Список искусственных объектов, покидающих Солнечную систему
покидают несколько космических зондов и верхние ступени их ракет-носителей За пределы Солнечной системы , все из которых были запущены НАСА . Три зонда, «Вояджер-1» , «Вояджер-2 » и «Новые горизонты» , все еще функционируют и регулярно поддерживают связь по радиосвязи, а «Пионер-10» и «Пионер-11» в настоящее время не функционируют. Помимо этих космических кораблей, некоторые верхние ступени и девращающиеся грузы покидают Солнечную систему, при условии, что они продолжат движение по своим траекториям.
Эти объекты покидают Солнечную систему, потому что их скорость и направление уводят их от Солнца, а на расстоянии от Солнца его гравитационное притяжение недостаточно, чтобы вытащить эти объекты обратно или на орбиту. Они не невосприимчивы к гравитационному притяжению Солнца и замедляются, но все еще движутся со скоростью, превышающей космическую скорость, чтобы покинуть Солнечную систему и отправиться в межзвездное пространство .
Планетарные исследовательские зонды
[ редактировать ]- «Пионер-10» — запущен в 1972 году, пролетел мимо Юпитера в 1973 году и движется в направлении Альдебарана (65 световых лет от нас) в созвездии Тельца . Контакт был потерян в январе 2003 года, и, по оценкам, он прошел 134 астрономических единицы (а.е.; одна а.е. примерно равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем: 150 миллионов километров (93 миллиона миль)). [ 1 ]
- Пионер-11 - запущен в 1973 году, пролетел мимо Юпитера в 1974 году и Сатурна в 1979 году. Контакт был потерян в ноябре 1995 года, его расстояние оценивается в 111 а.е. [ 2 ] Космический корабль направляется к созвездию Орла , к северо-западу от созвездия Стрельца . Если не произойдет инцидента, «Пионер-11» пройдет рядом с одной из звезд созвездия примерно через 4 миллиона лет. [ 3 ]
- «Вояджер-2» - запущен в августе 1977 года, пролетел мимо Юпитера в 1979 году, Сатурна в 1981 году, Урана в 1986 году и Нептуна в 1989 году. Зонд покинул гелиосферу и направился в межзвездное пространство на высоте 119 а.е. 5 ноября 2018 года. [ 4 ] «Вояджер-2» все еще активен. Она не движется к какой-то конкретной звезде, хотя примерно через 40 000 лет она должна пройти на расстоянии 1,7 световых лет от звезды Росс 248 . [ 5 ] Если его не потревожат в течение 296 000 лет , он должен пройти мимо звезды Сириус на расстоянии 4,3 световых лет. [ нужна ссылка ]
- «Вояджер-1» — запущен в сентябре 1977 года, пролетел мимо Юпитера в 1979 году и Сатурна в 1980 году, особо приблизившись к спутнику Сатурна Титану . зонд прошел гелиопаузу 25 августа 2012 года на расстоянии 121 а.е. и вошел в межзвездное пространство . [ 6 ] «Вояджер-1» все еще активен. Примерно через 40 000 лет он движется к встрече со звездой Глизе 445 (AC +79 3888), которая находится на расстоянии 17,6 световых лет от Земли. [ 7 ]
- «Новые горизонты» - запущен в 2006 году, зонд пролетел мимо Юпитера в 2007 году и Плутона 14 июля 2015 года. Он пролетел мимо пояса Койпера объекта 486958 Аррокот 1 января 2019 года в рамках расширенной миссии пояса Койпера (KEM). [ 8 ] 17 апреля 2021 года он достиг расстояния 50 а.е. от Солнца. [ 9 ]
Хотя другие зонды были запущены первыми, «Вояджер-1» достиг более высокой скорости и обогнал все остальные. «Вояджер-1» обогнал «Вояджер-2» через несколько месяцев после запуска, 19 декабря 1977 года. [ 10 ] он обогнал «Пионер-11» . В 1981 году [ 11 ] а затем «Пионер-10» , ставший самым дальним от Солнца зондом, 17 февраля 1998 года. [ 12 ] «Вояджер-2» движется быстрее, чем все другие зонды, запущенные до него; он обогнал «Пионер-11» в конце 1980-х годов, а затем «Пионер-10 », став вторым по дальности от Солнца космическим кораблем, 18 июля 2023 года. [ 13 ] [ 14 ]
В зависимости от того, как «Пионер « аномалия на него повлияет », «Новые горизонты» , вероятно, также пройдут мимо зондов «Пионер» , но для этого потребуется много лет. Он обгонит «Пионер-11» в 2143 году и обгонит «Пионер-10» в 2314 году, но никогда не обгонит « Вояджеры» . [ 11 ]
Скорость и расстояние от Солнца
[ редактировать ]Чтобы представить расстояния в таблице в контексте, Плутона среднее расстояние до ( большая полуось ) составляет около 40 а.е.
