Interaktionsdesign - Återkoppling (feedback)

För att underlätta framtagandet av en bra design kan man använda sig av designriktlinjer. Dessa riktlinjer kan delas upp i designprinciper och designregler där designprinciperna är på en hög vägledande nivå medans designreglerna är på en lägre mer konkret nivå. Designprinciperna är anpassningsbara utifrån situationen medan designreglerna ska följas strikt.

Feedback, eller återkoppling, är något som vanligen brukar anses ingå i designriktlinjerna. Med feedback menas här att systemet meddelar användaren att någonting har utförts. Systemet kan meddela sig på en mängd olika sätt, till exempel genom visuella signaler, taktila signaler eller ljud. Feedbacken ska vara så pass tydlig att användaren förstår att denne nu kan gå vidare. Ett exempel på feedback är de klickljud som de flesta datormöss ger ifrån sig då man klickar på någon av knapparna. Det skulle givervis gå att tillverka möss med helt tysta knappar, till exempel någon form av touchknappar, men detta skulle troligtvis leda till att användarna ibland skulle bli osäkra på om de tryckt på knappen vilket skulle kunna resultera i onödiga dubbeltryckningar. Vanligen finns också en taktil feedback i mössen genom att när du klickar på en av knapparna så känner du också detta i fingret i form av att visst fysiskt motstånd. Visuell feedback på själva musen skulle dock inte vara så relevant då tanken är att musen skall kunna användas utan att användaren tittar på den. Däremot kan ett musklick generera visuell feedback utanför själva musen, till exempel i ett datorprogram. Det är ju vanligt att muspekaren ändrar form då vi trycker på någon av knapparna, till exempel från en öppen hand till en sluten hand då vi tar tag i ett dokument.

Det är viktigt att feedbacken är snabb. I exemplet med musen så vore det ju katastrof om klickljudet eller muspekarens ändrade form kom ett par sekunder efter att man tryckt på en musknapp. Sedan gäller det nog att inte alltid tro att ”more is more” när det gäller feedback. Ett exempel på detta är när tangentbord eller knappsatser piper varje gång man trycker på en tangent. I vissa situationer är ju detta givetvis bra men för det mesta uppfattar nog användarna detta som irriterande.

Interaktionsdesign - Uppgiftsanalys (task analysis)

Uppgiftsanalys används för att analysera vilka aktiviteter och kognitiva processer som krävs av användaren för att utföra en uppgift. I uppgiftsanalysen tittar man på sådant som vad användarna gör, vad som är deras mål samt vilken kunskap/information som de behöver för att kunna utföra uppgiften. Man kan genomföra en uppgiftsanalys på en mängd olika sätt, till exempel genom observation, dokumentationsstudier, intervjuer och labbstudier. När uppgiftsanalysen är genomförd har man en bra förståelse för hur det existerande systemet fungerar och hur det används av användarna, kunskap som är mycket bra att ha när man ska designa en ny version av systemet eller ett nytt liknande system. Resultatet från uppgiftsanalysen kan även användas till att exempelvis effektivisera arbetet i ett existerande system och som underlag för manualer och undervisningsmateriel.

Två centrala begrepp inom uppgiftsanalys är procedur och plan. En procedur är en uppsättning handlingar (aktiviteter) och objekt (konkreta eller abstrakta ting) som tillsammans tar användaren till målet. En plan är en beskrivning av hur man planerar att nå målet. För att ta fram planen krävs någon form av problemlösning och därför är framtagandet av planen till viss del en mental process.

En fördel med uppgiftsanalys är att den kan användas till att analysera även icke datorrelaterade aktiviteter, och du kan följaktligen även kombinera datorrelaterade och icke datorrelaterade aktiviteter. Om du vill analysera hur en användare tar en kopp kaffe i kaffeautomaten kan du starta din analys redan då personer tar en mugg från skåpet och avsluta analysen då kaffet är urdrucket och muggen är diskad. D.v.s. här är de datorrelaterade aktiviteterna (själva interaktionen med kaffeautomaten) endast en del av den analyserade uppgiften.

När man genomför en uppgiftsanalys kan man använda sig av någon av de etablerade tekniker som finns, till exempel hierarkisk uppgiftsanalys (HTA) och kognitiv uppgiftsanalys (CTA). Grovt kan man säga att HTA går ut på att bryta ner det övergripande målet i underuppgifter och sedan placera dessa i rätt inbördes ordning. Ofta visas resultatet av en hierarkisk uppgiftsanalys i form av ett träddiagram där en speciell notation används, se ett exempel på detta här: http://www.pling.org.uk/cs/doiimg/photocopierhta.png. En nackdel med denna teknik är att den snabbt blir ohanterlig om uppgiftens komplexitet ökar, tekniken är därför lämplig då man vill analysera enkla uppgifter. HTA tar inte heller hänsyn till de kognitiva och sociala delarna av uppgiften utan vill man få med dessa så får man istället använda sig av CTA. I CTA tar man med alltså med de kognitiva processerna, till exempel användning av minnet, som behövs för att utföra en uppgift. CTA är lämplig då man vill analysera komplexa uppgifter.

Interaktionsdesign - Mental modell (mental model)

När vi människor interagerar med omgivningen så är en kombination av ett stort antal kognitiva processer aktiverade så som till exempel tänkande, minne, skrivande och beslutsfattande. Detta är komplexa processer som ofta är sammanlänkade med varandra. Resultatet av dessa kognitiva processer blir att vi skapar oss en intern bild av hur systemet/gränssnittet fungerar, vi har skaffat oss en mental modell av vekligheten. Genom att försöka förstå hur de kognitiva processerna fungerar och hur dessa påverkar den mentala modellen så kan man skapa bättre användargränssnitt. Man kan lättare förutse hur användaren kommer att agera i en given situation och anpassa sin design utifrån detta.

Målet för en interaktionsdesigner är att skapa en konceptuell design som matchar användarnas mentala modell, det vill säga användargränssnittet ska vara utformat så att användarens kognitiva processer tillsammans kan skapa en inre representation av systemets funktionalitet som överensstämmer med verkligheten. Ett exempel på när den mentala modellen inte stämmer överens med verkligheten, och som tas upp i kurslitteraturen, är det faktum att vid övergångsställen med trafikljus så är det mycket vanligt att man trycker mer än en gång på knappen, detta i tron att trafikljuset då ska slå om till grönt fortare. Vi har ofta en inre bild som säger oss att ”more is more”, d.v.s. ju mer vi trycker eller vrider på något desto större effekt får det, och detta stämmer ju ibland, till exempel för volymrattar, men inte alltid. Med den kunskapen kan man ju fundera på om det skulle gå att utforma gränssnittet vid övergångsställena annorlunda? Kanske man skulle kunna ersätta knapparna med någon form vippströmbrytare eller vred som tydligt visade om man aktiverat funktionen eller inte? På så sätt skulle vi lättare kunna skapa oss en mental modell som bättre stämde överens med verkligheten. En vippströmbrytare är mer transparent än en knapp då den ger användaren en bättre återkoppling samt är mer intuitiv. Bättre återkoppling då man tydligt både ser och känner i vilket läge strömbrytaren står i och mer intuitiv då man automatiskt förstår att när vippströmbrytaren står i läge 1 så är den aktiverad, det är så att säga ingen idé att röra strömbrytaren igen. Transparens är alltså något man ska sträva efter när man designar gränssnitt.

Kan också tilläggas att vår mentala bild förändras allteftersom vi får mer kunskap. En erfaren användare av ett system har en annan mental bild än en nybörjare. För interaktionsdesignern är det därför en utmaning att skapa ett system som fungerar både för nybörjaren och för den erfarne användaren. Här måste interaktionsdesigner använda sin kunskap om de kognitiva processerna i arbetet med att skapa ett gränssnitt som gör det lätt för nybörjaren att skapa en mental modell samtidigt som det inte får hämma expertanvändaren i dess arbete. Här skulle man till exempel kunna tänka sig att man som användare kan välja olika versioner av gränssnittet beroende på kunskapsnivå. Detta är något man ofta använder sig av när det gäller fjärrkontroller. Där är det vanligt att man gömmer knapparna för de mer avancerade funktionerna under en lucka. På så sätt är det lättare för en ny användare att snabbt kunna skapa sig en mental bild av hur fjärrkontrollen fungerar samtidigt som det ger expertanvändaren möjligheten att nå de avancerade funktionerna.

