เครดิตรูปภาพ: NASA
ยานอวกาศ Voyager 1 ของนาซ่าเกือบจะถึงขีด จำกัด ด้านนอกของระบบสุริยะไปยังพื้นที่หนึ่งซึ่งเรียกว่าเฮลิโอไซด์ซึ่งเป็นที่ที่ลมสุริยะพัดปะทะกับก๊าซระหว่างดวงดาว นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่ที่ห่างไกลของระบบสุริยะ เปิดตัวเมื่อวันที่ 5 กันยายน 2520 Voyager 1 อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 13 พันล้านกิโลเมตร
ยานอวกาศ Voyager 1 ของนาซ่ากำลังจะสร้างประวัติศาสตร์อีกครั้งในฐานะยานอวกาศลำแรกที่เข้าสู่เขตแดนสุดท้ายของระบบสุริยะซึ่งเป็นบริเวณกว้างใหญ่ที่ลมจากดวงอาทิตย์พัดผ่านก๊าซบาง ๆ ระหว่างดวงดาว: อวกาศระหว่างดวงดาว อย่างไรก็ตามก่อนที่จะถึงภูมิภาคนี้ Voyager 1 จะต้องผ่านการยุติการกระแทกซึ่งเป็นเขตที่มีความรุนแรงซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของลำแสงของอนุภาคพลังงานสูง
การเดินทางรอบโลกของ Voyager ผ่านโซนปั่นป่วนนี้จะให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวัดโดยตรงในเขตแดนสุดท้ายของระบบสุริยะของเราที่เรียกว่า heliosheath และนักวิทยาศาสตร์กำลังถกเถียงกันว่าทางเดินนี้เริ่มขึ้นแล้ว บทความสองเรื่องเกี่ยวกับการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature เมื่อวันที่ 5 พฤศจิกายน 2546 บทความชิ้นแรกโดยดร. Stamatios M. Krimigis จากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัย Johns Hopkins, Laurel, Md. และทีมของเขาให้หลักฐานสนับสนุนการเรียกร้อง Voyager 1 นั้นผ่านพ้นไปจากภาวะช็อก รายงานฉบับที่สองโดยดร. แฟรงค์บีแมคโดนัลด์แห่งมหาวิทยาลัยแมรีแลนด์คอลเลจพาร์คและทีมของเขาได้แสดงหลักฐานการอ้างสิทธิ์นี้ เอกสารฉบับที่สามที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม 2546 ในจดหมายงานวิจัยธรณีฟิสิกส์โดยดร. ลีโอนาร์ดเอฟเบอร์ลากาของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของกรีนเบลต์รัฐแมริแลนด์และผู้ทำงานร่วมกันแสดงหลักฐานว่า (โปรดดูรูปภาพ 2a เพื่อดูภาพประกอบของการช็อกการเลิกจ้างและ heliosheath)
“ การสำรวจรอบโลกแสดงให้เห็นว่าเราได้เข้าสู่ส่วนใหม่ของระบบสุริยะ ไม่ว่าเราจะผ่านพ้นจุดจบหรือไม่ทีมก็ตื่นเต้นเพราะสิ่งนี้ไม่เคยเห็นมาก่อน - การสำรวจนั้นแตกต่างจากที่นี่ในระบบสุริยจักรวาลภายใน” ดร. เอริคคริสเตียนนักวิทยาศาสตร์วินัยสำหรับการวิจัยการเชื่อมต่อ Sun Earth โปรแกรมที่สำนักงานใหญ่ NASA, Washington, DC
“ Voyager 1 ได้เห็นสัญญาณที่น่าทึ่งของพื้นที่ลึกลงไปในอวกาศซึ่งมีคลื่นกระแทกขนาดยักษ์ก่อตัวขึ้นเมื่อลมจากดวงอาทิตย์ช้าลงอย่างช้า ๆ และกดออกไปด้านนอกเพื่อต้านลมระหว่างดวงดาว การสังเกตการณ์ทำให้เราประหลาดใจและทำให้งงงวยดังนั้นจึงมีสิ่งที่ถูกค้นพบมากเมื่อ Voyager เริ่มสำรวจพื้นที่ใหม่นี้ที่ขอบด้านนอกของระบบสุริยจักรวาล” ดร. เอ็ดเวิร์ดสโตนนักวิทยาศาสตร์โครงการวอยเอจเจอร์สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย
ด้วยระยะทางจากดวงอาทิตย์มากกว่า 8 พันล้านไมล์ (13 พันล้านกิโลเมตร) Voyager 1 เป็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น เปิดตัวเมื่อวันที่ 5 กันยายน 2520 สำรวจดาวเคราะห์ยักษ์ดาวพฤหัสและดาวเสาร์ก่อนที่จะถูกเหวี่ยงออกสู่อวกาศห้วงลึกโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเสาร์ ตอนนี้ใกล้เข้ามาแล้วและอาจเข้าสู่ภูมิภาคชั่วคราวได้
