År 1977 skickades Voyager 1 och Voyager 2 iväg på vad som skulle bli mänsklighetens längsta och mest framgångsrika rymdexpedition. Deras ursprungliga mål var att studera de yttre planeterna i vårt solsystem, men deras resa fortsatte bortom alla förväntningar. Idag skickar de data från den interstellära rymden och har blivit våra ambassadörer i kosmos.
I denna artikel ska vi följa Voyager-sondernas resa efter planeterna och ”The Pale Blue Dot”, den sista bilden av jorden, och läsa om deras instrument, mätningar och betydelse för framtida forskning och rymdresor.
Resan från planeterna till ”The Pale Blue Dot”
Voyager 2 sköts upp den 20 augusti 1977 och följdes av Voyager 1 den 5 september 1977. Voyager 1 tog en snabbare bana för att först nå Jupiter och Saturnus, medan Voyager 2 tog en längre väg till Jupiter och Saturnus för att sedan fortsätta mot Uranus och Neptunus. Voyager 1 besökte aldrig Uranus eller Neptunus. Bland deras banbrytande upptäckter finns:
- Jupiter: Första observationerna av aktiva vulkaner på Io.
- Saturnus: Insikter om Titan och dess atmosfär, samt ringarnas komplexa struktur.
- Uranus: Ett kraftigt lutande magnetfält.
- Neptunus: Observationer av mörka stormar och detaljerade mätningar av planetens extremt snabba vindar
Den 14 februari 1990 tog Voyager 1, på intiativ av Carl Sagan, bilden ”The Pale Blue Dot” från ett avstånd på 6 miljarder kilometer. Bilden visar jorden som en liten blå prick i ett stort mörker, vilket påminner om vår planets sårbarhet och betydelse i universum.
Vägarna de tog och sondernas nuvarande status
Voyager-sonderna har tagit olika vägar genom solsystemet:
- Voyager 1: Gick norrut ut ur solsystemet och är nu cirka 165 AU (23 ljustimmar) från jorden. Den rör sig mot stjärnan Gliese 445 och når dess närhet om cirka 40 000 år.
- Voyager 2: Tog en sydligare bana och befinner sig 139 AU (18 ljustimmar) från jorden. Den är på väg mot stjärnan Ross 248 och passerar dess närhet om 40 000 år.
Båda sonderna har passerat heliopausen, gränsen där solens plasma slutar dominera. Voyager 1 gjorde det 2012 och Voyager 2 2018. De förväntas ”slockna” och sluta sända data senast 2030.
Ovanstående tabell är en klocka som visar status för de båda Voyagersonderna och som uppdateras i realtid. Klicka här på Mission Status för att se hur långt sonderna har kommit nu. På samma sida visas även status för sondernas instrumenet och en länk till en animering av deras färd genom och bort från vårt solsystem.
Instrumenten och deras status efter The Pale Blue Dot
Efter att kamerorna stängdes av 1990 för att spara energi har flera av Voyagers instrument fortsatt att fungera, medan andra antingen har stängts av eller slutat fungera på grund av tekniska problem eller energibrist.
Aktiva instrument:
- Plasma Wave Subsystem (PWS): Mäter elektriska och magnetiska vågor.
- Cosmic Ray Subsystem (CRS): Mäter kosmisk strålning.
- Low-Energy Charged Particle Detector (LECP): Spårar laddade partiklar.
- Magnetometer: Analys av interstellära magnetfält.
Stängda instrument:
- Plasma Science Instrument (PLS). Stängdes av på Voyager 1 2007 och på Voyager 2 så sent som i september 2024 för att spara energi. Detta instrument mätte plasmans densitet och flöden.
- Ultraviolet Spectrometer (UVS). Ett annat instrument som stängdes av tidigare under uppdraget.
De instrument som fortfarande fungerar har optimerats för att dra minimal energi och prioriteras noggrant för att maximera vetenskapliga resultat trots begränsad energitillgång.
Hur drivs Voyager-sonderna?
Raketmotorer
Voyager-sondernas raketmotorer används sparsamt och endast för små kurskorrigeringar och orientering. Den senaste motorbränningen för att ändra en sonds orientering genomfördes 2017 på Voyager 1, där vilande motorer användes för första gången på 37 år! Detta bekräftade att även de åldrande systemen kunde aktiveras vid behov. Kurskorrigeringar är dock sällsynta, och sonderna förlitar sig huvudsakligen på gyroskop och små vridmoment för att bibehålla rätt position.
Energiförsörjning
Voyager-sonderna drivs av tre radioisotopgeneratorer (RTG:er) som omvandlar värme från det radioaktiva sönderfallet av plutonium-238 till elektricitet. Vid uppskjutningen 1977 genererade dessa RTG:er cirka 470 watt elektricitet, men eftersom plutoniumet sönderfaller och systemet åldras, producerar de nu mindre än 250 watt.
För att kompensera för energiförlusten har NASA gradvis stängt av mindre kritiska instrument och system, såsom kameror och värmare för vissa delar av sondens utrustning. Denna energihantering förväntas hålla instrumenten igång fram till cirka 2030, då energin inte längre kommer att räcka för att driva någon vetenskaplig utrustning.
Effektiv energianvändning
Ett nyckelelement i Voyager-sondernas överlevnad är deras extremt energieffektiva design. Instrumenten arbetar med låg strömförbrukning, och kommunikationssystemen är optimerade för att skicka data över enorma avstånd med minimalt energibehov.
Vilken data mäter Voyager idag?
Voyager-sonderna har bidragit med mätningar som har gett oss unik och tidigare ouppnåelig insikt i solsystemets gränser och den interstellära rymden:
- Plasmadensitet: Cirka 0,12 partiklar/cm³ i interstellär rymd, jämfört med ~0,002 partiklar/cm³ i heliosfären (Gurnett et al., 2013).
