Sidan 1 av 21

Voyagersonderna

Oskar Henriksson

Sidan 2 av 21

Innehållsförteckning

INNEHÅLLSFÖRTECKNING 2

VOYAGERPROGRAMMET 3

SONDERNAS FÄRD GENOM RYMDEN 4 Resan till de yttre planeterna 4 Resan vidare ut i den interstellära rymden 5

SONDERNAS TEKNISKA UPPBYGGNAD 6 Vetenskapliga instrument 8 Kommunikation, styrning och energiförsörjning 9

UPPDRAG OCH UPPTÄCKTER 10 Jorden 10 Jupiter 11 Saturnus 12 Uranus 13 Neptunus 14 Solsystemet och dess utkanter 14

VOYAGERS GYLLNE SKIVA 15

FRAMTIDEN 16 Voyagersondernas fortsatta färd 16 Vad händer efter Voyagersonderna? 16

KÄLLOR OCH REFERENSER 19

Not fare well,

But fare forward, Voyagers.

(T. S. Eliot, The Dry Salvages)

Sidan 3 av 21

Voyagerprogrammet

Voyagerprogrammet är samlingsnamnet för de två amerikanska obemannade rymdsonderna

Voyager 1 och Voyager 2.4 Sonderna som är utvecklade av JPL (Jet Propulsion Laboratory)

på uppdrag av NASA (National Aeronautics and Space Administration) skickades upp vid två

olika tillfällen under 1977 från Cape Canaveral, Voyager 2 den 20 augusti och Voyager 1 den

5 september. Att de skickades upp just vid denna tidpunkt berodde på att planeterna då stod i

ett fördelaktigt läge, ett läge som bara

uppstår med ca 175 års mellanrum. Man

använde sig av bärraketen Titan III-Centaur,

en 48 meter hög trestegsraket (se bild 1).8

Ursprungligen ingick de två

Voyagersonderna i Marinerprogrammet men

kom att flyttas till ett eget program kallat

”Mariner Jupiter – Saturn”, för att kort

därefter döpas om till dess nuvarande namn,

Voyagerprogrammet. Att man bröt ut dem

från Marinerprogrammet berodde på att

Voyagersondernas design avvek påtagligt

från Marinerprogrammets sonder. Sondernas

ursprungliga syfte var att analysera Jupiter

och Saturnus men man utökade senare

uppdraget till att även innefatta det yttre

solsystemet med Uranus och Neptunus. När

det gäller utforskandet av planeterna så satte

man upp dessa fyra huvudmål1,2

:

- Utforska planeternas atmosfär med

avseende på struktur, komposition,

cirkulation och rörelse.

- Utforska planeternas månar med avseende på morfologi och geologi.

- Ta fram bättre värden på massa, storlek och form för planeten, dess månar och

eventuella ringar.

- Fastställ strukturen för planeternas magnetiska fält samt inhämta information om

energiflöden och plasma.

Men det stannade inte där utan man har nu gått över i en fas man kallar ”The Voyager

Interstellar Mission” där man vill undersöka de mest avlägsna delarna av solens domäner,

samt den interstellära rymden bortom dessa. Voyager 1 är för närvarande det av människan

tillverkade föremål som befinner sig längst bort från jorden. Just nu, den 8 november 2010,

befinner sig Voyager 1 på ett avstånd av ungefär 116 AU (ca 17 343 000 000 kilometer) från

jorden! Voyager 1 färdas för närvarande ca 470 000 000 kilometer per år.3 Och

Voyagersondernas ursprungliga beräknade livslängd på 5 år har nu överträffats med råge,

sonderna är nu en bra bit över 30 år gamla!

Bild 1. Voyager 1 sänds upp med hjälp av raketen

Titan III-Centaur.

Sidan 4 av 21

Sondernas färd genom rymden Voyagersondernas resa genom rymden har delats upp i två delar, den första delen då sonderna

undersökte de yttre planeterna (kallas av NASA för The Planetary Voyage) och den andra

delen som tog vid år 1989 då sonderna började sin resa ut ur solsystemet och in i den

interstellära rymden (Voyager Interstellar Mission)3.

Resan till de yttre planeterna

Att man skickade upp dessa två sonder med uppdraget att undersöka de yttre planeterna i

slutet av 1970-talet var ingen slump. Man ville utnyttja det fördelaktiga läge som planeterna

befann sig i vid den tidpunkten, ett läge som bara återkommer med ca 175 års intervall. Detta

gynnsamma läge innebar att sonderna kunde utnyttja planeternas dragningskraft (gravity

assist) för att ”svinga” sig från planet till planet, se bild 2. När sonden passerar en planet böjs

dess bana och hastigheten ökar. På så sätt kan de ta sig längre ut i rymden snabbare än om de

endast skulle ha förlitat sig på det medhavda bränslet. Resan till Neptunus kunde nu Voyager

2 göra på 12 år istället för de 30 år det skulle ha tagit om man inte utnyttjat detta fördelaktiga

läge. Även om sonderna var identiska så var deras banor olika, Voyager 2 flög förbi alla de

fyra yttre planeterna (Jupiter 1979, Saturnus 1981, Uranus 1986 och Neptunus 1989) medan

Voyager 1 endast flög förbi Jupiter (1979) och Saturnus (1980). Från början var dock

uppdraget begränsat till att endast undersöka Jupiter och Saturnus men då dessa blev en

framgång och sonderna fortfarande fungerade beslutade man att låta sonderna fortsätta sin

resa genom rymden. Att Voyager 1 inte flög förbi Uranus och Neptunus berodde på att den

skulle undersöka Saturnus måne Titan samt baksidan av Saturnus ringar, och som en följd av

detta tvingades sonden avvika från den bana som skulle ha tagit den till de två yttersta

planeterna.

