探査機ボイジャー1号は地球から1光日の距離にある

探査機ボイジャー 1 号は地球から 1 光日の距離に到達しています。宇宙船がこのようなマイルストーンを達成したのは初めてのことだ。これを文脈で説明すると、ボイジャーは現在、故郷から 240 億キロメートル (160 億マイル) 以上離れています。信じられないことに、それは今でも活動しており、私たちと連絡を取っていますが、非常に離れているため、地球上の私たちに送り返している無線信号が届くまでに1日かかりますし、その逆も同様です。 NASA は、11 月 17 日の日没後に、ミッションの 3 文字の指定である VGR をモールス信号で空に点滅させることで、このマイルストーンをマークするよう地球に呼びかけています。クリス・スミスはランカシャー大学の宇宙科学者ミーガン・アルゴと話します…

Megan – ボイジャー宇宙船は 2 機あり、1977 年に互いに数日以内に打ち上げられました。つまり、これらの宇宙船は私よりも古いことになります。したがって、私は多くの同僚とともに、これらのミッションから得られる結果をほぼ生涯にわたって見守ってきました。彼らの目的は、太陽系を巡るグランドツアーを行うことでした。したがって、アイデアは基本的に、主に木星と土星を訪問し、これら 2 つの惑星とその衛星系も探索することでした。そうすることで、彼らはいくつかの新しい発見をしました。たとえば、ボイジャー 1 号自体は、木星の周りに当時地球からは見えなかった新しい細い輪を発見し、2 つの新月も発見しました。繰り返しますが、私たちはそこにいることを知りませんでした。現在、私たちは木星の衛星を発見し続けているため、当時よりもはるかに多くの衛星があることがわかっていますが、木星の2つの衛星であるテーベとメティスの両方を発見したのはボイジャーでした。そして、両者とも今でもデータを送り返していますが、50 年近く経っていることを考えると、これは驚くべきことです。彼らは私たちの太陽系に関する根本的な発見を行い、それは今日の私たちの太陽系探査方法に依然として影響を与えています。

Chris – 彼らが立ち上げられたときはチャンスがあったと思います。急いで引き上げる必要がありましたね。なぜなら、私たちがその機会を逃したら彼らが行うことはできないであろうこのグランドツアーを彼らが行うことを可能にする惑星の配列があったからです。彼らが成功したのは、多くのことを見たからです。

Megan – 太陽系外縁部を訪れるのは難しいです。そこに到達するには多大なエネルギーが必要で、ロケット燃料も高価です。宇宙船に搭載する機器の数が増えるほど、打ち上げて太陽系の外側に到達するまでの費用が高くなります。したがって、惑星が正しい方向にあるときに軌道を揃えることができれば、はるかに効率的になることができます。 1 つの星系に行くだけではなく、その星系を通過するときにその星系の重力を利用して軌道を変更し、2 番目の星系に向かって飛ばすことができます。本質的にそれが彼らのしたことだ。

Chris – それで、彼らは何を測定しているのですか?彼らは何を見ているのでしょうか？彼らからどのようなデータを受け取っているのでしょうか?そして彼らの環境は今どうなっているのでしょうか？

Megan – 過去 20 年間にわたって、彼らが測定してきたのは、プラズマ環境の変化などです。つまり、宇宙船の周囲のプラズマ環境を測定する機器の 1 つです。また、宇宙線や高エネルギー粒子なども測定しています。つまり、まだ動作している粒子計器もあります。そして過去 20 年以上にわたって、彼らは変化を測定してきました。つまり 2004 年に、これらの測定値の両方に変化があり、それがいわゆる終了ショックを超えたと解釈されています。したがって、太陽は太陽風、つまり太陽の表面から一年 365 日全方向に吹き出す粒子の流れを発生させています。その強さは時間の経過とともに変化しますが、太陽系を通して吹き出ているほぼ一定の太陽風です。ある時点で、太陽が星間物質と呼ばれるはるかに広い粒子密度の領域内に泡を吹き込んでいると考えることができます。それは、銀河全体の星の間に存在する、非常に薄く、非常に希薄なガスです。そして太陽は、その太陽風によって効果的にその星間物質の中に泡を吹きます。そして、その泡の端に到達すると、太陽の影響が終わる場所から星間物質に入るときに衝撃が起こり、その領域は過去15年ほどの間にボイジャー1号とボイジャー2号の両方によって横断されました。そしてそれは、粒子密度の変化と、検出器が受け取る粒子である宇宙線プロファイルの変化によって測定されています。太陽の太陽圏は、銀河系の他の部分から来る大量の高エネルギー宇宙線から私たちを守ってくれているので、私たちは低い割合の宇宙線を測定することから、はるかに高い割合の宇宙線を測定するようになりました。私たちは、オールトの雲と呼ばれるこの領域があると考えています。これは太陽から非常に遠いところにあり、これはある種の汚れた雪玉型の天体の領域であり、太陽系に到来する多くの長周期彗星の発生源であると考えられています。今では、小さいし、寒いし、遠くにあるので、見つけるのが難しいです。したがって、オールトの雲の本当の物理的範囲は実際にはわかりません。そこにあると仮説が立てられています。そこにあることは確かですが、実際に測定したことはありません。そして、ボイジャー 1 号がそれを測定し、その領域を横切るつもりだと思うかもしれません。そうですね、おそらくですが、その地域の反対側に到達するにはあと 3 万年かかると思われます。したがって、その時点までに、どの機器や通信システムにも電力を供給するのに十分な電力がなくなるでしょう。それで、地球上にこれらの信号を検出して解釈できる人が残っているのかどうか、1977 年にこの宇宙船が打ち上げられて以来、テクノロジーがどれだけ変わったかを想像してみてください。そうです、この宇宙船からそれを判断できるかどうかは、ほとんどありそうにありません。

