Тогда, в 1970-е и 1980-е годы, тропинку во внешнюю Солнечную систему проторили четыре аппарата: «Пионер-10», «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Теперь переданные ими снимки планет-гигантов кажутся уже почти историей. Между тем «Вояджеры», отметив в 2012 году 35-летие пребывания в космическом пространстве, и по сей день продолжают работать и исправно поставляют информацию о дальней периферии Солнечной системы. «Пионер-10» и «Пионер-11» перестали отвечать на сигналы с Земли в 2003 (кстати, 23 января, ровнёхонько 10 лет назад) и 1995 гг.
Вояж «Вояджеров» начался в 1977 году. По иронии судьбы первым отправился в космос «Вояджер-2», а «Вояджер-1» полетел вторым, но время исправило эту несправедливость, и сейчас именно «Вояджер-1», обогнав собрата, является самым далёким рукотворным объектом: он удалился от Солнца почти на 125 астрономических единиц (а.е.), оставив далеко позади не только большие планеты Солнечной системы, но и значительную часть пояса Койпера.
Нынешний этап работы «Вояджеров» в NASA скромно называется "Межзвёздная миссия", а в новостях о них нет-нет да и проскальзывают утверждения, что они покинули пределы Солнечной системы. Но на самом деле, конечно, всё не так просто. Во-первых, границу Солнечной системы можно определять по-разному, во-вторых, при любом определении эта граница не будет полосатым шлагбаумом, за которым космический аппарат можно сразу считать межзвёздным скитальцем, в-третьих, она сама движется вперёд-назад, откликаясь на текущий уровень солнечной активности.
С учётом специфики аппаратуры, работающей сейчас на «Вояджерах», выходом за пределы Солнечной системы для них считается попадание в область, не затронутую воздействием солнечного ветра. Этот ветер — поток заряженных частиц, срывающихся с поверхности Солнца, выдувает вокруг «планетной» части Солнечной системы гигантский пузырь — гелиосферу. Гелиосфера вместе с Солнцем движется через окружающее межзвёздное облако, Местный Пух. Зона столкновения солнечного ветра и межзвёздной среды (МЗС) имеет слоистую структуру, в определение которой, кстати, внесли существенный вклад отечественные учёные (В.Б. Баранов и другие) и космические аппараты.
Со стороны Солнца первым рубежом на пути в межзвёздное пространство является гелиосферная ударная волна, где сверхзвуковое течение солнечного ветра начинает «чувствовать» приближение межзвёздного вещества и тормозится до дозвуковых скоростей. «Вояджер-1» пересёк геолиосферную ударную волну в 2003–2004 году на расстоянии 94 а.е. от Солнца, а «Вояджер-2» сделал это три года спустя, когда от него до Солнца было 84 а.е. Надо уточнить, что аппараты летят в одну и ту же полусферу: примерно против набегания межзвёздного вещества на Солнечную систему (первый находитсяв созвездии Змееносца, второй — в созвездии Телескопа). Тем не менее переход через ударную волну у «Вояджера-1» состоялся на большем расстоянии, из чего следует, что форма гелиосферы далека от сферической.
После этого началось томительное ожидание следующего рубежа — гелиопаузы, за которым солнечная плазма заканчивается и начинается межзвёздное вещество, ещё не в своём обычном состоянии, а смятое столкновением с гелиосферой, но всё-таки уже не наше вещество, а чужое, никогда не бывшее частью Солнечной системы. К сожалению, на «Вояджере-1» не работают приборы, способные определять параметры окружающего вещества непосредственно, поэтому приближение гелиопаузы приходится искать по косвенным признакам, в частности по изменению энергетического спектра космических лучей.
На орбите Земли космические лучи — ускоренные до очень высоких скоростей атомы различных химических элементов — складываются из трёх компонентов: солнечные, галактические и аномальные. Солнечные космические лучи рождаются, как нетрудно догадаться, на Солнце и, по сути, являются высокоэнергичным продолжением солнечного ветра. Галактические космические лучи (ГКЛ) рождаются вне Солнечной системы, вероятно, в ударных волнах при вспышках сверхновых (хотя хоть сколько-нибудь прямых доказательств этого пока нет). Аномальные космические лучи (АКЛ) были обнаружены в начале 1970-х годов как некоторый избыток частиц с энергиями порядка 10 Мэв, однако аномальность их относится, скорее, не к энергии, а к химическому составу: если химический состав ГКЛ мало отличается от солнечного, то в АКЛ наблюдается избыток гелия, кислорода, азота и некоторых других элементов. До пересечения «Вояджерами» гелиосферной ударной волны предполагалось, что АКЛ формируются из атомов, которые в МЗС пребывают в нейтральном состоянии, пройдя гелиопаузу, ионизуются, ускоряются до высоких скоростей на гелиосферной ударной волне и непосредственно в Солнечную систему влетают уже с приличными скоростями.
Читать дальше
