تستكشف فوييجر 1 زحل

تستكشف فوييجر 1 زحل


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في 12 نوفمبر 1980 ، انطلق فوييجر 1 ضمن مسافة 78000 ميل من زحل ، ثاني أكبر كوكب في النظام الشمسي. بعثت الكاميرات صوراً على بعد 950 مليون ميل إلى كاليفورنيا ، لتكشف عن معلومات جديدة مثيرة للاهتمام حول حلقات زحل. تقرير إخباري تفاصيل الاكتشاف.


فوييجر 1 تستكشف زحل - التاريخ

أطلقت ناسا المركبتين الفضائيتين التوأم فوييجر 1 وفوييجر 2 في أشهر منفصلة في صيف 1977 من كيب كانافيرال بولاية فلوريدا. كما تم تصميمه في الأصل ، كان على فويجرز إجراء دراسات عن قرب للمشتري وزحل وحلقات زحل والأقمار الأكبر لكوكبين.

لإنجاز مهمتهم ذات الكوكبين ، تم بناء المركبة الفضائية لتستمر لمدة خمس سنوات. ولكن مع استمرار المهمة ، ومع الإنجاز الناجح لجميع أهدافها ، ثبت أن التحليق الإضافي لكوكبين عملاقين خارجيين ، أورانوس ونبتون ، كان ممكنًا - ولا يقاوم علماء ومهندسي البعثة في منزل فويجرز في الطائرة. مختبر الدفع في باسادينا ، كاليفورنيا.

أثناء تحليق المركبة الفضائية عبر النظام الشمسي ، تم استخدام إعادة برمجة التحكم عن بعد لمنح فوييجر قدرات أكبر مما كانت تمتلكه عندما غادرت الأرض. أصبحت مهمتهم ذات الكوكبين أربعة. امتدت أعمارهم البالغة خمس سنوات إلى 12 عامًا وأكثر.

فيما بينها ، ستستكشف فوييجر 1 و 2 جميع الكواكب الخارجية العملاقة لنظامنا الشمسي ، و 48 من أقمارها ، والأنظمة الفريدة من الحلقات والمجالات المغناطيسية التي تمتلكها تلك الكواكب.

لو انتهت مهمة فوييجر بعد تحليق كوكب المشتري وزحل وحدهما ، لكانت ستوفر المادة اللازمة لإعادة كتابة كتب علم الفلك. ولكن بعد أن ضاعفوا مساراتهم الطموحة بالفعل ، عاد فويجرز إلى الأرض بمعلومات على مر السنين أحدثت ثورة في علم علم الفلك الكوكبي ، مما ساعد على حل الأسئلة الرئيسية مع إثارة أسئلة جديدة مثيرة للاهتمام حول أصل وتطور الكواكب في نظامنا الشمسي.

تاريخ مهمة فوييجر

في حين كان من المعروف أن مهمة الكواكب الأربعة كانت ممكنة ، فقد اعتُبر أنها مكلفة للغاية لبناء مركبة فضائية يمكنها أن تقطع مسافة وتحمل الأدوات اللازمة وتستمر لفترة كافية لإنجاز مثل هذه المهمة الطويلة. وهكذا ، تم تمويل فوييجر لإجراء دراسات طيران مكثفة على كوكب المشتري وزحل فقط. تمت دراسة أكثر من 10000 مسار قبل اختيار المسارين اللذين سيسمحان بتحليق قريب من كوكب المشتري وقمره الكبير Io ، كما احتفظ زحل وقمره الكبير تيتان ، مسار الرحلة المختار لـ Voyager 2 ، بخيار المتابعة إلى أورانوس ونبتون.

من مركز كينيدي للفضاء التابع لناسا في كيب كانافيرال ، فلوريدا ، تم إطلاق فوييجر 2 أولاً ، في 20 أغسطس 1977 ، تم إطلاق فوييجر 1 على مسار أسرع وأقصر في 5 سبتمبر 1977. تم تسليم كلتا المركبتين الفضائيتين إلى الفضاء على متن تيتان سنتور. الصواريخ.

جلبت مهمة فوييجر الرئيسية إلى كوكب المشتري وزحل فوييجر 1 إلى كوكب المشتري في 5 مارس 1979 ، وزحل في 12 نوفمبر 1980 ، تليها فوييجر 2 إلى المشتري في 9 يوليو 1979 ، وزحل في 25 أغسطس 1981.

مسار فوييجر 1 ، المصمم لإرسال المركبة الفضائية بعيدًا عن القمر الكبير تيتان وخلف حلقات زحل ، أدى إلى انحناء مسار المركبة الفضائية بشكل لا يرحم شمالًا من مستوى مسير الشمس - المستوى الذي تدور فيه معظم الكواكب حول الشمس. كان الهدف من فوييجر 2 هو الطيران بالقرب من زحل في نقطة ترسل المركبة الفضائية تلقائيًا في اتجاه أورانوس.

بعد مواجهة Voyager 2 الناجحة مع Saturn ، تبين أن Voyager 2 من المحتمل أن تكون قادرة على الطيران إلى أورانوس مع تشغيل جميع الأدوات. قدمت ناسا تمويلًا إضافيًا لمواصلة تشغيل المركبتين الفضائيتين وأذنت لمختبر الدفع النفاث بإجراء تحليق فوق أورانوس. في وقت لاحق ، أذنت ناسا أيضًا بمهمة نبتون من المهمة ، والتي أعيدت تسميتها بـ Voyager Neptune Interstellar Mission.

صادفت فوييجر 2 أورانوس في 24 يناير 1986 ، وأرسلت صوراً مفصلة وبيانات أخرى عن الكوكب وأقماره ومجاله المغناطيسي وحلقاته المظلمة. في غضون ذلك ، تواصل فوييجر 1 الضغط نحو الخارج ، وإجراء دراسات للفضاء بين الكواكب. في النهاية ، قد تكون أدواتها هي الأولى من بين أي مركبة فضائية تستشعر الغلاف الشمسي - الحد الفاصل بين نهاية التأثير المغناطيسي للشمس وبداية الفضاء بين النجوم.

بعد الاقتراب الأقرب لـ Voyager 2 من نبتون في 25 أغسطس 1989 ، طارت المركبة الفضائية جنوبًا ، أسفل مستوى مسير الشمس وإلى مسار يأخذها أيضًا إلى الفضاء بين النجوم. يعكس المشروع وجهات Voyagers الجديدة عبر الكواكب ، ويُعرف الآن باسم Voyager Interstellar Mission.

تغادر فوييجر 1 الآن النظام الشمسي ، وترتفع فوق مستوى مسير الشمس بزاوية تبلغ حوالي 35 درجة بمعدل حوالي 520 مليون كيلومتر (حوالي 320 مليون ميل) في السنة. تتجه فوييجر 2 أيضًا إلى الخروج من النظام الشمسي ، حيث تغوص تحت مستوى مسير الشمس بزاوية 48 درجة تقريبًا وبمعدل حوالي 470 مليون كيلومتر (حوالي 290 مليون ميل) في السنة.

ستستمر كلتا المركبتين الفضائيتين في دراسة مصادر الأشعة فوق البنفسجية بين النجوم ، وستواصل أدوات الحقول والجسيمات على متن فويجرز البحث عن الحدود بين تأثير الشمس والفضاء بين النجوم. يُتوقع من فوييجر إرجاع بيانات قيمة لمدة عقدين أو ثلاثة عقود أخرى. سيتم الحفاظ على الاتصالات حتى لا تتمكن مصادر الطاقة النووية لـ Voyagers من توفير طاقة كهربائية كافية لتشغيل الأنظمة الفرعية الحيوية.

تبلغ تكلفة مهمتي فوييجر 1 و 2 - بما في ذلك الإطلاق وعمليات المهمة من الإطلاق وحتى مواجهة نبتون والبطاريات النووية للمركبة الفضائية (التي تقدمها وزارة الطاقة) - 865 مليون دولار. خصصت وكالة ناسا ميزانية إضافية قدرها 30 مليون دولار لتمويل مهمة فوييجر بين النجوم لمدة عامين بعد لقاء نبتون.

عمليات فوييجر

يسافر فويجرز بعيدًا جدًا عن الشمس لاستخدام الألواح الشمسية بدلاً من ذلك ، وقد تم تجهيزهم بمصادر طاقة تسمى مولدات النظائر المشعة الكهروحرارية (RTGs). تستخدم هذه الأجهزة في مهمات الفضاء السحيق الأخرى ، وتحول الحرارة الناتجة عن التحلل الإشعاعي الطبيعي للبلوتونيوم إلى كهرباء لتشغيل أدوات المركبات الفضائية وأجهزة الكمبيوتر والراديو والأنظمة الأخرى.

يتم التحكم في المركبة الفضائية ويتم إرجاع بياناتها من خلال شبكة الفضاء العميقة (DSN) ، وهي نظام عالمي لتتبع المركبات الفضائية تديره شركة JPL لصالح وكالة ناسا. توجد مجمعات هوائي DSN في صحراء موهافي بكاليفورنيا بالقرب من مدريد بإسبانيا وفي تيدبينبيلا بأستراليا.

مدير مشروع فوييجر للبعثة بين النجوم هو جورج ب. تيكستور من مختبر الدفع النفاث. عالم مشروع فوييجر هو الدكتور إدوارد سي ستون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. كان العالم المساعد لمشروع كوكب المشتري هو الدكتور آرثر إل لين ، تلاه الدكتور إليس د. مينر في لقاءات زحل وأورانوس ونبتون. كلاهما مع JPL.

كوكب المشتري

كوكب المشتري هو أكبر كوكب في المجموعة الشمسية ، ويتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم ، مع كميات صغيرة من الميثان والأمونيا وبخار الماء وآثار لمركبات أخرى ولب من الصخور الذائبة والجليد. توضح النطاقات العرضية الملونة والسحب والعواصف الجوية نظام الطقس الديناميكي لكوكب المشتري. من المعروف الآن أن الكوكب العملاق يمتلك 16 قمراً. يكمل الكوكب مدارًا واحدًا للشمس كل 11.8 سنة ويومه 9 ساعات و 55 دقيقة.

على الرغم من أن علماء الفلك قد درسوا كوكب المشتري من خلال التلسكوبات على الأرض لعدة قرون ، فقد فوجئ العلماء بالعديد من اكتشافات فوييجر.

تم الكشف عن البقعة الحمراء العظيمة على أنها عاصفة معقدة تتحرك في اتجاه عكس عقارب الساعة. تم العثور على مجموعة من العواصف والدوامات الأصغر الأخرى في جميع أنحاء السحب ذات النطاقات.

كان اكتشاف النشاط البركاني النشط على القمر الصناعي آيو أعظم اكتشاف غير متوقع في كوكب المشتري. كانت هذه هي المرة الأولى التي شوهدت فيها براكين نشطة على جسم آخر في النظام الشمسي. معًا ، لاحظ فويجرز اندلاع تسعة براكين على آيو ، وهناك دليل على حدوث ثورات بركانية أخرى بين مواجهات فوييجر.

تمتد أعمدة البراكين إلى أكثر من 300 كيلومتر (190 ميل) فوق السطح. لاحظ فويجرز قذف المواد بسرعات تصل إلى كيلومتر واحد في الثانية.

يبدو أن براكين آيو ناتجة عن تسخين القمر الصناعي عن طريق ضخ المد والجزر. يضطرب آيو في مداره بسبب يوروبا وجانيميد ، وهما قمرين صناعيين كبيرين آخرين قريبين ، ثم سحبهما كوكب المشتري مرة أخرى إلى مداره المعتاد. ينتج عن شد الحبل هذا انتفاخ في المد والجزر يصل إلى 100 متر (330 قدمًا) على سطح أيو ، مقارنةً بانتفاخات المد والجزر النموذجية على الأرض التي يبلغ ارتفاعها مترًا واحدًا (ثلاثة أقدام).

يبدو أن النشاط البركاني على Io يؤثر على نظام jovian بأكمله ، حيث إنه المصدر الأساسي للمادة التي تسود الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري - منطقة الفضاء المحيطة بالكوكب المتأثرة بالمجال المغناطيسي للمشتري. تم اكتشاف الكبريت والأكسجين والصوديوم ، على ما يبدو بسبب العديد من البراكين في أيو وتناثرت على السطح بسبب تأثير الجسيمات عالية الطاقة ، على بعد ملايين الأميال من الكوكب نفسه.

عرض Europa عددًا كبيرًا من السمات الخطية المتقاطعة في الصور منخفضة الدقة من Voyager 1. في البداية ، اعتقد العلماء أن السمات قد تكون شقوقًا عميقة ، ناتجة عن صدع القشرة أو العمليات التكتونية. ومع ذلك ، فإن الصور الأقرب عالية الدقة من Voyager 2 تركت العلماء في حيرة من أمرهم: فقد كانت الميزات تفتقر إلى التضاريس الطبوغرافية لدرجة أنه كما وصفها أحد العلماء ، "ربما تم رسمها بعلامة لباد". هناك احتمال أن يكون Europa نشطًا داخليًا بسبب تسخين المد والجزر عند مستوى عُشر أو أقل من مستوى Io. يُعتقد أن أوروبا تحتوي على قشرة رقيقة (أقل من 30 كيلومترًا أو 18 ميلًا) من الجليد المائي ، وربما تطفو على عمق 50 كيلومترًا (30 ميلًا) في عمق المحيط.

تبين أن جانيميد هو أكبر قمر في النظام الشمسي ، ويبلغ قطره 5276 كيلومترًا (3280 ميلًا). أظهر نوعين متميزين من التضاريس - محفورة ومخددة - مما يوحي للعلماء أن قشرة جانيميد الجليدية بأكملها كانت تحت التوتر من العمليات التكتونية العالمية.

يمتلك كاليستو قشرة قديمة جدًا مليئة بالحفر تظهر الحلقات المتبقية من الحفر الضخمة. يبدو أن أكبر الفوهات قد تم محوها بسبب تدفق القشرة الجليدية على مر الزمن الجيولوجي. لا يظهر أي تضاريس طوبوغرافية تقريبًا في بقايا الأشباح لأحواض التأثير الهائلة ، والتي لا يمكن تحديدها إلا من خلال لونها الفاتح والحلقات الخافتة المحيطة من التلال متحدة المركز.

تم العثور على حلقة باهتة ومغبرة من المواد حول كوكب المشتري. تقع حافته الخارجية على بعد 129000 كيلومتر (80000 ميل) من مركز الكوكب ، ويمتد إلى الداخل حوالي 30000 كيلومتر (18000 ميل).

تم العثور على قمرين صناعيين جديدين ، Adrastea و Metis ، يدوران خارج الحلقة. تم اكتشاف قمر صناعي ثالث جديد ، Thebe ، بين مداري Amalthea و Io.

توجد حلقات وأقمار كوكب المشتري داخل حزام إشعاع مكثف من الإلكترونات والأيونات المحاصرة في المجال المغناطيسي للكوكب. تتألف هذه الجسيمات والحقول من الغلاف المغناطيسي لجوفيان ، أو البيئة المغناطيسية ، التي تمتد من ثلاثة إلى سبعة ملايين كيلومتر باتجاه الشمس ، وتمتد في شكل رياح على الأقل حتى مدار زحل - مسافة 750 مليون كيلومتر (460 مليون ميل) .

