שתי החלליות וויאג'ר היו הראשונות שחקרו לעומק את המרחבים החיצוניים של מערכת השמש. (לפניהן חלפו ליד צדק ושבתאי רק החלליות פיוניר 10 ו-11, שמכשיריהן היו פשוטים בהרבה). הן שוגרו ב-1977, והמפגשים שלהן עם הפלנטות החיצוניות נמשכו מ-1979 עד 1989. וויאג'ר 1 חלפה ליד צדק ושבתאי לפני שיצאה ממערכת השמש, ווויאג'ר 2 ביקרה אצל כל ארבע הפלנטות הענקיות. גם כמעט חמישים שנה אחרי השיגור, וויאג'ר 2 היא עדיין החפץ היחיד מעשה ידי אדם שהגיע לאורנוס ולנפטון. הנתונים ששלחו החלליות חוללו מהפכה של ממש באסטרונומיה הפלנטרית.
באדיבות teachingastronomy
המשימה תוכננה לנצל מערך נדיר של הפלנטות החיצוניות. פעם ב-175 שנה הן ממוקמות כך שחללית יכולה לחלוף ליד כולן, ולקבל "דחיפה" מכל פלנטה בדרכה אל הבאה – תמרון שנקרא "קלע כבידתי". העלות של משימה שאפתנית כזו הייתה גבוהה מדי, ונאס"א מימנה רק מעבר ליד צדק ושבתאי. אבל ההצלחה הגדולה של שתי החלליות במשימה הראשונית עודדה את המשכה אל שתי הפלנטות הענקיות הרחוקות. המדענים תכנתו מחדש, מרחוק, את וויאג'ר 2, והכוונו אותה למסלול חדש, שעבר ליד אורנוס ונפטון. השלב הפלנטרי של המשימה תוכנן במקור לחמש שנים בלבד, ונמשך שתים עשרה שנה. למעשה, אנחנו עדיין מקבלים נתונים מהחלליות, כשהן חוצות את הגבול החיצוני של מערכת השמש ויוצאות לחלל הבין-כוכבי.
שתי החלליות היו זהות: השנייה נבנתה במקביל, כגיבוי. בכל אחת היו אחד עשר מכשירים מדעיים, ובהם משדרי רדיו וגלאים לתקשורת ולשליחת נתונים לכדור הארץ, מצלמות, ספקטרומטרים באורכי גל אולטרה-סגולים ואינפרה-אדומים, ומכשירים למדידת רוח השמש, הקרינה הקוסמית והשדות המגנטיים. לרוב המערכות היו מערכות גיבוי כפולות, וזו אחת הסיבות להצלחה של החלליות ולכך שהן פועלות עד היום. החלליות התרחקו מהשמש יותר מדי כדי לנצל ביעילות אנרגיה סולרית, ולכן את החשמל שלהן מפיקים מחוללים רדיואיזוטופיים: הם הופכים לחשמל את החום של הדעיכה הרדיואקטיבית של פלוטוניום. (זה אינו כור גרעיני). במשך שנים היה מחסור בפלוטוניום-238 לחלליות כאלה, עד שארצות הברית חידשה את ייצורו ב-2015.
באדיבות teachingastronomy
בחלליות היה גם תקליט מצופה זהב. "תקליט הזהב" כולל הקלטות של קולות טבע, מוזיקה מרחבי העולם, ברכות בשפות רבות, ותמונות של כדור הארץ ושל בני האדם. על העטיפה חרוטים סמלים שמסבירים מהיכן הגיע התקליט, איך לנגן אותו ואיך לפענח את המידע שבו. התקליט נועד להתנגן בחצי מהמהירות הרגילה של תקליט, 16⅔ סיבובים לדקה, כדי לדחוס עליו יותר מידע. הוא נשלח לחלל כמו "מכתב בבקבוק", לכל תבונה חוץ-ארצית שאולי תמצא אותו יום אחד – אף שיעברו 40,000 שנה עד שוויאג'ר 1 תחלוף במרחק של שנת אור וחצי בערך מכוכב אחר. האסטרונום הנודע קרל סייגן עמד בראש הוועדה שבחרה את החומרים שנשלחו ליקום כדי לייצג את המין האנושי.
אף שהמשימה המדעית המקורית של החלליות וויאג'ר הייתה שאפתנית, הן עברו בהרבה את יעדיהן. וויאג'ר חקרה את הפלנטות היוביאניות (בהתחלה רק את צדק ושבתאי, ואחר כך את כל ארבעת ענקי הגז), את הירחים הגדולים שלהן, את השדות המגנטיים ואת מערכות הטבעות. החלליות חקרו בפירוט את האטמוספירות, את הגיאולוגיה ואת המבנה הפנימי של הפלנטות והירחים. בכל פלנטה היו הפתעות, ששינו לתמיד את התמונה שלנו של מערכת השמש.