Interaktionsdesign - Användarmedverkan (user involvement)

Att involvera användarna vid utveckling av interaktiva system är av yttersta vikt då det är användarna som kommer att använda systemet och följaktligen också har synpunkter på hur systemet bör designas för att det ska bli så effektivt som möjligt. Det är svårt att fånga in kraven om man inte också har en diskussion med användarna samt sätter sig in i hur de planerar att använda systemet. Detta kan låta självklart, vilket det också är, men trots detta så det ofta som användarna inte är involverade i utvecklingsprojekt i tillräckligt stor utsträckning Istället är det alltför ofta tekniken som står i fokus och inte användaren. Att man inte involverar användarna mer brukar motiveras med att det kräver tid och pengar att organisera detta, men detta är ju ett mycket kortsiktigt sätt att tänka då man vet att det kostar betydligt mer att rätta till fel sent i utvecklingsprocessen eller efter leverans än tidigt i designprocessen.

I de allra flesta fall kan man inte involvera alla användare utan man måste göra någon form av urval. Det är viktigt att man gör rätt urval och inte missar någon viktigt användargrupp.

Man kan involvera användarna i olika stor utsträckning, från att låta användarna arbeta heltid och rent av bli en del av utvecklingsprojektet till att endast involvera dem genom frågeformulär, workshops och liknande. Något exakt svar på hur mycket användarna ska involveras finns inte utan detta får anpassas från fall till fall. Att processen är iterativ och ger användarna möjlighet att lämna feedback är dock en förutsättning. Ett första steg, efter att tagit fram användbarhetsmålen, kan vara att skapa en enkel prototyp i skissform som sedan presenteras för användarna. Man analyserar hur mottagandet blir och jämför dessa med sina användbarhetsmål, troligtvis uppfylls inte dessa utan man måste göra om designen. Denna nya design presenteras åter för användarna. Och på det sättet fortsätter processen till dess att man har en design som uppfyller de användbarhetsmål man har satt upp. Vartefter man bli allt mer säker på att man är inne på rätt spår kan man bygga alltmer avancerade och detaljerade prototyper (i slutet kanske det inte är relevant att kalla dem prototyper då de bygger på riktig kod). I början av denna process är det också bra om man tillåter en viss brainstorming och också tar fram flera olika alternativa förslag, detta gäller speciellt då man tar fram nya och innovativa system.

Att involvera användarna i hela utvecklingsprocessen innebär dessutom att förväntningarna på den färdiga produkten hålls på rätt nivå. Användarna har ju varit delaktiga under hela processen och är således väl medvetna vad som kommer att levereras. Risken för att kunderna kommer att bli missnöjda minskar. Ett annat sätt att göra leveransen smidig är att utbilda användarna redan innan systemet levereras, till exempel på någon form av betaversion. Ytterligare en fördel med att involvera användarna under hela processen är att de blir mer delaktiga och därigenom blir mer positivt inställda till systemet, det är lättare att känna ett ägarskap till ett system man själv varit med och tagit fram.

Och användarna kan med fördel även involveras efter att systemet levererats. Att fånga in och analysera användarnas synpunkter ger värdefull input till framtida versioner av systemet.

Sedan är det ju så att det inte alltid går att tillgodose användarnas alla önskemål. Det kan finnas andra motstridiga krav, till exempel säkerhetskrav eller regelverk som måste följas och som inte är förenliga med önskemålen. Det finns ju också tekniska begränsningar för vad som är möjligt att utveckla.

Slutligen kan man ju fråga sig om användarna alltid vet vad de vill ha? Kanske krävs det kunskap om nya tekniska framsteg för att också se vilka nya möjligheter detta innebär, kunskap som endast ett få insatta har? Om man arbetar med att utveckla produkter som ligger i teknikens framkant är det nog därför inte fel att i prototyparbetet även testa helt nya och oprövade koncept, och detta även om dessa koncept inte har efterfrågats av användarna.

Interaktionsdesign - Lärbarhet (learnability)

Att förstå de tänkta användarna är A och O när man designar ett användargränssnitt och som en hjälp i denna process så har man delat upp användbarhetsmålen i ett antal områden. De olika områdena är effektivitet, säkerhet, ändamålsenlighet, förmågan att ge en positiv upplevelse, möjlighet att minnas samt det område som detta inlägg handlar om, nämligen lärbarhet. Det finns inte alltid skarpa gränser mellan dessa områden utan ofta flyter de i varandra, dessutom finns ofta ett beroende mellan dem, det vill säga förändrar man designen för att gynna ett område kan de få en negativ effekt inom ett annat område. Det är därför viktigt att se till helheten.

När det gäller lärbarhet så handlar detta om hur lätt det är att lära sig användargränssnittet. Ju snabbare användaren lär sig att använda produkten desto bättre. Användarna är dock i viss utsträckning beredda att lägga ner mer tid på att lära sig en komplex produkt (till exempel ett datorprogram) än en enkel vardagsprodukt (till exempel en DVD-spelare). När man designar en produkt är det viktigt att ta reda på hur mycket tid användarna är villiga att lägga ner på att lära sig produkten.

Det är inte svårt att hitta användargränssnitt som har en dålig lärbarhet och som därmed gör oss användare frustrerade eller till och med får oss att ge upp. Den programmerbara inspelningsfunktionen på de gamla VHS-apparaterna är ju ett klassiskt exempel. Ofta var det en stor mängd olika knapptryckningar som skulle utföras i en viss sekvens och manualen var oftast dåligt översatt och alltför teknisk. Dessutom hade alla tillverkare olika gränssnitt, det vill säga för varje ny VHS-apparat du använde dig fick du lära dig om på nytt. Den feedback du fick från systemet var minimal, ofta beroende på att displayen var alltför liten och otillräcklig. När något gick fel hade man oftast ingen aning om varför. Här skulle tillverkarna behövt titta lite närmare på de designprinciper som finns, till exempel de som handlar om feedback, begränsningar och konsekvens (consistency). Får man bra feedback så är det också lättare att lära sig vad man gör fel. Begränsningar kan införas så att endast vissa funktioner är tillgängliga i ett visst läge. Detta är något som till exempel Adobe använder sig av i vissa av deras program genom att ha en avancerad och en grundläggande menyuppsättning. Användaren väljer själv vilken av menyuppsättningarna hon eller han vill använda. På så sätt är produkten anpassar för både nybörjare och mer avancerade användare. Ett annat exempel där begränsningar används är i Apples produkter. En mobiltelefon med Apples operativsystem har mer begränsade inställningsmöjligheter än mobiltelefoner med operativsystemet Android. Detta är en av anledningarna till att Apples mobiltelefoner oftast har en lägre inlärningströskel. Att vara konsekvent är också viktig för lärbarheten, till exempel skulle det underlättat om tillverkarna av VHS-apparater införde en gemensam standard för hur inspelningsfunktionen skulle fungera på samma sätt som man kommit överens om en gemensam standard för hur symbolerna för play, stop och paus ser ut.

LEGO - inte bara för barn

Wow, vilken maskin! Inte ens i sina vildaste fantasier kunde man ju som barn drömma om något sånt här. Kanske dags att ta fram kassen med LEGO från källarförrådet...

Robotar byggda av skrot - Imponerande!

Alla robotarna är byggda av skrot och Wu Yulu, som byggt robotarna, är helt självlärd. Imponerande!

Handbok i IT-säkerhet - tyvärr inte helt uppdaterad

Har just läst "Handbok i IT-säkerhet" av Predrag Mitrovic och det finns både ris och ros att ge till den boken. Det märks att författaren kan sin sak problemet är bara att boken innehåller mängder av gammal information, något som i och för sig inte är något unikt för böcker om IT. Boken har uppdaterats ett par gånger, senaste upplagan är från 2005, men min känsla är att det bara är vissa delar som har uppdaterats med aktuell information. Flera avsnitt känns som de är skrivna för 10 år sedan och det är på tok för antik information när det gäller IT-säkerhet. Dessutom är illustrationerna i boken extremt trista, lite som kopior från någon powerpointpresentation.