Sidan 5 av 21

Bild 2. Voyagersondernas bana förbi de yttre planeterna.

Resan vidare ut i den interstellära rymden

1990 övertog Voyager 1 ledningen från Pioneer 10 och blev det mest avlägsna föremål

tillverkat av människan. Som bild 3 visar så har både Voyager 1 och 2 nu för länge sedan

passerat de yttersta planeterna och är nu på väg ut i den interstellära rymden. De befinner sig

nu i den yttersta delen av heliosfären och passerade för ett par år sedan det som kallas

termination shock. Heliosfären är den delen där solvinden dominerar och dess utsträckning

brukar anges som mellan 50 AU och 150 AU från solen, se bild 4.11

Man kan beskriva den

som en enorma magnetiska bubbla som omsluter vårt solsystem. Termination shock är det

område i heliosfären där solvindarna bromsas upp på grund av att de kommer i kontakt med

det interstellära mediet. Detta orsakar kompression vilket leder till upphettning och

förändringar i magnetfältet. Utanför termination shock finns ett område kallat heliosheath, och

det är alltså i detta område som Voyagersonderna befinner sig nu. Man hoppas att sonderna

ska kunna färdas ända till heliopausen, det område där solvindarna helt stoppas av det

interstellära mediet.

Sidan 6 av 21

Bild 3. Banorna för Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 1 och Pioneer 2 samt deras ungefärliga positioner i april

2007.

Bild 4. Solsystemet och området utanför visat i logaritmisk skala.

Sondernas tekniska uppbyggnad

Voyager 1 och 2 är identiska så dess tekniska uppbyggnad och instrument är följaktligen

också likadana.3 De är stabiliserade i tre axlar och för att se till att orienteringen är korrekt, så

att högeffektsantennen är riktad mot jorden, så använder de sig av astronomiska eller

gyrobaserade referenser. Sonderna är ungefär lika stora som en liten bil och väger just nu ca

720-730 kg. Att vikten varierar beror på att man använt upp en del av det bränsle, hydrazin,

Sidan 7 av 21

som används för att ändra sondernas orientering. Sonderna vägde vid uppskjutningen 815 kg

vardera. Den stora antennen, high gain antenna, är 7.3 meter i diameter och

magnetometerbommen är 13 meter lång. Sonderna är bestyckade med 10 stycken olika

vetenskapliga instrument, det är dock inte alla instrument som är igång idag.3 Bild 5 nedan

visar hur de olika instrumenten är placerade på sonden.

Bild 5. Voyagersonden och dess viktigaste delar.

Sidan 8 av 21

Vetenskapliga instrument

Imaging NA och WA är sondens två kameror. Det är dels en smalvinklig kamera (Narrow

Angel, NA) och dels en vidvinkelkamera (Wide Angel, WA). Den smalvinkliga kameran har

en högre upplösning och ett smalare synfält än vidvinkelkameran. Till båda kamerorna finns

en uppsättning med 8 utbytbara filter. Med kameran kan man till exempel undersöka hur

planeternas atmosfär cirkulerar och med vilken hastighet. Man kan också söka efter nya ringar

eller studera månarnas yta (om än med en maximal upplösning av ca 2 km).3

Plasma är ett system som används när man söker efter de lågenergipartiklar som finns i

plasman. Systemet kan analysera partiklarnas hastighet samt i viss mån dess riktning. Med

plasmasystemet kan man exempelvis undersöka solvindens egenskaper och hur den

interagerar med planeterna.3

Systemet Cosmic Ray (kosmisk strålning) används för att analysera de mest energirika

partiklarna i plasmat. Systemet fångar inga partiklar utan analyserar endast de spår som

partiklarna lämnar efter sig när de passerar genom instrumentet. Instrumentet används till

exempel för att ta reda på den kosmiska strålningens energiinnehåll, ursprung och rörelse

genom galaxen.3

Den ultravioletta spektrometern (Ultraviolet Spectrometer) är en ljusmätare som är känslig

för ultraviolet ljus och som kan avgöra vilka atomer eller joner som är närvarande. De ämnen

spektrometern letar efter sänder ut en speciell typ av ultraviolett färg. Med detta instrument

undersöker man bland annat de lägre delarna av planeternas atmosfärer samt eventuella

förekomster av ljusfenomen så som polarsken (eller motsvarande).3

Instrumentet Infrared Interferometer Spectrometer består av tre olika delar. En avancerad

termometer, ett instrument som kan avgöra när vissa typer av ämnen finns i atmosfären eller

på ytan och slutligen ett verktyg som kan mäta hur mycket solljus en kropp reflektera.

