblak, večja rumena Sonce (z Osončjem). Oblak in Sonce potujeta vsak v svojo smer. Centauri je Alfa Kentavra, Sirius in Procyon sosednji zvezdi. Foto: Esa
Krajevni medzvezdni oblak
Tako pa so situacijo v soseščini ponazorili pri Nasi. Foto: NASA, Goddard, Adler, U. Chicago, Wesleyan

Voyagerjema je usojeno - morda za vekomaj - vandrati po Galaksiji.

Nasa
Voyager
Podatki o plazmi, ki je prihajala iz smeri, nasprotne Soncu, so bili močan pokazatelj prehoda. Foto: Nasa
1994 JR1
Kamera sonde New Horizons je še vključena in bo še dolgo. Takšne posnetke, kot je ta iz Kuiperjevega pasu, bi morda vračala Voyagerja. Toda njune kamere so ugasnili že leta 1990, takoj po slavni fotografiji Bleda modra pika, pa tudi odstranili programsko opremo zanje. Ponovna usposobitev bi bila težaven proces, zato se Nasa tega najbrž nikoli več ne bo lotila. Foto: NASA/JHUAPL/SwRI
Heliosfera
Sonce svoje delce ves čas piha navzven v vse smeri, pri hitrosti blizu svetlobne ti ustvarjajo heliosfero (Heliosphere). Ker pri tem "narivajo" veter tujih zvezd, se polagoma upočasnjujejo in nazadnje dosežejo točko, imenovano terminacijski šok (Termination Shock). To je podobno, kot če bi v kuhinjskem koritu odprli pipo. Curek se ob stiku s kovinskim dnom razteče v vse smeri, na neki točki pa se močno nagrbanči in upočasni. Ta točka je primerljiva s terminacijskim šokom in za njim sončni veter potuje s hitrostjo, nižjo od zvoka. Za njim je heliopavza (Heliopause), kjer že prevladuje veter drugih zvezd. Lokasti šok (Bow Shock) po meritvah IBEX-a ne obstaja. Foto: Southwest Research Institute
AC +79 3888, Gliese 445
Čez 40.000 let bo Voyager 1 precej bližje zvezdi Gliese 445. Foto: Caltech/Palomar
Voyager 2
Davno leto 1977, ko je bil izstreljen Voyager 2. Foto: NASA/JPL-Caltech
Voyager 1
Tako je videti Voyager 1 iz našega zornega kota, z Zemlje. Vsaj v radijskih valovih. Fotografija je nastala kot odziv na slavno Bledo modro piko. Foto: NRAO/AUI/NSF
Zemlja, Mesec
Zelo sveža različica Blede modre pike. Tako sta videti Mesec in Zemlja z Marsa. Pred dnevi jo je posnela Nasina sonda, ki kroži okoli rdečega planeta. Foto: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
Innovative Interstellar Explorer
Zgodnji koncept sonde Innovative Interstellar Explorer, za zdaj še nesojenega naslednika Voyagerjev. Foto: Nasa/JPL

Leta 1977 izstreljeni napravi, prvotno namenjeni obiskom zunanjih planetov Osončja, še vedno delujeta. Sta globoko v vesolju, z vratolomno hitrostjo drvita vsaka v svojo smer. Merita, kako je tam, kjer še nikoli ni bilo ničesar človeškega. Voyager 1 je nosilec rekorda z več kot 20 milijardami kilometrov oddaljenosti, medtem ko se Voyager 2 ponaša s tremi milijardami manj. Samo razlika med njima je le malo manjša od razdalje med Soncem in zadnjim planetom, Neptunom.

Voyager 1 je tako daleč, da je pravzaprav že v medzvezdnem prostoru. Mejo je prestopil poleti leta 2012. V vmesnem času so podvig - nekaj pomislekom v znanstveni srenji navkljub - potrdile dodatne študije.

A v teh, preteklih štirih letih se kaj veliko drugega ni zgodilo. Niti kaj veliko ne moremo videti, saj so fotografske kamere na vandrovcih ugasnili že davnega leta 1990, da bi prihranili pri energiji. Z našega vidika se res podajata v veliko, veliko črne praznine.

