Voyager 1 už skoro 50 let pluje vesmírem jako osamělý posel a posílá cenná data o fungování vesmíru

Sluneční světlo je tu slabé jako svit vzdálené hvězdy a okolní ticho ruší jen slabounké rádiové šumění. Právě to šumění představuje hlas Voyageru 1: pravidelné signály, které po miliardách kilometrů doputují k Zemi jako téměř nepostřehnutelné zašeptání. Každá zpráva, kterou pošle, letí vesmírem přes 23 hodin, než zasáhne obří antény NASA na Zemi.

A stejně tak dlouho trvá, než sonda uslyší naše povely. Přesto spojení dosud trvá – neuvěřitelně křehké a zpožděné, ale živé. Příběh Voyageru 1 je odyseou lidské zvědavosti a odvahy strojového poutníka, který se vydal tam, kam se dosud žádný jiný výtvor člověka nedostal.

Je 5. září 1977 časného rána na mysu Canaveral. Z odpalovací rampy vzlétá raketa Titan III-E Centaur a nese na špičce sondu Voyager 1 – lidmi postavenou kosmickou loď určenou k velké cestě. Její cíl? Využít jedinečnou konstelaci planet, která se opakuje jen jednou za 176 let, a navštívit postupně v jediném tahu Jupiter a Saturn – a pokud bude možné, vydat se pak dál až za hranice známého vesmíru.

Už na samém počátku mise ale nastává dramatická krizová situace. Druhý stupeň rakety předčasně zhasíná – došlo mu palivo dřív, než mělo. Voyager 1 se ocitá v ohrožení: raketa jej neurychlila dostatečně a hrozí, že sonda nedosáhne dráhy k Jupiteru. Automatika naštěstí bleskově zareaguje. Horní stupeň Centaur se sám zapaluje na delší dobu, než bylo plánováno, a dohání výkon chybějícího stupně.

Řídicí tým se zatajeným dechem sleduje, jak Centaur pálí zbytky paliva – a nakonec se motor vypíná doslova za pět dvanáct, když v nádržích zbývalo už jen na necelé čtyři sekundy letu. Voyager 1 jen těsně unikl zkáze. Kdyby Centaur selhal, sonda by nedosáhla potřebné rychlosti, možná by minula Jupiter a pak by navždy padala zpět ke Slunci. Takhle se však rozjíždí nejdále mířící cesta v historii lidstva.

Po úspěšném vstupu na meziplanetární dráhu čeká Voyager 1 nekonečná černá prázdnota a měsíce plavby. Na palubě nese vědecké přístroje a také zvláštní zlatý disk – vzkaz od lidstva pro případné mimozemské nálezce. Před startem se NASA rozhodla zanechat ve Voyageru jakousi kosmickou časovou kapsli.

Na pozlacené měděné gramofonové desce o průměru 30 cm jsou analogově uloženy desítky obrázků a zvuků ze Země: pozdravy ve 55 jazycích, zvuky přírody (od burácení hromu po zpěv ptáků a velryb) a výběr hudby různých kultur a epoch. Nechybí Bach, Mozart ani rock’n’roll – dokonce i energický song Johnyho B. Goode od Chucka Berryho tam letí vesmírem.

Připojen je i návod, jak desku přehrát, a schematická mapa s polohou Slunce v galaxii. Je to odvážný a dojemný čin – lidstvo posílá na cestu k hvězdám lahvičku se vzkazem, adresovaným komukoli, kdo ji jednoho dne najde. Nikdo neví, zda se toho někdy nějaká mimozemská civilizace ujme; pravděpodobnost je mizivá. Ale samotný fakt, že jsme se o to pokusili, dodává misi Voyageru filozofický rozměr: sonda není jen stroj, je i poselství letící mezihvězdnou nocí.

Po půldruhém roce plavby černým oceánem vesmíru se na přístrojích Voyageru 1 začíná rozsvěcet Jupiter – kolosální plynový obr, největší planeta Sluneční soustavy. Píše se březen 1979 a lidstvo poprvé dostává možnost pohlédnout zblízka na Jupiterovy bouře, pásy mraků a tajemné měsíce. Sonda prolétá ve vzdálenosti kolem 350 000 km od vrcholků Jupiterových oblak.

Fotografie, které posílá zpět, berou vědcům dech. Z turbuletní atmosféry planety září obří ovál Velké rudé skvrny – mohutná bouře větší než celá Země. Poprvé také vidíme detailně jeho měsíce: ledová Europa s naznačenou sítí prasklin (které vyvolají spekulace o možném oceánu ukrytém pod ledem), obří Ganymed s krátery, královnu kráterů Callisto a především Io, žlutý měsíc posetý sirnými planinami.

