Het Voyager programma, onderzoek naar de buitenste planeten en de interstellaire ruimte
Publicatiedatum: 20 augustus 2022
Op 20 augustus 1977, in 2022 45 jaar geleden, lanceert NASA Voyager 2 en kort daarna, op 5 september 1977, Voyager 1. Het Voyagerprogramma is een wetenschappelijke missie om kennis op te doen van de buitenste planeten van ons zonnestelsel. Ook al hebben beide sondes inmiddels ons zonnestelsel verlaten, sturen ze nog steeds informatie naar de aarde.
“Grand tour”
In 1965 ontdekt de Amerikaanse ruimtevaartkundige ingenieur Gary Flandro dat eens in de 175 jaar Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus, de 4 grote buitenplaneten, zo zijn opgesteld, dat het mogelijk is om ze in 1 missie te bezoeken. Dit noemen astronomen de “grand tour”. Om de 4 planeten tijdens 1 missie te bezoeken, moet de lancering van de ruimteschepen tussen 1976 en 1980 plaatsvinden.
De 2 ruimteschepen, Voyager 1 en 2, zijn oorspronkelijk bedacht als onderdeel van het Marinerprogramma. Dat programma is door NASA bedacht om een flyby te doen bij de planeten Mercurius, Mars en Venus. Hierbij vliegt een ruimteschip vlak langs een planeet om opnames te maken. Ze worden Mariner 11 en 12 genoemd. Later krijgen ze een aparte status en dus een nieuwe naam, 1st Mariner Jupiter-Saturn en weer later Voyager.
Zwaartekrachtslinger of zwaartekrachtduw
De beide sondes wegen ongeveer 800 kilo en zijn uitgerust met tientallen meetinstrumenten en camera’s. Ze maken gebruik van de zogenaamde zwaartekrachtslinger of zwaartekrachtduw: de ruimtevaartuigen vliegen langs planeten en doen zo snelheid op. Als ze voldoende op snelheid zijn voor de vlucht naar de volgende planeet, worden de sondes gekatapulteerd naar het volgende doel. Hierdoor kunnen met relatief weinig brandstof veel kilometers worden afgelegd in relatief weinig tijd.
Voyager 2 is gelanceerd voor Voyager 1, omdat Voyager 2 een andere baan aflegt dan Voyager 1. Voyager 2 moet een langere reis afleggen naar de 2 buitenste planeten. Hierdoor wordt de sonde het eerst gelanceerd vanwege de stand van de planeten. Vanwege de kortere baan van Voyager 1, haalt die zijn tweelingbroer in voor de aankomst bij Jupiter.
Lancering
Op 20 augustus 1977 wordt Voyager 2 gelanceerd. Op 5 september 1977 is het de beurt aan Voyager 1. De primaire missie van Voyager 1 is om rond Jupiter en Saturnus te vliegen en de ringen, het magnetisch veld en het weer te bestuderen. Het 2e deel van de missie is het onderzoeken van de grenzen van de invloed van de zon en het meten van deeltjes in de zonnewind. Daarna onderzoekt de sonde de interstellaire ruimte. Voyager 1 reist met een snelheid van 17 kilometer per seconde door de ruimte en legt ongeveer 523 miljoen kilometer per jaar af.
Voyager 1 begint met het fotograferen van Jupiter in januari 1979. In maart komt de sonde het dichtst bij de planeet. Voyager 1 maakt spectaculaire beelden van de beroemde grote rode vlek op Jupiter. Dat is een aanhoudende storm die groter is dan 3 maal de aarde. De sonde fotografeert vulkanische activiteit op Io, een maan van Jupiter. Het is voor de 1e keer dat vulkanische activiteiten zijn waargenomen elders in ons sterrenstelsel.
“Stofdeeltje gevangen in een lichtstraal”
De volgende stop van Voyager 1 is Saturnus, met zijn manen en ringen. Het ruimtevaartuig komt het dichtst bij de gasreus op 12 november 1980 en is dan op 64.200 kilometer verwijderd van het wolkendek. Het stuurt de 1e beelden met hoge resolutie van de ringen van Saturnus terug naar aarde. Hierdoor wordt ontdekt dat de gasachtige atmosfeer van de planeet vrijwel volledig bestaat uit waterstof en helium. Voyager 1 maakt ook foto’s van nabij van de vele manen van Saturnus.
Nadat het zijn primaire missie heeft volbracht, vervolgt Voyager 1 zijn reis door de ruimte. In 1990 draait het ruimtevaartuig zijn camera naar de aarde om er een foto van te maken. Op de foto is de aarde te zien als een minuscule blauwe vlek tegen de achtergrond van de oneindige duisternis van de ruimte en is maar nauwelijks zichtbaar. Over deze foto schrijft de beroemde Amerikaanse astronoom Carl Sagan in zijn boek Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space: “Dat is hier. Dat is thuis. Dat zijn wij. Met daarop iedereen van wie je houdt, iedereen die je kent, iedereen van wie je ooit hebt gehoord, ieder mens dat ooit was, zijn leven leefde … iedere heilige en zondaar in de geschiedenis van onze soort heeft hier geleefd-op een stofdeeltje gevangen in een lichtstraal.”