באדיבות teachingastronomy
רשימה מלאה של התגליות של וויאג'ר אינה מעשית – המדענים עדיין חוקרים את הנתונים, עשרות שנים אחרי המפגשים. בין התגליות הבולטות:
• באיו, אחד מארבעת הירחים הגדולים של צדק שגילה גלילאו, התגלתה פעילות געשית – הגוף הראשון מלבד כדור הארץ שנמצאו בו הרי געש פעילים.
• התגלו יותר מעשרים ירחים חדשים.
• התגלו השדות המגנטיים של אורנוס ונפטון, ושניהם נמצאו נטויים מאוד ומוסטים ממרכז הפלנטה.
• נמצא שלטריטון, ירח של נפטון, יש אטמוספירה דלילה וגייזרים פעילים.
• לראשונה נמדדו במדויק זמני הסיבוב של הפלנטות הענקיות.
• התגלתה מערכת הטבעות של צדק, נחקר המבנה של טבעות שבתאי, ונמצאו טבעות חדשות בין הטבעות הידועות של אורנוס.
• התגלו הכתם הכהה הגדול של נפטון ותנועות אחרות באטמוספירה של הפלנטה הרחוקה.
• נמצאו ברקים וזוהרי קוטב באטמוספירה של צדק.
• נמדדו הטמפרטורות והלחצים באטמוספירות של הפלנטות הענקיות, וכך הובנו טוב יותר המבנה הפנימי שלהן והדינמיקה של האטמוספירות.
• נמצא שטיטאן, ירח של שבתאי, עטוף באטמוספירה סמיכה ומעורפלת של חנקן.
• מחקרי ההרכב של ענקי הגז שיפרו את ההבנה של ערפילית השמש הקדומה ושל מקור הפלנטות.
אחרי המפגש עם שבתאי יצאה וויאג'ר 1 ממערכת השמש: המעבר ליד הירח הגדול טיטאן הטה את מסלולה כלפי מעלה, אל מחוץ למישור מערכת השמש. וויאג'ר 2 המשיכה בשנות ה-80 אל אורנוס ונפטון, ואחר כך פנתה כלפי מטה, אל מחוץ למישור מסלולי הפלנטות. הקשר עם החלליות העמידות נשמר כשהן המשיכו אל חלל שלא נחקר, מחוץ למערכת השמש. וויאג'ר 1 נמצאת היום (2026) במרחק של כ-25.5 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ – כמעט יום-אור שלם – ווויאג'ר 2 במרחק של כ-21 מיליארד קילומטרים. השלב הבין-כוכבי של משימתן המורחבת נמשך עד היום.
רוח השמש – זרם של חלקיקים טעונים שהשמש פולטת כל הזמן – נעה החוצה במהירות של מאות קילומטרים בשנייה, ויוצרת סביב מערכת השמש מעין בועה ענקית, שנקראת הליוספירה. ככל שרוח השמש מתרחקת, היא נתקלת בלחץ של הגז הדליל שממלא את החלל שבין הכוכבים, ובמרחק מסוים היא נבלמת בבת אחת ומאטה מאוד (באנגלית: termination shock). משם היא ממשיכה לנוע לאט, עד שהיא נעצרת לגמרי מול הגז הבין-כוכבי, בגבול החיצוני של הבועה, שנקרא הליופאוזה. וויאג'ר 1 עברה את אזור הבלימה ב-2004, במרחק של 94 יחידות אסטרונומיות (כ-14 מיליארד קילומטרים) מהשמש, ווויאג'ר 2 – ב-2007. ב-2012 חצתה וויאג'ר 1 את ההליופאוזה ונכנסה לחלל הבין-כוכבי, ווויאג'ר 2 עשתה זאת ב-2018 – שני ציוני דרך היסטוריים. הן מתרחקות ממערכת השמש בקצב של כ-3.6 ו-3.3 יחידות אסטרונומיות בשנה. מקור החשמל שלהן, הדעיכה הרדיואקטיבית, נחלש עם השנים, ולכן המדענים כיבו בהדרגה את רוב המכשירים. בזכות החיסכון הזה, החשמל צפוי להספיק להפעלת מכשיר אחד לפחות עד תחילת שנות ה-30.
→ הסעיף הקודם: 7.12 ירחים של הפלנטות הגדולות | הסעיף הבא: 7.14 פלנטת צדק ←