Instrumentet används till exempel för att utforska atmosfärens vertikala struktur.3

Instrumentet Photopolarimeter består av ett 0.2 meter stort teleskop utrustat med olika typer

av filter. Instrumentet används till exempel för att leta efter blixtar och för att ta reda på

information om ytan på Jupiter och Saturnus månar.3

Detektorn för laddade lågenergipartiklar (Low-Energy Charged Particle Detector) letar

efter partiklar som har högre energinivå än sondens plasmainstrument. Partiklarna som fångas

upp skapar något som kan liknas vid hål, och genom att mäta hålens djup och vinkel kan man

få reda på partiklarnas hastighet och riktning. Och genom att mäta hur ofta det bildas hål kan

man få reda på hur mycket partiklar det finns. Instrumentet används till exempel för att

analysera den kosmiska strålningen.3

Stark- och svagfältsmagnetometrarnas (High-Field och Low-Field Magnetometer)

huvudsyfte är att mäta hur solens magnetfält förändras med avstånd och tid och huruvida

planeterna har något magnetfält.3

Planetary Radio and Plasma Wave Antenna används för två olika experiment. Båda

experimenten ”lyssnar” på radiosignaler men inom olika frekvensområden. Till exempel tar

man emot radiosignaler från solen och planeterna.3

Sidan 9 av 21

Kommunikation, styrning och energiförsörjning

Kommunikation mellan jorden och sonden sker med hjälp av sondens högeffektsantenn (High

Gain Antenna, se bild 5.) och ett nätverk av antenner på jorden. Sondens antenn är 3.7 meter

i diameter och sänder på två band, X-bandet på ca 8.4 GHZ och S-bandet på ca 2.3 GHz. X-

bandet som kan överföra data med en hastighet av 7.2 kbit/s används för vetenskapliga data.

S-bandet som är på endast 40 bit/s används för driftsdata. Datahastigheterna är de maximala,

oftast är det betydligt lägre. S-bandet har inte använts sedan sista gången sonden passerade en

planet. För att ta emot signalerna på jorden använder man sig av ett nätverk av stora antenner,

kallat Deep Space Network (DSN).9 Storleken på dessa antenner har man varit tvungen att

öka i och med Voyagersondernas färd genom rymden. I dagsläget använder man sig av tre

stycken antenner med en diameter på 70 meter, se

bild 6. (Vissa data kan dock tas emot med mindre

antenner.) De tre är placerade i USA, Spanien och

Australien, detta för att man inte ska tappa

kontakten med sonden då jorden roterar.

Förutom de vetenskapliga instrumenten och

kommunikationssystemen finns givetvis en

mängd andra system ombord på sonderna, till

exempel system som har med sondernas drift och

positionering att göra. Ett sådant system är det

som har hand om sondens orientering och ser till

att högeffektsantennen alltid är positionerad mot

jorden, det så kallade Attitude and Articulation

Control Subsystem. Detta system ser även till att

instrumenten riktas åt rätt håll, vissa av

instrumenten sitter på en rörlig plattform.

Systemet navigerar bland annat med hjälp av

stjärnornas positioner. För att ändra orientering

använder sig sonderna av små styrraketer som

drivs av hydrazin.

För att driva de elektriska systemen ombord använder man sig av tre stycken

radioisotopgeneratorer (radioisotope thermoelectric generators).10

Det är en elektrisk

generator som konverterar den värme radioaktivt sönderfall genererar till elektricitet. I

Voyagersonderna används plutonium 238 som bränsle. I början gav dessa en effekt på ungefär

470 W men denna blir lägre

med tiden på grund av att

bränslet sönderfaller. I

september 2009 hade

effekten sjunkit till ca 275

W. I takt med att effekten

minskar måste man stänga

av funktioner och

instrument på sonderna. Att

man inte använder sig av

solpaneler beror på att

Voyagersonderna färdas

alltför långt bort från solen.

Bild 6. En av de 70-meter stora antenner som

används för att kommunicera med

Voyagersonderna.

Bild 7. Voyagersonden.

Sidan 10 av 21

Uppdrag och upptäckter

Voyagersonderna räknas av många som de, vetenskapligt sett, mest framgångsrika

rymdsonderna som hittills skickats upp. Och det redan innan deras uppdrag är slutfört. Medan

andra sonder oftast fokuserar på en av våra planeter så har Voyagersonderna gjort avgörande

vetenskapliga upptäckter rörande fyra, och utöver detta dessutom upptäckter rörande

heliosfären och solsystemets utkanter. Voyagersonderna har till exempel upptäckt 22 nya

månar!

Jorden

Det är kanske missvisande att säga att

Voyagersonderna har gjort vetenskapliga

upptäckter som har med jorden att göra,

men Voyagersonderna har däremot

bidragit till att ändra vår bild av jorden.

Voyagersondernas resa genom rymden har

gett många av oss ett annat perspektiv på

vår plats i universum, och på vår litenhet.

Och det finns en bild tagen av

Voyagersonderna som kanske har påverkat

oss mer än någon annan och det är bilden

kallad ”Pale Blue Dot”, tagen 1990 av

Voyager 1.16

Det var den berömda

astronomen Carl Sagan som mer eller

mindre övertalade NASA om vikten av att

ta en sådan bil. Om bilden har Sagan

sedan gjort ett antal kända uttalanden, till

exempel detta:

“It has been said that astronomy is a

humbling and character-building

experience. There is perhaps no better

demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me,

it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and

cherish the pale blue dot, the only home we've ever known.”16

Det finns även en bild på hela solsystemet, kallad ”Family Portrait”, som blivit mycket känd.

Bilden är ett collage av 60 olika bilder, bland annat ingår bilden ”Pale Blue Dot”. Här ser vi

förutom solen även planeterna Jupiter, Jorden, Venus, Saturnus, Uranus och Neptunus. Dessa

bilder var de sista fotografierna tagna av Voyagersonderna.

Bild8.. Bilden "Pale Blue Dot" tagen av Voyager 1. Jorden

är den blå pricken markerad med en ring.

Bild 9. "Family Portrait".

