40 שנה לשיגור חלליות וויאג'ר, שמספקות לנו הצצה ראשונה מחוץ למערכת השמש

אנחנו נוטים לחשוב שהחלל החיצון ריק כמעט לחלוטין, אבל למעשה האזור בחלל שבו פועלים הלוויינים ורוב החלליות מלא וגדוש חלקיקים וקרינה שנפלטים מהשמש שלנו. כשיוצאים מטווח ההשפעה של השמש ומגיעים אל התווך הבין כוכבי, מגלים שהוא הרבה יותר ריק. זה החלל ה"אמיתי": קר, ריק ועוין הרבה יותר מהסביבה החמימה יחסית של מערכת השמש.

עד כה, רק חללית אחת הצליחה להגיע לאזור הזה וגם להחזיר ממנו מידע: וויאג'ר 1, ששוגרה לפני 40 שנה עם החללית התאומה וויאג'ר 2, העושה גם היא את דרכה אל קצווי מערכת השמש.

עולמות קרובים

וויאג'ר 2 שוגרה למעשה קצת לפני וויאג'ר 1, אך מסלולה תוכנן כך שהיא תגיע שנייה לקצה מערכת השמש. היא נשלחה לחלל ב-20 באוגוסט 1977 מבסיס החלל בפלורידה על טיל טיטאן 3E, ויצאה למסע של עשר שנים בין כוכבי הלכת הגדולים והרחוקים של מערכת השמש. וויאג'ר 1 שוגרה 16 ימים לאחר מכן, ב-5 בספטמבר, למסלול שהוביל אותה לביקור חטוף בשני כוכבי הלכת הגדולים במערכת השמש – צדק ושבתאי – בין השאר כדי לצבור מהירות בהשפעת הכבידה שלהם, שתאפשר לה לצאת מהמערכת.

השיגור על טיל טיטאן 3E. נאסא
שיגור וויאג'ר על טיל טיטאן. Credit: NASA

שנה וחצי בלבד לאחר שיגורה, במרץ 1979, חלפה וויאג'ר 1 ליד כוכב הלכת צדק. היא הייתה החללית השלישית שביקרה שם, אחרי פיוניר 10 (1973) ופיוניר 11 (1974). היא צילמה את כוכב הלכת ממרחק של כ-350 אלף קילומטר, רחוק יותר מקודמותיה, אבל קרוב יותר מוויאג'ר 2, שחלפה ארבעה חודשים לאחר מכן במרחק של כ-580 אלף ק"מ מצדק.

למרות המרחק הרב, שתי חלליות וויאג'ר אספו מידע רב על הענק הגזי, ואף גילו לראשונה שגם לו יש טבעות, אם כי דלילות בהרבה מאלה של שבתאי וכמעט בלתי נראות. כמו כן, הם הוסיפו מידע רב על ירחיו של צדק, וגילו שלושה ירחים קטנים נוספים. הממצא המעניין ביותר לגבי ירחי צדק היה הגילוי של הרי געש פעילים על איו, עדות ראשונה לפעילות וולקנית מחוץ לכדור הארץ. התגלית התאפשרה בין השאר בזכות פער הזמנים הקצר בין ביקוריהן של שתי החלליות, והשוואת הצילומים ששלחו.

שתי החלליות נעזרו בכוכב הלכת צדק עבור מקלעת כבידתית – תמרון שמאפשר להאיץ את מהירותן בעזרת כוח הכבידה של גרם שמימי – והמשיכו משם במסען אל שבתאי. בנובמבר 1980 הגיעה וויאג'ר 1 למרחק של 124 אלף ק"מ מכוכב הלכת, והייתה לחללית השנייה בהיסטוריה שהתקרבה אליו, אחרי פיוניר 11. תשעה חודשים לאחר מכן חלפה שם גם וויאג'ר 2. בין השאר הן חקרו את האטמוספרה של שבתאי וגילו ששיעור ההליום בה נמוך מכפי שציפו המדענים. כמו כן הן סיפקו מידע רב על הטמפרטורה ועל מהירות הרוחות בה.

בשבתאי התפצלו מסלוליהן של שתי החלליות. וויאג'ר 1 חלפה ליד הירח הגדול שלו, טיטאן, וחקרה את האטמוספרה המסקרנת שלו. ממרחק של 6,400 ק"מ בלבד מדדו מכשירי החללית את צפיפות האטמוספרה והרכבה, אך צפיפות הגזים לא אפשרה לצלם את פני השטח של הירח. מסלולה ליד טיטאן שלח לאחר מכן את וויאג'ר 1 בנתיב ישיר אל מחוץ למערכת השמש. החללית התאומה, לעומת זאת, יצאה למסע חלוצי אל שני כוכבי לכת נוספים.