Det finns dock starka avsnitt i boken. De delar som är mer övergripande och generella är ju mycket bra. Finns t.ex. mycket bra avsnitt om rutiner, processer och organisation och även mer generella beskrivningar av virus, backuptagning, kryptering och liknande som är bra.

Bokens bästa avsnitt är nog det som skrivits av Marcus Murray och som ger en inblick i hur en hackare arbetar, men exempel och allt. Men på det stora hela har jag nog svårt att rekommendera boken då större delen av den känns antik och lite mossig....

Sex snygga modeller

Här har ni världens sex snyggaste bilmodeller enligt mig. Vilka är era favoriter?

Lamborghini Countach

Aston Martin V12 Vantage

Bugatti 35 från 1925

Jaguar E-Type

Volvo P1800

Delage D8 120 Super Sport  DeVillars från 1938
......

Area 51 - trovärdiga och smått sensationella avslöjanden i Annie Jacobsens bok

Jag har just läst klart Annie Jacobsens bok "Area 51: An Uncensored History of America's Top Secret Military Base" och det är en riktigt riktigt bra bok! I boken beskriver hon utvecklingen av Area 51 fram tills idag samt de olika projekt som pågått där. För den som inte vet så är Area 51 namnet på den plats där, man antar, att mycket av USA:s hemliga projekt äger rum. Att det finns en hemlig militär anläggning vet man, området är avspärrat och på satellitbilder kan man se stora byggnadskomplex och flera landningsbanor. Men exakt vad som pågår där är mycket hemligt, det är först i efterhand, ofta långt i efterhand, som sekretessen hävs. Och det är troligt att vissa saker är tänkta att förbli hemligheter i all evighet.

Men en hel del vet man, och då framförallt om de tidiga projekten. Det vill säga de projekt där sekretessen spelat ut sin roll, som till exempel i fallet med planet SR-71 Blackbird. Det är ett av de projekt man får följa på nära håll i boken. Och det är mycket fascinerande att läsa om såväl det politiska spelet och de tekniska utmaningarna. Här är alltså ett projekt där 1000-tals personer är involverade och som tar enorma geografiska ytor i anspråk men som ändå lyckas hållas hemligt i många år. Och det är inte vilka projekt som helst, planet SR-71 var ett tekniskt mästerverk. Trots att planet utvecklades för mer än 50 år sedan så innehar det fortfarande många hastighetsrekord. Och det var i aktiv tjänst fram tills relativt nyligen. Så oavsett vad man tycker om dessa kostsamma militära projekt så är det en imponerande insats av de som var involverade. Och för att förstå hur långt i framkant teknik låg så kan man ta alla dessa UFO-rapporter som kom i samband med att man gjorde hemliga testflygningar. Här är ett plan som flyger ca 5 ggr så fort som något annat plan, och på en höjd som är kanske tre gånger det som vanliga trafikflygplan flyger. Dessutom har det en futuristisk design. Inte konstigt att de få som fick syn på det under testflygningarna trodde det var ett UFO!

SR-71 Blackbird

Planet SR-71 är bara ett av de projekt som beskrivs i boken. En stor del av boken handlar om de olika tester av atombomber som utförs ovan och under jord. Vi får även en inblick i hur man experimenterat med förarlösa flygplan, så kallade drönare (drones). De flesta hörde talas om förarlösa flygplan först i början av 2000-talet men faktum är att de pågått projekt kring dessa under många många år. Och detta är en av de insikter man får efter att läst den här boken, att den teknik som vi vanliga medborgare kallar för spjutspetsteknik troligtvis har funnits i många årtionden. Det är en fascinerande att tänka sig att det just nu i olika hemliga anläggningar runt om i världen pågår utveckling av teknik som först om kanske 30 år kommer att göras känd för allmänheten.

Och givetvis innehåller boken avsnitt om UFO:n och utomjordingar. Area 51 är ju rena guldgruvan för alla som gillar konspirationsteorier. Här förekommer ju en mängd testflygningar av olika flygande farkoster, och allt är mycket hemligt. Farkosterna är så verklighetsfrämmande och avancerade att många drar slutsatsen att det måste vara UFO:n. Dessutom så finns den berömda Roswell-incidenten där man hittar ett diskformat föremål med något som ser ut som utomjordingar i. Eller det är i alla fall vad många tror. Och visst hittar man ett diskformat föremål. Och visst hittar man mysko varelser. Men man hittar också rysk text i farkosten. Och de mystiska rymdvarelserna är vanliga människor som manipulerats. Det vill säga farkosten var rysk. Och man tror att syftet var att skapa en masshysteri i USA kring rymdvarelser och UFO:n. På sätt och vis lyckades man. Att myndigheterna i USA inte avslöjade hur det låg till förens nyligen, enligt författaren, beror på att USA gjorde motsvarande. Det vill säga även USA utförde experiment på levande människor.

Boken känns väl underbyggd med gott om referenser. Och mycket är baserat på intervjuer från de som arbetet med Area 51. Men givetvis hör det till sakens natur att man inte riktigt kan vara säker på att det som står är sant. Även källor kan ljuga eller vara fabricerade. Men det är en mycket läsvärd bok! Dessutom kryddad med många bilder. Rekommenderas!

Jag ger boken betyget 4+ av 5 möjliga.

En del av Area 51.

         Karta över området runt Area 51..........

Hello, Android!

Boken "Hello, Android: Introducing Google's Mobile Development Platform" av Ed Burnett och Susannah Davidson Pfalzer är en introduktion till hur man utvecklar applikationer för plattformen Android. Det är dock ingen bok för de som är helt nya på programmering utan för de som kan grunderna i programmeringsspråket java, och som vill ta steget att lära sig utveckla för mobila enheter. Inte heller tror jag att det är en bok för de som är mycket rutinerade javautvecklare, för dem är nog boken bortkastad. Är man rutinerad javautvecklare så är det nog bättre att man letar efter mer avancerade böcker alternativt söker på nätet.

Författarna går steg för steg igenom hur man skapar en applikation och varje kapitel behandlar ett viss område, till exempel multimedia eller lagring av data. I boken används ett exempel, ett sudokuspel, som gradvis byggs på med nya funktioner. Detta har både för och nackdelar, fördelen är att om man läser boken från pärm till pärm så är det mer givande att ett stort projekt som exempel än flera små. Nackdelen tycker jag är att det blir svårare att använda boken som uppslagsverk eller om man vill hoppa mellan avsnitten, för då har man inte hela bakgrunden till exemplet. Men på det hela stora är det en bra bok för den som kan java någorlunda och som vill lära sig grunderna i utveckling för Androidplattformen.

Sedan kan man ju fråga sig om det verkligen behövs en tryckt bok i ett sånt här ämne. Allt som står i boken och mer därtill finns ju att läsa gratis på nätet. Men kanske att det ibland kan vara skönt med en hederlig analog bok!.

Voyagersonderna - deras upptäckter och framtid

Not fare well,

But fare forward, Voyagers.

(T. S. Eliot, The Dry Salvages)

(Detta inlägg finns även att ladda ner som PDF här.)

Voyagerprogrammet

Bild 1. Voyager 1 sänds upp med hjälp 

av raketen Titan III-Centaur

Voyagerprogrammet är samlingsnamnet för de två amerikanska obemannade rymdsonderna Voyager 1 och Voyager 2.⁴ Sonderna som är utvecklade av JPL (Jet Propulsion Laboratory) på uppdrag av NASA (National Aeronautics and Space Administration) skickades upp vid två olika tillfällen under 1977 från Cape Canaveral, Voyager 2 den 20 augusti och Voyager 1 den 5 september. Att de skickades upp just vid denna tidpunkt berodde på att planeterna då stod i ett fördelaktigt läge, ett läge som bara uppstår med ca 175 års mellanrum. Man använde sig av bärraketen Titan III-Centaur, en 48 meter hög trestegsraket (se bild 1).⁸ Ursprungligen ingick de två Voyagersonderna i Marinerprogrammet men kom att flyttas till ett eget program kallat ”Mariner Jupiter – Saturn”, för att kort därefter döpas om till dess nuvarande namn, Voyagerprogrammet. Att man bröt ut dem från Marinerprogrammet berodde på att Voyagersondernas design avvek påtagligt från Marinerprogrammets sonder. Sondernas ursprungliga syfte var att analysera Jupiter och Saturnus men man utökade senare uppdraget till att även innefatta det yttre solsystemet med Uranus och Neptunus. När det gäller utforskandet av planeterna så satte man upp dessa fyra huvudmål^1,2:

-          Utforska planeternas atmosfär med avseende på struktur, komposition, cirkulation och rörelse.

