Kosmiczny lot sondy Voyager 2 był jedyny w swoim rodzaju. Dziś nie zdołalibyśmy wysłać takiej misji

Zapytacie, jak to niemożliwe, w czasach, gdy komputery są tysiące, a może nawet miliony razy szybsze niż kiedyś, technologie materiałowe poszły do przodu, nie mówiąc już o aparaturze naukowej? A jednak wszelki postęp jakiego jesteśmy świadkami na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat wciąż jest nie wystarczający, by wysyłać pojazdy kosmiczne na dowolnie obrane trasy.

Czynniki, które sprawiły, że misje Voyagerów zyskały powszechną akceptację

Zadziałało tu kilka czynników. Te, które zachęciły naukowców do wysłania tej sondy, to czynniki związane z dobrym momentem w historii technologii i nauki. Pod koniec lat 70. XX wieku już dobrze orientowaliśmy się w tym, co ciekawego jest do zobaczenia w Układzie Słonecznym. Mieliśmy odpowiednie przygotowanie wiedzowe, do wykonywania badań, komunikacji na dużych dystansach. Rozwój elektroniki, w tym technologii mikroprocesorów CMOS, był kolejnym pomocnym czynnikiem.

Sonda Voyager 2 podczas testów (fot: NASA/JPL-Caltech)

Przydatne okazały się zapewne także społeczne nastroje, szczególnie w świecie zachodu. Po zakończeniu programu Apollo, a jeszcze przed rozpoczęciem programu wahadłowców kosmicznych, potrzebne było działanie, które pokaże potęgę NASA. Wysłanie sond, które mają dotrzeć do krańców Układu Słonecznego, a przy okazji odwiedzić największe planety, pasowało do tych oczekiwań idealnie.

To wszystko nie byłoby jednak możliwe, gdyby nie jeden dodatkowy czynnik sprawczy. Natura.

Latać w kosmosie potrafimy, ale wciąż nie tak jak tego byśmy chcieli

Kosmos jest wciąż dla nas ogromną przestrzenią, a szybkie pokonywanie takich odległości jak te dzielące Ziemię i Marsa, Ziemię i Jowisza, nie mówiąc już o dalszych planetach, wymaga ogromnych zasobów. Już podróż załogowym pojazdem na Księżyc, co realizowano w ramach programu Apollo, a teraz chcemy realizować w ramach programu Artemis, to wielkie wyzwanie. I to niezależnie od tego, czy bierze się za nie zbiurokratyzowana NASA, czy taka firma jak innowacyjny SpaceX.

Rakieta SpaceX Starship ma dumnie brzmiącą nazwę, jest najpotężniejsza w historii, ale to wciąż za mało z perspektywy szybkich podróży kosmicznych (fot: SpaceX)

Na Czerwoną Planetę potrafimy dolecieć w sześć miesięcy, ale tylko wtedy, gdy konfiguracja Ziemi i Marsa jest odpowiednia, a zdarza się to raz na dwa lata. Do tego dochodzą takie czynniki jak zdolność pojazdów kosmicznych do wyhamowania, wejścia na orbitę interesującego nas ciała niebieskiego, a potem ewentualnie jej opuszczenie (tego ostatniego nie udało się nam jeszcze nigdy zrealizować).

Trajektoria sondy Cassini-Huygens w trakcie lotu na Saturna (dwie asysty grawitacyjne od Wenus, jedna od Ziemi i Jowisza). Czas lotu na Jowisza 7 lat. (fot: NASA / Caltech)

Dlatego takie misje jak Galileo, Juno na Jowisza, czy misja Cassini-Huygens na Saturna, wymagały obrania skomplikowanych trajektrorii, w których wspomagała nas natura, a dokładnie asysty grawitacyjne od Wenus i Ziemi. Okazały się one konieczne, gdyż zapasy paliwa jakimi dysponują dzisiejsze sondy badawcze nie pozwoliłyby na wykonanie bezpośredniego lotu w kierunku tych planet. Owszem, możliwy byłby lot wprost na Jowisza czy Saturna, ale problemem stałoby się odpowiednie wyhamowanie pojazdu, by nie minął on planety i poszybował dalej.

Trasa sondy New Horizons poprzez Układ Słoneczny. Konfiguracja planet w momencie przelotu w pobliżu Arrokoth (2014 MU69). W praktyce sonda odwiedziła wcześniej tylko Jowisza, układ Pluton-Charon (fot: NASA)

Jeszcze większym problemem okazałoby się, takie skierowanie sondy, by po minięciu jednego obiektu dotarła do kolejnego. Nie jest to niemożliwe, ale mamy tu mocno ograniczony wybór. Tak było na przykład w przypadku sondy New Horizons. Gdy minęła ona układ Pluton-Charon (i to z bardzo dużą prędkością 14 km/s czyli około 48 tysięcy km na godzinę) miała bardzo ograniczony wybór kolejnych obiektów do zbadania. Z których w zasadzie tylko jeden (Arrokoth) okazał się osiągalny. Teraz New Horizons przemierza, podobnie jak Voyagery wcześniej, dalekie regiony Układu Słonecznego bez nadziei na bliższe spotkania z występującymi tam ciałami niebieskimi.