عندما يدور الغلاف المغناطيسي مع كوكب المشتري ، فإنه يتجاوز Io ويزيل حوالي 1000 كيلوغرام (طن واحد) من المواد في الثانية. تشكل المادة طارة ، وهي سحابة أيونات على شكل كعكة دائرية تتوهج في الأشعة فوق البنفسجية. تهاجر أيونات الطارة الثقيلة إلى الخارج ، ويؤدي ضغطها إلى تضخيم الكبريت الأكثر نشاطًا ، وتسقط أيونات الأكسجين على طول المجال المغناطيسي في الغلاف الجوي للكوكب ، مما يؤدي إلى حدوث الشفق القطبي.

يعمل Io كمولد كهربائي أثناء تحركه عبر المجال المغناطيسي للمشتري ، ويطور 400000 فولت عبر قطره ويولد تيارًا كهربائيًا يبلغ 3 ملايين أمبير يتدفق على طول المجال المغناطيسي إلى الغلاف المتأين للكوكب.

زحل

زحل هو ثاني أكبر كوكب في المجموعة الشمسية. يستغرق الأمر 29.5 سنة أرضية لإكمال دورة واحدة عن الشمس ، وكان يومها يقترب من 10 ساعات و 39 دقيقة. من المعروف أن زحل يحتوي على 17 قمراً على الأقل ونظام حلقات معقد. مثل كوكب المشتري ، يتكون معظم زحل من الهيدروجين والهيليوم. تم العثور على لونه الأصفر الضبابي لتمييزه عن طريق نطاقات واسعة في الغلاف الجوي تشبه تلك الموجودة على كوكب المشتري ولكنها أضعف بكثير من تلك الموجودة على كوكب المشتري. كشف الفحص الدقيق بواسطة أنظمة التصوير في فوييجر عن أشكال بيضاوية طويلة العمر وخصائص جوية أخرى أصغر بشكل عام من تلك الموجودة على كوكب المشتري.

لعل أكبر المفاجآت والألغاز التي عثر عليها فويجرز في حلقات زحل. يُعتقد أن الحلقات تشكلت من أقمار أكبر تحطمت بفعل تأثيرات المذنبات والنيازك. وتراكم الغبار الناتج والجسيمات بحجم المنزل في مستوى عريض حول الكوكب متفاوتة في الكثافة.

تشير الأشكال غير المنتظمة لأصغر ثمانية أقمار لزحل إلى أنها أيضًا أجزاء من أجسام أكبر. تم العثور على بنية غير متوقعة مثل مكامن الخلل والأضلاع بالإضافة إلى الحلقات الرقيقة والحلقات الواسعة المنتشرة التي لم يتم ملاحظتها من الأرض. يرجع جزء كبير من البنية المعقدة لبعض الحلقات إلى تأثيرات الجاذبية للأقمار الصناعية القريبة. تتجلى هذه الظاهرة بشكل أكثر وضوحًا من خلال العلاقة بين الحلقة F وقمرين صغيرين "يرعيان" مادة الحلقة. قد يكون الاختلاف في فصل الأقمار عن الحلقة في مظهر متعرج للحلقة. تم العثور على أقمار الراعي أيضًا بواسطة فوييجر 2 في أورانوس.

تم العثور على ميزات شعاعية شبيهة بالكلام في الحلقة B الواسعة بواسطة فوييجر. يُعتقد أن الميزات تتكون من جزيئات دقيقة بحجم الغبار. لوحظ أن المتحدث يتشكل ويتبدد في الصور ذات الفواصل الزمنية التي التقطتها فوييجر. في حين أن الشحن الكهروستاتيكي قد ينتج عنه مكابح عن طريق رفع جزيئات الغبار فوق الحلقة ، إلا أن السبب الدقيق لتكوين السماعة غير مفهوم جيدًا.

تهب الرياح بسرعات عالية للغاية على زحل - تصل إلى 1800 كيلومتر في الساعة (1100 ميل في الساعة). يشير اتجاهها الشرقي بشكل أساسي إلى أن الرياح لا تقتصر على الطبقة السحابية العلوية ولكن يجب أن تمتد على الأقل 2000 كيلومتر (1200 ميل) إلى أسفل في الغلاف الجوي. تبلغ درجة الحرارة المميزة للغلاف الجوي 95 درجة كلن.

يحمل زحل مجموعة متنوعة من الأقمار الصناعية في مداره ، بدءًا من فيبي ، وهو قمر صغير يسافر في مدار رجعي وربما يكون كويكبًا تم التقاطه ، إلى تيتان ، وهو قمر بحجم كوكب به غلاف جوي كثيف من النيتروجين والميثان. درجة حرارة سطح تيتان وضغطه هي 94 كلن (-292 فهرنهايت) و 1.5 جوًا. تحول الكيمياء الضوئية بعض الميثان الموجود في الغلاف الجوي إلى جزيئات عضوية أخرى ، مثل الإيثان ، التي يُعتقد أنها تتراكم في البحيرات أو المحيطات. تشكل الهيدروكربونات الأخرى الأكثر تعقيدًا جزيئات الضباب التي تسقط في النهاية على السطح ، وتغطيها بطبقة سميكة من المادة العضوية. قد تشبه الكيمياء في الغلاف الجوي لتيتان بشدة تلك التي حدثت على الأرض قبل تطور الحياة.

كان السطح الأكثر نشاطًا لأي قمر يُرى في نظام زحل هو سطح إنسيلادوس. أظهر السطح المشرق لهذا القمر ، الذي يتميز بالصدوع والوديان ، دليلاً على حدوث تغيرات تكتونية. وجدت فوييجر 1 ندوبًا على القمر ميماس مع حفرة ضخمة جدًا لدرجة أن التأثير الذي تسبب فيه أدى إلى كسر القمر الصناعي تقريبًا.

المجال المغناطيسي لكوكب زحل أصغر من المجال المغناطيسي لكوكب المشتري ، حيث يمتد فقط مليون أو مليوني كيلومتر. محاذاة محور المجال بشكل مثالي تقريبًا مع محور دوران الكوكب.

أورانوس

أورانوس هو ثالث أكبر كوكب في المجموعة الشمسية. يدور حول الشمس على مسافة حوالي 2.8 مليار كيلومتر (1.7 مليار ميل) ويكمل مدارًا واحدًا كل 84 عامًا. طول اليوم على أورانوس كما تم قياسه بواسطة فوييجر 2 هو 17 ساعة و 14 دقيقة.

يتميز أورانوس بحقيقة أنه يميل إلى جانبه. يُعتقد أن موقعه غير المعتاد ناتج عن اصطدامه بجسم بحجم كوكب في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي. نظرًا لاتجاهها الغريب ، مع تعرض مناطقها القطبية لأشعة الشمس أو الظلام لفترات طويلة ، لم يكن العلماء متأكدين مما يمكن توقعه في أورانوس.

وجدت فوييجر 2 أن أحد التأثيرات الأكثر لفتًا للانتباه لهذا الوضع الجانبي هو تأثيره على ذيل المجال المغناطيسي ، والذي يميل بحد ذاته بمقدار 60 درجة عن محور دوران الكوكب. وقد تبين أن الذيل المغناطيسي يلتف بفعل دوران الكوكب إلى شكل لولبي طويل خلف الكوكب.

لم يكن وجود مجال مغناطيسي في أورانوس معروفًا حتى وصول فوييجر. شدة المجال مماثلة تقريبًا لشدة المجال الأرضي ، على الرغم من أنها تختلف كثيرًا من نقطة إلى أخرى بسبب إزاحتها الكبيرة عن مركز أورانوس. يشير الاتجاه الغريب للمجال المغناطيسي إلى أن الحقل يتم إنشاؤه على عمق متوسط ​​في الداخل حيث يكون الضغط مرتفعًا بما يكفي ليصبح الماء موصلًا كهربائيًا.

تم العثور على الأحزمة الإشعاعية في أورانوس لتكون ذات شدة مماثلة لتلك الموجودة في زحل. إن شدة الإشعاع داخل الأحزمة تجعل الإشعاع يغمق بسرعة (في غضون 100000 عام) أي ميثان محاصر في الأسطح الجليدية للأقمار الداخلية وجزيئات الحلقة. قد يكون هذا قد ساهم في جعل الأسطح المظلمة للأقمار وجزيئات الحلقة ، والتي تكاد تكون رمادية اللون بشكل موحد.

تم اكتشاف طبقة عالية من الضباب حول القطب المضاء بنور الشمس ، والذي وجد أيضًا أنه يشع كميات كبيرة من الضوء فوق البنفسجي ، وهي ظاهرة يطلق عليها اسم "الوهج النهاري". يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة حوالي 60 درجة كلفن (-350 درجة فهرنهايت). من المثير للدهشة أن الأقطاب المضاءة والمظلمة ، ومعظم الكوكب ، تظهر نفس درجة الحرارة تقريبًا عند قمم السحب.

عثرت فوييجر على 10 أقمار جديدة ، وبذلك وصل العدد الإجمالي إلى 15. معظم الأقمار الجديدة صغيرة ، ويبلغ قطر أكبرها حوالي 150 كيلومترًا (حوالي 90 ميلًا).

تم الكشف عن أن القمر ميراندا ، أعمق الأقمار الخمسة الكبيرة ، هو أحد أغرب الأجسام التي شوهدت حتى الآن في النظام الشمسي. أظهرت الصور التفصيلية من تحليق Voyager للقمر أخاديدًا عميقة تصل إلى 20 كيلومترًا (12 ميلًا) ، وطبقات متدرجة ، ومزيجًا من الأسطح القديمة والشابة. تقول إحدى النظريات أن ميراندا قد تكون إعادة تجميع للمواد من وقت سابق عندما تم كسر القمر بسبب تأثير عنيف.

يبدو أن الأقمار الخمسة الكبيرة عبارة عن تكتلات من الصخور الجليدية مثل أقمار زحل. تتميز تيتانيا بأنظمة صدع ضخمة وأخاديد تشير إلى درجة معينة من النشاط الجيولوجي ، وربما التكتوني ، في تاريخها. تمتلك آرييل سطحًا لامعًا وربما أصغر سطوعًا من بين جميع أقمار أورانوس ، ويبدو أيضًا أنه خضع لنشاط جيولوجي أدى إلى العديد من وديان الصدع وما يبدو أنه تدفقات واسعة من المواد الجليدية. حدث نشاط جيولوجي ضئيل في أمبريل أو أوبيرون ، بناءً على أسطحها القديمة والمظلمة.

تمت دراسة جميع الحلقات التسع المعروفة سابقًا بواسطة المركبة الفضائية وأظهرت أن الحلقات الأورانية تختلف اختلافًا واضحًا عن الحلقات الموجودة في كوكب المشتري وزحل. قد يكون نظام الحلقة صغيرًا نسبيًا ولم يتشكل في نفس الوقت مثل أورانوس.قد تكون الجسيمات التي تتكون منها الحلقات من بقايا قمر تحطم بفعل تأثير عالي السرعة أو تمزق بفعل تأثيرات الجاذبية.

نبتون

يدور نبتون حول الشمس كل 165 سنة. إنه أصغر عمالقة الغاز في نظامنا الشمسي. من المعروف الآن أن نبتون لديه ثمانية أقمار ، ستة منها عثر عليها فوييجر. تم تحديد طول يوم نبتون ليكون 16 ساعة و 6.7 دقيقة.

على الرغم من أن نبتون يتلقى ثلاثة في المائة فقط من ضوء الشمس مثل كوكب المشتري ، إلا أنه كوكب ديناميكي وأظهر بشكل مفاجئ العديد من البقع الداكنة الكبيرة التي تذكرنا بعواصف كوكب المشتري الشبيهة بالأعاصير. أكبر بقعة ، يطلق عليها اسم Great Dark Spot ، هي بحجم الأرض تقريبًا وتشبه البقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري. لوحظ وجود سحابة صغيرة غير منتظمة الشكل تتحرك باتجاه الشرق وهي "تنطلق" حول نبتون كل 16 ساعة أو نحو ذلك ، يمكن أن يكون هذا "السكوتر" ، كما أطلق عليه علماء فوييجر ، عمودًا سحابيًا يرتفع فوق سطح سحابة أعمق.

شوهدت غيوم طويلة ومشرقة ، تشبه السحب الرقيقة على الأرض ، عالية في الغلاف الجوي لنبتون. عند خطوط العرض الشمالية المنخفضة ، التقطت فوييجر صورًا لخطوط السحب تلقي بظلالها على مجموعات السحب أدناه.

تم قياس أقوى رياح على أي كوكب على كوكب نبتون. تهب معظم الرياح هناك باتجاه الغرب أو عكس دوران الكوكب. بالقرب من النقطة المظلمة العظمى ، تهب الرياح بسرعة تصل إلى 2000 كيلومتر (1200 ميل) في الساعة.

تبين أن المجال المغناطيسي لنبتون ، مثل المجال المغناطيسي لأورانوس ، مائل بدرجة كبيرة - 47 درجة من محور الدوران ويعادل 0.55 نصف قطر على الأقل (حوالي 13500 كيلومتر أو 8.500 ميل) من المركز المادي. بمقارنة المجالات المغناطيسية لكوكبين ، يعتقد العلماء أن الاتجاه المتطرف قد يكون سمة للتدفقات في الأجزاء الداخلية لكل من أورانوس ونبتون - وليس النتيجة في حالة أورانوس لاتجاه ذلك الكوكب الجانبي ، أو أي انعكاسات مجال محتملة في أي منهما كوكب. كشفت دراسات فوييجر عن موجات الراديو الناتجة عن المجال المغناطيسي عن طول يوم نبتون. رصدت المركبة الفضائية أيضًا الشفق القطبي ، لكنه أضعف كثيرًا من تلك الموجودة على الأرض والكواكب الأخرى.

تبين أن Triton ، وهو أكبر أقمار نبتون ، ليس فقط أكثر الأقمار الصناعية إثارة للاهتمام في نظام نبتون ، ولكنه أيضًا واحد من أكثر الأقمار الصناعية إثارة للاهتمام في كل النظام الشمسي. يُظهر دليلاً على تاريخ جيولوجي رائع ، وأظهرت صور فوييجر 2 ثورات بركانية نشطة تشبه السخان تقذف غاز النيتروجين غير المرئي وجزيئات الغبار الداكنة على بعد عدة كيلومترات في الغلاف الجوي الضعيف. تقدم كثافة تريتون العالية نسبيًا والمدار الرجعي دليلًا قويًا على أن تريتون ليس عضوًا أصليًا في عائلة نبتون ولكنه كائن تم التقاطه. إذا كان هذا هو الحال ، فقد يؤدي تسخين المد والجزر إلى ذوبان Triton في مداره الأصلي غريب الأطوار ، وربما كان القمر سائلاً لمدة تصل إلى مليار سنة بعد التقاط نبتون له.

يمتد الغلاف الجوي الرقيق للغاية على ارتفاع 800 كيلومتر (500 ميل) فوق سطح تريتون. قد تشكل جزيئات النيتروجين الجليدية غيومًا رقيقة على بعد بضعة كيلومترات فوق السطح. يبلغ الضغط الجوي على السطح حوالي 14 ميكروبارًا ، أي 1/70.000 من ضغط سطح الأرض. تبلغ درجة حرارة السطح حوالي 38 درجة كلفن (-391 درجة فهرنهايت) وهي أبرد درجة حرارة لأي جسم معروف في النظام الشمسي.

