Kedves hallgatóim, diákjaim! Ötven évvel ezelőtt, két szonda indult útjára az extrasztelláris űr felé, a Voyager-1 és a Voyager-2. A rengeteg zaj miatt értelmezhetetlen üzeneteket küldtek, amiket meg kellett tisztítani a szennyeződésektől ahhoz hogy értelmezhettük az adatokat. A rádióhullámok fénysebességgel közlekedtek, de a 3 kezdetleges számítógép csak 67kbyte memóriával és 67Mb-os mágnes szallaggal rendelkezett. 2024-ben a Voyager több fontos műszere leállt, később pedig továbbiak kapcsolódtak ki, energiatakarékosság miatt. Várható volt hogy hamarosan örökre elnémulnak. A Voyager lesz az első űrszonda, amely elsőként jut majd el az emberiség képviseletében az Uránuszhoz és a Neptunuszhoz. Ez volt a Voyager 2, egy valódi kozmikus odüsszeia évekig tartó utazással, milliárd kilométereken át, a hideg, sötét világűrben. Nem egyszerre indultak el, 16 nap eltéréssel és más vektorral. A fő cél a Jupiter és a Saturnusz vizsgálata volt. Holdjaik, gyűrűik, légköreik és mágneses mezelyük feltérképezése, hogy megértsük, miként épülnek fel ezek a gázóriások és hogyan hatnak környezetükre. E bolygók ugyanis a naprendszer építő mesterei. Óriási tömegük irányítja több millió égitest pályáját. Nekik köszönhetjük hogy még élünk. Képesek méreteik alapján befolyásolni az aszteroidák, üstökösök pályáját. Gravitációjuk fenntarthatja a rendet a naprendszerben, de ha valami felborul, kozmikus biliárteremmé változtathatja a naprendszert, ami a földi élet végét jelentené. Perzse a legérdekesebbek nem is a bolygók, hanem holdjaik voltak, mert alig tudtunk róluk valamit. Ma már tudjuk, hogy némeikük teljes világ, vulkánokkal, gejzirekkel, felszín alatti óceánokkal, vagy talán még élettel is. Akkoriban a gázóriások holdjait csupán fagyott, meteorok ütötte kőtömböknek tartottuk. Az utazás valóságos mérnöki csoda volt, tesztelni kellett, miként működnek a rendszerek a mélyűrben, meddig bírják, és képesek-e kapcsolatot tartani milliárd kilométer távolságból. Csupán egy évre terveztük a küldetést. Ilyesmit korábban még senki sem próbált. A Centaur felső fokozat a Voyager 2-vel együtt sikeresen pályára állt. Az első szakasz teljesült, most jött a kritikus manőver. Pontosan célzott hajtómű indítás, hogy a szonda a Jupiter felé induljon. 71 perccel az indítás után a Centaur fokozat levált a hordozó rakétáról. Ám ekkor az AACS, a helyzet és irányító rendszer, hibásan érzékelte az eseményt és túlkorainak hitte a leválást, így tévesen elvesztett tájolást jelzett és átkapcsolt a tartalék vezérlésre, amely szigorú korlátozásokkal működött. Ez nem volt jó hír. Szerencsére a Centaur saját irányító rendszere hibátlanul működött, és pár másodperc alatt korrigálta a problémát, stabilizálva a szondát, épp időben a Voyager leválásához. 45 másodperccel később a Voyager 2 begyújtott a Szilárd hajtóanyagú motorját. A végsebessége 15 kilométer másodpercenként, majdnem kétszerese annak, amivel a műholdak és a nemzetközi űrállomás keringenek a föld körül. Másfél órán át küzdött az űrszonda, apró üzemanyaglöketekkel, milliméterről milliméterre állítva be az antennát, míg végül az algoritmus stabilnak minősítette a helyzetét, kiktatva a hibás szenzort. A szondákon mindenből kettő volt, biztonsági okból. 