Sidan 11 av 21

Jupiter

Voyagersonderna gjorde många upptäckter rörande Jupiters månar. På Io:s så fann man aktiv

vulkanism, något som överraskade många forskare.18

Det var första gången någonsin som

man sett aktiva vulkaner på andra himlakroppar än vår egen i vårt solsystem.

Voyagersonderna observerade vulkanutbrott vid nio olika tillfällen, men det finns bevis för att

ytterligare vulkanutbrott skett mellan dessa. Vulkanernas plymer når mer än 300 km upp

ovanför ytan och hastigheten på de föremål som slungas ut rör sig i hastigheter upp till en

kilometer på sekund. Vulkanismen på Io beror troligtvis på den uppvärmning som genereras

av tidvattenkrafter. Tidvattenkrafterna beror på den dragkamp som Io utsätts för av sina

grannar Europa, Ganymedes och Jupiter. Denna dragkamp deformerar Io så mycket som 100

meter. Som jämförelse kan nämnas att motsvarande siffra för Jorden är ca 1 meter. Och man

tror att dessa vulkanutbrott har påverkan långt utanför Io:s. Man har upptäckt partiklar från

vulkanutbrotten miljontals kilometer från Io:s.

På Europa upptäckte man streck på ytan. Och dessa streck var inte djupa sprickor utan ytliga,

nästan som om någon målat med pensel. Sonden Galileo har undersökt saken efter att

Voyagersonderna varit där och man har kommit fram till Europa är täckt av is med en ocean

under. Man tror att isskorpan är tunnare än 30 kilometer. Det finns de som tror att

möjligheterna är goda att upptäcka primitiva livsformer i Europas oceaner!

Voyagersonderna upptäckte dessutom tre nya månar, Metis, Adrastea och Thebe. De är dock

mycket små, den största Thebe har en diameter på ungefär 100 kilometer vilket kan jämföras

med Io:s 3650 kilometer. Man har idag upptäckt 63 månar till Jupiter.

Man fann även att Jupiter hade ringar. Utkanten befinner sig ungefär 129 000 kilometer från

Jupiters centrum, och ringen är ungefär 30 000 kilometer bred. Ringarna är mörkare än

Saturnus och man tror att de består av små stenar.

Vid analys av den stora röda fläck som Jupiter har så upptäckte man att den i själva verket är

en storm som rör sig motsols. Man fann även andra mindre stormar. Voyagersonderna fann

även polarsken på Jupiter. Jupiter har ett magnetfält som är ungefär 10 gånger starkare än

jordens.

Bild 11. Vulkanutbrott på

Io.

Bild 10. Jupiters stora röda fläck. Bild 12. Jupiters ringar.

Sidan 12 av 21

Saturnus

Det som kanske väckte forskarnas förvåning mest när det gäller Voyagers utforskande av

Saturnus var upptäckter i dess ringar. Man har trott att ringarna bildats av material från stora

månar, månar som krossats då kometer och meteoriter slagit ned på dess yta. Partiklarna i

Saturnus ringar varierar i storlek från små stoftpartiklar till stenar stora som hus. Saturnus

minsta månar har en mycket oregelbunden form vilket tyder på att även de har sitt ursprung i

större himlakroppar, på samma sätt som materialet i ringarna. I Saturnus ringar upptäckte

Voyager oregelbundna fläckar, kallade spokes. Dessa spokes roterar runt Saturnus. Man tror

att ringarna är orsakade av gravitationskrafter så dessa spokes kom som en överraskning då de

uppför sig på ett sätt som inte är förenligt med gravitationskrafter. Man är idag inte säker på

hur dessa spokes uppstår men man tror att det har att göra med elektrostatiska krafter på grund

av att fläckarnas rörelse följer Saturnus magnetosfär.

När det gäller Saturnus atmosfär så fann man att den till absolut största delen består av väte

och helium. Andelen helium i den övre atmosfären var mindre än vad man beräknat vilket kan

tyda på att heliumet sakta sjunker neråt. Detta skulle kunna förklara varför Saturnus avger mer

värme än vad som vore möjligt om bara solen vore energikällan.

Det blåser extrema vindar på Saturnus. Voyagersonderna mätte vindhastigheten till 1800

km/h. Vindarna blåser mestadels i östlig riktning och hastigheten är som högst vid ekvatorn.

Vindarna avtar med stigande höjd. Man tror att vindarna inte bara finns i molnlagret utan att

de sträcker sig ca 2 000 kilometer under detta. Man har även funnit mönster i vindarna som

tyder på att vindarna tar sig genom planetens inre, från norr till söder!

Voyagersonderna mätte även temperaturen vid olika tryck på Saturnus baksida. Den lägsta

temperaturen man uppmätte var -191 grader Celsius (vid ett tryck på 70 millibar).

Temperaturen ökade då man mätte längre ner, vid ett tryck på 1 2000 millibar var

temperaturen – 130 grader Celsius. Man mätte även temperaturen vid nordpolen och fann att

det var ca 10 grader Celsius varmare där än vid ekvatorn. Man tror att temperaturskillnaden

kan vara säsongsstyrd.

Man fann att även Saturnus hade polarsken. Den enda av gasjättarna där sonderna inte fann

polarsken var Uranus. På Saturnus fann man även en form av sken runt de mellersta

latituderna. Detta sken inträffar bara på de solbelysta delarna. Man vet idag inte hur dessa

ljusfenomen uppstår.