| Имя | Запущен | Расстояние до Солнца ( AU ) (по состоянию на 2024 г.) [ 15 ] [ 16 ] |
Скорость ( км/с ) [ 15 ] [ 16 ] |
|---|---|---|---|
| Вояджер-1 | 1977 | 163.903 | 17.0 |
| Вояджер 2 | 1977 | 136.887 | 15.4 |
| Пионер 10 | 1972 | 136.315 | 11.9 |
| Пионер 11 | 1973 | 114.090 | 11.2 |
| Новые горизонты | 2006 | 59.199 | 13.7 |
Примечание. Данные выше по состоянию на 24 июня 2024 г. Источник: JPL, [ 15 ] Симулятор SSD НАСА, [ 16 ] и для «Новых горизонтов». [ 17 ]
Солнца Скорость убегания является функцией расстояния (r) от центра Солнца, определяемой выражением
где произведение G M sun — гелиоцентрический гравитационный параметр . Начальная скорость, необходимая для отрыва Солнца от его поверхности, составляет 618 км/с (1 380 000 миль в час). [ 18 ] и падает до 42,1 км/с (94 000 миль в час) на расстоянии Земли от Солнца (1 а.е. ) и 4,21 км/с (9400 миль в час) на расстоянии 100 а.е. [ 19 ] [ 20 ]
-
Скорость и расстояние «Вояджера-1» и «Вояджера-2» от Солнца -
Скорость и расстояние Пионер-10 и 11 от Солнца -
Скорость и расстояние «Новых горизонтов» от Солнца.
Чтобы покинуть Солнечную систему, зонду необходимо достичь местной скорости убегания. После ухода с Земли скорость Солнца составляет 42,1 км/с. Чтобы достичь этой скорости, весьма выгодно также использовать орбитальную скорость Земли вокруг Солнца, которая составляет 29,78 км/с. Проходя позже мимо планеты, зонд может набрать дополнительную скорость с помощью гравитации .
Этапы движения
[ редактировать ]
Каждый планетарный зонд выводился на траекторию отхода с помощью многоступенчатой ракеты , последняя ступень которой оказывается почти на той же траектории, что и запущенный ею зонд. Поскольку этими ступенями нельзя активно управлять, их траектории теперь отличаются от траекторий запущенных ими зондов (зонды управлялись небольшими двигателями, которые позволяли изменять курс). Однако в тех случаях, когда космический корабль приобрел скорость убегания благодаря гравитации , ступени могут иметь разный курс и существует крайне малая вероятность того, что они с чем-то столкнулись. Этапы траектории побега следующие:
- Третья ступень «Пионер-10» — вариант ТЭ364-4 «Звезда-37» . твердотопливной ракеты [ 21 ]
- Четвертая ступень «Вояджера-1» — твердотопливная ракета Star 37E. [ 22 ]
- Четвертая ступень «Вояджера-2» — твердотопливная ракета Star 37E. [ 22 ]
- Третья ступень «Новых горизонтов» , Star 48B твердотопливная ракета , находится на аналогичной траектории выхода из Солнечной системы к «Новым горизонтам» , даже прибывая к Юпитеру на шесть часов раньше «Новых горизонтов» . 15 октября 2015 года он прошел орбиту Плутона на расстоянии 213 миллионов километров (более 1 а.е.) от Плутона . [ 23 ] [ 24 ] Это произошло через четыре месяца после пролета корабля New Horizons к Плутону. [ 25 ]
Кроме того, два небольших груза «йо-йо» на тросах использовались для уменьшения вращения зонда « Новые горизонты» перед его выпуском из ракеты третьей ступени. Как только скорость вращения была снижена, эти массы и провода были освобождены и, таким образом, также находятся на траектории выхода из Солнечной системы. [ 26 ] [ 27 ]
Ни один из вышеперечисленных объектов не отслеживается – они не имеют силовых и радиоантенн, бесконтрольно вращаются и слишком малы, чтобы их можно было обнаружить. Их точное положение неизвестно за пределами прогнозируемых траекторий ухода из Солнечной системы.
Предполагается, что третья ступень «Пионера-11» находится на солнечной орбите, поскольку ее встреча с Юпитером не привела бы к выходу из Солнечной системы. [ 22 ] [ нужен лучший источник ] «Пионер-11» набрал необходимую скорость , чтобы покинуть Солнечную систему при последующей встрече с Сатурном. [ сомнительно – обсудить ]
19 января 2006 года космический корабль «Новые горизонты» к Плутону был запущен прямо по траектории убегания от Солнца со скоростью 16,26 километров в секунду (58 536 км / ч; 36 373 миль в час) с мыса Канаверал с использованием Atlas V и ракеты-носителя Common Core , Centaur. верхняя часть ступень и Star 48B . третья ступень [ 28 ] «Новые горизонты» облетели орбиту Луны всего за девять часов. [ 29 ] [ 30 ] Последующее столкновение с Юпитером лишь увеличило его скорость и позволило зонду достичь Плутона на три года раньше, чем без этого столкновения.