الأقمار الجديدة التي تم العثور عليها في نبتون بواسطة فوييجر كلها صغيرة وتبقى قريبة من المستوى الاستوائي لنبتون. تم اختيار أسماء الأقمار الجديدة من آلهة المياه في الأساطير من قبل الاتحاد الفلكي الدولي ، وهي: نياد ، وثالاسا ، وديسبينا ، وغالاتيا ، ولاريسا ، وبروتيوس.

حل فوييجر 2 العديد من الأسئلة التي طرحها العلماء حول حلقات نبتون. أظهرت عمليات البحث عن "الأقواس الحلقية" ، أو الحلقات الجزئية ، أن حلقات نبتون كاملة بالفعل ، لكنها منتشرة جدًا والمواد الموجودة فيها دقيقة جدًا لدرجة أنه لا يمكن حلها بالكامل من الأرض. من أقصى الداخل ، تم تحديد الحلقات آدامز ، بلاتو ، لو فيرييه وجالي.

البعثة بين النجوم

بينما ينطلق فويجرز برشاقة في الرياح الشمسية ، تدرس حقولهم وجزيئاتهم وأدوات الأمواج الفضاء من حولهم. في مايو 1993 ، خلص العلماء إلى أن تجربة موجة البلازما كانت تلتقط الانبعاثات الراديوية التي تنشأ في الغلاف الشمسي - الحافة الخارجية لنظامنا الشمسي.

الغلاف الشمسي هو الحد الخارجي للرياح الشمسية ، حيث يقيد الوسط بين النجمي التدفق الخارجي للرياح الشمسية ويحصرها داخل فقاعة مغناطيسية تسمى الغلاف الشمسي. تتكون الرياح الشمسية من جسيمات ذرية مشحونة كهربائيًا ، تتكون أساسًا من الهيدروجين المتأين ، والتي تتدفق إلى الخارج من الشمس.

كان مكان وجود الغلاف الشمسي بالضبط أحد أكبر الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها في فيزياء الفضاء. من خلال دراسة الانبعاثات الراديوية ، يفترض العلماء الآن أن الغلاف الشمسي موجود حوالي 90 إلى 120 وحدة فلكية (AU) من الشمس. (واحد AU يساوي 150 مليون كيلومتر (93 مليون ميل) ، أو المسافة من الأرض إلى الشمس.

أصبحت فويجرز أيضًا مراصد فضائية للأشعة فوق البنفسجية ، وموقعها الفريد في الكون يمنح علماء الفلك أفضل وجهة نظر لديهم على الإطلاق للنظر إلى الأجرام السماوية التي تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية.

تم إيقاف تشغيل الكاميرات الموجودة على المركبة الفضائية وأصبحت أداة الأشعة فوق البنفسجية هي التجربة الوحيدة على منصة المسح التي لا تزال تعمل. يتوقع علماء فوييجر استمرار تلقي البيانات من أجهزة قياس الطيف فوق البنفسجي على الأقل حتى عام 2000. في ذلك الوقت ، لم تكن هناك طاقة كهربائية كافية للسخانات للحفاظ على جهاز الأشعة فوق البنفسجية دافئًا بدرجة كافية للعمل.

ومع ذلك ، هناك العديد من المجالات وأدوات الجسيمات الأخرى التي يمكنها الاستمرار في إرسال البيانات مرة أخرى طالما بقيت المركبة الفضائية على قيد الحياة. وهي تشمل: النظام الفرعي للأشعة الكونية ، وأداة الجسيمات منخفضة الطاقة الشحنة ، ومقياس المغناطيسية ، ونظام البلازما الفرعي ، والنظام الفرعي لموجة البلازما ، وأداة علم الفلك الراديوي الكوكبي. باستثناء أي أحداث كارثية ، يجب أن يكون مختبر الدفع النفاث قادرًا على استرداد هذه المعلومات لمدة 20 عامًا على الأقل وربما حتى الثلاثين عامًا القادمة.

مناظر للنظام الشمسي حقوق النشر & # 169 1995-2011 بواسطة Calvin J. Hamilton. كل الحقوق محفوظة. بيان الخصوصية.


فوييجر 1: "المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكنها"

قد يجادل العلماء في الموقع الدقيق لـ Voyager 1 ، لكن المركبة الفضائية لا تزال واحدة من أعظم قصص نجاح ناسا. ألقِ نظرة على بعض الصور المذهلة التي قدمها المسبار لجمهوره المتجه إلى الأرض.

كوكب المشتري ، بقعة حمراء كبيرة وثلاثة من أكبر أربعة أقمار صناعية في هذه الصورة التي التقطت في 5 فبراير 1979 ، بواسطة فوييجر 1.

تم الحصول على منظر دراماتيكي للبقعة الحمراء العظيمة لكوكب المشتري والمناطق المحيطة بها بواسطة فوييجر 1 في 25 فبراير 1979.

تم تجميع هذه الصورة للمشتري من ثلاث سلبيات بالأبيض والأسود من مرشحات ألوان مختلفة وأعيد تجميعها لإنتاج صورة ملونة.

التقط فوييجر 1 أول دليل على وجود حلقة حول كوكب المشتري. يظهر التعريض الضوئي المتعدد للحلقة الباهتة الرفيعة للغاية على شكل شريط ضوئي عريض يتقاطع مع وسط الصورة. تبدو النجوم الخلفية مثل دبابيس الشعر المكسورة بسبب حركة المركبة الفضائية خلال التعرض لمدة 11 دقيقة. النقاط السوداء هي نقاط معايرة هندسية في الكاميرا.

تظهر هذه الصورة الفسيفسائية لقمر المشتري "آيو" مجموعة متنوعة من الميزات التي تبدو مرتبطة بالنشاط البركاني المكثف. تم تحديد الميزة الدائرية على شكل دونات في المركز على أنها بركان ثائر معروف.

تظهر صورة أخرى لـ "Io" عمودًا نشطًا لبركان أطلق عليه اسم "Loki".

تظهر صورة ملف ناسا في أغسطس 1998 صورة ملونة حقيقية لكوكب زحل تم تجميعها من المركبة الفضائية فوييجر 2.

تُظهر صورة فسيفساء لحلقات زحل ، التقطتها فوييجر 1 التابعة لناسا في 6 نوفمبر 1980 ، ما يقرب من 95 سمة فردية متحدة المركز في الحلقات. كان يُعتقد في السابق أن بنية الحلقة ناتجة عن تفاعل الجاذبية بين أقمار زحل الصناعية ومدار جسيمات الحلقة ، ولكن وجد الآن أنه معقد جدًا لهذا التفسير وحده.

التقطت المركبة الفضائية فوييجر 1 هذه الصورة لريا ، وهو أكبر قمر صناعي غير هوائي لكوكب زحل ، في 11 نوفمبر 1980.

يظهر السطح المليء بالفوهات لقمر زحل "ميماس" في هذه الصورة التي التقطتها فوييجر 1 في 12 نوفمبر 1980. وتظهر الفوهات الصدمية التي أحدثها اندلاع الحطام الكوني أكبرها يبلغ قطرها أكثر من 100 كيلومتر (62 ميلاً) وتعرض قمة مركزية بارزة.

يُرى أوبيرون ، أبعد وأكبر قمر لأورانوس ، في صورة فوياجر 2 هذه ، التي تم الحصول عليها في 22 يناير 1986.

هذه الصورة للأرض ، التي يطلق عليها اسم "Pale Blue Dot" ، هي جزء من أول "صورة" للنظام الشمسي التقطتها Voyager 1. حصلت المركبة الفضائية على إجمالي 60 إطارًا لفسيفساء النظام الشمسي من مسافة أكثر من 4 مليارات ميل من الأرض. تقع الأرض في وسط أحد أشعة الضوء المتناثرة ، والتي تنتج عن التقاط الصورة بالقرب من الشمس.

التقطت هذه الصورة لقمر المشتري "كاليستو" من مسافة 350 ألف كيلومتر. يُعتقد أن "عين الثور" الكبيرة في الجزء العلوي من الصورة هي حوض تأثير تشكل في وقت مبكر من تاريخ كاليستو. يبلغ عرض المركز المشرق للحوض حوالي 600 كيلومتر وعرض الحلقة الخارجية حوالي 2600 كيلومتر.

تم إرفاق سجل ذهبي في غلافه بمسبار فوييجر 1 قبل الإطلاق. يحتوي السجل الذي يحمل عنوان "أصوات الأرض" على مجموعة مختارة من تسجيلات الحياة والثقافة على الأرض. يحتوي الغلاف أيضًا على تعليمات لأي كائن فضائي يرغب في تشغيل التسجيل.

  • تم إطلاق Voyager 1 في عام 1977 ، وكان جزءًا من مهمة مركبة فضائية مزدوجة في جولة متعددة الكواكب
  • تسمح محاذاة كوكبية نادرة للمهمة بالسفر عبر كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون
  • قدم فوييجر نظرة ثاقبة لا مثيل لها لنظامنا الشمسي
  • أعلنت وكالة ناسا أن فوييجر 1 قد غادرت الغلاف الشمسي العام الماضي ، لكن البعض يشكك في ذلك

The Art of Movement هو عرض شهري يسلط الضوء على أهم الابتكارات في العلوم والتكنولوجيا التي تساعد في تشكيل عالمنا الحديث.

(سي إن إن) - تتأرجح عبر مجرة ​​درب التبانة كمستكشف أبدي - تواصل المركبة الفضائية فوييجر 1 الكشف بلا مبالاة عن ألغاز النظام الشمسي لجمهور آسر على الأرض.

البراكين النشطة وأمطار الميثان والسخانات الجليدية والتفاصيل المعقدة حول حلقات زحل - تُقرأ قائمة الاكتشافات المنسوبة إلى المهمة مثل رواية خيال علمي خيالية ولكنها أحدثت ثورة في علم الفلك الكوكبي.

بعد سبعة وثلاثين عامًا من إطلاقه ، لا يزال Voyager 1 موجودًا في مساحة شاسعة من الفضاء ، حيث ينقل البيانات الجديدة بشكل دوري إلى الوطن. ولكن في عام 2013 ، أصدرت وكالة ناسا إعلانًا رائدًا يفيد بأن فوييجر 1 قد ترك الغلاف الشمسي - "فقاعة" حد مغناطيسية ، إذا صح التعبير ، والتي يستخدمها العلماء لشرح فصل نظامنا الشمسي عن بقية المجرة.

"هذا يعني أن فوييجر قد سافرت خارج فقاعة شمسنا" ، تشرح سوزي دود ، مديرة مشروع فوييجر. "البيانات التي ترسلها لنا Voyager 1 الآن هي بيانات من نجوم أخرى ومن ثورات المستعرات الأعظمية وبقايا النجوم التي انفجرت على مدار التاريخ."

إنه إنجاز مذهل لمسبار تم إنشاؤه لمهمة أولية مدتها خمس سنوات. ولكن الآن ، وليس للمرة الأولى منذ البيان الاستثنائي ، أثيرت الشكوك حول ما إذا كانت المركبة قد قامت بالفعل بعملية العبور التاريخية.

في حين أن القياسات سمحت لوكالة ناسا بالشعور بالثقة الكافية لتأكيد دخول فوييجر 1 إلى الفضاء بين النجوم ، لا يزال اثنان من علماء جامعة ميشيغان الذين عملوا في مهمات فوييجر متشككين.

إحياء الهبوط على سطح القمر اشتعلت التوهجات الشمسية على الكاميرا تدريب انعدام الجاذبية مع وكالة ناسا مناورة المركبة الفضائية كيوريوسيتي التابعة لناسا

قال جورج جلويكلر ، أستاذ علوم الغلاف الجوي والمحيطات وعلوم الفضاء بجامعة ميتشيغان ، والمؤلف الرئيسي لدراسة جديدة ، في بيان صحفي صادر عن الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي: "سيستمر هذا الجدل حتى يتم حله عن طريق القياسات".

تحقيقًا لهذه الغاية ، توقع جلويكلر وزميله الأستاذ بجامعة ميشيغان والمؤلف المشارك للدراسة لين فيسك أنه عندما تعبر فوييجر العتبة إلى الفضاء بين النجوم ، سيحدد المسبار انعكاسًا في المجال المغناطيسي ، والذي سيتم نقله مرة أخرى إلى العلماء على الأرض ، تحديد موقع المركبة الفضائية بشكل قاطع. إنهم يتوقعون أن يحدث هذا التحول في المجال المغناطيسي في العامين المقبلين ، وإذا لم يحدث ذلك ، فسيؤكد ذلك أن فوييجر 1 قد غادرت بالفعل الغلاف الشمسي.

ولكن على الرغم من أننا قد لا نعرف الموقع الدقيق لـ Voyager 1 ، إلا أننا نعلم أنها واحدة من أكثر المركبات الفضائية نجاحًا على الإطلاق.

المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكن أن'

تم إطلاق فوييجر بشكل فردي في صيف عام 1977 ، وكانت مهمة أولية لمركبة فضائية مزدوجة طورتها وكالة ناسا لاستكشاف كوكب المشتري وزحل وأقمراهما الأكبر.

بعد الانتهاء بنجاح من الأهداف الأساسية لمهمة Voyager ، أتاحت محاذاة كوكبية نادرة فرصًا رائعة للمركبتين لمواصلة استكشاف الفضاء.

"استفاد فوييجر من محاذاة الكواكب الخارجية ، وهي كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون ، لتتمكن من المرور من خلال هذه الكواكب الأربعة في فترة 12 عامًا. هذا الاصطفاف للكواكب يحدث فقط كل 176 سنة ،" يقول دود - الذي وصف فوييجر 1 بأنه "المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكنها ذلك".

لذلك في عام 1980 تم تمديد مهمة Voyager رسميًا وتغيير اسمها إلى مهمة Interstellar. كانت المجسات تشارك الآن في رحلة استكشافية إلى أبعد مناطق الغلاف الجوي للشمس. وما بعدها.

من خلال إعادة برمجة التحكم عن بعد - وهو تقدم تقني غير متوفر عند الإطلاق - باستخدام مجال جاذبية زحل ، تم إطلاق مسبار فوييجر 1 مثل مقلاع على مسار من شأنه أن يأخذها إلى الفضاء بين النجوم.

في هذه الأثناء ، تم إعادة توجيه فوييجر 2 إلى مسار طيران جديد ، مع مشاهدة نبتون وأورانوس ، قبل أن تتبع نظيرتها في نهاية المطاف خارج الغلاف الشمسي. حتى يومنا هذا ، لا يزال الكائن الوحيد من صنع الإنسان الذي زار نبتون وأورانوس.

ليس سيئًا بالنسبة للتكنولوجيا القديمة التي تحتوي على 70 كيلو بايت فقط من الذاكرة على متن 16 جيجا بايت أي فون 5 لديها أكثر من 240،000 ضعف هذا المقدار.

تعد Voyager 1 الآن بعيدة جدًا عن الأرض بحيث تستغرق الأوامر أكثر من 17 ساعة للوصول إليها. ولكن سيمر وقت قصير قبل أن تصادف المركبة الفضائية أي كواكب أخرى.

يقول دود: "سوف يستغرق الأمر 40 ألف سنة قبل أن نأتي في غضون ثلاث سنوات ضوئية من أقرب شمس تالية أو أقرب نجم آخر". "وهذا وقت طويل جدا."


تاريخ زحل

يمكن رؤية زحل بسهولة بالعين المجردة ، لذلك يصعب تحديد موعد اكتشاف الكوكب لأول مرة. أطلق الرومان على الكوكب اسم ساتورنوس ، إله الحصاد & # 8211 هو & # 8217s على غرار الإله اليوناني كرونوس.