Tre nya månar upptäcktes: Atlas, Prometheus och Pandora. Och på månen Enceladus

upptäckte Voyager tecken som tyder på tektonisk aktivitet. På månen Mimas fann man en

krater så gigantisk att kollisionen som skapat denna nästan måste ha slitit månen i två delar.19

Bild 13. Fläckar, så kallade spokes. Bild 14. Månen Enceladus. Bild 15. Månen Mimas.

Sidan 13 av 21

Uranus

Voyager 2 var först med att upptäcka Uranus magnetfält. Magnetfältet är ungefär lika kraftigt

som det vi har på jorden. Magnetfältet skiljer sig dock från många andra planeters på grund av

att magnetfältet är förskjutet i förhållande till rotationsaxeln. Och detta magnetfält är

dessutom positionerat lite annorlunda på grund av att Uranus ”lutar”. Man tror att Uranus fått

sin lutning då den någon gång i solsystemets barndom blivit träffad av en planetstor

himlakropp. Detta gör till exempel att polerna utsätts för sol respektive mörker under långa

perioder. Och denna lutning påverkar alltså magnetfältet, till exempel genom att magnetfältets

”svans” på grund av rotation bildar en ”korkskruv” bakom Uranus.

Men trots att Uranus lutar så passa mycket så fann man förvånansvärt nog att temperaturen

vid ekvatorn var ungefär densamma som vid polerna.

Voyager 2 fann 2 nya ringar runt Uranus. Man studerade dessutom de andra nio då kända

ringarna. Idag känner man till totalt 13 stycken. Man tror att ringarna är relativt nya och att

de kom till efter det att planeten formades.

Vid de solbelysta polerna observerade man en form av dis. Detta dis avgav stora mängder

ultraviolett ljus.

Sonderna fann 10 (!) nya månar till Uranus: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona,

Juliet, Portia, Rosalind, Belinda och Puck. Dessutom tillskriver en del upptäckten av månen

Perdita till Voyager. Voyager tog ett fotografi av månen men ingen såg vad som fanns på

bilden förens flera år senare. Och då det endast fanns ett enda fotografi så var man osäker på

dess existens, det var först när Hubbleteleskopet tog bilder på Perdita som man fastslog att det

var en måne till Uranus. Man studerade även många av de redan upptäckta månarna. Man

fann till exempel att Miranda hade enorma kanjoners upp till 20 kilometer djupa och att ytan

bestod av en blandning av gammalt och nytt. Det finns tre teorier till hur dessa spår på ytan

kan ha uppkommit. Den ena teorin går ut på att månen för länge sedan vid en kraftig kollision

skulle ha splittrats i flera delar. Dessa delar skulle sedan åter ha förenats för att återbilda

månen och det konstiga landskap vi idag kan se på Miranda skulle ha uppstått då. Den andra

teorin går ut på att material, kanske en blandning av is och ammoniak eller metan, strömmat

ut från kärnan och på så sätt skapade den konstiga ytan. Den tredje teorin går ut på att det är

gravitationskrafter som orsakat det extrema landskapet, till exempel månen Umbriels

gravitation.

Bild 16. Uranus ringar. Bild 17. Mirandas yta.

Sidan 14 av 21

Neptunus

På Neptunus uppmätte Voyager vindar på 2000 km/h, de snabbaste man någonsin uppmätt på

någon planet. Vindarna är mestadels västliga, det vill säga motsatt planetens rotationsriktning.

Man fann flera fläckar, liknande de på Jupiter, varav den största, kallad ”The Great Dark

Spot”, är lika stor som jorden. Dessa fläckar orsakas av enorma stormar. Detta förvånade

forskarna då planeten tar emot mycket lite solljus, och en dynamisk atmosfär brukar hänga

samman med de temperaturskillnader som solljuset innebär.

Man fann också ett oregelbundet moln som rörde sig i östlig riktning. Man tror att det kan

vara någon form av molnplym.

Liksom Uranus så är Neptunus magnetfält ”tippat” på sidan, för Neptunus del 47 grader. Man

fann också polarsken, dock mycket svagare än på jorden eller de andra planeterna.

Voyager gav också forskarna svar på en del av de frågor de hade rörande Neptunus ringar.

Man tvistade om ringarna var hela eller endast partiella, men Voyager visade att ringarna

verkligen var hela. Ringarna är mycket svåra att upptäcka på grund av att de är uppbyggda av

mycket små partiklar.

Sex stycken nya månar upptäcktes: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Proteus och Larissa.

Alla är små. Man utforskade även några av de andra månarna, till exempel Neptunus största

måne Triton. Man fann att den hade en fascinerande geologisk historia. Till exempel tog

Voyager 2 bilder av en gejserliknande eruptioner som sprutade ut kvävgas och dammpartiklar.

Solsystemet och dess utkanter

Voyagersonderna fortsatte, efter förbiflygningarna av de fyra gasjättarna, sin resa genom vårat

solsystem och har nu kommit till dess utkanter. Förutom att fortsätta att skicka data om de

yttre delarna av vårat planetsystem så får vi nu även data från vårt solsystems grannar.

1993 så lyckades Voyagers plasmavågsexperiment för första gången ta emot signaler som

härstammar från heliopausen. Heliopausen är området där solvinden möter det interstellära

mediet, se bild 4. Man hoppas att sonderna når fram till heliopausen innan de slutar att

fungera. Den så kallade termination shock, som ligger innanför heliopausen, passerade

Voyager 1 i december 2004 och Voyager 2 i augusti 2007. Sonderna passerade terminal shock

på olika avstånd från solen vilket tyder på att heliosfären är oregelbundet formad.