1977. szeptember 5-én infult el a másik Cape Canaveralból. Indulásra kész a Voyager 1. A Titan 3E rakéta a magasba tört, ám második fokozatának LR91 hajtóműve a tervezetnél korábban leállt. Már csak egy fokozat maradt a küldetés megmentésére. A Centaur egyedül vitte tovább a szondát, tartáját szinte teljesen kiürítve, mindössze 3,4 másodpercnyi üzemanyag maradt, kameráit a föld felé írányította. A szonda lassan elfordult, és a lencse egyszerre fogta be a Földet és a Holdat. Először az emberiség történetében egyetlen képen. 18 különböző szögből készítettek felvételeket, mind 3 színszűrön, vörösön, zöldön és kéken, át összesen 54 képkockát rögzítve. Mivel az antenna még nem rögzült stabilan a Földre, az adatokat fedélzeti memóriába mentették, és csak október 7-én és 10-én sugározták haza, de hónapok kellettek a képek elemzéséhez és az összesítéshez. Közben a két Voyager távolsága gyorsan csökkent. December 15-én történelmi pillanat következett. A Voyager 1 megelőzte Iker testvérét, ekkor körülbelül 106 millió kilométerre volt a Földtől és a küldetés vezetőjévé vált, a naprendszer legtávolabbi objektumaként. Az elsőként induló Voyager 2-t végül a másodikként startoló Voyager 1 megelőzte mert más pályán ment, ami összetettebb volt, lassabb pályán indult, míg a Voyager 1 közvetlenebb úton. Az ötlet, hogy mind a négy külső bolygót meglátogassák, magából a naprendszer felépítéséből született. Szinte véletlenül. 1965-ben a Kaliforniai Egyetem fiatal végzőse, Michael Minovics, a JPL munkatársa, matematikailag bizonyította, hogy egy űrszonda egy bolygó gravitációját kihasználva üzemanyagnélkül is gyorsítható, ha együtt állnak az érintett bolygók. Ez az esély csak egyszer adódik egy emberöltőben, nem 10, nem 50, hanem 176 évente. Legközelebb 2152-ben lesz ilyen lehetőségünk. Ilyenkor a külső bolygók egy oldalon sorakoznak fel a nap körül, lehetővé téve egymást követő gravitációs hintamanővereket. A szonda nagy sebességgel, bolygóhoz közel halad el, a pályaérintőjén, a gravitáció ekkor paritjaként löki tovább. Ha a Jupiter-t megfelelően közelítjük meg, az elkapja a szondát, és nagyobb sebességgel hajítja tovább mint egy labdát. Így a szonda a bolygó keringési energiájából merít, miközben alig fogyaszt üzemanyagot. Ez pusztán fizika és rendkívül precíz számítás, és mindezt újra meg lehet ismételni sorban négyszer. A Jupiter, a Saturnus, az Uranus és a Neptunus mellett elhaladva. A Voyager kettő pályája. Indítás és belépés heliocentrikus pályára. Jupiter melletti elhaladás gravitációs hintamanőverrel, amely a Saturnus felé irányította. Újabb pályamódosítás a Saturnus mellett, majd tovább az Uranuszhoz. Manőver az Uranusznál, kisebb pályadöntés a Neptunus felé. Elrepülés a Neptunus pólusa felett, éles gravitációs gyorsítás minusz 48 fokkal az ekliptika síkja alá. Onnantól nem történt több manőver. A Voyager kettő folytatta útját kifelé a naprendszerből, míg a Voyager egy pályája indítás és belépés heliocentrikus pályára állt. Jupiter melletti elhaladás gravitációs hintával a Saturnus felé. Kettős gravitációs manőver a Saturnus és a Titan mellett, amely plusz 35 fokkal az ekliptika síkja fölé emelte a pályáját. A Saturnus után nem kapott több jelentős lendítést, mert nem találkozott olyan bolygóval mainek a perditését ki lehetne haszbálni, így elhagyta a naprendszert. A gravitációs hintamanőverek jelentősége messze túlmutatott az üzemanyag megtakarításon. Mindenegyes lendítéssebességet adott, és jelentősen módosította a pályát. Nélkülük a szondák motorjai és üzemanyagkészlete messze nem lett volna elegendő ekkora teljesítményhez. E manővereknek köszönhetően a Voyager 2 mindössze 12 év alatt elérte a Neptunuszt. Enélkül akár 30 évig is tartott volna at út, ami plussz 18 évet jelentett volna. 