يمكنك أيضًا التحقق من هذه التلسكوبات الرائعة التي ستساعدك على رؤية جمال كوكب زحل.

لم يدرك أحد أن الكوكب لديه حلقات حتى قام جاليليو بتشغيل تلسكوبه البدائي على الكوكب لأول مرة في عام 1610. بالطبع ، لم يدرك جاليليو ما كان ينظر إليه ، واعتقد أن الحلقات كانت أقمارًا كبيرة على جانبي الكوكب.

لم يكن & # 8217t حتى استخدم كريستيان هويجنز تلسكوبًا أفضل ليرى أنها كانت في الواقع حلقات. كان Huygens أيضًا أول من اكتشف زحل أكبر قمر # 8217s تيتان.

كشف جان دومانيك كاسيني عن الفجوة في حلقات زحل ، والتي سميت فيما بعد بقسم كاسيني ، وكان أول من رأى 4 أقمار أخرى من زحل: Iapetus و Rhea و Tethys و Dione.

كانت هناك & # 8217t العديد من الاكتشافات الرئيسية حول زحل حتى تحلق المركبة الفضائية في السبعينيات والثمانينيات. ناسا & # 8217s بايونير 11 هي أول مركبة فضائية تزور زحل ، حيث تقع على مسافة 20000 كيلومتر من طبقات السحب على الكوكب و # 8217s. تبعتها Voyager 1 في عام 1980 ، و Voyager 2 في أغسطس 1981.

لم يكن & # 8217t حتى يوليو 2004 عندما وصلت المركبة الفضائية كاسيني NASA & # 8217s إلى زحل ، وبدأت في الاستكشاف الأكثر تفصيلاً للنظام. قامت كاسيني بعدة رحلات طيران للعديد من أقمار زحل ، وأرسلت آلاف الصور للكوكب وأقماره. اكتشف 4 أقمار جديدة ، وحلقة جديدة ، ورأى بحار الهيدروكربونات السائلة على تيتان.

نُشر هذا المقال عندما أنهت كاسيني نصف مهمتها الأساسية ، وتناقش العديد من الاكتشافات التي تحققت حتى الآن ، ومقال آخر عندما اكتملت مهمتها الأساسية.

تحتوي هذه المقالة على جدول زمني لتاريخ زحل ، والمزيد من التاريخ من وكالة ناسا.

لقد سجلنا حلقتين من مسلسل علم الفلك حول زحل. الأولى الحلقة 59: زحل ، والثانية الحلقة 61: زحل وأقمار 8217.


1980: لقاء مع زحل

المحطة التالية في الرحلة الكونية لـ Voyager 1 كانت زحل ونظام الأقمار والحلقات الخاص به. لقد اتخذت أقرب اقتراب لها من عملاق الغاز في 12 نوفمبر 1980 ، حيث وصلت إلى مسافة 64200 كيلومتر (40000 ميل) من قمم السحب على الكوكب. لقد أعادت اللقطات الأولى عالية الدقة لحلقات زحل واكتشفت أن الغلاف الجوي الغازي للكوكب يتكون بالكامل تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم ، مما يجعله الكوكب الوحيد أقل كثافة من الماء. كما التقطت لقطات عن قرب لبعض أقمار زحل العديدة.


كيف أصبحت مهمات Voyager جولة كبرى في النظام الشمسي

بدأت مهمات Voyager التي تم إطلاقها منذ ما يقرب من 40 عامًا ، كبديل رخيص للجولة الكبرى التي يقومون بها الآن.

على مدار العام الماضي ، تصدرت فوييجر 1 عناوين الصحف في كل مرة يبدو فيها أن المركبة الفضائية البالغة من العمر 36 عامًا قد عبرت إلى الفضاء بين النجوم. لكن كل إعلان شابه الشك ، وسرعان ما تم إبطال الحالة البينجمية لـ Voyager 1.

أعلن إد ستون ، العالم الرئيسي وراء مهمة فوييجر ، أن المركبة الفضائية تطير بالفعل عبر البيئة غير المعروفة للفضاء بين النجوم ، مما يجعلها الأولى في التاريخ التي تقوم بذلك (على الرغم من أنها لم تترك النظام الشمسي بعد).

يمثل هذا الإعلان التاريخي أكثر من مجرد إنجاز تكنولوجي. إن استمرار المركبة الفضائية فوييجر لفترة طويلة واستمرارها في إعادة بيانات علمية قيمة هو انتصار مذهل للرجال والنساء الذين يقفون وراء المهمة. تُعد قصة Voyager مثالًا رائعًا لكيفية قيام فريق من العلماء بتحويل مهمة واحدة إلى مشروع علمي كبير مشبع بالتكنولوجيا لجعله يدوم إلى ما بعد العمر المقصود. وفي ضوء هذا النجاح ، من المذهل أننا لم نشهد المزيد من المهام المبنية على طول نموذج Voyager.

فوييجر باختصار

تعد مهمة فوييجر من بين أكثر بعثات ناسا الكوكبية شهرة. تم إطلاق مركبتين فضائيتين توأمتين ، فوييجر 1 وفوييجر 2 ، في خريف عام 1977. زارت كل منهما كوكب المشتري ثم زحل لإكمال مهمتها الأساسية قبل التحليق في اتجاهات مختلفة فوييجر 1 طار شمالًا من الطائرة التي تدور عليها جميع الكواكب ، بينما فوييجر 2 تم توجيهه لزيارة كل من أورانوس ونبتون.

بعد لقاءاتهما الأخيرة مع الكواكب في الثمانينيات ، انطلقت كلتا المركبتين الفضائيتين نحو حافة نظامنا الشمسي. ومنذ ذلك الحين ، ينتظر العلماء بفارغ الصبر اللحظة التي ستعبر فيها المركبات الفضائية إلى الفضاء بين النجوم. هذا يعني مغادرة الغلاف الشمسي ، فقاعة البلازما التي تنشأ من شمسنا والتي تغلف النظام الشمسي بأكمله. هذا ما فعله فوييجر 1 للتو.

لم تكن فوييجر 1 أول مركبة فضائية بين النجوم في التاريخ ، ولم تنطلق فوييجر 2 لزيارة جميع الكواكب العملاقة الأربعة ... ولكن قبل أن تكون مهمات الكوكب المزدوج ، توقعت ناسا أن يكون استكشافها للكواكب الخارجية عملاقًا. قضية.

الوصول إلى هذه النقطة يشبه الكرز على كعكة متجمدة بشدة بالفعل. لم تكن فوييجر 1 أول مركبة فضائية بين النجوم في التاريخ ، ولم تنطلق فوييجر 2 لزيارة جميع الكواكب العملاقة الأربعة. تم إطلاق كلاهما كطيران بسيط نسبيًا لكوكب المشتري وزحل. ولكن قبل أن تكون مهمات الكوكب المزدوج ، توقعت ناسا أن يكون استكشافها للكواكب الخارجية أمرًا عظيمًا.

أصول الجولة الكبرى

بدأت ناسا التفكير في مستقبلها بعد أبولو في عام 1965 ، قبل ثلاث سنوات من انطلاق أول مهمة مأهولة لبرنامج القمر. كان هناك عدد من المهمات المأهولة المحتملة في الأفق تتراوح من استكشاف الكواكب المجاورة لنا إلى بناء محطة فضائية مدارية. ولكن كان هناك أيضًا تحرك لإحضار استكشاف الكواكب بدون طيار إلى المقدمة ، وما قد تبدو عليه هذه البعثات وقع على عاتق مجلس علوم الفضاء التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم. في اجتماع في ذلك الصيف ، أعد المجلس دراسة تحث ناسا على تحويل تركيزها من القمر إلى الكواكب ، مع إيلاء اهتمام خاص للمريخ والزهرة ، دون تجاهل الكواكب الخارجية العملاقة.

اقترحت الدراسة أن تقوم ناسا باستكشاف الكواكب الخارجية إما بسلسلة من المركبات الفضائية الاستطلاعية الصغيرة أو بمهمة مسح كبيرة متعددة الكواكب. كانت المهمة الأخيرة خيارًا جذابًا. لم يقتصر الأمر على إطلاق مركبة فضائية واحدة بسعر أرخص من إطلاق سلسلة من المركبات الأصغر ، فقد استفاد ملف تعريف الكواكب المتعددة من محاذاة كوكبية لمرة واحدة في 175 عامًا والتي تصادف أن تكون في الأفق نافذة إطلاق مواتية لمسح متعدد الكواكب كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون وبلوتو كان موجودًا بين عامي 1976 و 1980. لكن دعم مهمة الكواكب المتعددة لم يكن بالإجماع. فضل العديد من العلماء العديد من المهمات الصغيرة التي جلبت التكرار إلى استكشاف الكواكب بالإضافة إلى فرصة شحذ كل مهمة نحو الإجابة على سؤال معين.

وقع الاختيار بين هذه المهام المحددة على عاتق فريق عمل الكواكب الخارجية التابع لوكالة ناسا والذي تأسس في عام 1969. أيد الفريق العامل مهمة التحليق فوق الكواكب المتعددة ولكنه وسعها من مهمة واحدة إلى مهمتين ، كل منهما ستزور ثلاثة كواكب - كوكب المشتري - زحل - بلوتو بدأت المهمة في عام 1977 ، وبدأت مهمة كوكب المشتري وأورانوس ونبتون في عام 1979. يمكن لبعثتين بدلاً من واحدة زيارة جميع الكواكب الخمسة في إطار زمني أقصر ، مما يبسط التكنولوجيا. بمجرد أن دعم علماء من مجلس علوم الفضاء هذا القرار ، قامت إدارة ناسا بتضمين هذه الجولة الكبرى (GT) في طلب التمويل لعام 1971.

ربما كان أعظم بطل لمهمة التحليق متعدد الكواكب هو مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا. في عام 1967 ، قبل وقت طويل من توقيع مقر ناسا رسميًا على المشروع ، بدأ مختبر الدفع النفاث في الترويج لفكرة GT كمهمة لمختبر الدفع النفاث. والمهمة التي تخيلها مختبر الدفع النفاث ، ترقى إلى مستوى اسمه. وتألفت من أربع عمليات إطلاق: مهمتان للمشتري وزحل وبلوتو في عامي 1976 و 1977 ، ومهمتين جوبيتر وأورانوس ونبتون في عام 1979.

في قلب جميع البعثات الأربع ، كانت هناك مركبة فضائية جديدة طورها مختبر الدفع النفاث تسمى TOPS. صُممت لتستمر لمدة تصل إلى 10 سنوات ، وهو الوقت الذي ستحتاج فيه كل مركبة فضائية لزيارة ثلاثة كواكب ، وكان قلب هذه المركبة الفضائية الجديدة عبارة عن جهاز كمبيوتر للاختبار الذاتي وإصلاحه يسمى STAR. جادل مختبر الدفع النفاث أنه في حين أن المركبة الفضائية الأكثر متانة والكمبيوتر المتطور سيزيدان من تكلفة ووزن المهمة ، فإن تطوير هذه التقنيات الجديدة سيخلق الكثير من الوظائف.

الاستفادة من التجربة

عندما تبلورت فكرة جي تي ، أصبح شيء واحد واضحًا: إرسال مركبة فضائية واحدة لزيارة الكواكب الخارجية كان مهمة مكلفة للغاية. كان إرسال أربعة أمرًا مستحيلًا. وكان عصر الميزانيات المتضخمة يقترب بسرعة من نهايته. عندما تولى ريتشارد نيكسون الرئاسة في يناير 1969 ، أدخل تخفيضات أكثر صرامة في الميزانية لتمويل ناسا المتضائل بالفعل. بالنسبة لنيكسون ، لم يعد الفضاء ساحة معركة للحرب الباردة ولم يكن برنامج أبولو ، الذي اعتبره برنامج كينيدي ، يستحق الاستمرار.

وبدلاً من ذلك ، اختار نيكسون برنامج مكوك الفضاء. بين المكوك الجديد ومهمة Viking الحالية لإنزال طائرتين على المريخ ، كان من الواضح أن نيكسون لن يوافق على مهمة جي تي أيضًا.

غير راغبة في تأجيل الفكرة ، عادت ناسا إلى لوحة الرسم للنظر في بدائل أرخص. لحسن الحظ ، كانت لدى الوكالة ومختبر الدفع النفاث على وجه التحديد خبرة سابقة في مهمات الكواكب للاستفادة منها مع برنامج مارينر.

تم تصميم سلسلة مهام Mariner لإطلاق أول مركبة فضائية أمريكية إلى كواكب أخرى ، وتحديداً المريخ والزهرة. حقق البرنامج هذا الهدف: أصبحت Mariner 2 أول مركبة فضائية تطير بالقرب من كوكب الزهرة في عام 1962 وتمكنت Mariner 4 من إلقاء نظرة فاحصة على المريخ في عام 1965. حتى أن برنامج Mariner شهد الاستخدام الناجح لتحليق كوكبي إلى مقلاع من كوكب واحد إلى التالي. ستكون مهمة مارينر إلى كوكب المشتري وزحل مهمة طيران مزدوجة أخرى بتقنية مألوفة. بدا الأمر وكأن استكشاف الكواكب الخارجية سيحدث بطريقة مجزأة ، ولكن على الأقل كان ذلك في حدود ميزانية ناسا.

تضمن طلب ميزانية وكالة ناسا لعام 1973 تمويل زوج من المركبات الفضائية من فئة مارينر ، المركبة الفضائية مارينر جوبيتر-زحل التي سيتم إطلاقها في عام 1977. ستكون هذه المهمات بديلين لكوكبين لجي تي. تم التوقيع على البعثات إلى حيز الوجود في 18 مايو 1972.

سيكون فوييجر 2 ، الوحيد من الزوجين على المسار الصحيح ، قادرًا على زيارة أورانوس وفي النهاية نبتون. لم يكن الأمر سريعًا أو مؤكدًا ، لكن قطع الجولة الكبرى السابقة عادت معًا أخيرًا.

من مارينر إلى فوييجر

لتقليل التكلفة الإجمالية ، قررت ناسا ترك تصميم وبناء المركبة الفضائية Mariner Jupiter-Saturn لمختبر الدفع النفاث بدلاً من التعامل مع مقاول خارجي. كان لهذا تأثير إضافي يتمثل في منح العلماء والمهندسين في مختبر الدفع النفاث الفرصة للحفاظ على رؤيتهم الأكبر لمهمة جي تي. على الرغم من أن الكلمة الرسمية كانت أن Mariner Jupiter-Saturn سيزور أورانوس ونبتون فقط إذا نجحت مواجهات زحل ، كان لدى فريق JPL كل النية لبناء زوج من المركبات الفضائية التي ستستمر لفترة طويلة بما يكفي لزيارة جميع الكواكب العملاقة.

منذ البداية ، أدرك الفريق الإمكانات الهائلة للمهمة ، والتي يمكن أن تكون واحدة من المهام البارزة حقًا إن لم تكن المهمة الأكثر تميزًا في برنامج استكشاف الكواكب بأكمله. شرعوا في ملء هذه الإمكانية.

تم تطوير مهمة Mariner Jupiter-Saturn تحت قيادة Stone ، عالم فيزيائي الغلاف المغناطيسي من JPL الذي بدأ العمل على فكرة GT في عام 1970 وتم تسميته عالم المهمة الرئيسي في عام 1972. ومع تبلور الشكل ، تم استكمال تصميم Mariner بأنظمة فرعية مصممة لزيادة طول عمر المهمة ، التكنولوجيا التي كانت تُستخدم في مركبات Viking Mars المدارية.