ช็อตการเลิกจ้างคือที่ซึ่งลมสุริยะซึ่งเป็นแก๊สที่มีประจุไฟฟ้าบาง ๆ ถูกพัดออกมาจากดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องถูกชะลอตัวจากแรงดันของก๊าซระหว่างดวงดาว ลมสุริยะจะชะลอตัวลงอย่างกระทันหันจากความเร็วเฉลี่ย 300 - 700 กม. ต่อวินาที (700,000 - 1,500,000 ไมล์ต่อชั่วโมง) (โปรดดูภาพยนตร์ 4 เพื่อดูว่าสิ่งนี้ร้อนลมสุริยะใน heliosheath)
ไม่ทราบตำแหน่งที่แน่นอนของการถูกเลิกจ้างช็อตและในตอนแรกมันคิดว่าใกล้กับดวงอาทิตย์มากกว่า Voyager 1 ในปัจจุบัน เมื่อการเดินทางรอบโลก 1 ออกห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อย ๆ ยืนยันว่าดาวเคราะห์ทุกดวงอยู่ในฟองอากาศอันมหึมาที่ถูกลมพัดสุริยะทำให้เกิดขึ้น
การประมาณตำแหน่งของการช็อกสิ้นสุดนั้นเป็นเรื่องยากเพราะเราไม่ทราบเงื่อนไขที่แม่นยำในอวกาศระหว่างดวงดาวและแม้กระทั่งสิ่งที่เรารู้ความเร็วและแรงดันของลมสุริยะการเปลี่ยนแปลงที่ทำให้เกิดการเลิกจ้างเพื่อขยายสัญญาและ ระลอก คุณสามารถเห็นเอฟเฟกต์ที่คล้ายกันทุกครั้งที่คุณล้างจาน (ภาพยนตร์ 3) หากคุณวางจานไว้ใต้กระแสน้ำคุณจะสังเกตเห็นว่าน้ำกระจายตัวทั่วแผ่นในการไหลที่ค่อนข้างราบเรียบ การไหลของน้ำมีขอบที่ขรุขระซึ่งน้ำช้าลงอย่างฉับพลันและกองพะเนิน ขอบเป็นเหมือนช็อตการเลิกจ้างและเมื่อการไหลของน้ำเปลี่ยนไปรูปร่างและขนาดของขอบคมจะเปลี่ยนไป
ตั้งแต่วันที่ 1 สิงหาคม 2545 ถึงวันที่ 5 กุมภาพันธ์ 2546 นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นการอ่านผิดปกติจากเครื่องมืออนุภาคพลังสองดวงบน Voyager 1 บ่งชี้ว่ามันเข้าสู่บริเวณของระบบสุริยจักรวาลไม่เหมือนที่เคยพบมาก่อน สิ่งนี้ทำให้บางคนอ้างว่าวอยยาเจอร์อาจเข้าสู่คุณสมบัติชั่วคราวของการกระตุ้นการเลิกจ้าง เช่นเดียวกับการกระแทกที่มีขนาดเล็กและ“ นิ้วมือ” ปรากฏขึ้นและหายไปในขอบที่ขรุขระของน้ำที่ไหลผ่านแผ่นหนึ่งรอบโลกอาจเข้าสู่“ นิ้ว” ชั่วคราวที่ขอบของการกระตุ้นการเลิกจ้าง
การโต้เถียงจะแก้ไขได้อย่างง่ายดายหากวอยเอเจอร์ยังคงสามารถวัดความเร็วของลมสุริยะได้เนื่องจากลมสุริยะช้าลงอย่างกะทันหันเมื่อถูกยกเลิก อย่างไรก็ตามเครื่องมือที่ใช้วัดความเร็วลมสุริยะนั้นไม่สามารถใช้งานกับยานอวกาศที่น่าเคารพนับถือได้อีกต่อไปดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จะต้องใช้ข้อมูลจากเครื่องมือที่ยังคงใช้งานได้หาก Voyager เจาะทะลุการเลิกจ้าง
หลักฐานในการข้ามการช็อกรวมถึงการสังเกตของ Voyager ว่าอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าด้วยไฟฟ้าความเร็วสูง (อิเล็กตรอนและไอออน) เพิ่มขึ้นมากกว่า 100 เท่าในช่วงวันที่ 1 สิงหาคม 2545 ถึง 5 กุมภาพันธ์ 2546 สิ่งนี้น่าจะเกิดขึ้นถ้า Voyager ผ่านการหยุดชะงักเนื่องจากการกระแทกนั้นเร่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่กระเด้งกลับไปกลับมาเหมือนลูกบอลปิงปองระหว่างลมที่ช้าและช้าที่ฝั่งตรงข้ามของการกระแทก
ประการที่สองอนุภาคต่าง ๆ ไหลออกไปผ่านรอบโลกและอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ สิ่งนี้คาดว่าจะเกิดขึ้นหาก Voyager ข้ามพ้นการทำให้เกิดการสั่นไหวไปแล้วเพราะบริเวณความเร่งในการทำให้เกิดการยุตินั้นจะอยู่ด้านหลังยานอวกาศ ประการที่สามการวัดความเร็วลมทางอ้อมบ่งชี้ว่าลมสุริยะนั้นช้าในช่วงเวลานี้ตามที่คาดไว้หาก Voyager อยู่เหนือความตกใจ