Sonderna position ger dem också en möjlighet att göra unika observation inom det

ultravioletta området.

Bild 6. Neptunus. Bild 7. Neptunus ringar. Bild 20. Neptunus måne Triton.

Sidan 15 av 21

Voyagers gyllne skiva

Med sig på sin färd genom rymden har de båda Voyagersonderna varsin gyllne skiva

(Voyager Golden Record) innehållande ett budskap till ett eventuellt möte med utomjordiska

livsformer, se bild 21.3 Den gyllne skivan täcks av ett gyllne omslag, se bild 22. På skivan,

som är drygt 30 cm i diameter, finns ljud och bilder som beskriver livet på jorden. Med skivan

följer en nål och på omslaget finns instruktioner för hur man spelar upp skivan. Det finns även

information om varifrån rymdfarkosten skickads upp samt hur länge den har färdats genom

rymden. Hur länge den färdats genom rymden får de utomjordiska livsformerna lista ut

genom att mäta sönderfallet i det bifogade U238. De ljud och bilder som finns lagrade på

skivan är till exempel:

- Hälsningar på 55 språk, både utdöda som till exempel akkadiska och nu levande som

till exempel svenska.

- 35 stycken olika ljud, både naturliga och skapade av människan. Till exempel

ljudinspelningar av regn, vind, hundar, flygplan och tåg.

- Bitar av 27 olika musikstycken. Till exempel från Beethovens femte symfoni och

Chuck Berrys ”Johnny B. Goode”.

- Bilder som visar till exempel vårat solsystem, jorden sett från rymden, schematiska

bilder av en man och kvinna, bild inifrån ett köpcentra och ett flygande flygplan. Det

finns även bilder med matematiska, fysikaliska och kemiska definitioner. Totalt

innehåller skivan 115 bilder.

Men det kommer att dröja innan någon av Voyagersonderna passerar nära ett annat

planetsystem, närmare bestämt ca 40 000 år. En av dem som var med och tog fram vad som

skulle finnas på skivan var den berömda amerikanska astronomen Carl Sagan och han sa så

här om Voyagers gyllne skiva: ”The spacecraft will be encountered and the record played

only if there are advanced spacefaring civilizations in interstellar space. But the launching of

this bottle into the cosmic ocean says something very hopeful about life on this planet.”

Bild 21. Omslaget till Voyagers gyllne skiva. Bild 22. Voyagers gyllne skiva.

Sidan 16 av 21

Framtiden

Voyagersondernas fortsatta färd

Hur ser då framtiden ut för de två Voyagersonderna? Jo sonderna, som i början av november

2010 befann sig på ett avstånd av 115-116 AU från jorden, fortsätter att sända vetenskapliga

data till jorden. På grund av att den radioaktiva energikällan genererar allt mindre energi

tvingas man dock successivt att släcka ner sondernas instrument och funktioner. Till exempel

har man stängt av sondernas ultravioletta spektrometrar och kommer inom ett par år att

tvingas stänga av sondernas gyro. Avstängandet av gyrot innebär att sonderna inte kommer att

kunna rotera, och rotationen används till exempel när man ska mäta magnetfält. Man

prioriterar de instrument som har med utforskning av den interstellära rymden att göra. Nedan

är NASA:s plan för hur de olika systemen och instrumenten kommer att stängas av3:

VOYAGER 1 VOYAGER 2 Power Off Plasma (PLS) Subsystem. 2007-032

PLS Heater 2007-130

Power Off Planetary Radio Astronomy

Experiment (PRA)

2008-015 2008-052

Terminate scan platform and Ultra Violet (UV)

observations

~EOY 2010 1998-316

Termination of Data Tape Recorder (DTR)

operations

~2015 2007-248

Termination of gyro operations ~2016 ~2015

Initiate instrument power shutdown ~2020 ~2020

Can no longer power any single instrument No earlier than 2025 No earlier than 2025

Tabell 1. NASA:s plan för sondernas framtid. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/spacecraftlife.html.

Följande experiment beräknar man vara i funktion minst fram till år 2020: Detektorn för

laddade lågenergipartiklar, systemet för kosmisk strålning, magnetometern och

plasmasystemet.

Vad händer efter Voyagersonderna?

Vill vi överträffa Voyagersonderna när det gäller tillryggalagd sträcka så måste vi ta fram

bättre energikällor och framdrivningssytem. Att Voyagersonderna lyckats ta sig så långt ut i

rymden på så relativt kort tid beror på att de kunde utnyttja andra planeters dragningskraft för

att på så sätt få en ”skjuts” ut i rymden. Men detta läge inträffar bara med mycket långa

mellanrum och för att vi inte ska bli beroende av dessa måste vi ta fram andra

framdrivningssystem. Det finns ett antal olika teorier och förslag på vilken metod som är bäst

lämpad för framtida interstellära resor, till exempel fusions- eller fissionsenergi.15

Men det

finns även mer futuristiska förslag så som användandet av antimateria eller ljus/magnetsegel

som får sin energi från en kraftfull laserkälla placerade i vårt eget solsystem. Lyckas vi inte

skapa sonder som färdas med betydligt högre hastighet än dagens så tvingas vi ha minst sagt

tålamod och lång framförhållning. Att skapa sonder som når sitt mål först efter 100-tals år är

kanske inte realistiskt. Och om vi nu skapar denna typ av extremt långlivade sonder så finns

det ändå ett antal utmaningar. Vi måste till exempel ta fram en bättre energikälla för sondens

instrument och interna system. Förutom detta finns givetvis andra problem som måste lösas,

till exempel måste vi utveckla tekniken att kommunicera med sonder som befinner sig på

extrema avstånd.