بناءً على طلب ناسا ، قامت لجنة الطاقة الذرية بترقية بطاريات البلوتونيوم ليتم إطلاقها مع المركبة الفضائية مارينر جوبيتر-زحل حتى تستمر لأكثر من عشر سنوات ، مما يحل مشكلة تشغيل المركبة الفضائية من خلال مواجهتها النهائية مع نبتون. مكّن البرنامج 7 ملايين دولار إضافية من سلسلة من التحسينات العلمية والتكنولوجية ، من بينها جهاز كمبيوتر قابل لإعادة البرمجة مشابه لمفهوم STAR الذي تم إلغاؤه مع المركبة الفضائية TOPS.

تم تطوير الحمولة العلمية أيضًا مع مراعاة طول العمر. نظمت ناسا علماء البعثة في 11 فريقًا علميًا يقابل 11 مجالًا من مجالات التحقيق: التصوير ، وعلوم الراديو ، والتحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، والقياس المغناطيسي ، والجسيمات المشحونة ، والأشعة الكونية ، والقياس الضوئي ، وعلم الفلك الراديوي الكوكبي ، والبلازما ، والجسيمات. أما بالنسبة للأهداف المحددة ، فقد كانت الخصائص الفيزيائية للنباتات العملاقة - السمات السطحية ، وفترات الدوران ، وموازين الطاقة ، والأنظمة الحرارية للكواكب والأقمار ، والتحقيق في المجالات الكهرومغناطيسية والجاذبية في جميع أنحاء النظام الشمسي - هي الاهتمامات الرئيسية.

دحرجة اللكمات

في 4 مارس 1977 ، قبل حوالي ستة أشهر من الإطلاق ، تمت إعادة تسمية المركبتين الفضائيتين التوأم Mariner Jupiter-Saturn باسم Voyagers 1 و 2. تم إطلاق Voyager 2 أولاً في 22 أغسطس وتبع ذلك Voyager 1 في 5 سبتمبر.

لم يمض وقت طويل قبل أن تبدأ الأنظمة والأدوات بالفشل. قبل وصولها إلى كوكب المشتري ، توقفت منصة Voyager 1 للمسح الضوئي ، والتي تدور على ثلاثة محاور وتوجه الكاميرات والمقاييس الطيفية ومقياس الصورة في الاتجاهات الأكثر إثارة للاهتمام من الناحية العلمية. تعطلت منصة المسح الخاصة بـ Voyager 2 بالمثل بعد مواجهتها مع زحل.

واجهت Voyager 2 أيضًا مشاكل كبيرة مع فشل أنظمة الراديو الخاصة بها في وقت مبكر من المهمة ، ولكن سلسلة من الأوامر التي تم تحميلها على الكمبيوتر القابل لإعادة البرمجة ضمنت أن يكون لدى العلماء على الأقل الحد الأدنى من الاتصالات مع وكيلهم عندما يواجهون كواكب. وتأثرت كلتا المركبتين الفضائيتين بمستويات الإشعاع المرتفعة حول أوامر المشتري وأصبح من الصعب إرسالها وتضررت بعض الأجهزة. لكن التهديد المستمر بالفشل الكامل لم يتحقق أبدًا.

عندما غادرت Voyager 1 زحل في عام 1980 ، كانت العودة العلمية من المهمة رائعة للغاية ، واعتبرت Voyager 2 في حالة صحية جيدة بما يكفي بحيث تم منح المهمة تمديدًا. سيكون فوييجر 2 ، الوحيد من الزوجين على المسار الصحيح ، قادرًا على زيارة أورانوس وفي النهاية نبتون. لم يكن الأمر سريعًا أو مؤكدًا ، لكن قطع الجولة الكبرى السابقة عادت معًا أخيرًا.

فوييجر 1 على وشك مغادرة النظام الشمسي بعد إطلاقه قبل 35 عامًا ، مما يجعله أبعد جسم من صنع الإنسان عن الأرض وقريبًا جدًا من دخول الفضاء بين النجوم [AP]

يُعزى النجاح المستمر خلال المهمات الأولية والممتدة إلى حد كبير إلى التحسين المستمر للفريق العلمي للمركبة الفضائية أثناء تحليقها بعيدًا عن الأرض كل دقيقة. في ترقية كاميرا Mariner 10 إلى صورة Mercury ، طور مهندسو JPL تقنية إلكترونية جديدة تقرأ إشارة الصورة ببطء ثلاث مرات. طبقوا نفس التقنية على كاميرات Voyager ووجدوا أنها لم تسهل نقل البيانات من زحل فحسب ، بل كانت إجراءً ضروريًا للتصوير في أورانوس.

طور المهندسون أيضًا نوعًا جديدًا من الترميز الذي يعد بنقل بيانات خالٍ من الأخطاء ، وتم إرسال هذا إلى فوييجر 2 استعدادًا لمواجهته مع أورانوس. بمجرد أن أصبحت شبكة الفضاء العميق التابعة لوكالة ناسا لمحطات التتبع غير قادرة على ضمان الاتصال المتسق مع المركبة الفضائية فوييجر البعيدة بشكل متزايد ، استعار مهندسو مختبر الدفع النفاث تقنية من علم الفلك الراديوي وقاموا بتجميع هوائيين معًا لتحسين قوة الإشارة. من بين مواقع التتبع التي قامت بتحديثها ، قامت وكالة ناسا بترقية المرافق في تلسكوب راديو مصفوفة كبيرة جدًا في نيو مكسيكو مما جعلها في الحال نقطة اتصال لمقابلة فوييجر 2 مع نبتون ، ومرفقًا حديثًا لعلم فلك الرادار الكوكبي.

نجاح باهر

تستمر هذه المراجعة والترقية المستمرة في أن تكون جزءًا رئيسيًا من نجاح Voyager ، وكذلك معرفة الفريق بالمهمة. ومؤخرًا ، سمح الاستخدام الذكي للأدوات للإجابة على الأسئلة التي لم يتم تصميمها للإجابة عليها ، للفريق العلمي بمواصلة اكتشاف اكتشافات جديدة. مثال على ذلك ، الإعلان عن حالة Voyager 1 بين النجوم. البلازما هي المؤشر الرئيسي على أن المركبة الفضائية في منطقة جديدة من الفضاء ، لكن أداة قياس البلازما فوييجر 1 فشلت منذ فترة طويلة. لذلك استخدم الفريق الهوائيين اللذين يقيسان المجالات المغناطيسية بدلاً من ذلك. وقرروا أن التغيير في اتجاه المجال المغناطيسي يدل على تغير في بيئة البلازما. هذا هو بالضبط ما سجلته فوييجر 1 أثناء مرورها في الفضاء بين النجوم.

إنه لمن المذهل أن نعتقد أن مهمات Voyager التي أخذتنا في جولة كبيرة في النظام الشمسي بدأت حياتها كنسخة أرخص من مهمة Grand Tour المثالية. والمهمة لم تنته بعد. لا تزال كلتا المركبتين الفضائيتين فوييجر تتحدثان إلى الأرض باستخدام الأدوات التي لا تزال تعمل ، وتعطي معلومات عن أبعد نطاقات النظام الشمسي والفضاء بين النجوم.

لكن لا يمكنهم الاستمرار إلى الأبد. بدءًا من عام 2020 ، سيتعين على الفريق العلمي إيقاف تشغيل جهاز واحد سنويًا للحفاظ على الطاقة. في عام 2025 ، مع نفاد الوقود ، سيتم إغلاق المركبتين بشكل دائم. نأمل بحلول ذلك الوقت ، أن تكون لدينا مهمة جديدة طويلة المدى في الفضاء السحيق في طور الإعداد لنتطلع إليها. حتى لو كان صغيرًا لديه القدرة على النمو ليصبح شيئًا أكبر بكثير.

تتمتع إيمي شيرا تيتل بخلفية أكاديمية في تاريخ العلوم وتعمل الآن كاتبة علمية مستقلة متخصصة في تاريخ رحلات الفضاء. تحتفظ بمدونتها الخاصة ، Vintage Space ، وتساهم بانتظام في Discovery News و Scientific American و Motherboard و DVICE.


كشف أسرار زحل و # 8217: الذكرى الأربعون لـ The Voyager 1 Flyby

في عام 1980 ، أصبح فوييجر 1 ثاني مسبار فضائي يطير على الإطلاق عبر كوكب زحل. فويجران 1 و 2 عبارة عن مسبارين فضائيين تم إطلاقهما في عام 1977. وقد تم تصميمهما لما كان سيطلق عليه الجولة الكبرى للكواكب الخارجية. إن الاصطفاف النادر للكواكب الذي يحدث كل 175 عامًا فقط من شأنه أن يسمح لمسبار فضاء بزيارة جميع عمالقة الغاز الخارجي الأربعة. كل من فوييجر 1 وفوييجر 2 سيطيران خلف كوكب المشتري وزحل. ستواصل فوييجر 2 طريقها إلى أورانوس في عام 1986 ، وأخيراً نبتون في عام 1989.

في 1 سبتمبر 1979 ، أصبح بايونير 11 أول مسبار فضائي يطير فوق زحل. لم تكن الكاميرات والأدوات الموجودة على هذا المسبار متطورة مثل تلك الموجودة على فوييجر. سيكون الأمر متروكًا لمسابير Voyager للكشف بالتفصيل عن عظمة كوكب زحل وأقماره. في 12 نوفمبر 1980 ، اقتربت فوييجر 1 من زحل ، حيث اقتربت من مسافة 124000 كيلومتر من قمم سحابة زحل # 8217s. أكد المسبار أن غالبية الغلاف الجوي لزحل يتكون من غاز الهيدروجين. قاس فوييجر 1 دوران زحل في 10 ساعات و 39 دقيقة. تم التقاط مئات الصور لكوكب زحل ونظام الحلقات الخاص به. تم تحديد الحلقات لتكون مصنوعة بالكامل تقريبًا من جليد الماء ، مع كمية صغيرة من المواد الصخرية.

لون فوييجر كاذب لصورة زحل

بالإضافة إلى دراسة زحل عن قرب ، قام فوييجر 1 أيضًا بتصوير وجمع البيانات حول العديد من أقمار زحل. كان من الأهمية بمكان زحل وأكبر قمر # 8217s ، تيتان. تيتان فريد من نوعه في النظام الشمسي باعتباره القمر الوحيد الذي يتمتع بجو سميك وكبير.يتكون الغلاف الجوي لتيتان إلى حد كبير من النيتروجين مع سحب الميثان والإيثان والضباب الدخاني العضوي الغني بالنيتروجين. من أجل إجراء تحليق قريب من تيتان ، لن تتمكن فوييجر 1 من الاستمرار في أورانوس ونبتون. كان لقاء تيتان مهمًا للغاية من قبل علماء البعثة. إذا فشلت Voyager 1 في الحصول على بيانات Titan ، فسيتم إعادة توجيه Voyager 2 إلى Titan ولن تستمر في Uranus و Neptune.

تم التقاط سطح Titan & # 8217s بواسطة Huygen & # 8217s Titan Lander Probe

بعد اللقاء الناجح مع زحل وقمره تيتان ، ستستمر فوييجر 1 في رحلتها إلى منطقة الغلاف الشمسي. الغلاف الشمسي هو الحد النظري حيث يتم إيقاف الرياح الشمسية للشمس بواسطة الوسط النجمي. هنا ، لم تعد الرياح الشمسية وقوة # 8217 كبيرة بما يكفي لدفع الرياح النجمية للنجوم المحيطة. في 25 أغسطس 2012 ، أصبحت فوييجر 1 أول مركبة فضائية تعبر منطقة الغلاف الشمسي وتدخل الوسط النجمي.

كما ستزور مركبات فضائية أخرى زحل. كانت فوييجر 2 تطير في الماضي في أغسطس 1981. وذهبت المركبة الفضائية كاسيني إلى مدار حول زحل في 1 يوليو 2004. وستواصل كاسيني إرسال الصور والبيانات إلى أن تنتهي المهمة في 15 سبتمبر 2017 ، عندما أخذها المسبار & # 8217s مسار في الغلاف الجوي العلوي لزحل & # 8217s حيث احترق. كما سلمت المركبة الفضائية كاسيني مسبار هبوط Huygens Titan. أصبحت Huygens أول مركبة فضائية تهبط على تيتان في 14 يناير 2005 ، مما أعطانا مناظرنا التفصيلية الأولى لسطح هذا القمر الغامض.

كانت المركبة الفضائية فوييجر 1 في نوفمبر 1980 على الرغم من أن ذلك مهد الطريق حقًا لهذه المهمات المستقبلية من خلال إعطائنا أول نظرة عن قرب على زحل وحلقاته وأقماره. مهمة حقيقية في استكشاف الفضاء.

تم التقاط صورة فوييجر في 3 نوفمبر 1980 لكوكب زحل واثنين من أقماره: تيثيس وديون

فوييجر 1: "المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكنها"

قد يجادل العلماء في الموقع الدقيق لـ Voyager 1 ، لكن المركبة الفضائية لا تزال واحدة من أعظم قصص نجاح ناسا. ألقِ نظرة على بعض الصور المذهلة التي قدمها المسبار لجمهوره المتجه إلى الأرض.

كوكب المشتري ، بقعة حمراء كبيرة وثلاثة من أكبر أربعة أقمار صناعية في هذه الصورة التي التقطت في 5 فبراير 1979 ، بواسطة فوييجر 1.

تم الحصول على منظر دراماتيكي للبقعة الحمراء العظيمة لكوكب المشتري والمناطق المحيطة بها بواسطة فوييجر 1 في 25 فبراير 1979.

تم تجميع هذه الصورة للمشتري من ثلاث سلبيات بالأبيض والأسود من مرشحات ألوان مختلفة وأعيد تجميعها لإنتاج صورة ملونة.

التقط فوييجر 1 أول دليل على وجود حلقة حول كوكب المشتري. يظهر التعريض الضوئي المتعدد للحلقة الباهتة الرفيعة للغاية على شكل شريط ضوئي عريض يتقاطع مع وسط الصورة. تبدو النجوم الخلفية مثل دبابيس الشعر المكسورة بسبب حركة المركبة الفضائية خلال التعرض لمدة 11 دقيقة. النقاط السوداء هي نقاط معايرة هندسية في الكاميرا.

تظهر هذه الصورة الفسيفسائية لقمر المشتري "آيو" مجموعة متنوعة من الميزات التي تبدو مرتبطة بالنشاط البركاني المكثف. تم تحديد الميزة الدائرية على شكل دونات في المركز على أنها بركان ثائر معروف.

تظهر صورة أخرى لـ "Io" عمودًا نشطًا لبركان أطلق عليه اسم "Loki".

تظهر صورة ملف ناسا في أغسطس 1998 صورة ملونة حقيقية لكوكب زحل تم تجميعها من المركبة الفضائية فوييجر 2.

تُظهر صورة فسيفساء لحلقات زحل ، التقطتها فوييجر 1 التابعة لناسا في 6 نوفمبر 1980 ، ما يقرب من 95 سمة فردية متحدة المركز في الحلقات. كان يُعتقد في السابق أن بنية الحلقة ناتجة عن تفاعل الجاذبية بين أقمار زحل الصناعية ومدار جسيمات الحلقة ، ولكن وجد الآن أنه معقد جدًا لهذا التفسير وحده.