-          Utforska planeternas månar med avseende på morfologi och geologi.

-          Ta fram bättre värden på massa, storlek och form för planeten, dess månar och eventuella ringar.

-          Fastställ strukturen för planeternas magnetiska fält samt inhämta information om energiflöden och plasma.

Men det stannade inte där utan man har nu gått över i en fas man kallar ”The Voyager Interstellar Mission” där man vill undersöka de mest avlägsna delarna av solens domäner, samt den interstellära rymden bortom dessa. Voyager 1 är för närvarande det av människan tillverkade föremål som befinner sig längst bort från jorden. Just nu, den 8 november 2010, befinner sig Voyager 1 på ett avstånd av ungefär 116 AU (ca 17 343 000 000 kilometer) från jorden! Voyager 1 färdas för närvarande ca 470 000 000 kilometer per år.³ Och Voyagersondernas ursprungliga beräknade livslängd på 5 år har nu överträffats med råge, sonderna är nu en bra bit över 30 år gamla!

Sondernas färd genom rymden

Voyagersondernas resa genom rymden har delats upp i två delar, den första delen då sonderna undersökte de yttre planeterna (kallas av NASA för The Planetary Voyage) och den andra delen som tog vid år 1989 då sonderna började sin resa ut ur solsystemet och in i den interstellära rymden (Voyager Interstellar Mission)³.

 

Resan till de yttre planeterna

Att man skickade upp dessa två sonder med uppdraget att undersöka de yttre planeterna i slutet av 1970-talet var ingen slump. Man ville utnyttja det fördelaktiga läge som planeterna befann sig i vid den tidpunkten, ett läge som bara återkommer med ca 175 års intervall. Detta gynnsamma läge innebar att sonderna kunde utnyttja planeternas dragningskraft (gravity assist) för att ”svinga” sig från planet till planet, se bild 2. När sonden passerar en planet böjs dess bana och hastigheten ökar. På så sätt kan de ta sig längre ut i rymden snabbare än om de endast skulle ha förlitat sig på det medhavda bränslet. Resan till Neptunus kunde nu Voyager 2 göra på 12 år istället för de 30 år det skulle ha tagit om man inte utnyttjat detta fördelaktiga läge. Även om sonderna var identiska så var deras banor olika, Voyager 2 flög förbi alla de fyra yttre planeterna (Jupiter 1979, Saturnus 1981, Uranus 1986 och Neptunus 1989) medan Voyager 1 endast flög förbi Jupiter (1979) och Saturnus (1980). Från början var dock uppdraget begränsat till att endast undersöka Jupiter och Saturnus men då dessa blev en framgång och sonderna fortfarande fungerade beslutade man att låta sonderna fortsätta sin resa genom rymden. Att Voyager 1 inte flög förbi Uranus och Neptunus berodde på att den skulle undersöka Saturnus måne Titan samt baksidan av Saturnus ringar, och som en följd av detta tvingades sonden avvika från den bana som skulle ha tagit den till de två yttersta planeterna.

Bild 2. Voyagersondernas bana förbi de yttre planeterna.

Resan vidare ut i den interstellära rymden

1990 övertog Voyager 1 ledningen från Pioneer 10 och blev det mest avlägsna föremål tillverkat av människan. Som bild 3 visar så har både Voyager 1 och 2 nu för länge sedan passerat de yttersta planeterna och är nu på väg ut i den interstellära rymden. De befinner sig nu i den yttersta delen av heliosfären och passerade för ett par år sedan det som kallas termination shock. Heliosfären är den delen där solvinden dominerar och dess utsträckning brukar anges som mellan 50 AU och 150 AU från solen, se bild 4.¹¹ Man kan beskriva den som en enorma magnetiska bubbla som omsluter vårt solsystem. Termination shock är det område i heliosfären där solvindarna bromsas upp på grund av att de kommer i kontakt med det interstellära mediet. Detta orsakar kompression vilket leder till upphettning och förändringar i magnetfältet. Utanför termination shock finns ett område kallat heliosheath, och det är alltså i detta område som Voyagersonderna befinner sig nu. Man hoppas att sonderna ska kunna färdas ända till heliopausen, det område där solvindarna helt stoppas av det interstellära mediet.

Bild 3. Banorna för Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 1 och Pioneer 2 samt deras ungefärliga positioner i april 2007.

Bild 4. Solsystemet och området utanför visat i logaritmisk skala.

Sondernas tekniska uppbyggnad

Voyager 1 och 2 är identiska så dess tekniska uppbyggnad och instrument är följaktligen också likadana.3 De är stabiliserade i tre axlar och för att se till att orienteringen är korrekt, så att högeffektsantennen är riktad mot jorden, så använder de sig av astronomiska eller gyrobaserade referenser. Sonderna är ungefär lika stora som en liten bil och väger just nu ca 720-730 kg. Att vikten varierar beror på att man använt upp en del av det bränsle, hydrazin, som används för att ändra sondernas orientering. Sonderna vägde vid uppskjutningen 815 kg vardera. Den stora antennen, high gain antenna, är 7.3 meter i diameter och magnetometerbommen är 13 meter lång. Sonderna är bestyckade med 10 stycken olika vetenskapliga instrument, det är dock inte alla instrument som är igång idag.³ Bild 5 nedan visar hur de olika instrumenten är placerade på sonden.

Bild 5. Voyagersonden och dess viktigaste delar.

Vetenskapliga instrument

Imaging NA och WA är sondens två kameror. Det är dels en smalvinklig kamera (Narrow Angel, NA) och dels en vidvinkelkamera (Wide Angel, WA). Den smalvinkliga kameran har en högre upplösning och ett smalare synfält än vidvinkelkameran. Till båda kamerorna finns en uppsättning med 8 utbytbara filter. Med kameran kan man till exempel undersöka hur planeternas atmosfär cirkulerar och med vilken hastighet. Man kan också söka efter nya ringar eller studera månarnas yta (om än med en maximal upplösning av ca 2 km).³

Plasma är ett system som används när man söker efter de lågenergipartiklar som finns i plasman. Systemet kan analysera partiklarnas hastighet samt i viss mån dess riktning. Med plasmasystemet kan man exempelvis undersöka solvindens egenskaper och hur den interagerar med planeterna.³

Systemet Cosmic Ray (kosmisk strålning) används för att analysera de mest energirika partiklarna i plasmat. Systemet fångar inga partiklar utan analyserar endast de spår som partiklarna lämnar efter sig när de passerar genom instrumentet. Instrumentet används till exempel för att ta reda på den kosmiska strålningens energiinnehåll, ursprung och rörelse genom galaxen.³

Den ultravioletta spektrometern (Ultraviolet Spectrometer) är en ljusmätare som är känslig för ultraviolet ljus och som kan avgöra vilka atomer eller joner som är närvarande. De ämnen spektrometern letar efter sänder ut en speciell typ av ultraviolett färg. Med detta instrument undersöker man bland annat de lägre delarna av planeternas atmosfärer samt eventuella förekomster av ljusfenomen så som polarsken (eller motsvarande).³

Instrumentet Infrared Interferometer Spectrometer består av tre olika delar. En avancerad termometer, ett instrument som kan avgöra när vissa typer av ämnen finns i atmosfären eller på ytan och slutligen ett verktyg som kan mäta hur mycket solljus en kropp reflektera. Instrumentet används till exempel för att utforska atmosfärens vertikala struktur.³