Když Voyager 1 snímkuje Io, podaří se zachytit něco ohromujícího: na okraji měsíčního kotouče tryská vysoko do vesmíru sopečná erupce! Jde o úplné překvapení – první aktivní sopka objevená mimo Zemi. Io se ukazuje být geologicky nesmírně činným tělesem, jehož vulkány chrlí síru a plyny. Voyager 1 tak odhaluje, že i na zdánlivě vzdálených a chladných světech pulsuje ohnivá energie.

Data z přístrojů navíc prozradí, že erupce z Io zásobují celé okolí Jupiteru nabitými částicemi a plyny, které vytvářejí kolem planety obrovskou neviditelnou magnetickou bublinu. Během průletu Voyager pořídí téměř 19 000 fotografií a nesčetná měření – a předá štafetu sesterské sondě Voyager 2, která za několik měsíců dorazí k Jupiteru po něm.

Zatímco Voyager 2 bude pokračovat dále k Uranu a Neptunu, Voyager 1 měl od počátku jinou misi: zamířit po Saturnu mimo rovinu ekliptiky pryč ze sluneční soustavy. V listopadu 1980 se Voyager 1 blíží k Saturnu – nádherné prstencové planetě, poslední zastávce jeho primární mise. I tentokrát čeká lidstvo bohatá sklizeň objevů.

Snímky odhalují detailní struktury Saturnových prstenců, dosud neznámé měsíčky ukryté v jejich mezerách a podivné radiální „spokes“ – tmavé paprsky prachu ve skvrnitém prstenci B, jejichž původ vědci začnou teprve zkoumat. Voyager 1 také míjí několik Saturnových měsíců zblízka.

Fotí zvrásněný povrch Rhey a Dione, ledové gejzíry chrlící Enceladus, obří kráter na Mimasu připomínající Hvězdu smrti. Zásadním cílem je ale největší Saturnův měsíc Titan – tajemný svět zahalený oranžovou mlhou. Už před lety detekovaly přístroje sond Pioneer, že Titan má hustou atmosféru; nyní se lidstvo dočká bližšího pohledu. Voyager 1 provede odvážný manévr kolem Titanu, proletí jen 6 500 km nad jeho povrchem a zkoumá atmosféru pomocí radarů a spektrometrů.

Výsledek: Titan je zahalen dusíkatou atmosférou hustší než pozemská, s oblaky metanu a etanu. Sluneční světlo tam dole vytváří organický smog, který halí celý povrch – Voyager jej tedy nevidí, jen neproniknutelnou mlhu. Přesto data naznačí něco revolučního: na Titanu může být dost chladno na to, aby se metan a etan vyskytovaly v kapalném stavu.

Objevuje se hypotéza o jezerech kapalných uhlovodíků na povrchu Titanu (což se o mnoho let později potvrdí – Titan má skutečně jezera metanu). Průzkum Titanu byl pro misi tak důležitý, že kvůli němu NASA obětovala možnost jiného velkého cíle. Voyager 1 mohl teoreticky pokračovat po Saturnu k tehdy neprobádané planetě Pluto – ale trajektorie nutná pro průlet kolem Titanu takovou změnu směru vylučovala.

Vědci stáli před volbou Titan, nebo Pluto, a vybrali Titan. Tím předurčili osud Voyageru 1: po Saturnu se sonda odklání mimo rovinu planetární soustavy a míří do temnoty mezihvězdného prostoru. (Pluto si bude muset počkat až na sondu New Horizons o půl století později.)

V roce 1980 tedy Voyager 1 „opouští naši rodinu planet“ – kolem žádného dalšího světa už nepoletí. Úkol, kvůli kterému byl postaven, splnil nad veškerá očekávání. Ze dvou vzdálených obrů poslal obrovské množství dat a obrázků, přepsal učebnice astronomie a ukázal Zemi jako nikdy dřív: jako drobnou součást rozsáhlé planetární soustavy plné překvapení.

Voyager 1 by mohl skončit svou službu – v 80. letech už NASA dokončila jeho hlavní misi. Ale sonda byla stále funkční a letěla dál, pryč od Slunce. A tak se lidé rozhodli: necháme Voyager letět, kam až to půjde. Oficiálně začala prodloužená mise zaměřená na studium vnějších oblastí sluneční soustavy. Voyager 1 se stal poutníkem následovaným na dálku – a nikdo přesně netušil, kam až dojde.