1978. január 10-én a NASA nyilvánosságra hozta a feljavított fotókat, amelyen a Föld és a Hold együtt látható. A JPL laborban a három fekete-fehér képkockát vörös, zöld és kék szűrön keresztül vették fel, majd egyesítették színes képpé. A Hold jóval halványabb, ezért fényerejét megháromszorozták, hogy ne vesszen el a képen. A szondák tudományos állomások voltak, kamerákkal, spektrométerekkel, magnetométerekkel, szenzorokkal és számos más műszerrel felszerelve. Óriási mennyiségű adatot kellett gyűjteniük, rögzíteniük, továbbítaniuk a Földre, új parancsokat fogadniuk, és mindezt hosszú éveken át, hatalmas távolságokból. Eccélból új típusú űrszondára volt szükség, olyasmire, ami képes ilyen mélyre hatolni a világ űrbe. 1972-ben a NASA jóvá hagyta a Mariner Jupiter Saturn 1977 projektet. A megbízhatóság érdekében a legtöbb rendszer duplikálták, beleértve a számítógépeket és a navigációs egységeket is. Már a kezdetektől két teljesen azonos űrszondát építettek, hogy szükség esetén egyik a másik tartalékaként szolgálhasson, de mivel hibátlan lett mindkettő éltek a leheetőséggel és minkettőt elindították, persze más pályán. Ha valami történt volna az egyik szondával, a másik folytathatta volna a küldetést, vagy legalább annak egy részét. Érdekes tízszög alakú prizma formában nézett ki, körülbelül fél méter magas és 1,8 méter széles volt. Erre szerelték a földel való kommunikációt biztosító nagy nyereségű antennát, amely 3,6 méter átmérőjű volt, továbbá hajtóműveket, radioizotópos generátorokat, hűtőradiátort, valamint kihajtható karokat a tudományos műszereknek. Az üzemanyag nélküli tömeg körülbelül 770 kg volt, magassága 180cm volt. Mégis sokkal nagyobbnak tűnt a hatalmas tányérantennának köszönhetően, amely a szonda füle és hangja volt. Ezen keresztül érkezett minden jel az űrből, és ezen át válaszolt. Ahogy mondtam három külön számítógép irányította a szondát, összesen körülbelül 68 kilobajt memóriával rendelkezett csupán, és ezen futott minden navigáció, telemetria és rendszervezérlés. Csak nagyjából 100 fekete fehét fényképet tudott tárolni. Ezeket addig tartották a szalagon, amíg a vételi viszonyok lehetővé nem tették számára a továbbítást. Minél messzebb haladtak, annál fontosabbá váltak ezek. 1978 áprilisában a Voyager 1 már körülbelül 255 millió kilométerre járt a földtől. Ez jó hír volt, mert közeledett a Jupiterhez, de rossz, mert a kommunikáció gyengült, a továbbitás esélye csökkent. Mégis sikerült elkészítenie első fekete-fehér tesztfotóit az óriás bolygóról, és továbbítani azokat. Ezután 96 másodpercenként készített új felvételeket, 60 Jupiter napig, vagyis 25 földi napig, amelyekből később nagyításos időeltolásos videó készült. Ahogy már mondtam, a rádiohullámok ugyan fénysebességgel terjednek, de a távolság így is gondot jelentett. Minden parancsnak 15 perc kellett, hogy elérje a szondát. Vagyis egyetlen utasításra legalább fél órát kellett várni a válaszig. A Jupiter ennyire van tőlünk. És ha a távolság volt az egyik kihívás, akkor a jel erőssége a másik, így zajszűrésre volt szükség. Akkoriban