Instrumentet Photopolarimeter består av ett 0.2 meter stort teleskop utrustat med olika typer av filter. Instrumentet används till exempel för att leta efter blixtar och för att ta reda på information om ytan på Jupiter och Saturnus månar.³

Detektorn för laddade lågenergipartiklar (Low-Energy Charged Particle Detector) letar efter partiklar som har högre energinivå än sondens plasmainstrument. Partiklarna som fångas upp skapar något som kan liknas vid hål, och genom att mäta hålens djup och vinkel kan man få reda på partiklarnas hastighet och riktning. Och genom att mäta hur ofta det bildas hål kan man få reda på hur mycket partiklar det finns. Instrumentet används till exempel för att analysera den kosmiska strålningen.³

Stark- och svagfältsmagnetometrarnas (High-Field och Low-Field Magnetometer) huvudsyfte är att mäta hur solens magnetfält förändras med avstånd och tid och huruvida planeterna har något magnetfält.³

Planetary Radio and Plasma Wave Antenna används för två olika experiment. Båda experimenten ”lyssnar” på radiosignaler men inom olika frekvensområden. Till exempel tar man emot radiosignaler från solen och planeterna.³

Kommunikation, styrning och energiförsörjning

Kommunikation mellan jorden och sonden sker med hjälp av sondens högeffektsantenn (High Gain Antenna, se bild 5.) och ett nätverk av antenner på jorden. Sondens antenn är 3.7 meter i diameter och sänder på två band, X-bandet på ca 8.4 GHZ och S-bandet på ca 2.3 GHz. X-bandet som kan överföra data med en hastighet av 7.2 kbit/s används för vetenskapliga data. S-bandet som är på endast 40 bit/s används för driftsdata. Datahastigheterna är de maximala, oftast är det betydligt lägre. S-bandet har inte använts sedan sista gången sonden passerade en planet. För att ta emot signalerna på jorden använder man sig av ett nätverk av stora antenner, kallat Deep Space Network (DSN).⁹ Storleken på dessa antenner har man varit tvungen att öka i och med Voyagersondernas färd genom rymden. I dagsläget använder man sig av tre stycken antenner med en diameter på 70 meter, se bild 6. (Vissa data kan dock tas emot med mindre antenner.) De tre är placerade i USA, Spanien och Australien, detta för att man inte ska tappa kontakten med sonden då jorden roterar.

Bild 6. En av de 70-meter stora antenner som 

används för att kommunicera med Voyagersonderna.

Förutom de vetenskapliga instrumenten och kommunikationssystemen finns givetvis en mängd andra system ombord på sonderna, till exempel system som har med sondernas drift och positionering att göra. Ett sådant system är det som har hand om sondens orientering och ser till att högeffektsantennen alltid är positionerad mot jorden, det så kallade Attitude and Articulation Control Subsystem. Detta system ser även till att instrumenten riktas åt rätt håll, vissa av instrumenten sitter på en rörlig plattform. Systemet navigerar bland annat med hjälp av stjärnornas positioner. För att ändra orientering använder sig sonderna av små styrraketer som drivs av hydrazin.  

Bild 7. Voyagersonden.

För att driva de elektriska systemen ombord använder man sig av tre stycken radioisotopgeneratorer (radioisotope thermoelectric generators).¹⁰ Det är en elektrisk generator som konverterar den värme radioaktivt sönderfall genererar till elektricitet. I Voyagersonderna används plutonium 238 som bränsle. I början gav dessa en effekt på ungefär 470 W men denna blir lägre med tiden på grund av att bränslet sönderfaller. I september 2009 hade effekten sjunkit till ca 275 W. I takt med att effekten minskar måste man stänga av funktioner och instrument på sonderna. Att man inte använder sig av solpaneler beror på att Voyagersonderna färdas alltför långt bort från solen.

Uppdrag och upptäckter

Voyagersonderna räknas av många som de, vetenskapligt sett, mest framgångsrika rymdsonderna som hittills skickats upp. Och det redan innan deras uppdrag är slutfört. Medan andra sonder oftast fokuserar på en av våra planeter så har Voyagersonderna gjort avgörande vetenskapliga upptäckter rörande fyra, och utöver detta dessutom upptäckter rörande heliosfären och solsystemets utkanter. Voyagersonderna har till exempel upptäckt 22 nya månar!

Jorden

Bild8. Bilden  "Pale Blue Dot" tagen 

av Voyager 1. Jorden är den blå pricken 

markerad med en ring.

Det är kanske missvisande att säga att Voyagersonderna har gjort vetenskapliga upptäckter som har med jorden att göra, men Voyagersonderna har däremot bidragit till att ändra vår bild av jorden. Voyagersondernas resa genom rymden har gett många av oss ett annat perspektiv på vår plats i universum, och på vår litenhet. Och det finns en bild tagen av Voyagersonderna som kanske har påverkat oss mer än någon annan och det är bilden kallad ”Pale Blue Dot”, tagen 1990 av Voyager 1.¹⁶ Det var den berömda astronomen Carl Sagan som mer eller mindre övertalade NASA om vikten av att ta en sådan bil. Om bilden har Sagan sedan gjort ett antal kända uttalanden, till exempel detta:

“It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we've ever known.”¹⁶

Bild 9. "Family Portrait".

Det finns även en bild på hela solsystemet, kallad ”Family Portrait”, som blivit mycket känd. Bilden är ett collage av 60 olika bilder, bland annat ingår bilden ”Pale Blue Dot”. Här ser vi förutom solen även planeterna Jupiter, Jorden, Venus, Saturnus, Uranus och Neptunus. Dessa bilder var de sista fotografierna tagna av Voyagersonderna.

Jupiter

Voyagersonderna gjorde många upptäckter rörande Jupiters månar. På Io:s så fann man aktiv vulkanism, något som överraskade många forskare.¹⁸ Det var första gången någonsin som man sett aktiva vulkaner på andra himlakroppar än vår egen i vårt solsystem. Voyagersonderna observerade vulkanutbrott vid nio olika tillfällen, men det finns bevis för att ytterligare vulkanutbrott skett mellan dessa. Vulkanernas plymer når mer än 300 km upp ovanför ytan och hastigheten på de föremål som slungas ut rör sig i hastigheter upp till en kilometer på sekund. Vulkanismen på Io beror troligtvis på den uppvärmning som genereras av tidvattenkrafter. Tidvattenkrafterna beror på den dragkamp som Io utsätts för av sina grannar Europa, Ganymedes och Jupiter. Denna dragkamp deformerar Io så mycket som 100 meter. Som jämförelse kan nämnas att motsvarande siffra för Jorden är ca 1 meter. Och man tror att dessa vulkanutbrott har påverkan långt utanför Io:s. Man har upptäckt partiklar från vulkanutbrotten miljontals kilometer från Io:s.

På Europa upptäckte man streck på ytan. Och dessa streck var inte djupa sprickor utan ytliga, nästan som om någon målat med pensel. Sonden Galileo har undersökt saken efter att Voyagersonderna varit där och man har kommit fram till Europa är täckt av is med en ocean under. Man tror att isskorpan är tunnare än 30 kilometer. Det finns de som tror att möjligheterna är goda att upptäcka primitiva livsformer i Europas oceaner!

Voyagersonderna upptäckte dessutom tre nya månar, Metis, Adrastea och Thebe. De är dock mycket små, den största Thebe har en diameter på ungefär 100 kilometer vilket kan jämföras med Io:s 3650 kilometer. Man har idag upptäckt 63 månar till Jupiter.

Man fann även att Jupiter hade ringar. Utkanten befinner sig ungefär 129 000 kilometer från Jupiters centrum, och ringen är ungefär 30 000 kilometer bred. Ringarna är mörkare än Saturnus och man tror att de består av små stenar.

Vid analys av den stora röda fläck som Jupiter har så upptäckte man att den i själva verket är en storm som rör sig motsols. Man fann även andra mindre stormar. Voyagersonderna fann även polarsken på Jupiter. Jupiter har ett magnetfält som är ungefär 10 gånger starkare än jordens.

