Задумывались ли вы, сколько нужно времени, чтобы по-настоящему покинуть Солнце? После новостей о миссии «Вояджер-1» многие считают, что аппарат уже давно вышел за пределы Солнечной системы. Однако реальность сложнее: у нашего светила нет единой четкой границы, и оно отпускает свои зонды крайне медленно. Я решил разобраться, где именно заканчивается его влияние.
Оказывается, у Солнечной системы существует три разных рубежа. Первый — по солнечному ветру, второй — по гравитационному полю, третий — по облаку ледяных обломков, простирающемуся на колоссальные расстояния.
Таким образом, на вопрос о том, когда же нас отпустит наше светило, есть не один ответ, а целых три. Самый короткий из них уже преодолён, а самый длинный — почти не укладывается в сознании.
Три формы солнечного господства: чем нас удерживает звезда
Солнце управляет пространством тремя различными механизмами.
Первый механизм — солнечный ветер. Наша звезда постоянно излучает поток заряженных частиц: протонов, электронов и альфа-частиц. Этот поток, движущийся со скоростью от 300 до 800 км/с, формирует вокруг светила гигантский плазменный пузырь — гелиосферу. Внутри неё царит «дыхание» Солнца, снаружи — межзвёздная среда, ветер от других звёзд и остатки сверхновых. Граница, где солнечный ветер ослабевает и уступает межзвёздному давлению, называется гелиопаузой.
Второй механизм — гравитация. В Солнце сосредоточено 99,86% всей массы нашей системы. Его притяжение — это очень длинная рука, которая действует на любом расстоянии, ослабевая лишь пропорционально квадрату дистанции. Гравитационное поле не обрывается резко. Далеко за пределами орбит планет, например, на расстоянии одного светового года, Солнце всё ещё оказывает пусть слабое, но измеримое воздействие.
Третий механизм — облако Оорта. Это не силовое поле, а скорее гигантский склад. Речь идёт о сферической оболочке из ледяных глыб, окружающей Солнечную систему на огромном удалении. Эти глыбы — ядра комет, оставшиеся со времён формирования планет. Астрономы договорились считать облако Оорта самой дальней частью Солнечной системы в её наиболее широком понимании.
Получается своеобразная лестница:
- выйти из гелиосферы — уже свершилось (аппараты «Вояджер»).
- выйти из-под гравитационного доминирования Солнца — потребуется улететь в тысячи раз дальше.
- выйти за пределы облака Оорта — промежуточный ориентир на этом пути.
Что на самом деле совершили «Вояджеры» и когда это произошло
Аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» — единственные рукотворные объекты, пересекшие гелиопаузу и вышедшие в межзвёздную среду. Приведу точные даты.
«Вояджер-1» был запущен 5 сентября 1977 года. Он совершил облёт Юпитера в 1979 году и Сатурна в 1980-м, после чего взял курс из плоскости эклиптики. 25 августа 2012 года он пересёк гелиопаузу. Учёные зафиксировали это по резкому скачку плотности плазмы и снижению количества солнечных частиц. С этого момента зонд летит в межзвёздном пространстве.
«Вояджер-2» стартовал чуть раньше — 20 августа 1977 года. Он посетил Юпитер, Сатурн, Уран (1986) и Нептун (1989). Гелиопаузу он преодолел 5 ноября 2018 года. Это произошло позже, чем у его «брата-близнеца», из-за иного маршрута.
На сегодняшний день (2026 год) «Вояджер-1» находится примерно в 166 астрономических единицах от Солнца. «Вояджер-2» — около 138 а.е. Напоминаю: одна астрономическая единица — это среднее расстояние от Земли до Солнца, примерно 150 миллионов километров. Иными словами, «Вояджер-1» в 166 раз дальше от нашего светила, чем Земля.
Это невероятно большое расстояние, но в сравнении с тем, что ждёт впереди, это лишь начало пути.
Облако Оорта: истинная окраина, путь до которой займёт тысячелетия
Самой далёкой признанной частью Солнечной системы является облако Оорта. Этот объект назван в честь голландского астронома Яна Хендрика Оорта (1900–1992), который в 1950 году выдвинул гипотезу о его существовании для объяснения происхождения долгопериодических комет.
Облако Оорта — это не плоский диск, как орбиты планет, а сфера, окружающая Солнце со всех сторон. Его внутренний край, по оценкам, начинается на расстоянии 2000–5000 а.е. от Солнца. Внешний край простирается, по разным данным, от 50 000 до 200 000 а.е.
Чтобы осознать этот масштаб, взгляните на цифры: расстояние до Нептуна — 30 а.е., до Плутона — в среднем 40 а.е., а пояс Койпера заканчивается примерно на 50 а.е. Между Плутоном и истинной окраиной лежит настоящая пропасть. «Вояджер-1», находясь на отметке 166 а.е., даже не приблизился к началу облака Оорта.