még nem volt repeter, jelerősítésre. A Voyager adója mindössze 23 watt teljesítményű volt, mint egy éjjeli lámpa. A kihívás az volt hogy mégis ezt a gyenge jelet hibátlanul kellett befogni és dekódolni, ami éveken áttartó fejlesztést igényelt. A vevők három távoli helyszínen fogták az adásokat. Az amerikai Goldstone állomáson a Mojave-sivatakban, a spanyol Madrid melletti Robledo de Chavela állomáson és az ausztráliai Tidbinbilla völgyben. E három, egymástól óriási távolságra lévő pont együtt alkotta a Deep Space Network nevű rendszert. Az állomásokat úgy helyezték el, hogy a Föld forgásától függetlenül mindig legyen legalább egy, amely rálát a szondára. Ezeket még az Apollo program idején készítették a Voyager küldetésekhez fel kellett fejleszteni. A parabolák 70 méter átmérőjüek ésözel abszolút nullafokon üzemeltek, így a zajszintet soha nem látott mértékben tudták csökkenteni. Erre azért volt szükség, mert a szondától érkező, alig halható jel több millió kilométerről érkezett. Az a bizonyos 23 wattos adó évtizedeken át küldte az adatokat a Földre, a korszak legjobb műszereinek felhasználásával. A Voyagers 11 tudományos berendezéssel repültek. Volt bennük kamerarendszer, infravörös spektrométer, radiométer, magnetométer, plazmaspektrométer és szenzorok. Egy szűk látószögű, távcsőként működő egységből a részletekhez, és egy nagy látószögűből panorámaképekhez, gyűrűrendszerekhez, valamint globális légköri felvételekhez. A felbontás 800x800 képpont volt, ami akkoriban csúcs technológiának számított. Különböző szűrőkkel, az ultrai bolyától a közeli infravörösig készítettek képeket. Egyik szűrő a metán sávra volt hangolva, így a tudósok láthatták a normál fényben rejtett felhőrétegeket, légköri szerkezeteket és kémiai különbségeket. A legtöbb műszer egy forgó platformon kapott helyet, ami lehetővé tette, hogy a szonda egyszerre végezzen megfigyelést, és közben az antennát folyamatosan a Földre irányítsa. A legnagyobb kihívást azonban az energiaellátás jelentette. A napfénye túl gyenge a naprendszer külső vidékein, így napelemtáblák nem jöhettek szóba. Ehelyett mindkét Voyager 3 radioizotópos termoelektromos generátort kapott, melyek plutónium-238 dioksziból álló 24 golyót tartalmaztak, összesen körülbelül 4,5 kg tömeggel. A radioaktív bomlás során felszabaduló hőt alakították át villamos energiává. A Voyager körülbelül 150 MWh áramot termelt magának. 1978. szeptember 8-án a Voyager 1 elhagyta a Mars és a Jupiter közötti aszteroidaövet, október 21-én pedig a Voyager 2 követte. A két korábbi testvérszonda, a Pioneer 10 és a Pioneer 11 már bizonyított. A Pioneer 10-et 1972. március 2-án indította egy Atlas-Centaur rakéta, egy évvel később pedig a Pioneer 11 követte. Ők voltak az elsők, akik eljutottak a Jupiterhez és a Saturnuszhoz, felderítve, hogy az aszteroidaövet biztonságosan átlehete szelni. A Voyager űrszondák egy nagyszabású, minden eddiginél összetettebb expedícióra készültek, de bizonyos értelemben az úttörők, a Pioneer szondák, már kielölték az utat. Ma már tudjuk, hogy az aszteroidaövön átlehet repülni anélkül, hogy akár egyetlen sziklával is ütköznénk. Akkor azonban ezt még senki sem tudta biztosan. Ahogy azt sem, milyen fontos szerepet játszik a Jupiter a Föld védelmében az aszteroida becsapódások ellen. Nem is olyan régen az űr emlékeztetett minket arra, hogy ezek a fenyegetések valósak és hirtelen jöhetnek. A világ vége bármelyik pillanatban minden előjel nélkül bekövetkezhetne. 