Bild 10. Jupiters stora röda fläck.

Bild 11. Vulkanutbrott på Io.

Bild 12. Jupiters ringar.

Saturnus

Det som kanske väckte forskarnas förvåning mest när det gäller Voyagers utforskande av Saturnus var upptäckter i dess ringar. Man har trott att ringarna bildats av material från stora månar, månar som krossats då kometer och meteoriter slagit ned på dess yta. Partiklarna i Saturnus ringar varierar i storlek från små stoftpartiklar till stenar stora som hus. Saturnus minsta månar har en mycket oregelbunden form vilket tyder på att även de har sitt ursprung i större himlakroppar, på samma sätt som materialet i ringarna. I Saturnus ringar upptäckte Voyager oregelbundna fläckar, kallade spokes. Dessa spokes roterar runt Saturnus. Man tror att ringarna är orsakade av gravitationskrafter så dessa spokes kom som en överraskning då de uppför sig på ett sätt som inte är förenligt med gravitationskrafter. Man är idag inte säker på hur dessa spokes uppstår men man tror att det har att göra med elektrostatiska krafter på grund av att fläckarnas rörelse följer Saturnus magnetosfär.

När det gäller Saturnus atmosfär så fann man att den till absolut största delen består av väte och helium. Andelen helium i den övre atmosfären var mindre än vad man beräknat vilket kan tyda på att heliumet sakta sjunker neråt. Detta skulle kunna förklara varför Saturnus avger mer värme än vad som vore möjligt om bara solen vore energikällan.

Det blåser extrema vindar på Saturnus. Voyagersonderna mätte vindhastigheten till 1800 km/h. Vindarna blåser mestadels i östlig riktning och hastigheten är som högst vid ekvatorn. Vindarna avtar med stigande höjd. Man tror att vindarna inte bara finns i molnlagret utan att de sträcker sig ca 2 000 kilometer under detta. Man har även funnit mönster i vindarna som tyder på att vindarna tar sig genom planetens inre, från norr till söder!

Voyagersonderna mätte även temperaturen vid olika tryck på Saturnus baksida. Den lägsta temperaturen man uppmätte var -191 grader Celsius (vid ett tryck på 70 millibar). Temperaturen ökade då man mätte längre ner, vid ett tryck på 1 2000 millibar var temperaturen – 130 grader Celsius. Man mätte även temperaturen vid nordpolen och fann att det var ca 10 grader Celsius varmare där än vid ekvatorn. Man tror att temperaturskillnaden kan vara säsongsstyrd.

Man fann att även Saturnus hade polarsken. Den enda av gasjättarna där sonderna inte fann polarsken var Uranus. På Saturnus fann man även en form av sken runt de mellersta latituderna. Detta sken inträffar bara på de solbelysta delarna. Man vet idag inte hur dessa ljusfenomen uppstår.

Tre nya månar upptäcktes: Atlas, Prometheus och Pandora. Och på månen Enceladus upptäckte Voyager tecken som tyder på tektonisk aktivitet. På månen Mimas fann man en krater så gigantisk att kollisionen som skapat denna nästan måste ha slitit månen i två delar.¹⁹

Bild 13. Fläckar, så kallade spokes.

Bild 14. Månen Enceladus.

Bild 15. Månen Mimas.

Uranus

Voyager 2 var först med att upptäcka Uranus magnetfält. Magnetfältet är ungefär lika kraftigt som det vi har på jorden. Magnetfältet skiljer sig dock från många andra planeters på grund av att magnetfältet är förskjutet i förhållande till rotationsaxeln. Och detta magnetfält är dessutom positionerat lite annorlunda på grund av att Uranus ”lutar”. Man tror att Uranus fått sin lutning då den någon gång i solsystemets barndom blivit träffad av en planetstor himlakropp. Detta gör till exempel att polerna utsätts för sol respektive mörker under långa perioder. Och denna lutning påverkar alltså magnetfältet, till exempel genom att magnetfältets ”svans” på grund av rotation bildar en ”korkskruv” bakom Uranus.

Men trots att Uranus lutar så passa mycket så fann man förvånansvärt nog att temperaturen vid ekvatorn var ungefär densamma som vid polerna.

Voyager 2 fann 2 nya ringar runt Uranus. Man studerade dessutom de andra nio då kända ringarna.  Idag känner man till totalt 13 stycken. Man tror att ringarna är relativt nya och att de kom till efter det att planeten formades.

Vid de solbelysta polerna observerade man en form av dis. Detta dis avgav stora mängder ultraviolett ljus.

Sonderna fann 10 (!) nya månar till Uranus: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda och Puck. Dessutom tillskriver en del upptäckten av månen Perdita till Voyager. Voyager tog ett fotografi av månen men ingen såg vad som fanns på bilden förens flera år senare. Och då det endast fanns ett enda fotografi så var man osäker på dess existens, det var först när Hubbleteleskopet tog bilder på Perdita som man fastslog att det var en måne till Uranus. Man studerade även många av de redan upptäckta månarna. Man fann till exempel att Miranda hade enorma kanjoners upp till 20 kilometer djupa och att ytan bestod av en blandning av gammalt och nytt. Det finns tre teorier till hur dessa spår på ytan kan ha uppkommit. Den ena teorin går ut på att månen för länge sedan vid en kraftig kollision skulle ha splittrats i flera delar. Dessa delar skulle sedan åter ha förenats för att återbilda månen och det konstiga landskap vi idag kan se på Miranda skulle ha uppstått då. Den andra teorin går ut på att material, kanske en blandning av is och ammoniak eller metan, strömmat ut från kärnan och på så sätt skapade den konstiga ytan. Den tredje teorin går ut på att det är gravitationskrafter som orsakat det extrema landskapet, till exempel månen Umbriels gravitation.

Bild 16. Uranus ringar.

Bild 17. Mirandas yta.

Neptunus

På Neptunus uppmätte Voyager vindar på 2000 km/h, de snabbaste man någonsin uppmätt på någon planet. Vindarna är mestadels västliga, det vill säga motsatt planetens rotationsriktning. Man fann flera fläckar, liknande de på Jupiter, varav den största, kallad ”The Great Dark Spot”, är lika stor som jorden.  Dessa fläckar orsakas av enorma stormar. Detta förvånade forskarna då planeten tar emot mycket lite solljus, och en dynamisk atmosfär brukar hänga samman med de temperaturskillnader som solljuset innebär.

Man fann också ett oregelbundet moln som rörde sig i östlig riktning. Man tror att det kan vara någon form av molnplym.

Liksom Uranus så är Neptunus magnetfält ”tippat” på sidan, för Neptunus del 47 grader. Man fann också polarsken, dock mycket svagare än på jorden eller de andra planeterna.

Voyager gav också forskarna svar på en del av de frågor de hade rörande Neptunus ringar. Man tvistade om ringarna var hela eller endast partiella, men Voyager visade att ringarna verkligen var hela. Ringarna är mycket svåra att upptäcka på grund av att de är uppbyggda av mycket små partiklar.

Sex stycken nya månar upptäcktes: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Proteus och Larissa. Alla är små. Man utforskade även några av de andra månarna, till exempel Neptunus största måne Triton. Man fann att den hade en fascinerande geologisk historia. Till exempel tog Voyager 2 bilder av en gejserliknande eruptioner som sprutade ut kvävgas och dammpartiklar.

Bild 18. Neptunus.

Bild 19. Neptunus ringar.

Bild 20. Neptunus måne Triton.

Solsystemet och dess utkanter

Voyagersonderna fortsatte, efter förbiflygningarna av de fyra gasjättarna, sin resa genom vårat solsystem och har nu kommit till dess utkanter. Förutom att fortsätta att skicka data om de yttre delarna av vårat planetsystem så får vi nu även data från vårt solsystems grannar.

1993 så lyckades Voyagers plasmavågsexperiment för första gången ta emot signaler som härstammar från heliopausen. Heliopausen är området där solvinden möter det interstellära mediet, se bild 4. Man hoppas att sonderna når fram till heliopausen innan de slutar att fungera. Den så kallade termination shock, som ligger innanför heliopausen, passerade Voyager 1 i december 2004 och Voyager 2 i augusti 2007. Sonderna passerade terminal shock på olika avstånd från solen vilket tyder på att heliosfären är oregelbundet formad.