Jak Voyager 1 mířil ke konci 80. let stále dál od Slunce, vzdaloval se i všemu, co doposud znal. V únoru 1990 už byl za oběžnou drahou Neptunu, více než 6 miliard kilometrů od Země. V té době přišel s nápadem astrofyzik Carl Sagan, člen vědeckého týmu Voyageru: nechme sondu, ať se naposledy ohlédne zpět a vyfotí planety, které za sebou zanechává.

Bylo to riskantní a ne zcela plánované – sonda se musela otočit a namířit svůj fotoaparát směrem ke Slunci, což hrozilo poškozením detektorů prudkým světlem. Ale povedlo se. 14. února 1990 pořídil Voyager 1 unikátní snímek celé naší soustavy – tzv. Portrét rodiny Slunce.

Na mozaice mnoha záběrů lze najít všechny velké planety jako drobounké světlé body. Jeden z těchto záběrů vešel do historie pod názvem „Bledě modrá tečka“ (Pale Blue Dot). Na temném pozadí vesmíru, v rozptýleném paprsku slunečního světla, se ztrácí nepatrná namodralá tečka – to je planeta Země z nesmírné dálky šesti miliard kilometrů.

Všichni lidé, veškerá historie, oceány, kontinenty, to vše se vešlo do jediného modrého pixelu. Sagan dojatě poznamenal, že tento snímek ukazuje naši Zemi jako malou, křehkou skvrnku v kosmické noci – důrazněji než kdy dřív nám připomíná, jak izolovaný a jedinečný je náš domov ve vesmíru.

Byl to symbolický závěr jedné kapitoly: krátce poté NASA trvale vypnula kamery na Voyagerech, aby šetřila energii. Žádné další fotografie už sonda nepořídí. Před sebou má beztak jen černotu – Slunce a planety zůstaly daleko za zády a před Voyagerem 1 se rozprostírá prázdnota směřující k hvězdám.

Bez velkého halasu se Voyager 1 během 90. let a prvních dekád 21. století stal zcela výjimečným poslem. Jeho vysílač se odmlčel pouze jedinkrát – v roce 2002 nastala plánovaná pauza kvůli přechodu na záložní generátor – a pak znovu nerušeně pokračoval.

Sonda se vzdalovala rychlostí přes 61 000 km/h, což je více než 17 km za sekundu. V roce 1998 překonala dosavadního rekordmana (Pioneer 10) a stala se nejvzdálenějším lidským objektem ve vesmíru. A čím dále letěla, tím více slábly částice tzv. slunečního větru proudící od našeho Slunce.

Kolem Voyageru se rozprostíralo prostředí naplněné spíše částicemi a zářením pocházejícím z galaktického prostoru. Vědci tušili, že jednou sonda opustí neviditelnou „bublinu“ heliosféry – prostor ovlivněný naším Sluncem – a poprvé v historii tak staneme na prahu mezihvězdného oceánu. Ten okamžik nastal 25. srpna 2012. 

Tehdy přístroje Voyageru 1 zaznamenaly náhlou změnu: prudce poklesl počet částic letících od Slunce, a naopak narostlo kosmické záření přicházející z hlubokého vesmíru. Sonda překročila tzv. heliopauzu – hranici heliosféry – a vstoupila do mezihvězdného prostoru.

NASA slavnostně oznámila tuto událost o rok později po zevrubné analýze dat: Voyager 1 je oficiálně prvním lidským výtvorem v mezihvězdném prostoru. Nachází se tak daleko, že Pluto i celý Kuiperův pás jsou už dávno za ním a před sebou nemá nic než řídký plyn a prach Mléčné dráhy.

Od Slunce dělilo Voyagera 1 při překročení heliopauzy zhruba 121 astronomických jednotek (AU) – tedy 121 násobků vzdálenosti Země–Slunce. A s každou sekundou sonda pokračuje dál, stále výš a výš, stále rychleji pryč od nás (i když gravitace Slunce ji nepatrně zpomaluje, už ji nikdy nepřitáhne zpět).

Dnes, v roce 2025, se Voyager 1 nachází už asi 167 AU od Země, což odpovídá 25 miliardám kilometrů. Pro představu: světlo by z této dálky letělo k Zemi téměř jeden celý den. A lidskému zraku by odtamtud naše Slunce připadalo jen jako velmi jasná hvězda, ne větší než ostatní. Tady venku, v prázdnotě mezi hvězdami, vládne věčná noc a mráz kolem −260 °C.