Таким образом, единственными объектами на сегодняшний день, которые были запущены непосредственно на траекторию отхода от Солнца, были космический корабль «Новые горизонты» , его третья ступень и две деспиновые массы. (вторая) « Новых горизонтов» Стадия «Кентавр» не убегает; он находится на гелиоцентрической (солнечной) орбите с периодом 2,83 года. [ 23 ]
Ступени « Пионер -10» и «Вояджер -11» , а также «Вояджер-1» и «Кентавр » (вторая) также находятся на гелиоцентрических орбитах. [ 27 ] [ 31 ]
Будущее
[ редактировать ]Учитывая огромную пустоту межзвездного пространства, все перечисленные здесь объекты, вероятно, продолжат свое существование в глубоком космосе во временных рамках, которые, за исключением исключительно маловероятной вероятности их столкновения с другим объектом (или быть собранными им), могли бы пережить даже Главной Последовательности существование . жизнь Солнца через миллиарды лет. [ 32 ] Один из предполагаемых временных масштабов вероятности столкновения космического корабля «Пионер» или «Вояджер» со звездой (или остатком звезды) составляет 10 20 (100 квинтиллионов) лет. [ 33 ] [ 34 ] Однако маловероятно, что они наберут достаточную скорость, чтобы покинуть Млечный Путь . галактику [ 33 ] (или ее будущее слияние с галактикой Андромеды ) в межгалактическое пространство .
Улисс
[ редактировать ]В 1990 году к Юпитеру был запущен солнечный зонд «Улисс», чтобы выйти на гелиоцентрическую орбиту с большим наклонением над полюсами Солнца; космический корабль был остановлен в 2008 году. В настоящее время «Улисс» находится на орбите с наклоном 79 ° вокруг Солнца, а его апоапсис пересекает орбиту Юпитера. В ноябре 2098 года он совершит еще один сближение с Юпитером, пересекая орбиты Европы и Ганимеда . После этого маневра «рогатка» он, возможно, войдет в гиперболическую траекторию вокруг Солнца и в конечном итоге покинет Солнечную систему. [ 35 ]
В настоящее время «Улисс» отключен, поскольку его источник питания РИТЭГ вышел из строя, и поэтому с ним невозможно связаться, и его нельзя каким-либо образом отслеживать или направлять с 2009 года. Поэтому его точная траектория неизвестна, поскольку такие факторы, как давление солнечной радиации, могут существенно изменить путь его встречи.
Галерея
[ редактировать ]-
Фотография Вояджера-1 / Вояджера-2. -
Художественная концепция Пионер 10 / Пионер 11 -
Художественная концепция « Пионера-10» возле Юпитера. -
Художественная концепция «Новых горизонтов» приближения к Плутону . -
Художественная концепция « Новых горизонтов вблизи Плутона» .
См. также
[ редактировать ]- Межзвездный зонд
- Межгалактическое путешествие
- Список межпланетных путешествий
- Список миссий на внешние планеты
- Список внеземных орбитальных аппаратов
- Список искусственных объектов на внеземных поверхностях
- Преднамеренные аварийные посадки на инопланетные тела
- Эффект Оберта
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Положение и данные Pioneer 10 в реальном времени» . TheSkyLive.com . Проверено 11 августа 2019 г.
- ^ «Положение и данные Pioneer 11 в реальном времени» . TheSkyLive.com . Проверено 11 августа 2019 г.
- ^ «Пионерские миссии» . НАСА . 3 марта 2015 г.
- ^ Гилл, Виктория (10 декабря 2018 г.). «Зонд НАСА «Вояджер-2» покидает Солнечную систему » . Новости Би-би-си . Проверено 10 декабря 2018 г.
- ^ «Вояджер – Миссия – Межзвездная миссия» . НАСА. 22 июня 2007 года . Проверено 14 августа 2013 г.
- ^ Харвуд, Уильям (12 сентября 2013 г.). «Вояджер-1 наконец-то вышел в межзвездное пространство» . Новости CBS . Архивировано из оригинала 13 сентября 2013 года . Проверено 6 июня 2024 г.
- ^ Уолл, Майк (13 сентября 2015 г.). «Межзвездный путешественник: зонд НАСА «Вояджер-1» в 40 000-летнем путешествии к далекой звезде» . Проверено 4 июня 2018 г.