Kluczowy czynnik, który uczynił misję sondy Voyager 2 możliwą w 1977 roku

Tym czynnikiem była wyjątkowo sprzyjająca konfiguracja planet zewnętrznych, czyli Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna. Wcześniej miała ona miejsce w czasach wojen Napoleońskich, a kolejny raz nastąpi dopiero w połowie XXII wieku.

Dlatego ludzkość miała pod koniec lat 70. XX wieku jedyną w swoim rodzaju okazję, by na początku swojej przygody z eksploracją kosmosu wysłać sondę, która odwiedzi te cztery planety w trakcie jednej misji.

Sonda Voyager 2 podczas instalacji w rakiecie Titan/Centaur-7 (po lewej) i start w sierpniu 1977 roku (fot: NASA)

Jak pewnie pamiętacie, wysłano dwa Voyagery. Ten z numerem 1, który w rzeczywistości wystartował jako drugi, odwiedził tylko Jowisza i Saturna. Ten z numerem 2 dotarł także do Urana i Neptuna. Niestety odwiedziny Plutona, wówczas traktowanego jako pełnowartościowa planeta, nie były już możliwe. I dlatego do 2015 roku zdani byliśmy jedynie na spekulacje co do dokładnego wyglądu Plutona i Charona. Bo nawet najlepsze obserwacje z teleskopu Hubble’a były niczym podglądanie przez zamgloną szybkę.

Jak wyglądał lot sondy Voyager 2?

Voyager 2 wystartował z Ziemi 20 sierpnia 1977 roku. Do Jowisza dotarł już 9 lipca 1979 roku. Ogromna grawitacja Jowisza przyśpieszyła tę sondę tak bardzo, że do Saturna dotarła już 25 sierpnia 1981 roku. Do Urana Voyager 2 doleciał 24 stycznia 1986 roku, a Neptuna minał 25 sierpnia 1989 roku, prawie dokładnie 12 lat po starcie.

Trasa sond Voyager 1 (linia ciągła) i Voyager 2 (linia przerywana) w Układzie Słonecznym

Jak widać na załączonym rysunku Voyager 2 nie leciał prostą trasą. To byłoby niemożliwe nie tylko ze względu na skończoną jednak prędkość tej sondy, ale też fakt, że same planety poruszają się po orbitach, a nie tkwią w miejscu. Na dodatek przelatując w pobliżu Jowisza, Saturna i Urana, w wyniku związanych z tymi planetami asyst grawitacyjnych, trajektoria Voyagera została zmodyfikowana (zakrzywiona). Od tego jaka była to zmiana, zależało, gdzie sonda poleci potem. Nowy zmieniony tor lotu musiał być taki, by dotrzeć do kolejnej planety. Gdy Voyager 2 mijał Neptuna korekta trajektorii była już bardzo niewielka i nie pozwalała już na wiele.

Gdyby Jowisz, Saturn, Uran i Neptun, były w innej wzajemnej konfiguracji, na przykład takiej jak obecnie i w kolejnych latach, zaplanowanie podobnej wyprawy okazałoby się niemożliwe. Nawet dodatkowe wysiłki, związane z wprowadzeniem dziś takiej sondy na orbitę z większą niż Voyager 2 prędkością niewiele by dały. Po prostu wciąż dysponujemy zbyt małymi możliwościami rozpędzania pojazdów kosmicznych, by obierać sobie dowolną trasę.

Czy kolejna misja podobna do Voyagera 2 ma sens?

Szansa na podobną misję, przy założeniu, że nie uda się nam rozwinąć technologii do szybkiego przemieszczania w ramach Układu Słonecznego, nastąpi dopiero w połowie XXII wieku, dokładnie po roku 2153. Do tego czasu z pewnością uda się nam zrealizować plany misji skierowanych bezpośrednio do Urana i Neptuna, które dotychczas odwiedziły tylko Voyagery. Nawet jeśli okupionych czasem trwania ze względu na ograniczenia technologii.

Misja kolejnego Voyagera, przynajmniej w kształcie takim jak miało to wcześniej miejsce, nie ma więc większego sensu. Bo i tak już zbadamy wcześniej dokładnie wspomniane światy, a przy odrobinie optymizmu, loty kosmiczne w połowie XXII wieku będą prostsze. Choć kto wie, czy na tyle proste, by można było sobie dowolnie skakać z planety na planetę, czy też z asteroidy na asteroidę.

Źródło: inf. własna