Väčšina z umelých telies vypustených ľuďmi sa pri potulkách vesmírom nikdy neodpútala od príťažlivosti Slnka. Existujú však štyri umelé telesá „vyhostené” človekom vedome na dráhy, z ktorých už niet návratu do blízkosti Slnka: sondy Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 a Voyager 2. Napriek tomu, že putujú vesmírom už vyše 20 rokov a sú dávno za hranicami slnečnej sústavy, zostávajú aj naďalej zdrojom veľmi zaujímavých informácií. Svedčí o tom aj nedávne úspešné nadviazanie rádiového spojenia so sondou Pioneer 10.
Všetky štyri sondy sú produktom americkej kozmonautiky 70. rokov minulého storočia. Ich hlavným poslaním bol prvý podrobný prieskum veľkých planét Jupiter a Saturn. Ako prvá zo Zeme štartovala 2. marca 1972 sonda Pioneer 10. (Štart podrobne zaznamenali a možno ho nájsť aj na internete na tejto adrese. Prvý, historický oblet Jupitera absolvovala sonda 3. decembra 1973, pričom sa k hornej vrstve oblakov priblížila na vzdialenosť 130 354 km. Potom bol Pioneer 10 navedený gravitačným pôsobením Jupitera na hyperbolickú dráhu vzhľadom na Slnko. V júni 1983 križoval dráhu Neptúna, ktorý bol v tom čase najvzdialenejšou planétou a fakticky tak opustil slnečnú sústavu. Misiu pre nedostatok financií formálne skončili 31. marca 1997 napriek tomu, že väčšina prístrojov aj po 25 rokoch fungovala. Sonda vtedy bola vo vzdialenosti 67,5 AU (10,1 miliardy km) od Slnka, t. j. zhruba 9,5 svetelnej hodiny. V súčasnosti je už vo vzdialenosti 78,1 AU (11 svetelných hodín), je stále aktívna, rýchlosťou 12,2 km/s mieri do súhvezdia Býka a ak sa nestane nič nepredvídané, mala by sa asi o 2 milióny rokov dostať do blízkosti hviezdy Aldebaran, vzdialenej 68 svetelných rokov.
Sonda Pioneer 11 štartovala 5. apríla 1973 a jej úlohou bol okrem obletu Jupitera prvý oblet Saturna. Po úspešnom prechode cez hlavné pásmo planétok jej dráhu upravili drobnou korekciou tak, aby obletela v tesnej blízkosti Jupitera a využila jeho gravitačné pole na navedenie k Saturnu. V decembri 1974 obletela Jupiter vo vzdialenosti iba 43 000 km nad vrstvou oblakov. V septembri 1979 sonda preletela vo vzdialenosti 22 000 km nad hornými oblačnými vrstvami planéty Saturn. K poslednému kontaktu so sondou došlo v novembri 1995. Pretože parabolická anténa sondy mieri do priestoru mimo oblasti Zeme a energia potrebná na manéver, ktorým by sonda zaujala opäť správnu polohu v priestore, je nedostatočná, spojenie so sondou sa už pravdepodobne nikdy neobnoví. Pioneer 11 uniká od Slnka smerom do súhvezdia Orol a približne o 4 milióny rokov by sa mal dostať do blízkosti hviezdy lambda Aquilae vzdialenej 119 svetelných rokov.
Vznik, technické rozpracovanie a realizácia projektu Voyager boli motivované výnimočným geometrickým usporiadaním vonkajších planét v 80. rokoch, aké sa vyskytuje zhruba raz za 175 rokov, keď možno technicky a energeticky nenáročným spôsobom postupne obletieť všetky planéty od Jupitera až po Neptún tou istou sondou (obr. 1). Vedci sa rozhodli vypustiť dve sondy, ktoré poletia v závese za sebou až k Saturnu, kde sa ich cesty rozídu. Prvá štartovala sonda Voyager 2 (20. augusta 1977), ktorá mala uskutočniť ,,veľkú cestu” a navštíviť pokusne okrem Jupitera a Saturna aj Urán a Neptún. Po takmer 24 rokoch môžeme konštatovať, že projekt Voyager 2 splnil a prevýšil všetky očakávania a stal sa technologickým triumfom kozmonautiky. Postupne sa totiž podarilo úspešne realizovať oblet okolo Jupitera (júl 1979) vo vzdialenosti 570 000 km od hornej vrstvy oblakov, Saturna (august 1981) vo vzdialenosti 41 000 km od hornej oblačnej vrstvy, Urána (január 1986) vo vzdialenosti 81 500 km od hornej oblačnej vrstvy a Neptúna (august 1989) iba 5 000 km nad hornou oblačnou vrstvou. Teraz je sonda vo vzdialenosti 64,1 AU a vzďaľuje sa od Slnka rýchlosťou zhruba 3,13 AU/rok smerom do súhvezdia Tukan. Niekoľko dní po sonde Voyager 2 štartovala v septembri 1977 sonda Voyager 1. Jej trajektória ju predurčovala na najrýchlejší únik zo slnečnej sústavy spomedzi všetkých štyroch sond. Predbehla Voyager 2 už na ceste k Jupiteru, kam prišla o niekoľko mesiacov skôr – v marci 1979. Prelet uskutočnila vo vzdialenosti 206 700 km nad oblačnými vrstvami. V novembri 1980 obletela Saturn vo vzdialenosti 64 200 km nad oblačnými vrstvami. Rýchlo sa pohybujúca sonda dostihla v zmysle vzdialenosti od Slnka 17. februára 1998 aj sondu Pioneer 10 (obe boli vtedy od Slnka vzdialené 69,419 AU) a odvtedy je Voyager 1 najvzdialenejším telesom vo vesmíre, ktoré vytvoril človek. V súčasnosti je vo vzdialenosti 81,3 AU a vzďaluje sa od Slnka rýchlosťou 3,5 AU/ rok smerom do súhvezdia Hadonos.