التقطت المركبة الفضائية فوييجر 1 هذه الصورة لريا ، وهو أكبر قمر صناعي غير هوائي لكوكب زحل ، في 11 نوفمبر 1980.

يظهر السطح المليء بالفوهات لقمر زحل "ميماس" في هذه الصورة التي التقطتها فوييجر 1 في 12 نوفمبر 1980. وتظهر الفوهات الصدمية التي أحدثها اندلاع الحطام الكوني أكبرها يبلغ قطرها أكثر من 100 كيلومتر (62 ميلاً) وتعرض قمة مركزية بارزة.

يُرى أوبيرون ، أبعد وأكبر قمر لأورانوس ، في صورة فوياجر 2 هذه ، التي تم الحصول عليها في 22 يناير 1986.

هذه الصورة للأرض ، التي يطلق عليها اسم "Pale Blue Dot" ، هي جزء من أول "صورة" للنظام الشمسي التقطتها Voyager 1. حصلت المركبة الفضائية على إجمالي 60 إطارًا لفسيفساء النظام الشمسي من مسافة أكثر من 4 مليارات ميل من الأرض. تقع الأرض في وسط أحد أشعة الضوء المتناثرة ، والتي تنتج عن التقاط الصورة بالقرب من الشمس.

التقطت هذه الصورة لقمر المشتري "كاليستو" من مسافة 350 ألف كيلومتر. يُعتقد أن "عين الثور" الكبيرة في الجزء العلوي من الصورة هي حوض تأثير تشكل في وقت مبكر من تاريخ كاليستو. يبلغ عرض المركز المشرق للحوض حوالي 600 كيلومتر وعرض الحلقة الخارجية حوالي 2600 كيلومتر.

تم إرفاق سجل ذهبي في غلافه بمسبار فوييجر 1 قبل الإطلاق. يحتوي السجل الذي يحمل عنوان "أصوات الأرض" على مجموعة مختارة من تسجيلات الحياة والثقافة على الأرض. يحتوي الغلاف أيضًا على تعليمات لأي كائن فضائي يرغب في تشغيل التسجيل.

  • تم إطلاق Voyager 1 في عام 1977 ، وكان جزءًا من مهمة مركبة فضائية مزدوجة في جولة متعددة الكواكب
  • تسمح محاذاة كوكبية نادرة للمهمة بالسفر عبر كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون
  • قدم فوييجر نظرة ثاقبة لا مثيل لها لنظامنا الشمسي
  • أعلنت وكالة ناسا أن فوييجر 1 قد غادرت الغلاف الشمسي العام الماضي ، لكن البعض يشكك في ذلك

The Art of Movement هو عرض شهري يسلط الضوء على أهم الابتكارات في العلوم والتكنولوجيا التي تساعد في تشكيل عالمنا الحديث.

(سي إن إن) - تتأرجح عبر مجرة ​​درب التبانة كمستكشف أبدي - تواصل المركبة الفضائية فوييجر 1 الكشف بلا مبالاة عن ألغاز النظام الشمسي لجمهور آسر على الأرض.

البراكين النشطة وأمطار الميثان والسخانات الجليدية والتفاصيل المعقدة حول حلقات زحل - تُقرأ قائمة الاكتشافات المنسوبة إلى المهمة مثل رواية خيال علمي خيالية ولكنها أحدثت ثورة في علم الفلك الكوكبي.

بعد سبعة وثلاثين عامًا من إطلاقه ، لا يزال Voyager 1 موجودًا في مساحة شاسعة من الفضاء ، حيث ينقل البيانات الجديدة بشكل دوري إلى الوطن. ولكن في عام 2013 ، أصدرت وكالة ناسا إعلانًا رائدًا يفيد بأن فوييجر 1 قد ترك الغلاف الشمسي - "فقاعة" حد مغناطيسية ، إذا صح التعبير ، والتي يستخدمها العلماء لشرح فصل نظامنا الشمسي عن بقية المجرة.

"هذا يعني أن فوييجر قد سافرت خارج فقاعة شمسنا" ، تشرح سوزي دود ، مديرة مشروع فوييجر. "البيانات التي ترسلها لنا Voyager 1 الآن هي بيانات من نجوم أخرى ومن ثورات المستعرات الأعظمية وبقايا النجوم التي انفجرت على مدار التاريخ."

إنه إنجاز مذهل لمسبار تم إنشاؤه لمهمة أولية مدتها خمس سنوات. ولكن الآن ، وليس للمرة الأولى منذ البيان الاستثنائي ، أثيرت الشكوك حول ما إذا كانت المركبة قد قامت بالفعل بعملية العبور التاريخية.

في حين أن القياسات سمحت لوكالة ناسا بالشعور بالثقة الكافية لتأكيد دخول فوييجر 1 إلى الفضاء بين النجوم ، لا يزال اثنان من علماء جامعة ميشيغان الذين عملوا في مهمات فوييجر متشككين.

إحياء الهبوط على سطح القمر اشتعلت التوهجات الشمسية على الكاميرا تدريب انعدام الجاذبية مع وكالة ناسا مناورة المركبة الفضائية كيوريوسيتي التابعة لناسا

قال جورج جلويكلر ، أستاذ علوم الغلاف الجوي والمحيطات وعلوم الفضاء بجامعة ميتشيغان ، والمؤلف الرئيسي لدراسة جديدة ، في بيان صحفي صادر عن الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي: "سيستمر هذا الجدل حتى يتم حله عن طريق القياسات".

تحقيقًا لهذه الغاية ، توقع جلويكلر وزميله الأستاذ بجامعة ميشيغان والمؤلف المشارك للدراسة لين فيسك أنه عندما تعبر فوييجر العتبة إلى الفضاء بين النجوم ، سيحدد المسبار انعكاسًا في المجال المغناطيسي ، والذي سيتم نقله مرة أخرى إلى العلماء على الأرض ، تحديد موقع المركبة الفضائية بشكل قاطع. إنهم يتوقعون أن يحدث هذا التحول في المجال المغناطيسي في العامين المقبلين ، وإذا لم يحدث ذلك ، فسيؤكد ذلك أن فوييجر 1 قد غادرت بالفعل الغلاف الشمسي.

ولكن على الرغم من أننا قد لا نعرف الموقع الدقيق لـ Voyager 1 ، إلا أننا نعلم أنها واحدة من أكثر المركبات الفضائية نجاحًا على الإطلاق.

المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكن أن'

تم إطلاق فوييجر بشكل فردي في صيف عام 1977 ، وكانت مهمة أولية لمركبة فضائية مزدوجة طورتها وكالة ناسا لاستكشاف كوكب المشتري وزحل وأقمراهما الأكبر.

بعد الانتهاء بنجاح من الأهداف الأساسية لمهمة Voyager ، أتاحت محاذاة كوكبية نادرة فرصًا رائعة للمركبتين لمواصلة استكشاف الفضاء.

"استفاد فوييجر من محاذاة الكواكب الخارجية ، وهي كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون ، لتتمكن من المرور من خلال هذه الكواكب الأربعة في فترة 12 عامًا. هذا الاصطفاف للكواكب يحدث فقط كل 176 سنة ،" يقول دود - الذي وصف فوييجر 1 بأنه "المركبة الفضائية الصغيرة التي يمكنها ذلك".

لذلك في عام 1980 تم تمديد مهمة Voyager رسميًا وتغيير اسمها إلى مهمة Interstellar. كانت المجسات تشارك الآن في رحلة استكشافية إلى أبعد مناطق الغلاف الجوي للشمس. وما بعدها.

من خلال إعادة برمجة التحكم عن بعد - وهو تقدم تقني غير متوفر عند الإطلاق - باستخدام مجال جاذبية زحل ، تم إطلاق مسبار فوييجر 1 مثل مقلاع على مسار من شأنه أن يأخذها إلى الفضاء بين النجوم.

في هذه الأثناء ، تم إعادة توجيه فوييجر 2 إلى مسار طيران جديد ، مع مشاهدة نبتون وأورانوس ، قبل أن تتبع نظيرتها في نهاية المطاف خارج الغلاف الشمسي. حتى يومنا هذا ، لا يزال الكائن الوحيد من صنع الإنسان الذي زار نبتون وأورانوس.

ليس سيئًا بالنسبة للتكنولوجيا القديمة التي تحتوي على 70 كيلو بايت فقط من الذاكرة على متن 16 جيجا بايت أي فون 5 لديها أكثر من 240،000 ضعف هذا المقدار.

تعد Voyager 1 الآن بعيدة جدًا عن الأرض بحيث تستغرق الأوامر أكثر من 17 ساعة للوصول إليها. ولكن سيمر وقت قصير قبل أن تصادف المركبة الفضائية أي كواكب أخرى.

يقول دود: "سوف يستغرق الأمر 40 ألف سنة قبل أن نأتي في غضون ثلاث سنوات ضوئية من أقرب شمس تالية أو أقرب نجم آخر". "وهذا وقت طويل جدا."


فوييجر 1 تستكشف زحل - التاريخ

وقعت مواجهات فوييجر 1 و 2 زحل بفاصل تسعة أشهر ، في نوفمبر 1980 وأغسطس 1981. تغادر فوييجر 1 النظام الشمسي. أكملت فوييجر 2 مواجهتها مع أورانوس في يناير 1986 ومع نبتون في أغسطس 1989 ، وهي الآن أيضًا في طريقها خارج النظام الشمسي.

زادت مواجهتا زحل من معرفتنا وغيرت فهمنا لكوكب زحل. قدمت الملاحظات الممتدة وقريبة المدى بيانات عالية الدقة تختلف كثيرًا عن الصورة التي تم تجميعها خلال قرون من الدراسات القائمة على الأرض.

فيما يلي ملخص للنتائج العلمية التي توصل إليها فويجرز في زحل.

يتكون الغلاف الجوي لكوكب زحل بالكامل تقريبًا من الهيدروجين والهيليوم. وجدت فوييجر 1 أن حوالي 7 في المائة من حجم الغلاف الجوي العلوي لزحل هو الهيليوم (مقارنة بـ 11 في المائة من الغلاف الجوي لكوكب المشتري) ، في حين أن البقية تقريبًا هي الهيدروجين. نظرًا لأنه كان من المتوقع أن تكون وفرة الهيليوم الداخلية لزحل مماثلة لوفرة الشمس والمشتري ، فإن الوفرة المنخفضة من الهيليوم في الغلاف الجوي العلوي قد تشير إلى أن الهليوم الأثقل قد يغرق ببطء عبر هيدروجين زحل مما قد يفسر الحرارة الزائدة التي يشعها زحل على الطاقة يستقبل من الشمس. (زحل هو الكوكب الوحيد الأقل كثافة من الماء. وفي حالة عدم وجود بحيرة كبيرة بما يكفي ، فإن زحل سوف يطفو فيه).

قد تكون التباينات الخافتة والاختلافات اللونية على زحل ناتجة عن اختلاط أفقي أكثر أو إنتاج أقل للألوان المحلية مقارنة بجو المشتري. بينما شهدت Voyager 1 القليل من العلامات ، شهدت كاميرات Voyager 2 الأكثر حساسية العديد منها: أشكال بيضاوية طويلة العمر ، وميزات مائلة في مناطق القص بين الشرق والغرب ، وأخرى مماثلة ، ولكنها أصغر بشكل عام ، على كوكب المشتري.

تهب الرياح بسرعات عالية في زحل. بالقرب من خط الاستواء ، قاس فوييجر سرعة الرياح بحوالي 500 متر في الثانية (1100 ميل في الساعة). تهب الرياح في الغالب في الاتجاه الشرقي. تم العثور على أقوى رياح بالقرب من خط الاستواء ، وتنخفض السرعة بشكل موحد عند خطوط العرض العليا. عند خطوط العرض الأكبر من 35 & # 176 ، تتناوب الرياح شرقًا وغربًا مع زيادة خط العرض. تشير الهيمنة الملحوظة للتيارات النفاثة باتجاه الشرق إلى أن الرياح لا تقتصر على الطبقة السحابية ، ولكن يجب أن تمتد إلى الداخل على الأقل 2000 كيلومتر (1200 ميل). علاوة على ذلك ، تُظهر القياسات التي أجرتها فوييجر 2 تناسقًا مذهلاً بين الشمال والجنوب مما دفع بعض العلماء إلى اقتراح أن الرياح قد تمتد من الشمال إلى الجنوب عبر الجزء الداخلي من الكوكب.

أثناء وجود فوييجر 2 خلف زحل ، اخترق شعاعها الراديوي الغلاف الجوي العلوي وقاس درجة الحرارة والكثافة. تم العثور على درجات حرارة لا تقل عن 82 كلفن (-312 & # 176 فهرنهايت) عند مستوى 70 ملي بار (الضغط السطحي على الأرض هو 1000 ملي بار). ارتفعت درجة الحرارة إلى 143 كلفن (-202 & # 176 فهرنهايت) عند أعمق المستويات التي تم فحصها - - حوالي 1200 مليبار. بالقرب من القطب الشمالي كانت درجات الحرارة حوالي 10 & # 176 درجة مئوية (18 & # 176 فهرنهايت) أكثر برودة عند 100 مليبار مما كانت عليه عند خطوط العرض الوسطى. قد يكون الاختلاف موسميًا.

وجد فوييجر انبعاثات فوق بنفسجية شبيهة بالشفق القطبي للهيدروجين في خطوط العرض الوسطى في الغلاف الجوي ، والشفق القطبي عند خطوط العرض القطبية (فوق 65 و 176). قد يؤدي النشاط الشفقي عالي المستوى إلى تكوين جزيئات الهيدروكربون المعقدة التي يتم نقلها باتجاه خط الاستواء. تظل الشفق القطبي في منتصف العرض ، والذي يحدث فقط في المناطق المضاءة بنور الشمس ، لغزًا ، لأن القصف بواسطة الإلكترونات والأيونات ، المعروف بتسببه في حدوث الشفق القطبي على الأرض ، يحدث بشكل أساسي عند خطوط العرض العالية.

قام كل من فويجرز بقياس دوران زحل (طول اليوم) في 10 ساعات و 39 دقيقة و 24 ثانية.

ربما كانت أكبر المفاجآت والألغاز المحيرة التي وجدها فويجرز في الحلقات.

وجدت فوييجر 1 هيكلًا كبيرًا في الحلقات الكلاسيكية أ ، ب ، ج. يقترح بعض العلماء أن الهيكل قد يكون عبارة عن فجوات وفجوات لم يتم حلها. كانت الصور التي التقطتها فوييجر 1 أقل دقة من تلك الموجودة في فوييجر 2 ، واعتقد العلماء في البداية أن الفجوات قد تكون ناتجة عن أقمار صناعية صغيرة تدور حول الحلقات وتكتسح مجموعات من الجسيمات. تم اكتشاف إحدى هذه الفجوات عند الحافة الداخلية لقسم كاسيني.

قدمت قياسات فوييجر 2 البيانات التي يحتاجها العلماء لفهم الهيكل. لم تظهر الصور عالية الدقة للحافة الداخلية لقسم كاسيني أي علامة على وجود أقمار صناعية أكبر من خمسة إلى تسعة كيلومترات (ثلاثة إلى ستة أميال). لم يتم إجراء أي بحث منهجي في فجوات الحلقة الأخرى.

