De Voyagers – voorbij het zonnestelsel

Voyager 1
Artist impression van Voyager 1. Credit: NASA/JPL

De twee Voyager ruimtesondes – Voyager 1 en Voyager 2 – van de NASA werden in 1977 gelanceerd met als doel de buitenste planeten van het zonnestelsel te gaan verkennen. Voyager 2 werd op 20 augustus 1977 gelanceerd en Voyager 1 was twee weken later, op 5 september 1977 aan de beurt. Sinds die tijd vliegen de beide ruimtesondes hun eigen route en doen ze dit ook op een eigen snelheid. Voyager 1 passeerde in 2012 de grens met de interstellaire materie en Voyager 2 bevindt zich nog steeds aan de randen van ons zonnestelsel.

Beide ruimtesondes worden bestuurd vanuit het Jet Propulsion Laboratory van de NASA in Pasadena Californië. Beide ruimtesondes doen nog steeds wetenschappelijk onderzoek en ze sturen die via het Deep Space Network van de NASA terug naar de Aarde. In 2017 vierden de beide ruimtesondes hun 40-jarig jubileum in actieve dienst.

De langste missie van de NASA

De Voyagers werden in 1977 door de NASA gelanceerd om gebruik te maken van een zeldzame samenstand van de buitenplaneten (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) die maar eens in de 176 jaar voorkomt. Een ruimtesonde die iedere planeet zou bezoeken zou de zwaartekracht van die planeet kunnen gebruiken om naar de volgende planeet te reizen. Op die manier werd veel brandstof en tijd bespaard. Het originele plan was om de ruimtesondes in twee paren te lanceren, een paar zou de planeten Jupiter, Saturnus en Pluto bezoeken en het andere paar zou Jupiter, Uranus en Neptunus bestuderen. Om budgettaire redenen haalde dit plan het niet en bleven er twee ruimtesondes over: Voyager 1 en Voyager 2.

De hoofdmissie van de Voyagers duurde vijf jaar en betrof de verkenning van Jupiter en Saturnus van nabij, het bestuderen van de ringen van Saturnus en het bestuderen van de grootste manen van de twee planeten. Na een aantal ontdekkingen werd demissie verlengd. Na de passage in 1980 van Saturnus maakte de Voyager 1 een scherpe bocht die de ruimtesonde buiten het vlak van het zonnestelsel bracht. De koers van de Voyager 2 zou de verkenner langs Uranus en neptunus brengen. Het oorspronkelijke budget voor de Voyager 2 gaf echter geen garantie dat de ruimtesonde lang genoeg zou werken om foto’s naar de Aarde te versturen van deze twee planeten maar de ruimtesonde bleek van prima kwaliteit en maakte in 1986 een geslaagde scheervlucht langs Uranus en in 1989 langs Neptunus.

De twee ruimtesondes hebben alle grote buitenplaneten van ons zonnestelsels bestudeerd maar daarnaast ook 49 manen, hun ringsystemen en hun magneetvelden.

Op 13 augustus 2011 werd de Voyager 2 de langstlopende missie van de NASA want op die dag werd het record van 12.758 dagen van de Pioneer 6 verbroken. Pioneer 6 werd op 16 december 165 gelanceerd en stuurde op 8 december 2000 zijn laatste signaal terug naar de Aarde.

Onderstaande een lijstje van doelen die door de Voyagers zijn bereikt tijdens hun reis tussen de planeten:

  • Onderzochten de atmosfeer van Jupiter inclusief de stormen.
  • Vonden actieve vulkanen op Io, een maan van Jupiter, en ook de torus, een ring van zwavel en zuurstof die Io omhuld.
  • Zagen bewijs van een ondergrondse oceaan op Europa, een maan van Jupiter.
  • Bestudeerden in detail de ringen van Saturnus, samen golfbewegingen in de ringen en namen herdersmaantjes maar die de vorm van de F-ring beïnvloeden.
  • Zagen bewijs van een atmosfeer om Titan, een maan van Saturnus, waarvan wetenschappers aantoonden dat die voornamelijk uit methaan bestaat.
  • Ontdekten een Grote Donkere Vlek op Neptunus die een enorme storm bleek te zijn.
  • Zagen actieve geisers op Triton, een ijsmaan van Neptunus.

