Судьба "Вояджеров". Когда зонды перестанут выходить на связь и что с ними будет дальше?

"Вояджеры" - пара космических зондов, отправленных американцами в космос в 1977 году. Спустя 12 лет завершилась их главная и единственная миссия по исследованию газовых гигантов, но Nasa решило не сворачивать программу, а продлить. Ведь приборы аппаратов оставались в норме и топлива хватало для дальнейшего полета.

Второй этап программы получил название Voyager Interstellar Mission, VIM. Ученые послали зондам новые задачи - собрать научные данные о составе межпланетной среды, а если повезет, то и о межзвездной, изучить газ, пыль, электромагнитные поля, а после передать данные на землю.
"Вояджеры" выполнили и даже перевыполнили план. Газовые гиганты остались в прошлом и сейчас зонды несутся навстречу неизведанному. Эти летящие в кромешной тьме роботы стали самыми далекими рукотворными объектами, когда-либо посланными человеком.
Во многих СМИ, в том числе и англоязычных, пишут что эти роботы вышли за пределы солнечной системы. На сайте Nasa это опровергается, там говорится, что зонды покинули гелиосферу и сейчас движутся в межзвездной среде, то есть по-прежнему на них оказывает влияние солнце. По словам Ольги катушкиной, сотрудника института космических исследований ран, солнечная система располагается в межзвездной среде, поэтому нельзя считать, что "Вояджеры" с нашей системой распрощались.
Где конец солнечной системы - вопрос, на который ученые пока не ответили. Есть версия, что за границами облака оорта - гипотетической области, которая служит "Домом" долгопериодическим кометам. Протяженность этого "Облака" может составлять триллионы километров.
Как поддерживается "Жизнь" аппаратов?
Источник питания зондов - комплект из трех радиоизотопных термоэлектрических генераторов MHW - RTG (ритэг. Каждая такая батарея представляет собой 38-килограммовый цилиндр, внутри которого хранится 4, 5 кг плутония - 238, выделяющего 2400 вт тепла, которое затем преобразуется в электрическую энергию.
Комплекты MHW - RTG на борт "Вояджеров" установили еще в 1975 году, то есть работать они начали за два года до старта. К моменту пуска каждый генератор выработал 157 вт электрической мощности. Это означает, что во время пуска суммарная электрическая мощность комплекта генераторов одного зонда составила 471 вт.
Каждый ритэг "Вояджеров" вырабатывает электрическую мощность при помощи трех сотен кремний - германиевых термопар (выработка происходит за счет разницы внутренней и внешней температур ритэгов. Однако эти термопары со временем "Стареют" и подвергаются воздействию нейтронного излучения, которое появляется при распаде плутония. От этого их производительность падает.
Миссия Voyager Interstellar Mission продолжается уже 44 года, период полураспада плутония - 238 - 88 лет, это значит, что через 88 лет мощность генераторов упадет в два раза. Зная время полета зондов, можно предположить, насколько уже уменьшился запас плутония и упала мощность. В каждом цилиндре остается около 75-77% плутония, а производительная мощность упала до 241-249 вт. Этого едва ли достаточно, чтобы поддерживать обогрев научных приборов космических кораблей и при этом отправлять на землю даже слабый сигнал.
На 2021 год почти все научные инструменты на "Вояджерах" отключены, работают лишь некоторые приборы, которые проводят исследования магнитного поля и плазмы.
Каждый год выработка необходимой для зондов энергии падает на 4 вт. К 2025 году она упадет до критического уровня и ее больше не хватит для общения с землей. Тогда ученые отключат приборы на "Вояджерах", но перед этим специалисты установят с ними сеанс связи, чтобы принять последний поток данных.
Ритэги продолжат выделять тепло на протяжении "10 периодов полураспада", или 880 лет после запуска. Примерно в 2845 году запасы плутония истощатся, и зонды "Умрут".
Что с аппаратами будет дальше?
Когда зонды останутся без топлива, они продолжат двигаться по инерции.
Учитывая, что скорость "вояджера-1" больше, чем его собрата, он первым удалится от солнца на 1 световой год. Произойдет это через 20 120 лет. Приблизительно в 40 000 году зонд встретится со своей первой звездой - Gliese 445. Сейчас Gliese 445 находится от земли на расстоянии чуть больше 17 световых лет и она быстро несется в направлении нашего светила, гораздо быстрее, чем "вояджер-1" удаляется от него. Когда произойдет "Встреча", зонд будет находиться от солнца в 2 световых годах, а Gliese 445 - на расстоянии 4 световых лет. Вояджер-1" пролетит мимо звезды на расстоянии 1, 7 световых лет от нее.
По мнению ученых, "вояджер-1" покинет пределы солнечной системы где-то через 28 000-80 000 лет, после чего его захватит притяжение млечного пути. Аппарат начнет долгое скитание по галактоцентрической орбите, будет вращаться вокруг центра галактики вместе с солнцем и другими звездами. Один оборот вокруг центра он будет делать каждые 200 млн. Лет.
Чтобы разорвать притяжение галактики, зонду нужно развить скорость около 330 км/с, что маловероятно, поэтому аппарат надолго останется на орбите вокруг галактического центра. Пройдут миллиарды лет, прежде чем фотоны высоких энергий наконец разрушат "вояджер-1". Правда, нельзя исключать и встречи с астероидами, в этом случае зонд погибнет намного раньше.
Но если столкновений не произойдет, только представьте, аппараты будут продолжать свое путешествие даже тогда, когда исчезнет земля, другие планеты нашей системы, и даже когда солнце превратится в белый карлик.