Sonderna position ger dem också en möjlighet att göra unika observation inom det ultravioletta området.

Voyagers gyllne skiva

Med sig på sin färd genom rymden har de båda Voyagersonderna varsin gyllne skiva (Voyager Golden Record) innehållande ett budskap till ett eventuellt möte med utomjordiska livsformer, se bild 21.³ Den gyllne skivan täcks av ett gyllne omslag, se bild 22. På skivan, som är drygt 30 cm i diameter, finns ljud och bilder som beskriver livet på jorden. Med skivan följer en nål och på omslaget finns instruktioner för hur man spelar upp skivan. Det finns även information om varifrån rymdfarkosten skickads upp samt hur länge den har färdats genom rymden. Hur länge den färdats genom rymden får de utomjordiska livsformerna lista ut genom att mäta sönderfallet i det bifogade U238. De ljud och bilder som finns lagrade på skivan är till exempel:

-          Hälsningar på 55 språk, både utdöda som till exempel akkadiska och nu levande som till exempel svenska.

-          35 stycken olika ljud, både naturliga och skapade av människan. Till exempel ljudinspelningar av regn, vind, hundar, flygplan och tåg.

-          Bitar av 27 olika musikstycken. Till exempel från Beethovens femte symfoni och Chuck Berrys ”Johnny B. Goode”.

-          Bilder som visar till exempel vårat solsystem, jorden sett från rymden, schematiska bilder av en man och kvinna, bild inifrån ett köpcentra och ett flygande flygplan. Det finns även bilder med matematiska, fysikaliska och kemiska definitioner. Totalt innehåller skivan 115 bilder.

Men det kommer att dröja innan någon av Voyagersonderna passerar nära ett annat planetsystem, närmare bestämt ca 40 000 år. En av dem som var med och tog fram vad som skulle finnas på skivan var den berömda amerikanska astronomen Carl Sagan och han sa så här om Voyagers gyllne skiva: ”The spacecraft will be encountered and the record played only if there are advanced spacefaring civilizations in interstellar space. But the launching of this bottle into the cosmic ocean says something very hopeful about life on this planet.”

Bild 21. Omslaget till Voyagers gyllne skiva.

Bild 22. Voyagers gyllne skiva.

Framtiden

Voyagersondernas fortsatta färd
Hur ser då framtiden ut för de två Voyagersonderna? Jo sonderna, som i början av november 2010 befann sig på ett avstånd av 115-116 AU från jorden, fortsätter att sända vetenskapliga data till jorden. På grund av att den radioaktiva energikällan genererar allt mindre energi tvingas man dock successivt att släcka ner sondernas instrument och funktioner. Till exempel har man stängt av sondernas ultravioletta spektrometrar och kommer inom ett par år att tvingas stänga av sondernas gyro. Avstängandet av gyrot innebär att sonderna inte kommer att kunna rotera, och rotationen används till exempel när man ska mäta magnetfält. Man prioriterar de instrument som har med utforskning av den interstellära rymden att göra. Nedan är NASA:s plan för hur de olika systemen och instrumenten kommer att stängas av³:

	VOYAGER 1	VOYAGER 2
Power Off Plasma (PLS) Subsystem.	2007-032
PLS Heater	2007-130
Power Off Planetary Radio Astronomy Experiment (PRA)	2008-015	2008-052
Terminate scan platform and Ultra Violet (UV) observations	~EOY 2010	1998-316
Termination of Data Tape Recorder (DTR) operations	~2015	2007-248
Termination of gyro operations	~2016	~2015
Initiate instrument power shutdown	~2020	~2020
Can no longer power any single instrument	No earlier than 2025	No earlier than 2025

Tabell 1. NASA:s plan för sondernas framtid. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/spacecraftlife.html.

Följande experiment beräknar man vara i funktion minst fram till år 2020: Detektorn för laddade lågenergipartiklar, systemet för kosmisk strålning, magnetometern och plasmasystemet.

 

Vad händer efter Voyagersonderna?

Vill vi överträffa Voyagersonderna när det gäller tillryggalagd sträcka så måste vi ta fram bättre energikällor och framdrivningssytem. Att Voyagersonderna lyckats ta sig så långt ut i rymden på så relativt kort tid beror på att de kunde utnyttja andra planeters dragningskraft för att på så sätt få en ”skjuts” ut i rymden. Men detta läge inträffar bara med mycket långa mellanrum och för att vi inte ska bli beroende av dessa måste vi ta fram andra framdrivningssystem. Det finns ett antal olika teorier och förslag på vilken metod som är bäst lämpad för framtida interstellära resor, till exempel fusions- eller fissionsenergi.¹⁵ Men det finns även mer futuristiska förslag så som användandet av antimateria eller ljus/magnetsegel som får sin energi från en kraftfull laserkälla placerade i vårt eget solsystem. Lyckas vi inte skapa sonder som färdas med betydligt högre hastighet än dagens så tvingas vi ha minst sagt tålamod och lång framförhållning. Att skapa sonder som når sitt mål först efter 100-tals år är kanske inte realistiskt. Och om vi nu skapar denna typ av extremt långlivade sonder så finns det ändå ett antal utmaningar. Vi måste till exempel ta fram en bättre energikälla för sondens instrument och interna system. Förutom detta finns givetvis andra problem som måste lösas, till exempel måste vi utveckla tekniken att kommunicera med sonder som befinner sig på extrema avstånd.

Voyagersonderna är dock inte ensamma, det finns andra sonder som ska eller är på väg att utforska våra yttre planeter samt utkanten av solsystemet. Till exempel rymdfarkosterna New Horizons, IBEX och Juno. Majoriteten av alla sonder som är planerade att skickas upp har dock Mars eller månen som mål.

New Horizons, som är den enda av dessa tre som ännu skjutits upp, är på väg till Pluto.¹³ Sonden sköts upp i januari 2006 och förväntas nå Pluto och dess största måne Charon i mitten av 2015. New Horizons är den första sonden att i så fall passera på nära håll. Huvuduppdragen är att analysera Pluto och Charons geologi och morfologi samt kartlägga ytans kemiska beståndsdelar. Dessutom ska man analysera Plutos atmosfär. Och man kommer att komma så pass nära att man kan ta bilder med en upplösning på cirka 50 meter. Man har även möjlighet att upptäcka eventuella ytterligare månar samt eventuella ringar runt Pluto. Om möjligt ska man även fortsätta efter Pluto och försöka få närkontakt med något av de andra objekten i Kuiperbältet. Exakt vilket objekt är ännu inte bestämt. New Horizons kommer dock aldrig att ”köra om” Voyagersonderna då den håller en lägre hastighet.

Bild 23. New Horizons

 Sonden Juno har ett planerat uppskjutningsdatum i augusti 2010 och har Jupiter som sin destination.¹⁴ Juno kommer att placera i en polär bana runt Jupiter och man kommer att utforska dess sammansättning, magnetfält, gravitationsfält, och polära magnetosfärer. Man hoppas kunna få fram ledtrådar till hur Jupiter formades och hur dess kärna är uppbyggd. Andra mål för sonden är att analysera de snabba vindar som råder på Jupiter, samt om atmosfären innehåller något vatten.

Bild 24. Juno.

IBEX (Interstellar Boundary Explorer) sköts upp 2008 och har som uppdrag att utforska solsystemets utkanter.¹² Den är dock inte en rymdsond utan en satellit till jorden, det vill säga den kommer inte att så som Voyagersonderna ta sig till solsystemets utkant utan kommer att utföra sina experiment från sin bana runt jorden. Målet med experimenten är att genom olika typer av mätningar få en bättre förståelse för hur solvinden och det interstellära mediet interagerar med varandra. Området som är mest intressant kallas terminal shock och IBEX har för första gången skapat en bild/karta av detta område, se bild 26. För att skapa dessa kartor mäter man förekomsten av mycket snabba neutrala atomer (så kallade energetic neutral atoms). Dessa typer av atomer skapas då solvinden och det interstellära mediet möts. Dessa atomer är mycket utspridda, IBEX detekterar ungefär ett par stycken per timme! Som man kan se i bild 26 så är atomerna inte jämt fördelade utan det finns ett bågformat område där förekomsten är högre än i övriga delar. Man vet ännu inte exakt vad detta beror på men en teori är att det beror på magnetfältet i vår del av galaxen.