De huidige lopende missie wordt de Voyager Interstellar Mission genoemd en is bedoeld om de buitenste delen van ons zonnestelsel te bestuderen en eventueel de invloedssfeer van de Zon te verlaten en de interstellaire ruimte te betreden. Voyager 1 bevindt zich sinds 2012 in de interstellaire ruimte en bestudeerd daar de intensiteit van de kosmisch straling en kijkt hoe geladen deeltjes van de Zon reageren met deeltjes van andere sterren. Voyager 2 bevindt zich nog steeds in het zonnestelsel maar zal ergen in de loop van de komende jaren ook de interstellaire ruimte bereiken.

De nalatenschap van de Voyagers

De gouden plaat aan boord van Voyager 1
De gouden plaat aan boord van Voyager 1. Op de plaat geluiden van mensen in 55 verschillende talen, geluiden van walvissen en de muziek van Chuck Berry. Credit: NASA/JPL

Beide Voyagers hadden een gouden grammofoonplaat aan boord met daarop berichten en geluiden van de Aarde. Deze plaat is een 12 inch vergulde koperen plaat. Een comité onder leiding van de astronoom Carl Sagan selecteerde voor de NASA de inhoud van de opnames.

De Gouden Opnames zoals de platen worden genoemd zijn een culturele tijdcapsule die de Voyagers meenemen naar andere sterrenstelsels. Ze bevatten afbeeldingen en natuurlijke geluiden, gesproken begroetingen in 55 verschillende talen en muzikale selecties uit verschillende culturen en tijdperken.

De waarnemingen van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus leverden ook waardevolle startpunten voor de huidige waarnemingen van deze planeten. NASA stuurde vervolgmissies naar Jupiter (de Galileo missie van 1989 – 2003) en de Saturnus (de Cassini-missie van 1997 tot 2017) om deze planeten gedurende verschillende achtereenvolgende jaren te bestuderen. Galileo en Cassini verzamelden enorm veel gegevens over de planeten en de manen maar ook informatie over de structuur en de samenstelling van de planeten zelf.

Momenteel bevindt de JUNO van de NASA zich in een baan om Jupiter en hebben zowel de NASA als de ESA plannen voor missies naar de ijsmanen. De Europese missie heet JUICE – Jupiter ICy moons Explorer en zal omstreeks 2022 gelanceerd worden. UICE zal dan in 2029 bij Jupiter arriveren. NASA heeft plannen voor een missie naar Europa en die zal op zijn vroegst in 2022 worden gelanceerd. Voyager 2 blijft de enige verkenner die een bezoek heeft gebracht aan Uranus en Neptunus maar astronomen volgen de beide planeten nu uitgebreid met geavanceerde telescopen. In het bijzonder de Keck telescoop en de Hubble Space Telescope worden veelvuldig gebruikt om de planeten te bestuderen. Het oplossend vermogen van deze telescopen is voldoende om stormen op de planeten te zien ontstaan en te kunnen volgen. Ook kunnen ze grote veranderingen in de atmosfeer waarnemen. Vanaf midden 2017 denkt de NASA ook na om goedkope ruimtesondes te ontwikkelen die eventueel scheervluchten zullen maken langs Uranus en Neptunus.

In februari 2018 was Voyager 1 ongeveer 141 Astronomische Eenheden verwijderd van de Aarde. Dat is ongeveer gelijk aan 21,2 miljard kilometer. Voyager 2 bevindt zich op dit moment ongeveer 117 Astronomische Eenheden van de Aarde en dat is gelijk aan ongeveer 17,5 miljard kilometer.

Men verwacht dat de Voyagers genoeg energie hebben om tot ongeveer 2025 informatie te blijven verzenden naar de Aarde. NASA deed een geslaagde proef met de back-up stuwraketten van de Voyager 1, hierdoor kon de ruimtesonde beter naar de Aarde gericht worden. Deze stuwraketten waren in 1980 voor het laatste gebruikt tijdens de scheervlucht langs Saturnus. Daarna werden ze 27 jaar lang niet gebruikt. Dit zorgt er voor dat er ongeveer 2 tot 3 jaar langer informatie naar de Aarde verzonden kan worden.

Zelfs als de Voyager 1 en 2 zijn uitgeschakeld zullen verder de interstellaire ruimte in reizen. Over ongeveer 40.000 jaar zal de Voyager 1 de ster AC+79 3888 in het sterrenbeeld Camelopardalis op een afstand van 1,6 lichtjaar passeren. Voyager 2 zal rond die tijd de ster Ross 248 passeren op een afstand van ongeveer 1,7 lichtjaar. Over 296.000 jaar zullen de beide sterren op een afstand van minder dan 4,3 lichtjaar de ster Sirius passeren. Sirius is de helderste ster die we aan de sterrenhemel kunnen zien.

Eerste publicatie:
Bron: NASA, space.com