מחוזות לא מוכרים

מסלולה של וויאג'ר 2 תוכנן כך שינצל מופע נדיר של כוכבי הלכת. בצירוף שמתרחש רק פעם ב-176 שנים, החללית יכולה לעבור בין ארבעת כוכבי הלכת החיצוניים הגדולים בעזרת מקלעת כבידתית בזה אחר זה, בפרק זמן קצר בהרבה מאשר בכל תקופה אחרת.

בינואר 1986 הייתה וויאג'ר 2 לחללית הראשונה אי פעם שהתקרבה לכוכב הלכת אורנוס. ממרחק מרבי של כ-82 אלף קילומטרים סיפקה החללית צילומי תקריב ראשונים שלו, מדדה את אורך היום שלו (17:14 שעות ארץ), גילתה שיש לו שדה מגנטי וחגורות קרינה וזיהתה עשרה ירחים שלו, נוסף על החמישה שהחוקרים הכירו קודם לכן. נכון להיום היא החללית היחידה שהתקרבה לאורנוס.

אחרי עוד שלוש וחצי שנות טיסה הייתה וויאג'ר 2 גם הראשונה שחקרה את כוכב הלכת נפטון, ובאוגוסט 1989 צילמה אותו ממרחק של כ-5,000 ק"מ בלבד. היא גילתה כי באטמוספרה של נפטון נושבות הרוחות החזקות ביותר במערכת השמש, וזיהתה סערות עצומות שהזכירו לחוקרים את הכתם האדום הגדול על צדק – סופה אדירה שנמשכת כבר לפחות כמה מאות שנים. גם בנפטון מדדה החללית את משך היממה שלו (16:07 שעות ארץ) וגילה ירחים חדשים. היא צילמה יחסית מקרוב את הירח הגדול של נפטון, טריטון, וגילתה שיש לו אטמוספרה דלילה וגייזרים פעילים על פני השטח.

בזכות סידור כוכבי הלכת השלימה וויאג'ר 2 את מסעה אל נפטון דרך צדק, שבתאי ואורנוס ב-12 שנים בלבד, במקום 30 שנה בתקופה אחרת. אחרי מעברה ליד נפטון השלימה החללית את המשימה הפלנטרית שלה, ושמה גם היא פעמיה של שולי מערכת השמש.

כוכב הלכת אורנוס. Credit: NASA
כוכב הלכת אורנוס. Credit: NASA

גבולות חדשים

מסען של חלליות וויאג'ר אל קצות מערכת השמש עורר את השאלה היכן מסתיימת המערכת הזו. מעבר למסלוליהם של כוכבי הלכת שוכנת חגורת קויפר – אזור המכיל גרמי שמיים רבים, קצתם זעירים וקצתם גדולים יחסית, כמו כוכב הלכת הננסי פלוטו. חלקה החיצוני של החגורה מרוחק כ-50 יחידות אסטרונומיות מהשמש (כלומר פי 50 מכדור הארץ), או 7.5 מיליארד קילומטר. אף על פי שיש כנראה במערכת השמש עוד כמה גופים מרוחקים עוד יותר, כמו שביטים בודדים, ואולי אף כוכב לכת שטרם גילינו, השפעתה של השמש עצמה כנראה משתרעת הרבה יותר רחוק מהטווח הזה.

אזור ההשפעה של השמש מאופיין בחלקיקים הנפלטים ממנה, שמכונים לעיתים "רוח השמש". מטווח מסוים והלאה החלקיקים האלה מאטים מאוד, בגלל התנגשות עם חומר או קרינה מהחלל הבין כוכבי. האזור הזה מכונה "הליופאוזה" (Heliopause), אבל איש אינו יודע מה מרחקו מהשמש. נראה גם שהמרחק הזה אינו קבוע, ומשתנה בהתאם לפעילות השמש עצמה.

כבר בשנת 2003 טענו מדענים מארצות הברית כי וויאג'ר 1 חצתה את ההליופאוזה, על סמך מדידות של מהירות חלקיקי רוח השמש סביבה ומדידה של כמות הקרינה הקוסמית ממקורות אחרים. מדענים אחרים דחו את המסקנות, וככל שהחללית המשיכה להתרחק מהשמש התברר שהשמחה הייתה מוקדמת.

הדיונים בעניין נמשכו, ומדי פעם הופיעו דיווחים חוזרים על כך שהחללית יצאה ממערכת השמש. ההחלטה הסופית (בינתיים) התקבלה ב-2013. אחרי מסע של 36 שנה, ובמרחק של 19 מיליארד קילומטרים מהשמש, העלו מדידות החללית כי היא נעה דרך פלזמה – גז שבו האלקטרונים נפרדו מגרעיני האטומים – האופיינית לתווך הבין-כוכבי.