Přesto Voyager 1 nadále poskytuje cenná vědecká data. Jeho přístroje zjišťují, jaké částice a záření se v mezihvězdném prostoru nachází, měří magnetická pole a zaznamenávají i občasné „otřesy“ v řídkém plynu – dozvuky obřích erupcí na vzdáleném Slunci, které sem dorazí jako slabounké vlny. Každý den, každou minutu je Voyager 1 nejdále, kde kdy člověk byl. Každou vteřinou se dostává o 17 kilometrů dál. Za hranice známého.

Mise, původně plánovaná na pár let, se protáhla na desetiletí. Voyager 1 si vysloužil pověst železného cestovatele, který navzdory věku funguje spolehlivě. To ale neznamená, že by neměl potíže. Naopak – se stárnoucí sondou, jejíž konstrukce pochází z 70. let, se technici museli mnohokrát vypořádat s krizovými momenty.

Čím dál je Voyager 1 od Země, tím obtížnější je s ním komunikace: signál, který k nám doputuje, je nesmírně slabý. Zachytí ho pouze největší radioteleskopy sítě Deep Space Network – talíře o průměru 70 metrů, které musí být namířené přesně k místu, kde sonda na obloze je. Jakákoli odchylka by znamenala ztrátu kontaktu. Orientaci Voyageru proto hlídá palubní systém AACS, který automatiky natáčí sondu tak, aby její hlavní anténa mířila k Zemi. K orientaci slouží malé motorky – trysky na stlačený plyn – a gyroskopy.

A právě s tímto systémem přišel v roce 2022 problém, který vyděsil řídicí tým: Voyager 1 začal posílat zmatené a nesmyslné údaje o své orientaci. Telemetrie z AACS nedávala smysl, ukazovala zdánlivě náhodné rotace sondy nebo nemožné polohy, přestože ve skutečnosti byla anténa správně namířená. Jako by stroj začal blouznit.

Inženýři tomu říkali záhada – sonda však na příkazy reagovala dál a „věděla“, kde je Země, takže spojení nevyhaslo. Po několika měsících usilovného pátrání se chybu podařilo identifikovat a odstranit (šlo o závadu softwaru – palubní počítač zapisoval data z orientačního systému do chybné paměťové oblasti).

Voyager 1 se tak z tohoto podivného zatmění probral. O rok později však nastal jiný dramatický moment: koncem roku 2023 ustala pravidelná telemetrie a sonda zmlkla. Po desítkách let nepřetržité komunikace náhle Voyager 1 několik týdnů neodpovídal – jen slabě nosná rádiová nosná vlna šuměla bez dat. Řídicí tým dokázal analyzovat situaci a nakonec se znovu spojit: v říjnu 2024 NASA oznámila, že se Voyagera 1 podařilo obnovit do normálního provozu.

Příčinou bylo zřejmě neplánované vypnutí jednoho z obou palubních rádiových vysílačů vinou zkratu. Sonda se ocitla v nouzovém módu a nějaký čas trvalo, než opět přijala povely. Naštěstí se vše podařilo – ale tyto příhody jsou mementem, že každý den může přijít poslední kontakt. Technici napjatě sledují zdraví sondy; stačí jedna vážnější porucha v palubní elektronice či mechanice a Voyager už nemusí být schopen zavolat domů.

Během let museli inženýři projevit velkou vynalézavost, aby stárnoucí sondu udrželi při životě. V roce 2017 se odhodlali k překvapivému kroku: zkusili poprvé po 37 letech nečinnosti zažehnout záložní orientační trysky na Voyageru 1. Tyto raketky naposledy fungovaly u Saturnu roku 1980, pak byly deaktivovány.

Hlavní orientační trysky se ale postupně opotřebovaly, a tak tým potřeboval přepnout na rezervní sadu. Bylo otázkou, zda po desítkách let v mrazu vůbec zareagují – ale Voyager opět ukázal svou odolnost. Na povel ze Země záložní trysky zažehly a plně převzaly svůj úkol.

„Jako by vůbec neležely ladem tak dlouho,“ komentoval s úlevou jeden z inženýrů. Tento manévr prodloužil fungování sondy o několik let. Podobně se řeší i pokles tlaku paliva a hromadění usazenin v trubicích palivového vedení: sondy dostaly pokyn provádět korekce orientace méně často, nechat se chvilkově více odchýlit a pak až zažehnout motorky.

Tím šetří drahocenné palivo. Každý takový zásah ovšem znamená riziko – co když se něco pokazí? Každý povel putuje k Voyageru desítky hodin a nikdo na Zemi už sondu fyzicky neopraví. A tak plánování každé změny trvá měsíce a zahrnuje pečlivé simulace.