Bild 25. IBEX.

Bild 26. Karta som visar antalet "energetic neutral atoms". 

Rött symboliserar det högsta antalet atomer och blått det lägsta.

Om man ser på lång sikt så finns det koncept framtagna för att besöka de yttre planeterna. NASA har till exempel något de kallar ”Europa Jupiter System Mission” och som är ett ambitiöst försöka att utforska Jupiter och dess månar bestående av två olika sonder.²⁰ Sonderna ska arbeta tillsammans och deras mål är att se om det finns några möjligheter till livsformer på någon av Jupiters månar. Man kommer att fokusera på månarna Europa och Ganyamede. Förutom detta kommer sonderna även att ge oss bättre kunskap om hur gasjättar och deras månar bildats. Dessa två sonder kommer sedan att följas av ytterligare en sond kallad ”Europa Astrobiology Lander”. Denna sond kommer att landa på Europa och utföra astrobiologiska experiment för att utröna om det finns, eller har funnits, livsformer där. Exakt vilka experiment som kommer att utföras beslutas efter det att de två tidigare sonderna undersökt Jupiter och dess månar.

Bild 8. Konceptbild av Europa Astrobiology Lander.

I NASA:s strategi för framtida uppdrag i rymden har man fyra teman man jobbar utifrån²⁰:

- The First Billion Years of Solar System History.
- Volatiles and Organics; The Stuff of Life.
- The Origin and Evolution of Habitable Worlds.
- Processes; How Planets Work.

Jag tycker att dessa fyra punkter säger mycket om varför vi måste fortsätta att utforska rymden. Även om vi får mer och mer kunskap om rymden så är det fortfarande så ofantligt mycket vi inte vet. Och människan har alltid varit en utforskande varelse, och jag tror att vi kommer att fortsätta vara det, även när det gäller världar utanför vår egen!

Källor och referenser

De Internetbaserade källorna har jag redovisat med i följande ordning: sidan titel (den som syns högst upp i webbläsarens ram), sidans rubrik om sådan finns samt webbadress.  Om även undersidor används som källa eller referens anges det efter webbadressen. Webbsidorna besöktes under oktober och november 2010.

1. ”NASA – NSSDC – Spacecraft – Details”, ”Voyager 1”,

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1977-084A.

2. ”NASA – NSSDC – Spacecraft – Details”, ”Voyager 2”,

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/spacecraftDisplay.do?id=1977-076A.

3. “Voyager – The Interstellar Mission”, http://voyager.jpl.nasa.gov/, med underliggande sidor.

4. ”Voyager program – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Voyager program”, http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_program.

5. “Space, Stars, Earth, Planets and More – NASA Jet Propulsion Laboratory”, “Jet Propulsion Laboratory”, http://www.jpl.nasa.gov/ med underliggande sidor.

6. “Marinerprogrammet – Wikipedia”, “Marinerprogrammet”, http://sv.wikipedia.org/wiki/Marinerprogrammet.

7. “Discovering the Universe”. Comins, Neil F. och Kaufman III, William J. Sjunde upplagan, 2005.

8. ”Cape Canaveral Rocket and Missile Programs:”, ”TITAN III-E CENTAUR Fact Sheet”, http://www.spaceline.org/rocketsum/titan-III-e-centaur.html.

9. “Deep Space Network Home Page”, “ABOUT THE DEEP SPACE NETWORK”, http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/.

10. “Radioisotopgenerator – Wikipedia”, “Radioisotopgenerator”, http://sv.wikipedia.org/wiki/Radioisotopgenerator.

11. “NASA’s Cosmicopia – Sun – Heliosphere”, “The Heliosphere”, http://helios.gsfc.nasa.gov/heliosph.html.

12. “NASA – ‘Impressionist’ Spacecraft to View Solars System’s Invisible Frontier”, “IBEX”, http://www.nasa.gov/mission_pages/ibex/index.html.

13. “New Horizons Web Site”, “New Horizon”, http://pluto.jhuapl.edu/index.php.

14. “NASA – Juno”, “Juno”, http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/main/index.html.

15. “Interstellar travel – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Interstellar travel”, http://en.wikipedia.org/wiki/Interstellar_travel.

16. “Pale Blue Dot – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Pale Blue Dot”, http://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot.

17. ”Voyager – Explore the Cosmos | The Planetary Society”, “Voyager”,   http://www.planetary.org/explore/topics/space_missions/voyager/ med underliggande sidor.

18. “Io (moon) – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Io (moon)”, http://en.wikipedia.org/wiki/Io_(moon).

19. “Miranda (moon) – Wikipedia, the free encyclopedia”, “Miranda (moon)”, http://en.wikipedia.org/wiki/Miranda_(moon).

20. “Solar System Exploration: Mission: Strategic Exploration Plans”, “NASA’s Approach to Future Exploration”, http://solarsystem.nasa.gov/missions/future1.cfm med underliggande sidor.

Källor till de bilder som används i dokumentet:

Försättsblad. Bild på Voyager 1. Källa: NASA, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2004/13jul_solarblast/.

Bild 1. Voyager 1 sänds upp med hjälp av raketen Titan III-Centaur. Källa: http://nix.nasa.gov/info?id=MSFC-9141932.

Bild 2. Voyagersondernas bana förbi de yttre planeterna. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/spacecraft.html.

Bild 3. Banorna för Voyager 1, Voyager 2, Pioneer 1 och Pioneer 2 samt deras ungefärliga positioner i april 2007. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Outersolarsystem-probes-4407.jpg.

Bild 4. Solsystemet och området utanför visat i logaritmisk skala. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Solarmap.png.

Bild 5. Voyagersonden och dess viktigaste delar. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Voyager_spacecraft_structure.jpg.

Bild 6. En av de 70-meter stora antenner som används för att kommunicera med Voyagersonderna. Källa: http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/antennas/70m.html.

Bild 7. Voyagersonden. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/spacecraft.html.

Bild8.. Bilden "Pale Blue Dot" tagen av Voyager 1. Jorden är den blå pricken markerad med en ring. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot.

Bild 9. "Family Portrait". Källa: http://www.planetary.org/explore/topics/space_missions/voyager/family_portrait.html.

Bild 10. Jupiters stora röda fläck. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 11. Vulkanutbrott på Io. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 12. Jupiters ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/jupiter.html.

Bild 13. Fläckar, så kallade spokes. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/saturn.html.

Bild 14. Månen Enceladus. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/saturn.html.

Bild 15. Månen Mimas. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/Mimas_(moon).             

Bild 16. Uranus ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/uranus.html.

Bild 17. Mirandas yta. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/uranus.html.

Bild 19. Neptunus ringar. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 18. Neptunus. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 20. Neptunus måne Triton. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/gallery/neptune.html.

Bild 21. Omslaget till Voyagers gyllne skiva. Källa: http://voyager.jpl.nasa.gov/spacecraft/goldenrec.html.

Bild 22. Voyagers gyllne skiva. Källa: http://sv.wikipedia.org/wiki/Voyager_Golden_Record.

Bild 23. New Horizons. Källa: http://pluto.jhuapl.edu/gallery/artistConcepts/artistConcepts_06.html.

Bild 24. Juno.. Källa: http://en.wikipedia.org/wiki/Juno_(spacecraft).

Bild 25. IBEX. Källa: http://www.nasa.gov/mission_pages/ibex/index.html.

Bild 26. Karta som visar antalet "energetic neutral atoms". Rött symboliserar det högsta antalet atomer och blått det lägsta. Källa: http://www.ibex.swri.edu/students/What_do_the_first_maps.shtml.

Bild 27. Konceptbild av Europa Astrobiology Lander. Källa: http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?Sort=Target&Target=Jupiter&MCode=EAL.....