- ^ Браун, Дуэйн (1 июля 2016 г.). «Новые горизонты получают продление миссии до пояса Койпера, Рассвет останется на Церере» (пресс-релиз). Вашингтон, округ Колумбия. НАСА. Архивировано из оригинала 20 августа 2016 года . Проверено 6 октября 2016 г.
- ^ «Новые горизонты НАСА достигают редкой космической вехи» . НАСА . 15 апреля 2021 г. Проверено 6 июня 2024 г.
- ^ Гебхардт, Крис; Голдадер, Джефф (20 августа 2011 г.). «Спустя тридцать четыре года после запуска «Вояджер-2» продолжает исследования» . nasaspaceflight.com . Проверено 15 июля 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Крейнор, Дэвид (4 декабря 2017 г.). «Когда «Вояджеры» прошли мимо «Пионеров» . Ничего более мощного . Проверено 4 декабря 2017 г.
- ^ «Вояджер — Межзвездная миссия» . Лаборатория реактивного движения . НАСА.
- ^ «Расстояние между Солнцем и Вояджером-2» .
- ^ «Расстояние между Солнцем и Пионер-10» .
- ^ Перейти обратно: а б с «Вояджер – Статус миссии» . Лаборатория реактивного движения . НАСА . Проверено 4 ноября 2019 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Космический корабль, покинувший Солнечную систему» . Небеса Выше . Крис Пит . Проверено 29 августа 2021 г.
- ^ Талберт, Триша (15 апреля 2021 г.). «Новые горизонты НАСА достигают редкой космической вехи» . НАСА . Архивировано из оригинала 22 августа 2022 года . Проверено 18 апреля 2021 г.
- ^ «Что такое скорость убегания?» . www.qrg.northwestern.edu . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ «Скорость убегания Солнца на высоте 100 а.е. — Вольфрам | Альфа» . www.wolframalpha.com .
- ^ «WikiHow: Как рассчитать скорость убегания» . Проверено 17 декабря 2018 г.
- ^ «NASA - История запуска Glenn Pioneer НАСА» . НАСА . Архивировано из оригинала 13 июля 2017 года . Проверено 1 апреля 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «ракеты — Где находятся верхние ступени для ступеней «Вояджера» / «Пионера»? — Обмен стека по исследованию космоса» . stackexchange.com .
- ^ Перейти обратно: а б Стерн, Алан; Го, Яньпин (28 октября 2010 г.). «Где находится сцена кентавра New Horizons?» . Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса .
- ^ «Двигатель третьей ступени Star 48b — Unmanned Spaceflight.com» . unmannedspaceflight.com .
- ^ Малик, Тарик (26 января 2006 г.). «Заброшенный ракета-носитель отправит зонд от Плутона к Юпитеру» . Space.com . Проверено 2 января 2019 г.
- ^ Пьер Бодуэн. «Новые горизонты» . weebau.com .
- ^ Перейти обратно: а б «Зоны дальнего космоса и другие искусственные объекты за пределами околоземного космоса» . johnstonsarchive.net .
- ^ Шарф, Калеб А. (25 февраля 2013 г.). «Самый быстрый космический корабль?» . Научный американец . Проверено 12 июля 2017 г.
- ^ Нойфельд, Майкл (10 июля 2015 г.). «Первая миссия на Плутон: трудное рождение новых горизонтов» . Смитсоновский институт . Проверено 21 апреля 2018 г.
- ^ «Новые горизонты: обзор миссии» (PDF) . Международные пусковые услуги. Январь 2006 г. Архивировано из оригинала (PDF) 9 сентября 2016 г. . Проверено 21 апреля 2018 г.
- ^ https://usspaceobjectsregistry.state.gov/Lists/SpaceObjects/DispFormaspx?ID=3348.html . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Прорыв сквозь пустоту» . Время . 20 июня 1983 года. Архивировано из оригинала 22 декабря 2008 года . Проверено 5 сентября 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б Бейлер-Джонс, Корин А.Л.; Фарноккья, Давиде (3 апреля 2019 г.). «Будущие облеты звезд кораблей «Вояджер» и «Пионер» . Исследовательские заметки Американского астрономического общества . 3 (59): 59. arXiv : 1912.03503 . Бибкод : 2019RNAAS...3...59B . дои : 10.3847/2515-5172/ab158e . S2CID 134524048 .
- ^ «Рассчитываем время, которое понадобится космическому кораблю, чтобы найти путь к другим звездным системам» . Физика.орг . Декабрь 2019.
- ^ «Солнечный орбитальный аппарат «Улисс» завершает миссию спустя 18 лет» . Рейтер . Июль 2009 года.