1994-ben az egész világ lélegzet visszafolytva figyelte, ahogy egy félelmetes kozmikus esemény játszódik le a kozmikus szomszédságunkban. A Shoemaker-Levy 9 üstökös a Jupiter felé tartott. Egy óriási kődarab, körülbelül 1,7 kilométer átmérővel. A becsapódás elkerülhetetlen volt, de senki sem tudta pontosan mi fog történni. A Jupiter gravitációja 21 darabra tépte az üstököst. Ezek mind 100 és 500 méter közötti méretűek voltak. Egyenként csapódtak be a bolygóba, mintha tüzérségi sortüzet zúdítottak volna rá. Néhány kisebb akkora volt, mint maga a Föld. Na hát így védi meg a Jupiter gyakran a Földet azoktól a csapásoktól, amelyek kipusztíthatnák az életet. A Voyager egyik feladata éppen az volt, hogy ilyen jelenségekről gyűjtsön adatokat. 1979 elején, másfél év várakozás és hatalmas erőfeszítés után elérkezett a pillanat. A Voyager egy közel került a Jupiterhez. Január 6-án megkezdődött a közeli megfigyelési fázis. Az első részletes felvételek megdöbbentették a tudósokat. Kiderült például, hogy a Jupiternek is vannak gyűrűi, bár jóval halványabbak, mint a Szaturnuszéj. A legközelebbi elrepülésre március 5-éig kellett várni. Délben a szonda 235 ezer kilométerre haladt el a bolygó felhő rétegeinek tetejétől. A tudósok addig sosem látott részletességgel figyelhették meg a Jupiter sávos légkörét, örvényeket, viharokat és hullámmintákat. Most derült ki, hogy a Nagy Vörös volt valójában egy hatalmas, stabil örvény, belsejében bonyolult struktúrákkal. Délután 3 óra 14 perckor a szonda az Ióholthoz közeledett. Ekkor fedeztek fel egy különös felhőt a pereménél, amit először hibának hittek. Hamarosan rájöttek, hogy egy vulkán éppen kitör. Ez lett a Pele nevű tűzhányó. Ez volt az első alkalom, hogy a Földön kívül működő vulkánt figyeltek meg. A következő napok képein további 8 aktív vulkán is előkerült. Este 6 óra 19 perckor a szonda elrepült az Európa mellett, körülbelül 739.000 kilométerre tőle. A felszínt szinte teljesen jégborította, kráterek nélkül, helyettük óriási repedésekkel és gerincekkel. Ez vezette a kutatókat ahhoz a ma már széles körben elfogadott feltételezéshez, hogy a jégréteg alatt óceán húzódhat. És ahol víz van, ott akár élet is lehet. Másnap, március 6-án két újabb fontos találkozás következett. Hajnali 2 óra 15 perckor a Voyager 1 elrepült a Ganimedes mellett 71.000 kilométerre. Ez a hold nagyobb, mint a Merkur, de sűrűsége alacsony, és körülbelül fele vízjégből áll. Délután 5 óra 8 perckor a szonda a Callisto mellett haladt el, a felvételek óriási krátereket és ősi, jéggel borított fensíkokat mutattak, geológiai aktivitás nélkül, a felszín milliárd éve változatlan. Egyfajta kozmikus múzeum, amely őrzi a régmúlt erőszakos becsapódásainak nyomait. 1979. március 13-án a Voyager 1 befejezte fő megfigyelési szakaszát, és a Saturnusz felé vette az irányt. Eközben a Voyager 2 szinte ugyanazon az útvonalon haladt. 