چکیده:
ویجر ۱، فراتر از یک فضاپیما، نمادی از بلندپروازی علمی و کنجکاوی پایانناپذیر بشر است. این کاوشگر که در سال ۱۹۷۷ با فناوری بهمراتب ابتداییتر از یک تلفن همراه امروزی به فضا پرتاب شد، اکنون دورترین ساخته دست بشر و نخستین شیئی است که وارد فضای میانستارهای شده است. این مقاله به بررسی جامع ویجر ۱ میپردازد: از قلب تپنده هستهای و معماری کامپیوتری مبتنی بر زبان اسمبلی با حافظه ۶۴ کیلوبایتی گرفته، تا اکتشافات شگرفش در مشتری و زحل، ثبت تصویر نمادین «نقطه آبی کمرنگ»، و در نهایت، سفر ابدی و خاموش آن در اعماق کیهان. ویجر ۱ ثابت میکند که محدودیت اصلی در اکتشافات فضایی، نه لزوماً فناوری روز، که عظمت دیدگاه و اراده انسانی است.
سال ۱۹۷۷، جهان شاهد پرتاب دو کاوشگر دوقلو، ویجر ۱ و ویجر ۲، بود که از همترازی نادر سیارات بیرونی (که هر ۱۷۶ سال رخ میدهد) برای انجام یک تور بزرگ سیارهای استفاده کردند. اگرچه ویجر ۲ زودتر پرتاب شد، ویجر ۱ در مسیر سریعتری قرار گرفت و به کاوشگر پیشتاز بدل گشت. مأموریت اصلی آن، مطالعه مشتری و زحل بود، اما آنچه رخ داد، بازنویسی کتابهای درسی و خلق یک اسطوره مهندسی بود.
درک عظمت دستاورد ویجر ۱، بدون فهم محدودیتهای فناورانه آن در زمان پرتاب ممکن نیست. این کاوشگر یک شاهکار مهندسی است که با حداقلها، حداکثر کارایی را به دست آورده است.
برخلاف تصور رایج، ویجر ۱ پنل خورشیدی یا باتریهای قابل شارژ ندارد. در فواصل دور از خورشید، نور ستاره ما بسیار ضعیف است. منبع انرژی ویجر، سه مولد ترموالکتریک رادیوایزوتوپی (RTG) است که با گرمای حاصل از واپاشی طبیعی پلوتونیوم-۲۳۸ کار میکنند. این «باتریهای هستهای» در ابتدا ۴۷۰ وات توان تولید میکردند. به دلیل نیمهعمر ۸۷.۷ ساله پلوتونیوم، توان خروجی هر سال حدود ۴ وات کاهش مییابد. برای حفظ حیات کاوشگر، مهندسان ناسا بهتدریج و از راه دور، بخاریها و ابزارهای غیرضروری را خاموش میکنند.
در حالی که یک پیام متنی ساده امروزی میتواند حجیمتر از کل حافظه ویجر باشد، سیستم کامپیوتری آن یک اعجاز است:
معماری و حافظه: ویجر دارای سه کامپیوتر اصلی (CCS برای فرماندهی، FDS برای دادههای پرواز، و AACS برای کنترل وضعیت) با پردازندههای ۱۸ بیتی و سرعت کلاک ۲۵۰ کیلوهرتز است. حافظه اصلی آن از نوع «هسته مغناطیسی» مقاوم در برابر تشعشعات کیهانی، در مجموع حدود ۶۴ کیلوبایت ظرفیت دارد.
زبان برنامهنویسی: هیچ خبری از ++C، پایتون یا حتی C نیست. کل نرمافزار ویجر ۱ به زبان اسمبلی سفارشی و منحصربهفرد برای سختافزار خود نوشته شده است. این بدان معناست که برنامهنویسان، کدها را تقریباً مستقیماً به زبان ماشین (صفر و یک) ترجمه میکردند تا بر روی این سختافزار بسیار محدود اجرا شود. حتی امروز، آپدیتهای نرمافزاری از فاصله ۲۴ میلیارد کیلومتری به همین زبان اسمبلی نوشته و در همان حافظه ۹ کیلوبایتی CCS بارگذاری میشوند.