Deset let spremljanja
Da ni popolnoma tako, kažejo sveža opazovanja vesoljskega teleskopa Hubble (tudi že precej starega). Hubble je svoje senzorje usmeril po načrtovani poti obeh sond. Do očesa prijaznih fotografij ni iskati, saj je teleskop izvajal meritve z znanstvenimi instrumenti. Tako je premotril vsebino po poti navzdol, kar bosta lahko na mestu samem preverjali kar obe sondi sami. Vsaj deloma, saj bosta predvidoma v roku 10 let obe ugasnili. Če ne drugega, se bo vsaj okvirno vedelo, kaj ju v ugasnjenem stanju čaka tudi po letu 2025.

"To je odlična priložnost, da primerjamo in situ meritve Voyagerjev s teleskopskimi meritvami Hubbla. Sondi opazujeta omejena področja, ko skoznje brzita pri 61 tisoč kilometrih na uro. Sanja se nam ne, ali so ti opazovani žepki nekaj običajnega ali redkega. Hubble nam krepi perspektivo, ker gleda širše in globlje. S tem nam daje sotvarje obeh poti, po katerih gresta Voyagerja," je izjavil vodja raziskave Serth Redfield.

Hubble bo Voyagerja na poti dejavno spremljal še prihodnjih deset let. Prva opazovanja so obrodila nekaj zgodnjih sadov. Preliminarna analiza kaže na "bogato, kompleksno medzvezdno ekologijo, vsebujoč številne oblake vodika, pomešanega z drugimi elementi", so sporočili iz ekipe za Hubblom.

Skozi lokalni medzvezdni oblak
Sončni sistem je zgolj eden izmed (več?) sto milijard takšnih sistemov v domači Galaksiji. Je nekje na robu te galaksije, okoli njenega središča potuje s hitrostjo več kot 800.000 kilometrov na uro. Pri tem se prebija skozi ogromen oblak prahu in plinov, imenovan Krajevni medzvezdni oblak. Pravzaprav naj bi bilo Osončje zdaj na robu tega megaoblaka, pri čemer oblak prihaja pravokotno na našo smer - in nas "golta". Znana zvezda Alfa Kentavra je glede na smer potovanja Osončja desno, še bolj proti robu oblaka.

Voyager 1 gre v nasprotno smer od Sonca. Predvidoma čez 40.000 let bo pri 1,6 svetlobnega leta oddaljenosti obletel zvezdo Gliese 445. Ta je zdaj 17 svetlobnih let stran od nas v ozvezdju Žirafe, a se zelo hitro bliža Osončju in v vmesnem času se mu bo približala na dobra štiri svetlobna leta. Voyager 2 je usmerjen drugam. Prav tako čez približno 40.000 let bo pri 1,7 svetlobnega leta oddaljenosti obletel rdečo pritlikavko Ross 248, so ocenili na Nasi.

Kaj je vmes
Del teh dveh poti je preverjal Hubble. Pri tem ni iskal le mrzlih prahu in plinov, ki sestavljajo veliki oblak. Še marsikaj je pomembno, kar zmoreta preveriti tudi Voyagerja. Medzvezdna plazma, vetrovi okoliških zvezd, ki nosijo ionizirana atomska jedra in druge nabite delce; visokoenergijski kozmični žarki, magnetna polja, s katerimi je prepredeno tako rekoč vse.

Hubble teh oblakov snovi ne meri neposredno, saj ne svetijo oziroma so zelo temni. Namesto tega preverja, kaj se zgodi s svetlobo sosednjih zvezd na poti do Zemlje. Določeni elementi absorbirajo določene valovne dolžine. Če je svetloba na ta način okrnjena, se da sklepati, kdo je krivec za odškrnjene fotone.

In kaj je ugotovil? Da je ta veliki Krajevni medzvezdni oblak precej bolj razdrobljen, z lokalnimi zgoščeninami in prazninami. Iz oblaka, ki neposredno obkroža Sončni sistem, bo Voyager 2 izšel v nekaj tisoč letih. Morda je to kaj povezano s (hipotetičnim) Oortovim oblakom. Kmalu zatem bo prodrl v novo zgoščenino in kar 90.000 let bo trajalo, preden se bo zarinil v tretji medzvezdni oblak, navajajo na Nasi. Kemična sestava teh oblakov ni enaka. Morda so nastali na drugačen način ali pa v različnih delih Galaksije in šele pred kratkim postali sosedje.

Preliminarni izidi dalje kažejo, da se Sončni sistem trenutno pomika skozi posebej zgoščeno kepo. Ta ima svojsten vpliv na naš domači mehurček sončnega vetra in magnetizma, heliosfero. Na meji heliosfere, poimenovani heliopavza, se Sončev veter "bori" proti medzvezdnemu vetru in drugi snovi. To je tista meja, ki jo je Voyager 1 prečkal leta 2012 pri oddaljenosti dobrih 125 astronomskih enot od Sonca.