S oboma sondami projektu Voyager sme stále v pravidelnom kontakte a predpokladá sa, že to tak zostane aspoň do roku 2020. Keďže dovtedy sondy prejdú v priestore značnú vzdialenosť (Voyager 1 by mal byť v roku 2020 vo vzdialenosti 147 AU), je takmer isté, že poskytnú ešte mnohé údaje. Projekt Voyager preto premenovali na Voyager Interstellar Mission (VIM) s cieľom poskytnúť, zdanlivo paradoxne, nové informácie o Slnku, hlavne v súvislosti s oblasťou, kde sa končí heliosféra a začína medzihviezdny priestor. Predpokladá sa, že do roku 2020 by sondy Voyager túto hranicu mali dosiahnuť.
Napriek tomu, že v relatívne krátkom čase niekoľkých desaťročí sa sondy ocitnú v medzihviezdnom priestore bez heliosféry, zostanú ešte dlho pod gravitačným vplyvom Slnka. Je známe, že gravitačná sféra vplyvu sa rozprestiera až do vzdialenosti 1,5 parseku od Slnka. Ako prvý by mal túto hranicu dosiahnuť Voyager 1 asi o 80 000 rokov.
TECHNICKÉ ÚDAJE Interstelárne projekty Pioneer a Voyager sú dvojicami z technického hľadiska takmer identických sond. Pioneer 10 a 11 majú dĺžku 2,9 m, šírku 2,7 m a hmotnosť 260 kg. Manévrovateľnosť zabezpečuje šesť hydrazínových motorčekov. Zdrojom energie sú štyri rádioizotopové termoelektrické generátory (RTG), fungujúce na báze rozpadu izotopu 238Pu, každý s výkonom 40 W pri štarte. Nachádzajú sa na dvoch ramenách vo vzdialenosti 3 m od stredu sondy. Hoci polčas rozpadu izotopu 238Pu je 92 rokov, dodávaný elektrický príkon na palube sond klesá oveľa rýchlejšie. Je to spôsobené relatívne rýchlym fyzickým opotrebúvaním technológie premeny jadrovej na elektrickú energiu. Príkon na sonde Pioneer 10 dosahuje v súčasnosti už iba 40 % pôvodnej hodnoty. Pioneer 10 má na palube 11 prístrojov a Pioneer 11 dvanásť prístrojov (obr. 2). S poklesom elektrického príkonu sa však muselo prikročiť k ich postupnému odpájaniu z činnosti. Jedným z posledných aktívnych prístrojov sondy Pioneer 10 je Geigerov detektor kozmického žiarenia, ktorý v apríli t. r. dodal na Zem nové údaje (podrobné informácie sú na internetovej tejto adrese.
Sonda Pioneer 10 bola prvá, ktorá mala vo svojich elektronických obvodoch zabudovaný mikroprocesor – Intel 4004.
Sondy Voyager sú podstatne mohutnejšie – majú hmotnosť až 720 kg. Jadrom ich konštrukcie je kostra v podobe desaťstena, vysoká 47 cm, priemeru 1,8 m, na ktorú je pripevnená hlavná vysokozisková anténa. Väčšina prístrojov je umiestnená na ramene s dĺžkou 2,5 m. Okrem neho existujú ešte dve ďalšie, a to 13– -metrové rameno magnetometra s vysokou citlivosťou a rameno nesúce zdroje energie. Zdrojmi energie sú podobne ako pri Pioneeroch 3 RTG, ktorých celkový výkon pri štarte bol 470 W. Keďže sa použila dokonalejšia technológia premeny jadrovej na elektrickú energiu, klesá dodávaný príkon podstatne pomalšie. V súčasnosti je ešte stále nad úrovňou 300 W a stačí na uspokojivú prevádzku sond. Prístrojové vybavenie Voyagerov tvorí 11 prístrojov (obr. 3) (podrobné informácie na tejto adrese. Hoci väčšina prístrojov stále funguje, budú ich z rovnakého dôvodu ako v prípade sond Pioneer postupne odpájať z činnosti.