“ เราใช้เทคนิคทางอ้อมเพื่อแสดงว่าลมสุริยะชะลอตัวลงจากประมาณ 700,000 ไมล์ต่อชั่วโมงเป็นน้อยกว่า 100,000 ไมล์ต่อชั่วโมง ก่อนหน้านี้เราเคยใช้เทคนิคเดียวกันนี้เมื่อเครื่องมือวัดความเร็วลมสุริยะยังคงใช้งานได้และข้อตกลงระหว่างการวัดทั้งสองนั้นดีกว่า 20% ในกรณีส่วนใหญ่” Krimigis กล่าว
หลักฐานจากการเข้าสู่การกระแทกนั้นรวมถึงการสังเกตว่าในขณะที่มีการเพิ่มขึ้นอย่างมากของอนุภาคความเร็วต่ำพวกเขาไม่เห็นด้วยความเร็วที่ค่อนข้างสูงนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเลิกจ้างเกิดขึ้น
อย่างไรก็ตามหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดต่อการเข้ามาคือการสังเกตของ Voyager ว่าสนามแม่เหล็กไม่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลานี้ ตามโมเดลเชิงทฤษฎีสิ่งนี้จะต้องเกิดขึ้นทุกครั้งที่ลมสุริยะลดลง ลองนึกภาพทางหลวงที่มีการจราจรปานกลาง ถ้ามีอะไรบางอย่างที่ทำให้ผู้ขับขี่ชะลอตัวลงให้พูดว่ามีน้ำขังอยู่ในรถ ในทำนองเดียวกันความหนาแน่น (ความเข้ม) ของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากลมสุริยะจะเพิ่มขึ้นหากลมสุริยะช้าลง
“ การวิเคราะห์การสังเกตการณ์สนามแม่เหล็ก Voyager 1 ในปลายปี 2545 บ่งชี้ว่ามันไม่ได้เข้าสู่ภูมิภาคใหม่ของเฮลิโอสเฟียร์ที่อยู่ห่างไกล แต่ข้อมูลสนามแม่เหล็กมีลักษณะที่คาดหวังจากการสังเกตการณ์ก่อนหน้าหลายปีแม้ว่าความเข้มของอนุภาคพลังงานที่สังเกตเห็นนั้นสูงผิดปกติ Burlaga กล่าว
ทีมต่างเห็นพ้องต้องกันว่าวอยเอเจอร์ 1 ได้เห็นปรากฏการณ์ใหม่: ระยะเวลาหกเดือนเมื่ออนุภาคพลังงานต่ำมีมากมายและไหลออกจากดวงอาทิตย์ เมื่อช่วงเวลาที่ผิดปกติสิ้นสุดลงทั้งคู่ยอมรับว่าวอยยาเกอร์ 1 กลับมาอยู่ในลมสุริยะดังนั้นหากนี่เป็นเส้นทางชั่วคราวที่นอกเหนือจากการช็อกสิ้นสุดการช็อกจะถูกมองเห็นอีกครั้งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ในที่สุดการสำรวจแสดงให้เห็นว่าการเลิกจ้างช็อตนั้นซับซ้อนกว่าใคร ๆ
สำหรับภารกิจดั้งเดิมของพวกเขาไปยังดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์, รอบโลก 1 และยานอวกาศน้องสาวรอบโลก 2 ถูกกำหนดให้อยู่ในพื้นที่ของพื้นที่ที่แผงโซลาร์เซลล์จะไม่สามารถทำได้ดังนั้นแต่ละแห่งจึงติดตั้งเครื่องกำเนิดไอโซโทปกัมมันตรังสี ยังคงทำงานในสภาพแวดล้อมที่ห่างไกลความหนาวเย็นและมืด 26 ปีต่อมานักเดินทางยังคงยืนยาวต่อกระทรวงพลังงานเหล่านี้ซึ่งผลิตไฟฟ้าจากความร้อนที่เกิดจากการสลายตัวตามธรรมชาติของพลูโทเนียมไดออกไซด์
นักเดินทางรอบโลกถูกสร้างขึ้นโดย Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของนาซ่าในพาซาดีนาแคลิฟอร์เนียซึ่งยังคงใช้งานยานอวกาศทั้ง 26 ปีหลังจากการเปิดตัว ยานอวกาศได้รับการควบคุมและข้อมูลของพวกเขาถูกส่งคืนผ่านเครือข่ายอวกาศลึกของนาซ่า (DSN) ซึ่งเป็นระบบติดตามยานอวกาศทั่วโลกที่ดำเนินการโดย JPL ผู้จัดการโครงการ Voyager คือ Ed Massey จาก JPL นักวิทยาศาสตร์โครงการวอยเอเจอร์คือดร. เอ็ดเวิร์ดสโตนแห่งสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย
แหล่งที่มาดั้งเดิม: NASA News Release