Zakaj V2 še ni v medzvezdnem mediju
Tista meja, ki bi jo moral Voyager 2 prečkati letos - a je ni in je očitno ne bo. Nova Hubblova opazovanja nakazujejo, zakaj. Interakcija med domačo heliosfero in medzvezdno okolico je namreč dinamična. Ko je medzvezdni medij gostejši in silnejši, močneje pritiska ob naš mehurček. Ko se sončni sistem prebija skozi redkejša prostranstva, pa manj, zato se mehur domače zvezde razširi. Ti dinamični procesi so morda v nekaj letih spremenili svojo silnost, s tem pa tudi mejo heliosfere. Tako ni popolnoma jasno, kdaj jo bo prestopil. Na Nasi zdaj domnevajo, da najpozneje leta 2020. Dodaten faktor v enačbi je aktivnost Sonca, tudi ta se skozi čas spreminja, s tem pa tudi sila, s katero ven tišči sončni veter.

Astrofiziki z dveh razlogov nestrpno pričakujejo, kaj bo pokazal Voyager 2. Prvič zato, ker bodo lahko znova preverili vse zanimivosti, ki jih je do leta 2012 sporočala prva sonda. Drugič zato, ker je V2 v boljšem stanju in bo dal precej zanesljivejše rezultate.
Na V2 še vedno deluje ključni instrument za merjenje plazme oziroma za določanje meje med mehurjem Sončevega vetra in magnetizma na eni in medzvezdnim medijem na drugi strani. To je PLS. Na V1 je PLS že davno tega poškodovala močna Jupitrova radiacija, zato so ga na prelomu tisočletja dokončno izključili. Nasa se je zatekla k premetenu obvodu in imela tudi nekaj sreče.

Ni bilo spremembe magnetnih polj
Spomnimo. Že sredi leta 2012 je sonda začela zaznavati precejšnje spremembe v okolici, a Nasa prehoda ni želela potrditi prav zaradi pokvarjenega PLS-ja. Naproti je prišlo Sonce, ki je sprožilo silno sončno nevihto. Ta je bila dovolj močna, da je začel prostor (oz. plazma) okoli Voyagerja vibrirati. Nasa je samo še izmerila, koliko te vibracije vplivajo na sondo, in prek intenzivnosti tresenja izračunala gostoto delcev v okolici. Glede na te izračune se je slavni prehod iz heliosfere zgodil 25. avgusta 2012, razglasitev pa dobro leto pozneje.
Toda manjkal je ključni pokazatelj: polariteta magnetnega polja se ni spremenila. To je nakazovalo, da je V1 morda še v območju vpliva Sonca, so opozarjali številni znanstveniki.
Na pomoč je spet - z nekoliko sreče - priskočila neka druga sonda, IBEX. Ta je pred leti naključno našla curek delcev iz Galaksije. Prek njega ji je uspelo določiti, kje je "prvobitni" sever: severni pol velikega, medzvezdnega magnetnega polja. Voyager 1 ta sever najde tam, kjer ga je našel IBEX, zato sklepajo, da je res v medzvezdnem prostoru. Znanstveniki pa so preprosto v predal pospravili modele heliosfere, ki ob prehodu ven predvidevajo večje spremembe v smeri magnetnih polj - modeli so se motili, dejansko stanje je očitno drugačno.
Vse to bo enkrat kmalu preveril Voyager 2 z delujočim PLS-jem. Velja omeniti, da je bil glavni inženir instrumenta v ZDA živeči Slovenec, Anton Mavretič. Če koga morebiti zanimajo vedno sveži podatki z naprave, so na voljo tukaj.

Kje so meje
Voyager 1 leta 2012 ni zapustil širšega sončnega sistema, kot se pogosto sklepa. Predvsem je odvisno od definicije. Če se meja postavi pri orbiti zadnjega planeta Neptuna, jo je Voyager prečkal že davno. Če mejo sončevega sestava postavimo glede na težnostni vpliv Sonca, se ta konča daleč naprej, skoraj pri polovici poti do naslednje zvezde, in to je širši sončni sistem. Vključeval naj bi tudi hipotetični Oortov oblak, dom ledenih teles, kometov in pritlikavih planetov (in morda še enega pravega). In če za mejo izberemo območje sončevega magnetnega polja in njegovega vetra, jo je prečkal pred štirimi leti.