VEDECKÉ VÝSLEDKY MISIÍ Oba projekty značne rozšírili naše poznatky o oblasti vonkajších planét Slnečnej sústavy. Kvantitatívne najaktívnejšia bola sonda Voyager 2, ktorá do roku 1990 vyslala na Zem asi 5 terabitov vedeckých údajov. Najdôležitejšie výsledky misií možno zhrnúť takto:
Pioneer 10 a 11
- overenie možnosti bezpečného preletu sondy hlavným pásmom planétok
- prvé snímky Jupitera, Saturna a ich mesiacov z bezprostrednej blízkosti
- nové, resp. spresnené údaje o hmotnostiach, povrchu a atmosfére Jupitera, Saturna a niektorých ich mesiacov
- objav 2 nových mesiacov Saturna
- objav silných magnetických polí Jupitera a Saturna
- objav dvoch nových prstencov Saturna a dopĺňajúce informácie o známych prstencoch Saturna Voyager 1 a 2
- prvé snímky Urána a Neptúna z bezprostrednej blízkosti
- nové, resp. spresnené údaje o hmotnostiach, povrchu a atmosférach Jupitera, Saturna, Urána, Neptúna a niektorých ich mesiacov
- objav 3 nových mesiacov Jupitera, 6 nových mesiacov Saturna, 10 nových mesiacov Urána a 6 nových mesiacov Neptúna
- objav vulkanickej činnosti na Jupiterovom mesiaci Io
- objav magnetického poľa Urána a Neptúna
- objav prstenca okolo Jupitera
- objav detailnej štruktúry prstencov Saturna
- potvrdenie existencie prstencov okolo Urána
- objav troch prstencov Neptúna
Okrem toho poskytli všetky štyri sondy mnoho údajov napríklad o medziplanetárnom magnetickom poli, toku, hustote a hmotnosti prachových častíc v medziplanetárnom priestore, o slnečnom vetre a kozmických lúčoch.
Po opustení slnečnej sústavy sa sondy ocitli v zaujímavom geometrickom postavení. Pri „nostalgickom” pohľade naspäť sa im totiž naskytol trocha tajomný obraz – obraz celej, postupne sa vzďaľujúcej slnečnej sústavy. Sonda Voyager 1 si tento obraz nenechala iba pre seba, ale 14. februára 1990, 447 rokov po smrti Mikuláša Kopernika, ho sprostredkovala aj nám. Je to pohľad na slnečnú sústavu zo vzdialenosti 40,4 AU od Slnka, z bodu s ekliptikálnou šírkou +30,8 stupňa a ekliptikálnou dĺžkou 242,2 stupňa. Sonda snímkovala iba vybrané časti oblohy – 39 detailných snímok pokrýva predovšetkým oblasti s planétami a so Slnkom. Celú mozaiku snímok si možno pozrieť na tejto adrese.
SPRÁVA VO FĽAŠI Sondy Pioneer 10, 11 a Voyager 1, 2 pravdepodobne najviac preslávili „pozlátené posolstvá” určené iným civilizáciám. Myšlienku vyslať na palube sondy správu realizovali Dr. F. Drake, Dr. C. Sagan a L. S. Sagan. Jej jednoduchšiu, grafickú formu umiestnili na sondách Pioneer 10 a 11 v podobe pozlátenej plakety s rozmermi 152 mm x 229 mm (obr. 4). Kľúčom k prekladu informácie na plakete je znalosť niektorých základných vlastností vodíka (najrozšírenejšieho prvku vo vesmíre) a vesmíru. Vedecky uvedomelá civilizácia by preto mala byť schopná posolstvo dešifrovať. V ľavom hornom rohu plakety sú schematicky znázornené dva stavy neutrálneho atómu vodíka odlišujúce sa orientáciou spinu elektrónu. Týmto dvom stavom zodpovedá prechod, pri ktorom sa emituje známe žiarenie s vlnovou dĺžkou 21 cm. Táto dĺžka sa berie ako bázová pri odvodzovaní iných rozmerových a vzdialenostných informácií na plakete. Bázový časový interval je odvodený z frekvencie žiarenia. V pravej časti plakety je silueta muža a ženy ako tvorcov sondy. Muž má na znak priateľstva a dobrej vôle vztýčenú pravicu. Binárny zápis čísla 8 napravo od siluety ženy reprezentuje jej priemernú výšku 8×21 cm = 168 cm. Silueta sondy v pozadí postáv umožňuje iné, nezávislé odvodenie výšky ženy, a tým aj bázovej dĺžky. Vľavo dole je informácia o našej polohe v priestore. V zmysle najväčšej rozmerovej škály je tu poloha Slnka vzhľadom na 14 pulzarov – pre každý je v binárnej forme uvedená frekvencia pulzov v čase vyslania sondy, ďalej poloha Slnka vzhľadom na stred Galaxie a nakoniec poloha Zeme v Slnečnej sústave so schematicky znázornenou trajektóriou sondy, pričom sú v binárnej forme vyznačené relatívne vzdialenosti planét od Slnka. Vzhľadom na to, že frekvencia pulzov pri pulzaroch s časom klesá, môže príjemca správy odvodiť približný čas vypustenia sondy. Naša civilizácia je tak touto tabuľkou lokalizovaná v priestore aj čase.