- Magnetfält: Ovänat starka magnetfält (~0,5 nanotesla) vid heliopausen (Cummings et al., 2016).
- Kosmisk strålning: Intensiteten av galaktiska kosmiska strålar är 3–4 gånger högre utanför heliosfären (Stone et al., 2019).
För den intresserade kan data laddas ner via NASA:s Planetary Data System.
Datan skickas i paket via Deep Space Network (DSN), som består av tre globala antennstationer (Kalifornien, Spanien, Australien). Signalerna är så svaga att de kräver extrem känslighet för att tas emot. DSN:s aktivitet kan följas här.
Voyager-sondernas mätningar har revolutionerat vår förståelse av den interstellära rymdens fysik och solsystemets gränser. En av de mest anmärkningsvärda upptäckterna är plasmadensiteten i det interstellära mediet, som alltså visat sig vara cirka 0,12 partiklar per kubikcentimeter – en markant ökning jämfört med de ~0,002 partiklar/cm³ som mättes i heliosfären. Denna skillnad ger insikter i hur solens plasma samverkar med det omgivande interstellära mediet och har lett till nya teorier om hur vår heliosfär fungerar som en skyddande bubbla mot yttre krafter. Dessa observationer är också de första direkta mätningarna av interstellär plasma, något som tidigare bara kunde modelleras.
Magnetfältet, som mättes till cirka 0,5 nanotesla utanför heliosfären, är dubbelt så starkt som modeller hade förutsagt. Detta avslöjar att den interstellära rymden är långt ifrån passiv – den är fylld av energier och krafter som vi tidigare inte förstått. Att förstå magnetfältens styrka och struktur i denna miljö hjälper oss att bygga en bättre bild av hur solsystemet påverkas av galaxens dynamik och hur sådana interaktioner kan ha format dess utveckling genom miljarder år.
Mätningarna av kosmisk strålning är kanske de mest omedelbart relevanta för framtida rymdresor. Voyager visade att intensiteten av högenergetiska partiklar utanför heliosfären är 3–4 gånger högre än innanför. Denna dramatiska ökning understryker hur mycket solens magnetfält skyddar oss och vår teknik från de destruktiva effekterna av kosmisk strålning. För att designa farkoster och skyddssystem för långvariga bemannade resor till Mars eller bortom solsystemet krävs en djup förståelse av dessa data.
Tillsammans ger dessa mätningar inte bara en mer detaljerad bild av solsystemets gränser utan också av de krafter som formar vår plats i galaxen. När vi närmar oss 2030, då Voyagers instrument väntas tystna, kommer det bli tydligt att deras bidrag har lagt en oumbärlig grund för allt framtida utforskande av universum.
Voyager – en berättelse om en art som drömde stort
Voyager-sondernas resa är en berättelse om mänsklighetens nyfikenhet och förmåga att sträcka sig bortom det förväntade. Deras mätningar har inte bara fördjupat vår förståelse av solsystemets gränser och den interstellära rymdens dynamik, utan också banat väg för framtidens rymdforskning och teknologi. Med sina upptäckter har de visat hur vår heliosfär fungerar som en skyddande bubbla och hur galaxens krafter formar vårt kosmiska grannskap.
En av de mer profana (eller är de sakrala?) aspekterna av Voyager-sonderna är de gyllene skivor de bär med sig – budskap från mänskligheten till universum. Dessa skivor, fyllda med ljud, bilder och hälsningar på många språk, utgör en kulturell och vetenskaplig kapsel av vår civilisation. Om de en dag hittas av en intelligent livsform långt bortom vår egen, kommer de att berätta en historia om en art som drömde stort, utforskade långt och sökte kontakt med andra världar.
När instrumenten slutligen tystnar och sonderna försvinner in i evigheten, kommer deras arv att leva kvar – inte bara i den kunskap de förmedlat, utan i den anda av upptäckarglädje och ambition som definierar mänskligheten.
Tack Claes för en intressant artikel. Verkar vara bra virke i Voyagersonderna!
Tack Fredrik. Ja, det är fantastiskt. Sonderna far nu omkring i en temperatur bara några grader ovanför absoluta nollpunkten. Men kraftkällorna genererar forfarande värme för att hålla kretskort och instrument igång. Vid start genererade de 1000 grader Celsius i värme på varmaste sidan; det är säkert många hundra grader fortfarande och så fördelas värmen ut till de olika systemen. Skrev artikeln för jag var själv nyfiken; mest får man ju bara nyheter när NASA tappat och återfått kontakten med sonderna, inte vad de faktiskt har för sig rent vetenskapligt.
Spännande. Jag minns inte uppskjutningarna av sonderna men väl när de passerade Jupiter och om jag minns rätt Saturnus 1981 och 1982. Det sammanföll i tiden precis med mitt nyvaknade, passionerade intresse för astronomi (som alltjämt lever) som vaknade i oktober 1981 då min skolklass besökte observatoriet i Slottskogen och förvisades av Björn Hedvall(?). Köpte en stjärnkarta av honom…och bildligt talat också HSBs passion. Och den finns här än idag.
Björn Hedvall. En legend. Hans ande lever fortfarande, mer konkret manifesterad i det nya observatoriet i Slottsskogen. Ja, Hedvalls Merdian stjärnkarta betydde otroligt mycket för mig i ungdomen också. Jättebra!
He-he. ”HSBs” passion. ”Varför blandar han in HSB i den här diskussionen”, tänkte jag. Innan jag såg rättelsen.
Edit: *hans passion