Sidan 17 av 21

Voyagersonderna är dock inte ensamma, det finns andra

sonder som ska eller är på väg att utforska våra yttre planeter

samt utkanten av solsystemet. Till exempel rymdfarkosterna

New Horizons, IBEX och Juno. Majoriteten av alla sonder

som är planerade att skickas upp har dock Mars eller månen

som mål.

New Horizons, som är den enda av dessa tre som ännu

skjutits upp, är på väg till Pluto.13

Sonden sköts upp i januari

2006 och förväntas nå Pluto och dess största måne Charon i

mitten av 2015. New Horizons är den första sonden att i så

fall passera på nära håll. Huvuduppdragen är att analysera

Pluto och Charons geologi och morfologi samt kartlägga

ytans kemiska beståndsdelar. Dessutom ska man analysera

Plutos atmosfär. Och man kommer att komma så pass nära

att man kan ta bilder med en upplösning på cirka 50 meter.

Man har även möjlighet att upptäcka eventuella ytterligare

månar samt eventuella ringar runt Pluto. Om möjligt ska

man även fortsätta efter Pluto och försöka få närkontakt med

något av de andra objekten i Kuiperbältet. Exakt vilket

objekt är ännu inte bestämt. New Horizons kommer dock

aldrig att ”köra om” Voyagersonderna då den håller en lägre

hastighet.

Sonden Juno har ett planerat uppskjutningsdatum i augusti

2010 och har Jupiter som sin destination.14

Juno kommer att

placera i en polär bana runt Jupiter och man kommer att

utforska dess sammansättning, magnetfält, gravitationsfält,

och polära magnetosfärer. Man hoppas kunna få fram

ledtrådar till hur Jupiter formades och hur dess kärna är

uppbyggd. Andra mål för sonden är att analysera de snabba

vindar som råder på Jupiter, samt om atmosfären innehåller

något vatten.

IBEX (Interstellar Boundary

Explorer) sköts upp 2008 och har

som uppdrag att utforska

solsystemets utkanter.12

Den är dock

inte en rymdsond utan en satellit till

jorden, det vill säga den kommer inte

att så som Voyagersonderna ta sig

till solsystemets utkant utan kommer

att utföra sina experiment från sin

bana runt jorden. Målet med

experimenten är att genom olika

typer av mätningar få en bättre

förståelse för hur solvinden och det

interstellära mediet interagerar med

Bild 23. New Horizons.

Bild 24. Juno..

Bild 25. IBEX.

Bild 26. Karta som visar antalet "energetic neutral atoms". Rött

symboliserar det högsta antalet atomer och blått det lägsta.

Sidan 18 av 21

varandra. Området som är mest intressant kallas terminal shock och IBEX har för första

gången skapat en bild/karta av detta område, se bild 26. För att skapa dessa kartor mäter man

förekomsten av mycket snabba neutrala atomer (så kallade energetic neutral atoms). Dessa

typer av atomer skapas då solvinden och det interstellära mediet möts. Dessa atomer är

mycket utspridda, IBEX detekterar ungefär ett par stycken per timme! Som man kan se i bild

26 så är atomerna inte jämt fördelade utan det finns ett bågformat område där förekomsten är

högre än i övriga delar. Man vet ännu inte exakt vad detta beror på men en teori är att det

beror på magnetfältet i vår del av galaxen.

Om man ser på lång sikt så finns det koncept framtagna

för att besöka de yttre planeterna. NASA har till

exempel något de kallar ”Europa Jupiter System

Mission” och som är ett ambitiöst försöka att utforska

Jupiter och dess månar bestående av två olika sonder.20

Sonderna ska arbeta tillsammans och deras mål är att se

om det finns några möjligheter till livsformer på någon

av Jupiters månar. Man kommer att fokusera på

månarna Europa och Ganyamede. Förutom detta

kommer sonderna även att ge oss bättre kunskap om

hur gasjättar och deras månar bildats. Dessa två sonder

kommer sedan att följas av ytterligare en sond kallad

”Europa Astrobiology Lander”. Denna sond kommer att landa på Europa och utföra

astrobiologiska experiment för att utröna om det finns, eller har funnits, livsformer där. Exakt

vilka experiment som kommer att utföras beslutas efter det att de två tidigare sonderna

undersökt Jupiter och dess månar.

I NASA:s strategi för framtida uppdrag i rymden har man fyra teman man jobbar utifrån20

:

- The First Billion Years of Solar System History.

- Volatiles and Organics; The Stuff of Life.

- The Origin and Evolution of Habitable Worlds.

- Processes; How Planets Work.

Jag tycker att dessa fyra punkter säger mycket om varför vi måste fortsätta att utforska

rymden. Även om vi får mer och mer kunskap om rymden så är det fortfarande så ofantligt

mycket vi inte vet. Och människan har alltid varit en utforskande varelse, och jag tror att vi

kommer att fortsätta vara det, även när det gäller världar utanför vår egen!

Oskar Henriksson

2010-11-13

Bild 8. Konceptbild av Europa

Astrobiology Lander.

Sidan 19 av 21

Källor och referenser De Internetbaserade källorna har jag redovisat med i följande ordning: sidan titel (den som

syns högst upp i webbläsarens ram), sidans rubrik om sådan finns samt webbadress. Om även

undersidor används som källa eller referens anges det efter webbadressen. Webbsidorna

besöktes under oktober och november 2010.