قدم مقياس ضوئي فوييجر 2 المزيد من المفاجآت. قامت الأداة بقياس التغيرات في ضوء النجوم من Delta Scorpii حيث طار Voyager 2 فوق الحلقات ومر الضوء من خلالها. يمكن للمقياس الضوئي حل الهياكل التي يقل حجمها عن 300 متر (1000 قدم).

أظهرت تجربة حجب النجوم أن هناك القليل من الفجوات الواضحة في الحلقات. وبدلاً من ذلك ، يبدو أن الهيكل في الحلقة B عبارة عن اختلافات في موجات الكثافة أو غيرها من أشكال الموجات الثابتة. تتشكل موجات الكثافة من تأثيرات الجاذبية لأقمار زحل. (نقاط الرنين هي الأماكن التي يدور فيها الجسيم حول زحل في نصف أو ثلث الوقت الذي يحتاجه القمر الصناعي ، مثل ميماس.) على سبيل المثال ، عند نقطة الرنين 2: 1 مع جانوس (1980S1) ، سلسلة من موجات الكثافة الخارجية حوالي 60 جرامًا من المادة لكل سنتيمتر مربع من مساحة الحلقة ، وسرعة الجسيمات بالنسبة لبعضها البعض حوالي ملليمتر واحد في الثانية. لذلك قد يكون الهيكل الصغير للحلقات عابرًا ، على الرغم من أن السمات الأكبر حجمًا ، مثل قسمي كاسيني وإنكي ، تبدو أكثر ديمومة.

حواف الحلقات حيث توجد الفجوات القليلة حادة لدرجة أن الحلقة يجب أن يكون سمكها أقل من 200 متر (650 قدمًا) هناك ، وقد لا يتجاوز سمكها 10 أمتار (33 قدمًا).

في كل حالة تقريبًا تظهر فيها فجوات واضحة في الحلقات ، تم العثور على حلقات غريبة الأطوار. تظهر جميعها اختلافات في السطوع. ترجع بعض الاختلافات إلى وجود التكتلات أو مكامن الخلل ، والبعض الآخر يرجع إلى الغياب شبه التام للمواد. يعتقد بعض العلماء أن التفسير الوحيد المعقول للمناطق الواضحة والحلقات الغريبة هو وجود أقمار صناعية قريبة غير مكتشفة.

تم العثور على حلقتين منفصلتين غير متصلين في فجوة الحلقة A ، والمعروفة باسم Encke's Gap ، على بعد حوالي 73000 كيلومتر (45000 ميل) من قمم سحابة زحل. بدقة عالية ، تحتوي واحدة على الأقل من الحلقات على خيوط متعددة.

تم اكتشاف الحلقة F لزحل بواسطة بايونير 11 في عام 1979. وأظهرت صور الحلقة F التي التقطتها فوييجر 1 ثلاث خيوط منفصلة تبدو ملتوية أو مضفرة. بدقة أعلى ، وجدت Voyager 2 خمسة خيوط منفصلة في منطقة ليس بها تجديل واضح ، وكشفت بشكل مفاجئ عن منطقة صغيرة واحدة فقط حيث بدت الحلقة F ملتوية. وجد مقياس الضوء الضوئي أن ألمع خيوط الحلقة F مقسم إلى ما لا يقل عن 10 خيوط. يُعتقد أن التقلبات نشأت عن اضطرابات الجاذبية التي تسببها أحد قمرين صناعيين للرعي ، بروميثيوس (1980S27). تبدو الكتل في الحلقة F موزعة بشكل موحد حول الحلقة كل 9000 كيلومتر (5600 ميل) ، وهو تباعد يتطابق تقريبًا مع الحركة النسبية لجزيئات الحلقة F والقمر الصناعي الراعي الداخلي في فترة مدارية واحدة. عن طريق القياس ، قد تعمل آليات مماثلة مع النغمات الغريبة الموجودة في Encke Gap.

يظهر المتحدث الموجود في الحلقة B فقط على مسافات شعاعية تتراوح بين 43000 كيلومتر (27000 ميل) و 57000 كيلومتر (35000 ميل) فوق سحب زحل. بعض المتحدثين ، التي يعتقد أنها تشكلت مؤخرًا ، ضيقة ولها محاذاة شعاعية ، ويبدو أنها تتأقلم مع المجال المغناطيسي لزحل في 10 ساعات و 39.4 دقيقة. يبدو أن المتحدث الأوسع والأقل شعاعيًا قد تشكل في وقت أبكر من الأمثلة الضيقة ويبدو أنه يتبع مدارات كبلر. تتكوّن المناطق الفردية بسرعات تحكمها مسافات من مركز الكوكب. في بعض الحالات ، يعتقد العلماء أنهم يرون أدلة على إعادة طبع المتحدث الجديد على الأقدم. لا يقتصر تكوينها على المناطق القريبة من ظل الكوكب ، ولكن يبدو أنه يفضل خط طول معين لزحل. عندما اقتربت كلتا المركبتين الفضائيتين من زحل ، بدا المتحدث داكنًا على خلفية حلقية ساطعة. عندما غادر فويجرز ، بدا المتحدث أكثر إشراقًا من مناطق الحلقة المحيطة ، مما يشير إلى أن المواد المتناثرة تعكس ضوء الشمس بشكل أكثر كفاءة في الاتجاه الأمامي ، وهي خاصية مميزة للجسيمات الدقيقة بحجم الغبار. يمكن رؤية المتحدث أيضًا بزوايا طور عالية في الضوء المنعكس من زحل على الجانب السفلي غير المضاء من الحلقات.

التحدي الآخر الذي يواجهه العلماء في فهم الحلقات هو أنه حتى الأبعاد العامة لا يبدو أنها تظل صحيحة في جميع المواضع حول زحل: تختلف مسافة الحافة الخارجية للحلقة B ، بالقرب من صدى 2: 1 مع ميماس ، بمقدار 140 كيلومترًا على الأقل (90 ميلاً) وربما حتى 200 كيلومتر (120 ميلاً). علاوة على ذلك ، فإن الشكل الإهليلجي للحافة الخارجية لا يتبع مدار كبلر ، لأن زحل يقع في مركز القطع الناقص ، وليس في بؤرة واحدة. من المرجح أن تكون تأثيرات الجاذبية لـ Mimas هي المسؤولة عن الشكل الإهليلجي ، وكذلك عن العرض المتغير لفجوة Huygens بين الحلقة B وقسم Cassini.

تيتان هو أكبر أقمار زحل. إنه ثاني أكبر قمر صناعي في المجموعة الشمسية ، والوحيد الذي يعرف أن له غلافًا جويًا كثيفًا.

قد يكون الجسم الأكثر إثارة للاهتمام ، من منظور أرضي ، في النظام الشمسي. لما يقرب من عقدين من الزمن ، بحث علماء الفضاء عن أدلة على الأرض البدائية. قد تكون الكيمياء في الغلاف الجوي لتيتان مشابهة لما حدث في الغلاف الجوي للأرض منذ عدة مليارات من السنين.

يعتقد علماء الفلك أن تيتان كان أكبر قمر صناعي في النظام الشمسي بسبب غلافه الجوي السميك والمعتم. كانت قياساتهم تقتصر بالضرورة على قمم السحابة. يُظهر الاقتراب القريب من فوييجر 1 والغطاء الراديوي القطري أن قطر سطح تيتان يبلغ 5150 كيلومترًا (3200 ميل) - - أصغر قليلاً من جانيميد ، أكبر قمر صناعي لكوكب المشتري. كلاهما أكبر من عطارد. يبدو أن كثافة تيتان تبلغ ضعف كثافة جليد الماء ، وقد تتكون من كميات متساوية تقريبًا من الصخور والجليد.

لا يمكن رؤية سطح تيتان في أي من صور فوييجر ، فهو مخفي بضباب كيميائي ضوئي كثيف يبلغ ارتفاع طبقته الرئيسية حوالي 300 كيلومتر (200 ميل) فوق سطح تيتان. يمكن رؤية عدة طبقات ضباب مميزة ومنفصلة فوق طبقة الضباب المعتمة. تندمج طبقات الضباب مع الطبقة الرئيسية فوق القطب الشمالي لتيتان ، لتشكل ما اعتقد العلماء في البداية أنه غطاء مظلم. تم العثور على غطاء المحرك ، في ظل ظروف المشاهدة الأفضل لـ Voyager 2 ، ليكون حلقة مظلمة حول العمود. يكون نصف الكرة الجنوبي أكثر إشراقًا من النصف الشمالي ، وربما يكون ذلك نتيجة لتأثيرات موسمية. عندما حلقت فويجرز في الماضي ، كان الموسم على تيتان يعادل منتصف أبريل وأوائل مايو على الأرض ، أو أوائل الربيع في نصف الكرة الشمالي وأوائل الخريف في الجنوب.

يبلغ الضغط الجوي بالقرب من سطح تيتان حوالي 1.6 بار ، أي 60 بالمائة أكبر من ضغط الأرض. يتكون الغلاف الجوي في الغالب من النيتروجين ، وهو أيضًا المكون الرئيسي للغلاف الجوي للأرض.

يبدو أن درجة حرارة السطح تبلغ حوالي 95 درجة كلفن (-289 & # 176 فهرنهايت) ، فقط 4 كلفن فوق درجة حرارة الميثان الثلاثية. ومع ذلك ، يبدو أن الميثان أقل من ضغط تشبعه بالقرب من أنهار سطح تيتان وبحيرات الميثان ربما لا وجود لها ، على الرغم من التشابه المحير مع الماء على الأرض. من ناحية أخرى ، يعتقد العلماء أن بحيرات الإيثان موجودة ، وربما يتحلل الميثان في الإيثان. يتم تحويل ميثان تيتان ، من خلال الكيمياء الضوئية المستمرة ، إلى الإيثان ، والأسيتيلين ، والإيثيلين ، وسيانيد الهيدروجين (عند دمجه مع النيتروجين). الأخير هو جزيء مهم بشكل خاص فهو لبنة من الأحماض الأمينية. لا شك أن درجة حرارة تيتان المنخفضة تمنع الكيمياء العضوية الأكثر تعقيدًا.

لا يحتوي تيتان على مجال مغناطيسي جوهري ، وبالتالي لا يحتوي على قلب سائل موصل وكهربائي. يخلق تفاعله مع الغلاف المغناطيسي لكوكب زحل أثرًا مغناطيسيًا خلف تيتان. يعمل القمر الصناعي الكبير أيضًا كمصدر لكل من ذرات الهيدروجين المحايدة والمشحونة في الغلاف المغناطيسي لزحل.

قبل أول لقاء مع فوييجر ، اعتقد علماء الفلك أن زحل يمتلك 11 قمرا صناعيا. وهم يعرفون الآن أنه يحتوي على 17 شخصًا على الأقل وربما أكثر. تم اكتشاف ثلاثة من أصل 17 بواسطة فوييجر 1. تم تحديد ثلاثة أقمار صناعية إضافية محتملة في بيانات التصوير منذ لقاء فوييجر 2. (تم اكتشاف ثلاثة آخرين في ملاحظات أرضية.)

القمر الأعمق ، أطلس ، يدور بالقرب من الحافة الخارجية للحلقة A ويبلغ حجمه حوالي 40 × 20 كيلومترًا (25 × 15 ميلًا). تم اكتشافه في صور Voyager 1.

يرعى القمر الصناعي القادم ، بروميثيوس ، الحافة الداخلية للحلقة F ويبلغ حجمه حوالي 140 × 100 × 80 كيلومترًا (90 × 60 × 50 ميلًا). التالي هو Pandora ، الراعي الخارجي للحلقة F ويبلغ حجمه 110 × 90 × 80 كيلومترًا (70 × 55 × 50 ميلًا). تم العثور على كلا الرعاة بواسطة فوييجر 1.

التالي هما Epimetheus و Janus ، اللذان يشتركان في نفس المدار - 91000 كيلومتر (56600 ميل) فوق الغيوم. نظرًا لقربهما من بعضهما البعض ، فإن الأقمار الصناعية تدور حول المدارات (يبعد الجزء الخارجي حوالي 50 كيلومترًا ، أو 30 ميلاً ، عن زحل من الداخل). يبلغ حجم يانوس 220 × 200 × 160 كيلومترًا (140 × 125 × 100 ميل) ، ويبلغ حجم إبيميثيوس 140 × 120 × 100 كيلومتر (90 × 70 × 50 ميلًا). تم اكتشاف كلاهما من قبل مراقبي الأرض.

يشترك قمر صناعي جديد ، هيلين ، في مدار ديون ، على بعد 60 و 176 تقريبًا من رفيقه الأكبر ، ويسمى ديون طروادة. تبلغ مساحتها حوالي 36 × 32 × 30 كيلومترًا (22 × 20 × 19 ميلًا). تم اكتشاف هيلين في الصور الأرضية.

يُطلق على قمرين صناعيين آخرين اسم Tethys Trojans لأنهما يدوران حول زحل في نفس مدار Tethys ، على بعد 60 & # 176 قبل وخلف ذلك الجسم. هم Telesto (حصان طروادة الرائد) و Calypso (تروجان). تم العثور على كلاهما في عام 1981 بين الملاحظات الأرضية التي تم إجراؤها في عام 1980. Telesto هو 34 × 28 × 26 كيلومترًا (21 × 17 × 16 ميلًا) وكاليبسو 34 × 22 × 22 كيلومترًا (21 × 14 × 14 ميلًا).

هناك ثلاثة أقمار صناعية غير مؤكدة. أحدهما يدور حول زحل في مدار ديون ، والثاني يقع بين مداري تيثيس وديون ، والثالث بين ديون وريا. تم العثور على الثلاثة في صور فوييجر ، لكن لم يتم تأكيدها من خلال أكثر من مشاهدة واحدة.

الميماس ، إنسيلادوس ، تيثيس ، ديون ، وريا كروية الشكل تقريبًا ويبدو أنها تتكون في الغالب من جليد مائي. يعكس إنسيلادوس ما يقرب من 100 في المائة من ضوء الشمس الذي يصيبه. تمثل الأقمار الخمسة جميعها نطاقًا للحجم لم يتم استكشافه من قبل.

يبدو أن كل من ميماس وتيثيس وديون وريا كلها محطمة في إنسيلادوس لديها السطح الأكثر نشاطًا لأي قمر صناعي في النظام (باستثناء احتمال تيتان ، الذي لم يتم تصوير سطحه). تم تحديد ما لا يقل عن خمسة أنواع من التضاريس على سطح إنسيلادوس. على الرغم من أنه يمكن رؤية الفوهات عبر أجزاء من سطحه ، فإن عدم وجود حفر في مناطق أخرى يعني أن عمر المناطق الأصغر سنًا أقل من بضع مئات من ملايين السنين. يبدو من المحتمل أن أجزاء من السطح لا تزال تخضع للتغيير ، نظرًا لأن بعض المناطق مغطاة بسهول متعرجة مع عدم وجود دليل على حدوث فوهات تصل إلى حد دقة كاميرات Voyager 2 (2 كيلومتر أو 1.2 ميل). يتقاطع نمط من الصدوع الخطية مع مناطق أخرى. من غير المحتمل أن يكون لقمر صناعي صغير مثل إنسيلادوس ما يكفي من المواد المشعة لإنتاج التعديل. يبدو أن مصدر التسخين الأكثر احتمالًا هو تفاعل المد والجزر مع زحل ، الناجم عن الاضطرابات في مدار إنسيلادوس بواسطة ديون (مثل القمر الصناعي للمشتري آيو). لا تتنبأ نظريات تسخين المد والجزر بتوليد طاقة كافية لشرح كل التسخين الذي يجب أن يكون قد حدث. نظرًا لأنه يعكس الكثير من ضوء الشمس ، فإن درجة حرارة سطح إنسيلادوس الحالية هي 72 درجة كلفن فقط (-330 & # 176 فهرنهايت).