1979. április 24-én elérte a Jupitert, és megkezdte megfigyeléseit. Befejezte Jupiter küldetését, majd szintén a Saturnusz felé indult. Útvonaluk azonban eltért, nem véletlenül. A küldetés tervezésekor a tudósoknak nehéz döntést kellett meghozniuk. Ahogy Ed Stone mondta, eredetileg mindössze egy négy éves útra készültünk a Jupiterhez és a Saturnuszhoz. Ez a korlátozás részben a finanszírozás megszerzéséhez volt szükséges. De a NASA már akkor is hosszú távra tervezett. Az előrelátó mérnökök úgy alakították ki a pályákat, hogy ha a hardware bírja, és az első elhaladások igéretes adatokat hoznak, akkor később akár az Uránusz, a Neptunusz, vagy akár a Plutó felé is lehessen irányítani őket. Egy akadály azonban volt. A Titán. A Saturnusz második legnagyobb holdja, és az egyetlen a naprendszerben, amely sűrű légkörrel rendelkezik. A tudósokat feszítette a kíváncsiság. Mi rejtőzik-e felhők alatt? Csak hogy a Titán közelről való vizsgálatához a Voyager 1-nek el kellett volna térnie pályájáról, így soha nem érhette volna el az Uránuszt vagy a Neptunuszt. A küldetés válaszút elé érkezett. Közelről megfigyelni a Titánt, feláldozva a külső bolygók felé vezető utat, vagy elhaladni mellette, hogy megmaradjon az esély az Uránuszra és a Neptunuszra. A döntés megszületett. A Voyager 1 a Titán felé fordul, és a Saturnusz után befejezi bolygókörüli útját. A Voyager 2 kihagyja a Titánt, és tovább halad az Uránusz és a Neptunusz felé. A Plutó pedig még 35 évet várhatott a New Horizons küldetésre. A Jupiter gravitációja megadta a szükséges lendületet, és 1980 novemberében az első űrszonda elérte a Saturnusz rendszerét. November 12-én mindössze mintegy 6400 kilométerre haladt el a Titántól. A Titán azonban meglepetést tartogatott. A sűrű légkör teljesen ellehetetlenítette a felszín közvetlen megfigyelését. A látható fényű kamerák tehetetlenek voltak. Egyetlen felvétel sem készült a felszínről. Az elemzések viszont felfedték, hogy a felszíni hőmérséklet a hármas pont közelében van, ahol egy anyag egyszerre lehet szilárd-, folyékony- és gázhalmaz állapotú. Földön ez a víz, a Titánon viszont a metán. Folyékony metán, tavak, folyók és szénhidrogénekből álló tájak. Ez vetette fel egy új, célzott küldetés ötletét, amely évtizedekkel később a kasszíni misszióvá nőtte ki magát. A Titán titokzatos légköre felett érzett csalódás nem tartott soká, mert ugyanazon a napon a Voyager 1-ja Saturnuszhoz is a legközelebb ért. A naprendszer legszebb bolygója teljes pompájában tárult fel. A gyűrük első részletes felvételei kiderítették, hogy azok nem néhány év, hanem több száz. Rendkívül vékony gyűrű, finom szövedéke, különböző árnyalatokkal és szerkezetekkel, árnyékok játékával egy óriási, mégis törékeny égítest körül. A holdak elhaladásai során az űrszonda olyan részletességű felvételeket készített, hogy akkoriban szinte hihetetlennek tűntek. 1980. november 13-án közeli képek készültek a Mimas Holdról. Egy nappal később a szonda elhaladt az Apetus Hold mellett, bárcsak távolról. Azonnal feltűnt a két félgömb feltűnően eltérő színezete. Ekkor nyert megerősítést az az elmélet is, hogy az Epiméteusz és a Janusz időnként pályát cserél. Ilyet a naprendszerben máshol még nem figyeltek meg. Valószínű, hogy egykor egyetlen égítest részei voltak, pásztorholdaknak nevezik őket. Ezek apró holdak, amelyek terelgetik a Szaturnusz gyűrűre a többit. Űrbiliárdnak nevezzük a parittya módszert. Tudtátok, hogy a Jupiter egyik holdja a Ganymedes a Naprendszer legnagyobb holdja, amelynek legfontosabb méretei az átlagos átmérője (5262 km), a tömege, valamint a felszíni területe. Átmérő: 5262 kilométer (a Föld méretének 413 ezreléke, nagyobb a Merkúr bolygónál és a Plútónál is).