1. ”NASA – NSSDC – Spacecraft – Details”, ”Voyager 1”,

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1977-084A.

2. ”NASA – NSSDC – Spacecraft – Details”, ”Voyager 2”,

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1977-076A.

3. “Voyager – The Interstellar Mission”, http://voyager.jpl.nasa.gov/, med underliggande sidor.

4. ”Voyager program – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Voyager program”,

http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_program.

5. “Space, Stars, Earth, Planets and More – NASA Jet Propulsion Laboratory”, “Jet Propulsion Laboratory”,

http://www.jpl.nasa.gov/ med underliggande sidor.

6. “Marinerprogrammet – Wikipedia”, “Marinerprogrammet”,

http://sv.wikipedia.org/wiki/Marinerprogrammet.

7. “Discovering the Universe”. Comins, Neil F. och Kaufman III, William J. Sjunde upplagan, 2005.

8. ”Cape Canaveral Rocket and Missile Programs:”, ”TITAN III-E CENTAUR Fact Sheet”,

http://www.spaceline.org/rocketsum/titan-III-e-centaur.html.

9. “Deep Space Network Home Page”, “ABOUT THE DEEP SPACE NETWORK”,

http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/.

10. “Radioisotopgenerator – Wikipedia”, “Radioisotopgenerator”,

http://sv.wikipedia.org/wiki/Radioisotopgenerator.

11. “NASA‟s Cosmicopia – Sun – Heliosphere”, “The Heliosphere”, http://helios.gsfc.nasa.gov/heliosph.html.

12. “NASA – „Impressionist‟ Spacecraft to View Solars System‟s Invisible Frontier”, “IBEX”,

http://www.nasa.gov/mission_pages/ibex/index.html.

13. “New Horizons Web Site”, “New Horizon”, http://pluto.jhuapl.edu/index.php.

14. “NASA – Juno”, “Juno”, http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html.

15. “Interstellar travel – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Interstellar travel”,

http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel.

16. “Pale Blue Dot – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Pale Blue Dot”,

http://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot.

17. ”Voyager – Explore the Cosmos | The Planetary Society”, “Voyager”,

http://www.planetary.org/explore/topics/space_missions/voyager/ med underliggande sidor.

18. “Io (moon) – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Io (moon)”, http://en.wikipedia.org/wiki/Io_(moon).

19. “Miranda (moon) – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Miranda (moon)”,

http://en.wikipedia.org/wiki/Miranda_(moon).

20. “Solar System Exploration: Mission: Strategic Exploration Plans”, “NASA‟s Approach to Future

Exploration”, http://solarsystem.nasa.gov/missions/future1.cfm med underliggande sidor.

Sidan 20 av 21

Källor till de bilder som används i dokumentet:

Försättsblad. Bild på Voyager 1. Källa: NASA, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-

nasa/2004/13jul_solarblast/.

Bild 1. Voyager 1 sänds upp med hjälp av raketen Titan III-Centaur. Källa: http://nix.nasa.gov/info?id=MSFC-

9141932.

Bild 2. Voyagersondernas bana förbi de yttre planeterna. Källa:

http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/spacecraft.html.

Bild 3. Banorna för Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 1 och Pioneer 2 samt deras ungefärliga positioner i april

2007. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Outersolarsystem-probes-4407.jpg.

Bild 4. Solsystemet och området utanför visat i logaritmisk skala. Källa:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Solarmap.png.

Bild 5. Voyagersonden och dess viktigaste delar. Källa:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Voyager_spacecraft_structure.jpg.

Bild 6. En av de 70-meter stora antenner som används för att kommunicera med Voyagersonderna. Källa:

http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/antennas/70m.html.

Bild 7. Voyagersonden. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/spacecraft.html.

Bild8.. Bilden "Pale Blue Dot" tagen av Voyager 1. Jorden är den blå pricken markerad med en ring. Källa:

http://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot.

Bild 9. "Family Portrait". Källa:

http://www.planetary.org/explore/topics/space_missions/voyager/family_portrait.html.

Bild 10. Jupiters stora röda fläck. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 11. Vulkanutbrott på Io. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 12. Jupiters ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 13. Fläckar, så kallade spokes. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/saturn.html.

Sidan 21 av 21

Bild 14. Månen Enceladus. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/saturn.html.

Bild 15. Månen Mimas. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/Mimas_(moon).

Bild 16. Uranus ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/uranus.html.

Bild 17. Mirandas yta. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/uranus.html.

Bild 19. Neptunus ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 18. Neptunus. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 20. Neptunus måne Triton. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 21. Omslaget till Voyagers gyllne skiva. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html.

Bild 22. Voyagers gyllne skiva. Källa: http://sv.wikipedia.org/wiki/Voyager_Golden_Record.

Bild 23. New Horizons. Källa: http://pluto.jhuapl.edu/gallery/artistConcepts/artistConcepts_06.html.

Bild 24. Juno.. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft).

Bild 25. IBEX. Källa: http://www.nasa.gov/mission_pages/ibex/index.html.

Bild 26. Karta som visar antalet "energetic neutral atoms". Rött symboliserar det högsta antalet atomer och blått

det lägsta. Källa: http://www.ibex.swri.edu/students/What_do_the_first_maps.shtml.

Bild 27. Konceptbild av Europa Astrobiology Lander. Källa:

http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?Sort=Target&Target=Jupiter&MCode=EAL.