تظهر صور ميماس حفرة تأثير ضخمة. الحفرة ، المسماة هيرشل ، يبلغ عرضها 130 كيلومترًا (80 ميلًا) ، أي ثلث قطر ميماس. يبلغ عمق هيرشل 10 كيلومترات (6 أميال) ، مع جبل مركزي يصل ارتفاعه إلى ارتفاع جبل إيفرست على الأرض.

تُظهر صور Tethys التي التقطتها Voyager 2 فوهة تأثير أكبر ، تسمى Odysseus ، حوالي ثلث قطر Tethys وأكبر من Mimas. على عكس Mimas 'Herschel ، عادت أرضية Odysseus إلى الشكل الأصلي للسطح تقريبًا ، على الأرجح نتيجة لجاذبية Tethys الكبيرة والسيولة النسبية لجليد الماء. يغطي الكسر الهائل ثلاثة أرباع محيط تيثيس. الشق هو حول الحجم الذي يتوقعه العلماء إذا كان Tethys سائلاً ذات مرة وقشرته صلبة قبل الداخل ، على الرغم من أن التمدد الداخلي بسبب التجمد لن يسبب سوى صدع كبير واحد. تم تسمية الوادي إيثاكا شاسما. تبلغ درجة حرارة سطح تيثيس 86 درجة كلفن (-305 & # 176 فهرنهايت).

لا يظهر هايبريون أي دليل على وجود نشاط داخلي. يتسبب شكله غير المنتظم في ظاهرة غير عادية: في كل مرة يمر فيها هايبريون بتيتان ، فإن جاذبية القمر الصناعي الأكبر تمنح هايبريون جرًا وهو ينهار بشكل متقطع ، ويغير اتجاهه. إن الشكل غير المنتظم لـ Hyperion والأدلة على القصف بواسطة النيازك تجعله يبدو أقدم سطح في نظام زحل.

لطالما عُرف Iapetus بوجود اختلافات كبيرة في سطوع السطح. تم قياس سطوع مادة السطح على الجانب الخلفي بنسبة 50 بالمائة ، بينما تعكس المادة الموجودة على الجانب الأمامي 5 بالمائة فقط من ضوء الشمس. يتم توزيع معظم المواد المظلمة في نمط يتركز مباشرة على السطح الأمامي ، مما يتسبب في تخمين أن المادة المظلمة في مدار حول زحل قد اكتسحها Iapetus. ومع ذلك ، فإن الوجه اللاحق لـ Iapetus به حفر ذات أرضيات مظلمة. هذا يعني أن المادة المظلمة نشأت في داخل القمر الصناعي. من الممكن أن تكون المادة المظلمة الموجودة في نصف الكرة الأمامي قد تم الكشف عنها عن طريق اجتثاث (تآكل) غطاء سطح رقيق مغطى ومشرق.

صورت فوييجر 2 فيبي بعد مرور زحل. تدور فيبي حول زحل في اتجاه رجعي (عكس اتجاه مدارات الأقمار الصناعية الأخرى) في مستوى أقرب بكثير إلى مسير الشمس من مستوى زحل الاستوائي. وجدت فوييجر 2 أن فيبي لها شكل دائري تقريبًا ، وتعكس حوالي 6 بالمائة من ضوء الشمس. إنه أحمر أيضًا. تدور فيبي حول محورها مرة واحدة كل تسع ساعات. وبالتالي ، على عكس الأقمار الصناعية الأخرى لزحل (باستثناء هايبريون) ، فإنه لا يظهر دائمًا نفس الوجه للكوكب. إذا كان فيبي ، كما يعتقد العلماء ، كويكبًا تم التقاطه بتكوينه غير المعدل منذ تكوينه في النظام الشمسي الخارجي ، فهو أول كائن تم تصويره من مسافة قريبة بدرجة كافية لإظهار الشكل وسطوع السطح.

يمتلك كل من Dione و Rhea خطوطًا ساطعة وناعمة تبرز على سطح لامع بالفعل. من المحتمل أن تكون الخطوط ناتجة عن الجليد الذي نشأ من الداخل على طول الكسور في القشرة.

يتم تحديد حجم الغلاف المغناطيسي لكوكب زحل من خلال الضغط الخارجي للرياح الشمسية. عندما دخلت فوييجر 2 الغلاف المغناطيسي ، كان ضغط الرياح الشمسية عالياً وامتد المجال المغناطيسي فقط 19 نصف قطر زحل (1.1 مليون كيلومتر أو 712000 ميل) في اتجاه الشمس. ولكن بعد عدة ساعات ، انخفض ضغط الرياح الشمسية وتضخم المجال المغناطيسي لكوكب زحل إلى الخارج على مدى ست ساعات. يبدو أنه ظل منتفخًا لمدة ثلاثة أيام على الأقل ، لأنه كان أكبر بنسبة 70 في المائة عندما عبرت فوييجر 2 الحدود المغناطيسية للساق الخارجة.

على عكس جميع الكواكب الأخرى التي تم قياس مجالاتها المغناطيسية ، فإن مجال زحل يميل أقل من درجة واحدة بالنسبة لأقطاب الدوران. تم قياس هذه المحاذاة النادرة لأول مرة بواسطة بايونير 11 في عام 1979 وتم تأكيدها لاحقًا بواسطة فوييجر 1 و 2.

تم تحديد العديد من المناطق المتميزة داخل الغلاف المغناطيسي لزحل. يوجد داخل حوالي 400000 كيلومتر (250000 ميل) طارة من أيونات H + و O + ، ربما نشأت من جليد الماء المتناثر من أسطح ديون وتيثيس. (الأيونات عبارة عن ذرات موجبة الشحنة من الهيدروجين والأكسجين فقدت إلكترونًا واحدًا). ​​يبدو أن انبعاثات موجات البلازما القوية مرتبطة بالحلقة الداخلية.

في المناطق الخارجية من الحلقة الداخلية ، تم تسريع بعض الأيونات إلى سرعات عالية. من حيث درجات الحرارة ، تتوافق هذه السرعات مع 400 مليون إلى 500 مليون كلفن (700 إلى 900 مليون درجة فهرنهايت).

يوجد خارج الطارة الداخلية صفيحة سميكة من البلازما تمتد إلى حوالي مليون كيلومتر (620.000 ميل). من المحتمل أن يكون مصدر المواد في لوح البلازما الخارجي هو الغلاف الأيوني لكوكب زحل ، والغلاف الجوي لتيتان ، وعزم الهيدروجين المحايد الذي يحيط بتيتان بين 500 ألف كيلومتر (300 ألف ميل) و 1.5 مليون كيلومتر (مليون ميل).

تغيرت الانبعاثات الراديوية من زحل بين مواجهات فوييجر 1 و 2. اكتشفت فوييجر 2 الذيل المغناطيسي للمشتري عندما اقتربت المركبة الفضائية من زحل في الشتاء وأوائل ربيع عام 1981. بعد ذلك بوقت قصير ، عندما كان يعتقد أن زحل غمر في ذيل جوفيان المغناطيسي ، كانت الانبعاثات الراديوية الكيلومترية للكوكب الحلقية غير قابلة للكشف.

خلال أجزاء من لقاء زحل في فوييجر 2 ، لم يتم الكشف عن انبعاثات الراديو الكيلومترية مرة أخرى. تتوافق الملاحظات مع كون زحل مغمورًا في الذيل المغناطيسي لكوكب المشتري ، كما كان أيضًا الانخفاض الواضح في ضغط الرياح الشمسية المذكور سابقًا ، على الرغم من أن علماء فوييجر يقولون إنه ليس لديهم دليل مباشر على أن هذه التأثيرات كانت ناجمة عن ذيل المشتري المغناطيسي.

مناظر للنظام الشمسي حقوق النشر & # 169 1995-2011 بواسطة Calvin J. Hamilton. كل الحقوق محفوظة. بيان الخصوصية.


قبل 40 عامًا: فوييجر 1 تستكشف كوكب المشتري

[ناسا] اليوم ، فوييجر 1 هي أبعد مركبة فضائية عن الأرض ، على بعد أكثر من 13 مليار ميل. قبل أربعين عامًا ، اقتربت المركبة الفضائية إلى حد ما من بداية رحلتها المذهلة عبر نظامنا الشمسي وخارجه. في الخامس من مارس 1979 ، كانت فوييجر 1 تقوم بأقرب اقتراب لها من كوكب المشتري.

[مسار فوييجر 1 عبر نظام جوفيان.]

على الرغم من أنه لم يكن أول من يستكشف الكوكب العملاق ، فقد أكمل بايونير 10 و 11 رحلات طيران سابقة في 1973 و 1974 ، على التوالي ، حملت فوييجر أدوات متطورة لإجراء مزيد من التحقيقات المتعمقة. كان فويجرز ، الذي يديره مختبر الدفع النفاث في باسادينا ، كاليفورنيا ، عبارة عن زوج من المركبات الفضائية التي تم إطلاقها في عام 1977 لاستكشاف الكواكب الخارجية. استهدفت فوييجر 2 في البداية فقط زيارة كوكب المشتري وزحل ، واستمرت في استكشاف أورانوس ونبتون أيضًا ، مستفيدة من محاذاة كوكبية نادرة تحدث مرة واحدة كل 175 عامًا لاستخدام جاذبية أحد الكواكب لإعادة توجيهه إلى كوكب آخر.

[رسم تخطيطي للمركبة الفضائية فوييجر ، يوضح التجارب العلمية.]

تضمنت المجموعة المكونة من 11 أداة ما يلي: نظام علمي للتصوير يتكون من كاميرات ضيقة الزاوية وذات زاوية عريضة لتصوير الكوكب وأقماره ، ونظام علوم الراديو لتحديد الخصائص الفيزيائية للكوكب ، ومقياس طيف التداخل بالأشعة تحت الحمراء للتحقيق في توازن الطاقة المحلي والعالمي و تكوين الغلاف الجوي مطياف الأشعة فوق البنفسجية لقياس خصائص الغلاف الجوي مقياس مغناطيسي لتحليل المجال المغناطيسي للكوكب والتفاعل مع الرياح الشمسية مقياس طيف البلازما للتحقيق في الخصائص المجهرية لأيونات البلازما جهاز جسيم مشحون منخفض الطاقة لقياس تدفقات وتوزيعات الأيونات كشف الأشعة الكونية نظام لتحديد أصل وسلوك الإشعاع الكوني ، تحقيق علم الفلك الراديوي الكواكب لدراسة الانبعاثات الراديوية من كوكب المشتري مقياس ضوئي لقياس تكوين سطح الكوكب ونظام موجات البلازما لدراسة الغلاف المغناطيسي للكوكب.

[إطلاق Voyager 1 في 5 سبتمبر 1977.]

بعد أسبوعين من إطلاقها من فلوريدا في 5 سبتمبر 1977 ، أعادت فوييجر 1 كاميراتها إلى كوكبها الأصلي والتقطت أول صورة أحادية الإطار لنظام الأرض والقمر ، مما يوفر طعمًا للاكتشافات المستقبلية على الكواكب الخارجية. عبرت بنجاح حزام الكويكبات بين 10 ديسمبر 1977 و 8 سبتمبر 1978.

[أول صورة أحادية الإطار لنظام Earth-Moon ، تم التقاطها بواسطة Voyager 1.]

بدأت المركبة الفضائية مرحلة مواجهتها مع نظام جوفيان في 6 يناير 1979 ، وأرسلت صورها الأولى وأخذت القياسات العلمية الأولى. في 5 مارس ، لا تزال متجهة نحو الكوكب ، حلقت على ارتفاع 262 ألف ميل من القمر الداخلي الصغير للمشتري أمالثيا ، والتقطت أول صورة عن قرب لهذا القمر الصناعي تظهر أنه مستطيل الشكل ولونه ضارب إلى الحمرة. بعد حوالي خمس ساعات ، اقترب فوييجر 1 من أقرب نقطة له إلى كوكب المشتري ، حيث حلقت على مسافة 174 ألف ميل من قمم السحب على الكوكب. في الجزء الخارجي من مواجهتها ، حلقت بالقرب من الأقمار الصناعية الكبيرة Io (أقرب اقتراب يبلغ 12800 ميل) ، ويوروبا (456000 ميل) ، وجانيميد (71300 ميل) ، وكاليستو (78600 ميل) ، وكلها اكتشفها عالم الفلك الإيطالي جاليليو. في عام 1610 باستخدام تلسكوبه الجديد. كشفت صور Voyager أن كل قمر صناعي يتمتع بمظهر فريد ، وأبرز اكتشاف هو بركان نشط على Io.

[صورة مركبة لأربعة أقمار صناعية كبيرة من الجليل لكوكب المشتري ، موضحة بمقياس (في اتجاه عقارب الساعة من أعلى اليسار) أيو ويوروبا وكاليستو وجانيميد.]

اكتشفت فوييجر 1 أيضًا قمرين غير معروفين سابقًا يدوران حول كوكب المشتري ، سُميا فيما بعد ثيبي وميتيس. بالنظر إلى كوكب المشتري حيث كانت مضاءة من الخلف بالشمس ، اكتشفت فوياجر 1 أن الكوكب محاط بحلقة رفيعة. اختتمت ملاحظات كوكب المشتري في 13 أبريل.

[التقطت فوييجر 1 صورة كوكب المشتري المضاءة من الخلف بواسطة الشمس ، واكتشفت أن الكوكب به نظام حلقات رفيع.]

بعد الاستكشاف الناجح لنظام المشتري ، أبحرت فوييجر 1 باتجاه زحل. خلال مواجهتها في تشرين الثاني (نوفمبر) 1980 ، أعادت المركبة الفضائية ثروة من المعلومات حول الكوكب وحلقاته المذهلة وأقماره وخاصة تيتان ، المعروف أن غلافه الجوي كثيف. أعطت جاذبية زحل تسارعًا كافيًا على فوييجر 1 بحيث حققت سرعة الإفلات من النظام الشمسي. بعد مرور أكثر من 41 عامًا على إطلاقها ، لا تزال العديد من أدوات المركبة الفضائية تقدم بيانات مفيدة حول الظروف على حواف النظام الشمسي وما بعده.

[نموذج للمركبة الفضائية فوييجر]

في أغسطس 2012 ، عبرت فوييجر 1 الغلاف الشمسي ، والحدود بين الغلاف الشمسي ، ومنطقة الفضاء الشبيهة بالفقاعات التي أنشأتها الشمس ، والوسط النجمي. من المتوقع أن تستمر Voyager 1 في إعادة البيانات من الفضاء بين النجوم حتى عام 2025 تقريبًا. وفي حالة العثور عليها يومًا ما بواسطة ذكاء فضائي ، تحمل Voyager 1 وتوأمها سجلات مطلية بالذهب تحتوي على معلومات حول كوكبها الأصلي ، بما في ذلك تسجيلات الأصوات الأرضية والموسيقى والتحية في 55 لغة. يتم أيضًا تضمين تعليمات حول كيفية تشغيل الأسطوانة.


شاهد الفيديو: اقتران المشتري وزحل الأعظم لألف عام