לחללית יש מכשור שמותאם למדידת פלזמה, ומדידות של תנודת חלקיקים אפשרו למדענים לאפיין את התווך סביב החללית ולהגיע למסקנה שזו אכן פלזמה ושהיא אכן יצאה מההליופאוזה והייתה לחפץ הראשון מעשה ידי אדם שעוזב את מערכת השמש. למעשה, על פי ניתוח הממצאים החללית עברה את ההליופאוזה כבר שנה קודם לכן, באוגוסט 2012.

אף על פי שהחללית עברה את ההליופאוזה, יש חוקרים הטוענים כי טכנית היא עדיין נמצאת במערכת השמש, וגם גופים מרוחקים כמו ענן אורט עדיין נתונים להשפעת השמש. אל הענן הזה תגיע החללית רק בעוד 300 שנה, ויידרשו לה כ-30 אלף שנה לחצות אותו. הסוללות שלה יאזלו הרבה קודם – במקרה הטוב היא תמשיך לשדר מידע עד שנת 2030, לאחר שכבר בשנה הבאה יתחילו החוקרים לכבות בהדרגה את מכשיריה כדי לחסוך כמה שיותר אנרגיה מהמחוללים הגרעיניים שלה, המופעלים בכוח הדעיכה הרדיואקטיבית של פלוטוניום.

התווך הבין-כוכבי ריק מחלקיקים אף יותר ממערכת השמש, אבל גם בו יש קרינה וחלקיקים, שמקורם בכוכבים אחרים ובהתפוצצויות של כוכבים. וויאג'ר 1 אוספת מידע על החלקיקים האלה, במכשירים שנבנו לפני יותר מ-40 שנה – ומשדרת אותם מדי יום לכדור הארץ. בשל מרחקה העצום מאיתנו – כמעט 21 מיליארד קילומטר, נדרשות כמעט 20 שעות מרגע שהחללית משדרת, ועד שהאותות הקלושים נקלטים בלווייני "החלל העמוק", המכוונים לחפש תשדורות כאלה.

לאן מועדות פנינו?

וויאג'ר 1 היא כיום החללית הרחוקה ביותר מכדור הארץ, לאחר שעקפה מזמן את חלליות פיוניר, שהקשר עמן נותק בלאו הכי. היא ממשיכה לטוס במהירות של כ-17 ק"מ בשנייה, איך אין לה שום יעד מסוים. אם שום דבר לא יעצור אותה בדרך, היא תחלוף בעוד כ-40 אלף שנה קרוב יחסית לכוכב גליזה 445, אבל הדגש הוא על "יחסית" – היא עדיין תהיה במרחק של 1.6 שנות אור ממנו – הרבה יותר מהמרחק שעברה מהשמש ב-40 שנות מסעה.

וויאג'ר 2 ממשיכה לעשות את דרכה אל שולי מערכת השמש וצפויה לצאת מההליופאוזה ב-2019 או 2020. גם היא אינה מכוונת לשום כוכב מסוים. אם שום דבר לא יעצור אותה בדרך היא תגיע למרחק של כארבע שנות אור בלבד מהכוכב סיריוס, אבל זה יקרה רק בעוד 296 אלף שנה. מכשיריה יכבו כנראה עוד לפני וויאג'ר 1, והיא תידום כנראה כבר ב-2025.

העובדה שהחלליות לא יוכלו לשדר יותר לכדור הארץ, לא מפחיתה את תקוותם של חובבי חלל רבים שבסופו של דבר ייתקלו חלליות וויאג'ר בחיים תבוניים. למקרה כזה הן צוידו בתקליט זהב המכיל מידע על כדור הארץ וקולות מכוכב הלכת שלנו. על המעטפת החיצונית של התקליט מופיעות הוראות מאוירות עם הסברים בינריים כיצד לפענח את תוכנו. חוצנים שיצליחו לפצח את ההוראות יוכלו לצפות בתמונות מכדור הארץ, כולל מפות קוסמיות המסבירות היכן הוא נמצא, להאזין לקולות מכוכב הלכת שלנו, ובהם דברי ברכה בעשרות שפות, כולל עברית, וקטעי מוזיקה – ממוצרט ועד צ'אק ברי. הם אפילו יוכלו לקרוא ברכות מאישים חשובים, ובהם נשיא ארצות הברית בעת השיגור ג'ימי קרטר ומזכיר האו"ם דאז קורט ולדהיים. אפשר רק לקוות שהתוכן הזה לא ירתיע אותם, ואולי הם בכל זאת ייצרו איתנו קשר.
תקליט הזהב

תקליט הזהב שנמצא על חלליות וויאג'ר. Credit: NASA

0 תגובות