Chris – 太陽系の構造について考えると、内惑星があり、私たちはその 1 つであり、それから巨大ガス惑星もあります。そしてそのはるか彼方にあるのが冥王星で、私たちから約60億キロ離れています。冥王星の外側にはカイパーベルトがあり、これはこの物質の輪であり、おそらく私たちがまだ発見していない他の惑星がそこに座っている可能性があります。そしてその向こうには、さらに遠くにあるこのオールトの雲があります。そしてボイジャーは現在、カイパーベルトとオールトの雲の間にいます。

Megan – はい、私たちはそう思います。そうです、太陽からはとてもとても遠いところにあります。したがって、カイパーベルトには多くの種類の岩石物体が含まれていると考えられます。つまり、私たちは小惑星、そのようなもの、そして小惑星について話しているのです。そして、そうです、オールトの雲はさらに遠くにあり、それはこの種の彗星のような天体で構成されていると考えられます。

Chris – それで、彼らはどこまで進んだんですか、ミーガン？彼らはどのくらい離れていますか?それで、私たちが彼らからの返事を聞いているとき、彼らが私たちに無線メッセージを送り返している信号はどれくらいの期間で届き、ここ地球上の私たちに戻ってくるまでどれくらい時間がかかるのでしょうか？

Megan – そうですね、ボイジャー 1 号が今ニュースになっています。地球から 1 光日の距離に到達しようとしているからです。そして、1光日は光線が1日に進む距離です。つまり、それは非常に、非常に、非常に長い道のりです。より身近なものにたとえると、光は月に約 1.3 秒で到達し、太陽からの光は約 8.3 分で地球に到達します。したがって、光が 1 日に移動する距離は、私たちが慣れ親しんでいる内部太陽系の距離と比較すると、実際にはかなり長い距離になります。

Chris – そして彼らの最終的な運命は何ですか?彼らは永遠に続くのでしょうか？

Megan – 彼らが何かにぶつからない限り、そうです。運動量の仕組みとして、これらの宇宙船には運動量があり、何年もエンジンを始動していません。しかし、宇宙船は何かに衝突しない限り、現在の軌道を進み続けるだけです。したがって、彼らは両方とも星間物質を通過して続行するつもりです。彼らは地元の近隣にある他のいくつかの恒星にかなり近くを通過するでしょう。そしてこれが、両方の星にこれらの情報ディスクが提供された理由の 1 つです。つまり、さまざまな異なる言語の音や会話の記録、地球のさまざまな側面からの記録、つまり都市の騒音や森林の騒音などがあります。そして、宇宙船の外側にもこれらのエッチングがあり、宇宙人が今後100万年後にこの探査機に遭遇した場合、私たちがどのように見えるか、どこから来たか、太陽系のどこにいるか、地球が太陽からどれくらい離れているかを示すことができます。だからそこにはたくさんの情報があります。遠い将来、別の種が存在し、それが見つかった場合、私たちがまだここにいて、それについて話すかどうかは別の問題です。繰り返しになりますが、信号が地球に戻ってくるまでには時間がかかります。最も近い星でさえ 4 光年以上離れています。したがって、たとえ別の文明が存在し、いつかこれらの宇宙船に遭遇したとしても、彼らと会話するのは非常に遅いプロセスになるでしょう。

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