Největším omezením je však energie. Elektrickou energii dodávají sondě tři radioizotopové generátory (RTG) s plutoniem, které pomalu, ale neúprosně slábnou. Rozpad atomů už po desítkách let neposkytuje tolik tepla jako zkraje mise – každý rok výročí zhruba o 4 waty méně proudu.

Zatímco na startu měl Voyager 1 k dispozici kolem 470 W, dnes už je to sotva polovina. Ubývající elektrická energie přinutila inženýry postupně vypínat jednu soustavu za druhou. Již koncem 90. let došly chemické baterie pro ovládání kamery, a protože stejně nebylo co fotografovat, kamera byla odstavena.

Později následovalo vypnutí gyroskopů, topných tělísek u některých přístrojů, a nakonec i dalších vědeckých přístrojů. Vždy šlo o těžké rozhodování: každý vypnutý přístroj znamená méně dat, ale také nižší spotřebu a tím šanci ponechat ostatní přístroje v chodu déle. Tento balanc došel na kritickou mez začátkem roku 2025. 

Voyager 1 měl v provozu poslední čtyři vědecké přístroje a hrozilo, že pokud se nějaký nevypne, dojde energie úplně a sonda ztichne celá. Tým proto rozhodl: 25. února 2025 došlo k vypnutí celé jednotky kosmického záření (CRS) na Voyageru 1 a o měsíc později vypnul Voyager 2 svůj detektor nízkoenergetických částic.

Tím se na Voyageru 1 snížil odběr a zbývající tři vědecké přístroje mohou jet dál. Projektová manažerka Suzanne Dodd k tomu řekla: „Voyagery jsou hvězdy hlubokého vesmíru už od startu a chceme, aby jimi zůstaly co nejdéle. Ale energie dochází. Kdybychom teď nevypnuli aspoň jeden přístroj na každém Voygeru, možná by zbývaly jen měsíce do konce mise.“

Podle plánu mají Voyagery udržet v provozu aspoň jediný klíčový přístroj až do začátku 30. let 21. století. Bude-li vše fungovat optimálně, snad se podaří protáhnout jejich „život“ až ke 60. výročí startu. Každý další rok je ale vykoupen kompromisy: sondy už přišly o detektory plazmatu i kosmického záření, a v roce 2026 čeká Voyager 1 nejspíš odstavení i dalšího, posledního částicového teleskopu. Zůstane tak zřejmě v chodu už jen magnetometr a možná plazmový vlnový senzor, který zaznamenává slabé „hučení“ mezihvězdného plynu.

Čím méně energie zbývá, tím chladnější sonda je – topná tělíska byla vypnuta a některé vědecké přístroje pracují v mrazu, pro jaký nebyly navrženy (například kosmický dalekohled LECP na Voyageru 1 nedávno překvapivě přežil teploty −59 °C a dál sbíral data).

Uvnitř palubního počítače tiká zastaralý 8bitový procesor, s pamětí menší, než měl v 90. letech běžný mobil. I to je ohromující: vypravili jsme do kosmu technologii z doby před mikroprocesorovou revolucí, a ona pořád funguje. Jistě, v porovnání se současnými sondami je Voyager pravěký – ale právě jeho pravěká spolehlivost budí respekt.

S každým rokem navíc je křehčí, zranitelnější. Stačí drobná porucha, která by aktivovala chybný povel, nebo zkrat vinou kosmické radiace, a slavná mise může skončit. Voyager 1 je daleko za jakoukoli myslitelnou hranicí servisovatelnosti.

Řídicí tým proto každou zimu při bilancování rozpočtu skoro ani nedýchá: podaří se udržet financování ještě další rok? Naštěstí prestiž mise je taková, že NASA vždy peníze našla. Výdaje na provoz Voyagerů jsou navíc zanedbatelné v porovnání s velkými projekty – vždyť jde hlavně o práci několika desítek vědců a inženýrů, plus čas na anténách DSN.

Zdroje:

https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

https://www.businessinsider.com/nasa-voyager-probes-rocket-leak-computer-problems-2017-12

https://www.scientificamerican.com/article/nasas-voyager-probes-lose-one-instrument-each-as-power-wanes/

https://science.nasa.gov/mission/voyager/voyager-golden-record-overview/

https://www.nasa.gov/image-article/our-pale-blue-dot/

https://www.jpl.nasa.gov/news/engineers-investigating-nasas-voyager-1-telemetry-data/