Voyager 1 komt in augustus 2012 terecht in de ruimte tussen de sterren, de zogenaamde interstellaire ruimte en heeft dus ons zonnestelsel verlaten. De sonde komt daarmee buiten de invloed van het magnetische veld van de zon en de zonnewind van geladen deeltjes. Deze uiterste grens van ons zonnestelsel wordt de heliopauze genoemd. Hiermee is Voyager 1 het 1e door de mens gemaakte object dat buiten ons zonnestelsel treedt.
‘Winterslaap’
Voyager 2 doet er langer over om naar de gasreuzen Jupiter en Saturnus te vliegen, om daarna de ijsreuzen Uranus en Neptunus aan te doen. Nadat het ruimtevaartuig de 4 planeten heeft aangedaan, onderzoekt het, net als Voyager 1, de grenzen van ons zonnestelsel en de interstellaire ruimte.
De sonde komt een paar maanden later dan Voyager 1 aan bij Jupiter en bestudeert de planeet. Aangekomen bij Saturnus ontdekt Voyager 2 een nieuwe maan bij de planeet, Pan genaamd.
Na 5 jaar in een ‘winterslaap’ te zijn gehouden, komt Voyager 2 in 1986 aan bij Uranus. Het maakt foto’s van de blauwe planeet, die voornamelijk bestaat uit waterstof en helium. De temperatuur op Uranus bedraagt -216 graden en een dag duurt er 17.25 uur. Voyager 2 bestudeert de polar aurorae, het poollicht dat hoge straling produceert, waardoor de manen van Uranus geen atmosfeer hebben. De sonde maakt opnames van dichtbij van de maan Miranda. Daarnaast ontdekt Voyager 2 10 nieuwe manen bij Uranus en 2 hele kleine manen die Ophelia en Cordelia worden genoemd.
Neptunus
In 1989 komt Voyager 2 aan bij zijn laatste planetaire bestemming, Neptunus. Neptunus is van de zon gezien de 8e en de verst van de zon verwijderde planeet van het zonnestelsel. De luchtblauwe planeet bestaat, net als Uranus, grotendeels uit waterstof en helium, maar ook uit een overvloed van water, ammoniak en methaan. Het ruimtevaartuig observeert stormen van wel 2.400 kilometer per uur. Voyager 2 bepaalt dat 1 dag op Neptunus 16.1 uur duurt.
De sonde ontdekt tevens 6 nieuwe manen en smalle ringen. Om een aanvaring met ijspuin te voorkomen, wordt de baan van Voyager 2 veranderd en vliegt langs Triton, de grootste maan van Neptunus. Daar wordt ontdekt dat er uitbarstende geisers op Triton zijn. Het is een verrassing dat op ongeveer 4.5 miljard kilometer afstand van de zon actief vulkanisme voorkomt. Nadat Voyager 2 Neptunus heeft verlaten, wordt het hele Voyager project omgedoopt tot de Voyager Interstellar Mission.
Neptunus, met op de voorgrond Triton.
Op 5 november 2018 maakt NASA bekend dat ook Voyager 2 het zonnestelsel heeft verlaten.
Voyager 1 bevindt zich op dit beeld in de interstellaire ruimte, Voyager 2 nog net niet.
Toekomst
In juli 2022 bevindt Voyager 1 zich op zo’n 23.5 miljard kilometer van de aarde en Voyager 2 op ongeveer 19.5 miljard kilometer. NASA verwacht dat in de komende jaren de brandstof van de beide Voyagers opraakt, waarmee het contact met de sondes verloren gaat.
Voyager 1 en 2 zijn de enige door mensen gemaakte objecten die door de interstellaire ruimte reizen. Over zo’n 38.000 jaar zal Voyager 1 op een afstand van minder dan 1,7 lichtjaar langs de ster Gliese 445 vliegen in het sterrenbeeld Giraffe. Voyager 2 zal na 40.000 jaar weer ‘vlakbij’ een ster komen als het op een afstand van 1,7 lichtjaar langs de kleine rode dwerg Ross 248 reist. Uiteindelijk zullen de Voyagers, net als de sterren van ons sterrenstelsel, zich voegen naar de aantrekkingskracht van de Melkweg en voor altijd rond het centrum ervan blijven cirkelen.
Gouden plaat
Aan boord van zowel Voyager 1 als 2 bevindt zich een gouden plaat, die is samengesteld door Carl Sagan. De platen bevatten geluiden en beelden van de diversiteit van het leven en de cultuur op aarde. De boodschappen zijn bedoeld voor buitenaardse levensvormen. De kans is echter zeer klein dat die de sondes onderscheppen en naar de platen luisteren. De platen worden daardoor gezien als een soort visitekaartje, niet als een serieuze poging om te communiceren met mogelijke buitenaardse levensvormen.
Op de plaat staan 116 afbeeldingen en verscheidene natuurlijke geluiden, zoals wind, bliksem en geluiden van dieren. Daaraan zijn muzikale selecties toegevoegd van verschillende culturen en tijdperken en gesproken begroetingen van aardbewoners in 55 talen. Tevens staan er berichten op van de toenmalige president van de Verenigde Staten, Jimmy Carter, en de toenmalige secretaris-generaal van de Verenigde Naties, Kurt Waldheim. Er is ook een Nederlandse tekst op ingesproken door Joan de Boer. Mochten buitenaardse wezens de plaat beluisteren, dan doet ze de “hartelijke groeten aan iedereen”.
(Bron: NASA.gov, Nationalgeographic.nl, Sciencefocus.com, Metro.co.uk, Orbitaltoday.com, Wikipedia. Foto’s: ANP, Shutterstock)