ویجر ۱ پیش از ترک منظومه شمسی، درک ما از سیارات غولپیکر را متحول کرد:
مشتری (۱۹۷۹): کشف آتشفشانهای فعال بر روی قمر «آیو» برای اولین بار. این یک کشف انقلابی بود که نشان داد دنیاهای دیگر نیز میتوانند از نظر زمینشناسی فعال باشند.
زحل (۱۹۸۰): مطالعه دقیق جو غلیظ قمر «تایتان». علاقه دانشمندان به این قمر آنقدر زیاد بود که مسیر ویجر ۱ را عمداً به سمت آن منحرف کردند، که این مانور، ملاقات با اورانوس و نپتون را برای همیشه از دستور کارش خارج کرد.
در ۱۴ فوریه ۱۹۹۰، به درخواست کارل سیگن، ویجر ۱ برای آخرین بار دوربینهایش را چرخاند و از سیارات یک عکس خانوادگی گرفت. زمین در آن تصویر، یک نقطه آبی کمرنگ بیاهمیت در یک پرتو نور خورشید بود؛ تصویری که نگاه بشر به خود و جایگاهش در کیهان را برای همیشه تغییر داد. در سال ۲۰۱۲، ویجر ۱ با عبور از «هلیوپاز»، مرز حباب محافظ ذرات خورشیدی، رسماً به فضای میانستارهای وارد شد و به نخستین ساخته بشری بدل گشت که این مرز را درمینوردد.
روی بدنه ویجر ۱ یک صفحه گرامافون مسی با روکش طلا (Golden Record) نصب شده که یک کپسول زمان و پیام بشریت به کیهان است. این صفحه شامل ۱۱۵ تصویر آنالوگ از زمین، صداهای طبیعت (شرشر باران، گریه نوزاد)، سلام به ۵۵ زبان (از جمله فارسی «درود بر ساکنین ماورای آسمانها») و ۹۰ دقیقه موسیقی از فرهنگهای مختلف جهان است. یک قلم و سوزن نیز برای نواختن آن تعبیه شده، به این امید که روزی مسافری کیهانی آن را بیابد و رمزگشایی کند.
اکنون ویجر ۱ در فاصله بیش از ۲۴ میلیارد کیلومتری از زمین، با سرعت ۱۷ کیلومتر بر ثانیه در فضا پیش میرود. سیگنال رادیویی آن با توان خروجی تنها ۲۳ وات، ۲۲ ساعت و نیم طول میکشد تا به زمین برسد و توسط آنتنهای غولپیکر «شبکه فضای دوردست» (DSN) دریافت شود. با افت تدریجی توان باتری هستهای، انتظار میرود تا حدود سال ۲۰۳۰، ویجر ۱ آخرین ابزار علمی خود را خاموش کند و برای همیشه در سکوت فرو رود. با این حال، این کاوشگر به سفر ابدی خود در کهکشان راه شیری ادامه خواهد داد و تا ۴۰,۰۰۰ سال دیگر از کنار ستارهای دیگر عبور خواهد کرد. ویجر ۱، با همه سادگی فناورانهاش، نه فقط یک مأموریت، که بیانیهای از سوی بشریت به کیهان است: ما اینجا بودیم، پرسیدیم، و جسارت سفر به ناشناختهها را داشتیم.
منابع:
NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL). Voyager 1 Mission Status and Reports.
Sagan, C. (1994). Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space. Random House.
Kohlhase, C. (1989). The Voyager Neptune Travel Guide. JPL Publication 89-24.
JPL. Voyager Telecommunications Design and Performance. DESCANSO Design and Performance Summary Series.