Na sondách Voyager je informácia zaznamenaná v podobe „gramofónového” záznamu na 12-palcovej pozlátenej platni. Obsahuje zvuky a obrázky dokumentujúce rozdielnosť foriem života a kultúry na Zemi. Tím Dr. Sagana vybral 115 obrázkov a množstvo zvukov, napr. vietor, búrka, vtáčí spev a pod. K tomu pridali niekoľko hudobných záznamov a pozdrav v 55 jazykoch spolu s posolstvom vtedajšieho prezidenta USA J. Cartera a Generálneho tajomníka OSN K. Waldheima. Inštrukcie, znázornené v symbolickom jazyku na „obale” záznamu, obsahujú informáciu o pôvode sondy a návod na prehratie záznamu. Obrázky sú zaznamenané v analógovej forme a zvyšok vo forme audiozáznamu reprodukovateľného pri použití 16,6 otáčky za minútu. Všetky obrázky aj zvuky určené pre mimozemšťanov možno vidieť a počuť aj prostredníctvom internetu na tejto adrese.
KONTAKT SO SONDAMI DNES Rastúca vzdialenosť od Zeme a klesajúci príkon na palube sond spôsobili, že kontakt s nimi sa dnes uskutočňuje už iba prostredníctvom najväčších antén. Kľúčovú úlohu pritom zohráva projekt Deep Space Network (DSN) primárne určený na komunikáciu s medziplanetárnymi sondami a výskum v oblasti rádioastronómie. V súčasnosti sa skladá z troch anténnych systémov: Goldstone (USA), Madrid (Španielsko) a Canberra (Austrália). Každý zo systémov tvoria parabolické antény s priemermi 70, 34, 26 a 11 metrov. Keďže projekty Pioneer 10 a 11 sú už formálne skončené, majú ako súčasť komunikačného programu siete DSN iba nízku prioritu. Napriek tomu sa 28. apríla t. r. podarilo po ôsmich mesiacoch neúspešných pokusov kontaktovať sondu Pioneer 10. Prijímacou anténou bola anténa siete DSN s priemerom 70 metrov a označením DSS 63, nachádzajúca sa v blízkosti Madridu. Prijatý signál mal silu –208 dBW a obsahoval údaje z Geigerovho detektora kozmického žiarenia. Je to už pravdepodobne jeden z posledných kontaktov, lebo sila prijatého signálu sa pohybuje iba tesne nad rozlišovacou medzou najväčšej prijímacej antény. Pri sondách Voyager je zatiaľ situácia podstatne lepšia. Sme s nimi v pravidelnom spojení a sondy stále dodávajú údaje fundamentálneho významu. Vyplýva z nich, že sondy ešte stále neopustili oblasť heliosféry. Najnovšie vedecké výsledky poskytnuté sondami Voyager možno nájsť na tejto adrese.
„Vyhostené” sondy sa pravdepodobne budú veľmi dlho pohybovať po galaktickej dráhe. Spolu so Slnkom a s ostatnými hviezdami Mliečnej dráhy budú obiehať okolo stredu Galaxie. Ak zostanú nedotknuté, mohli by sa o niekoľko sto miliónov rokov dostať vzhľadom na stred Galaxie do blízkosti miest, z ktorých vzišli. Je však veľmi pravdepodobné, že v tom čase v ich blízkosti nebude ani Slnko, ani Zem. Ťažko predpovedať, aký osud dovtedy postihne našu civilizáciu. Tak či onak, sondy nám v istom zmysle zabezpečili nesmrteľnosť. Nesú správu: „Bol tu človek!”
  Calibre