Согласно расчётам, «Вояджер-1» достигнет внутреннего края облака Оорта примерно через 300 лет. А пересечёт его целиком — через 30 000 лет. После этого, приблизительно через 40 000 лет, он пролетит вблизи звезды Глизе 445, которая сейчас движется нам навстречу. Только тогда, строго говоря, аппарат выйдет за пределы того, что мы называем Солнечной системой в самом широком смысле. Именно этот момент можно считать истинным уходом из-под власти Солнца, хотя гравитация всё ещё будет действовать, но рядом уже окажется другая звезда, чьё влияние станет сопоставимым.
Почему лишь два аппарата достигли межзвёздной среды
Это закономерный вопрос. Ведь были запущены десятки зондов к планетам: «Пионер-10», «Пионер-11» и «Новые горизонты» также движутся к выходу. Почему же «Вояджеры» считаются первопроходцами?
На это есть три причины.
Первая — уникальное расположение планет. В конце 1970-х годов Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун выстроились таким образом, что позволили совершить гравитационный манёвр у каждой из них. Аппарат подлетал к планете, заимствуя часть её орбитальной скорости и дополнительно ускоряясь. Такая конфигурация, названная Grand Tour, случается раз в 175 лет. «Вояджеры» использовали её максимально эффективно. Без неё у них не хватило бы скорости для столь далёкого путешествия.
Вторая причина — система энергоснабжения. «Вояджеры» работают не от солнечных батарей, так как на орбите Юпитера Солнце светит в 25 раз слабее, чем на Земле. Вместо этого на борту установлены радиоизотопные термоэлектрические генераторы, использующие плутоний-238. Распад этого изотопа создаёт тепло, которое преобразуется в электричество. Ресурс таких генераторов рассчитан на десятилетия — у «Вояджеров» его хватило на 40 с лишним лет. У «Пионеров» он был меньше, поэтому они замолчали раньше.
Третья причина — связь. Для передачи данных с расстояния в 160 а.е. нужна мощнейшая наземная инфраструктура. Сеть дальней космической связи НАСА, включающая станции в Голдстоуне, Мадриде и Канберре, позволяет принимать сигналы. Время прохождения сигнала в одну сторону составляет 22 часа. Мощность передатчика на борту «Вояджера» — около 20 Вт, что сравнимо с лампочкой в холодильнике. На Земле эти сигналы улавливаются антеннами диаметром 70 метров. Это настоящее чудо инженерной мысли.
Других подобных сочетаний высокой скорости, долговечности и траектории пока не было. «Новые горизонты», запущенные в 2006 году, летят медленнее и уже не догонят «Вояджеров». Поэтому эти два зонда останутся самыми далёкими посланниками человечества ещё на долгие десятилетия.
А что насчёт гравитации? Когда Солнце перестанет притягивать?
В отличие от солнечного ветра, гравитация не имеет резкой границы. Она убывает плавно и теоретически бесконечна. На практике наступает момент, когда притяжение других звёзд становится сильнее солнечного.
Солнце теряет гравитационное превосходство на расстоянии около 1–2 световых лет, что составляет примерно 60–120 тысяч а.е. Именно в этой зоне гравитация Солнца сравнивается с притяжением ближайших звёзд, в первую очередь — системы Альфа Центавра, находящейся от нас на расстоянии 4,24 световых года.
Таким образом, «гравитационное отпускание» — это не пересечение одной линии, а плавный переход. Условно можно считать, что после 2 световых лет Солнце перестаёт быть главным гравитационным «хозяином» для вашего аппарата.
Сейчас «Вояджер-1» находится на расстоянии около 0,0026 светового года от Солнца. Это 166 а.е., поделенные на 63 241 а.е. в одном световом годе. Он прошёл лишь одну двухтысячную процента пути до точки гравитационного перехода. Осознание этого факта вызывает определённую грусть.
Краткий ответ на главный вопрос
Итак, вернёмся к началу. Насколько же далеко нужно улететь, чтобы наконец покинуть владения Солнца?
Если под «покинуть» вы подразумеваете конец солнечного ветра — примерно 120–160 а.е. «Вояджеры» уже достигли этого рубежа в 2012 и 2018 годах. Это уже свершившийся факт.
Если же под «покинуть» понимается выход за пределы облака Оорта — то речь идёт о дистанции от 50 000 до 100 000 а.е. «Вояджер-1» доберётся туда лишь через 30 000 лет. Человечество к тому времени, возможно, уже не будет существовать в своём нынешнем виде или радикально изменится. Более подробно об этом можно прочитать в материале о возвращении к истокам.
Если же под «покинуть» вы имеете в виду гравитационное освобождение — то это около 2 световых лет (120 000 а.е.). Путь туда займёт у «Вояджера-1» 40–50 тысяч лет, и даже там его будет притягивать к Солнцу почти так же сильно, как к соседним звёздам.