Če bi Voyagerja delovala še precej več kot le dodatnih 10 let, bi morda preverila, ali Oortov oblak res obstaja in v kakšni obliki. Raziskala bi to oddaljeno področje in nazaj poslala fotografije. Tako, kot zdaj New Horizons, naslednik Voyagerjev, raziskuje Kuiperjev pas po Plutonu. Toda Popotnika bosta zagotovo utihnila nekje pri letu 2025, New Horizons pa po letu 2030.
Razlog tiči v napajanju, posebnih celicah, napolnjenih z izotopom plutonija (238). Ta ima kratko razpolovno dobo, zato hitro razpada, pri čemer oddaja toploto. Ta greje instrumente in se pretvarja v električno energijo. Hiter razpad pomeni tudi hitro nižanje količine proizvedene elektrike in v desetletju je bo premalo, da bi sonda še lahko oddajala signal. Nekaj v njej bo še delovalo, le slišal je ne bo nihče več, niti zmogljivi sistem anten DSN. In kot pravi Nasa, je Voyagerjema "usojeno večno potovati po Galaksiji".

Zdaj potujeta s hitrostjo približno eno svetlobno leto na 20.000 let in sta še skoraj polno opravilna. Pred kratkim je Nasa poslala ukaz, naj se obrneta v prostoru (da bi lažje opravila meritve magnetnih polj). Ukaz je bil izveden brezhibno. Voyager se je po izvedeni operaciji vrnil v prejšnje stanje in se spet vizualno zaklenil na sledilno zvezdo, Alfo Kentavro. Tisto, ki ima ob sebi planet, potencialno gostoljuben.

Alternative v predalu
Ta trenutek ni v razvoju nobenega naslednika Popotnikov in Novih obzorij. Neka zasebna iniciativa je sicer začela preučevati možnosti za izdelavo flote miniaturnih, kot čip velikih ladjic. A te bi z laserjem pri izjemno veliki hitrosti poslali do sosednje zvezde, zato ne bi ravno aktivno preučevale vmesnega prostora. Poleg tega je ta Breakthrough Starshot zelo daleč, najmanj desetletja od izvedbe.
Agencije so v tem tisočletju razvijale tri potencialne naslednike - vsi so končali v predalih. Leta 1999 so predlagali Interstellar Probe (Mezvezdna sonda). Sposobna naj bi bila razdaljo 200 astronomskih enot (ae) premeriti zgolj v 15 letih. Za primerjavo: Voyager 1, najhitreje potujoči izdelek človeških rok, je v 40 letih premagal 138 ae. JPL, predlagatelj sonde, je to nameraval doseči z nižanjem mase in inovativnim pogonom. Sonda bi imela 200 kilogramov, jadrala pa bi na sončnem vetru. Imela bi jadro s premerom kar 400 metrov. Odvrgla bi ga 5 ae od Sonca in delovala predvidoma do oddaljenosti 400 astronomskih enot, torej 400 razdalj med Soncem in Zemljo skupaj.

Druga je prišla nekaj let pozneje. Innovative Interstellar Explorer bi poganjal bolj preizkušen sistem, ionski motorji na ksenon. Ti niso silni, so pa energetsko zelo učinkoviti in delujejo dolgo. Vključno s pohitritvijo z obleti domačih planetov naj bi sonda v 30 letih dosegla 200 ae in 1.000 ae v stotih letih. Avtorji, upajoč na obuditev projekta, opozarjajo, da se nova okna za izstrelitev odpirajo na 12 let.

Esa je leta 2008 prišla na dan s svojim predlogom. Interstellar Heliopause Probe bi tudi uporabljal sončna jadra. 200 ae naj bi dosegla v 25 letih.
Katero koli nameravajo agencije izbrati, Hubble jim takrat ne bo več mogel pregledovati. Morda jo bo njegov večji brat, James Webb.
















To je odlična priložnost, da primerjamo in situ meritve Voyagerjev s teleskopskimi meritvami Hubbla. Sondi opazujeta omejena področja, ko skoznje brzita pri 61 tisoč kilometrih na uro. Sanja se nam ne, ali so ti opazovani žepki nekaj običajnega ali redkega. Hubble nam krepi perspektivo, ker gleda širše in globlje. S tem nam daje sotvarje obeh poti, po katerih gresta Voyagerja.

Serth Redfield, vodja Hubblove raziskave

Voyagerjema je usojeno - morda za vekomaj - vandrati po Galaksiji.

Nasa