OSVAJANJE SVEMIRA

Pripremio: Dragan Lazarević

Duga putovanja daleko od Sunca

Istraživanje kosmičkim sondama, započeto snimcima suprotne strane Meseca načinjenim sondom “luna 3”, 1959. godine, dovelo je do naglog napretka u upoznavanju planeta i drugih tela Sunčevog sistema. Do danas je lansirano više od stotinu bespilotnih kosmičkih aparata koji su prostor Sunčevog sistema pretvorili u poligon delovanja ljudske tehnike. Iako je većina sondi obavila svoj zadatak, one i tako ugašene predstavljaju tehnološke spomenike jednog vremena.

Većina sondi obavila je svoje misije oko i na Mesecu,Marsu i Veneri. Svega nekoliko njih je upućeno dalje od Sunca,ka spoljnim planetama i kometama. Od takvih trenutno je aktivna samo sonda Kasini u orbiti oko Saturna,mada i nove sonde idu ka svojim odredištima: „rozeta“ ka kometi „67/P Čurjumov-Gerasimenko“, „nju horzajns“ leti ka Plutonu i dalje a sonda „juno“ ka Jupiteru. Ove sonde su vrhunska naučno-tehnološka dostignuća u oblasti raketne i računarske tehnike, mernih instrumenata i kamera za snimanje, solarne i nuklearne energetike i rezultat su saradnje najrazvijenijih zemalja.

Kosmički slalom pored Zemlje, Marsa i planetoida

Sondu „rozeta“ lansirala je Evropska svemirska agencija ESA. Cilj je ispitivanje kometa Sunčevog sistema da bi se našli odgovori na pitanje kako je Sunčev sistem izgledao pre formiranja planeta. Misija je započeta lansiranjem 2.marta 2004. raketom nosačem „arian 5“ sa kosmodroma Kuru, u Fancuskoj Gijani.

Sonda je prvo ušla u heliocentričnu orbitu koje je sekla Zemljinu putanju da bi, prilikom bliskog prolaza pored Zemlje, marta 2005. na rastojanju od 1954 km metodom tzv. „gravitacione praćke“ bila usmerena ka Marsu. Kraj njega je prošla februara 2007. na rastojanju od samo 250 km, poslala snimke njegove površine i, koristeći njegovo gravitaciono polje i povremeno rad svojih motora, po drugi put prošla pored Zemlje, novembra 2007. Sa sve izraženijom eliptičnom putanjom prošla je pored asteroida „2867 Steins“ 2008. godine da bi po treći put prošla pored Zemlje na rastojanju od 2480 km novembra 2009, opet koristeći njeno gravitaciono polje da dodatno poveća brzinu. Krećući se kroz pojas asteroida prošla je pored asteroida „21 Lutetia“ jula 2010. i poslala snimke ovog tela.

U vremenu od juna 2011. do januara 2014. sve aktivnosti sonde su zaustavljene i sonda je u stanju „hibernacije“. Posle ovog perioda i aktiviranja sonde, sledi manevar završnog ulaska u putanju komete „67/P Čurjumov-Gerasimenko“.

Putanja komete je izražena elipsa - 850 miliona km kada je najudaljenija od Sunca a 183 miliona km kada mu je najbliža. Ovu putanju kometa ima od 1959. posle bliskog prolaska pored Jupitera. Pre toga najmanje rastojanje od Sunca je bilo 404 miliona km. Vreme obilaska oko Sunca je 6,45 godina a jezgro komete je relativno malo, oko 4 km, snimljeno je u 3D i rekonstruisano zahvaljujući teleskopu „habl“.

Sonda će se kretati oko jezgra komete i vršiti snimanja da bi se odredilo mesto spuštanja lendera nazvanog „file“, što je planirano za novembar 2014. Masa lendera je oko 100 kg. On treba da ispita hemijski sastav kometinog jezgra. Masa sonde „rozeta“ je oko 3000 kg od čega je masa goriva 1670 kg i ono će biti utrošeno u završnom „delta v“ manevru ulaska u putanju komete. Manevarski sistem sonde se sastoji od 24 mala raketna motora potiska 10 N, a energetski sistem je zasnovan na velikim solarnim panelima raspona 33 m, snage do 395 W, zavisno od daljine od Sunca. Brojni instrumenti na sondi i lenderu su: kamere, spektroskopi, radarski sistemi... Zadatak je da se prikupe podaci o hemijskom sastavu komete, relativnom udelu inertnih gasova, sastavu prašine oko komete i procesima isparavanja leda, amonijaka i smrznutog ugljen-dioksida.

Posebno je zanimljiv postupak skeniranja unutrašnjosti komete radio-talasima, koji bi se emitovali sa orbitera sonde, prolazili kroz unutrašnjost i primali na lenderu „file“ na suprotnoj strani jezgra komete. Težina ove misije može se proceniti po tome što je putanja komete u najdaljoj tački približna rastojanju Jupitera od Sunca pa je utrošak energije jednak onom potrebnom za dolazak u njegovu blizinu.

Plutonijumom do Plutona i dalje

Cilj projekta NASA-e “ Novi horizonti“ je da se upozna Pluton, koji je od svog otkrića smatran za planetu ravnopravnu sa ostalim planetama. Otkrićem većeg broja ledenih planetoida dalje od Neptunove putanje oko Sunca, u tzv. Kuiperovom pojasu, Pluton se svrstao među njih. Pošto je među najvećima od njih dat mu je status „male planete“.

Sonda „new horizons“ lansirana je 19. januara 2006. raketom nosačem „atlas 5“ i drugim stepenom „kentaur“. Pošto je i treći stepen „star 48B“ obavio završno ubrzanje, sonda je postigla rekordnu brzinu u odnosu na Zemlju od 16,26 km/s, postajući najbrži objekat poslat u kosmos.

Prvi objekat kraj kojeg je prošla juna 2006. je mali asteroid „132524APL“, što je bila prilika da se proveri rad teleskopske kamere.

Daleko je bio značajniji prolazak pored Jupitera 28.februara 2007. na rastojanju od 2,3 miliona km, kada je sonda dobila, gravitacionom asistencijom ove džinovske planete povećanje brzine u odnosu na Sunce od 4 km/s. Pri ovom prolasku načinjeni su do sada najbolji snimci Jupitera i njegovih satelita. Posle toga je rad svih sistema sonde gotovo obustavljen, tj. ona je uspavana, ne emituje podatke, ali se jednom godišnje budi pozivima iz kontrolnog centra radi provere sistema. Takva će ostati sve do dolaska u blizinu Plutona, 2015.

Putanju Urana je prošla marta 2011. Prolazak pored Plutona na rastojanju od oko 13000 km i njegovih satelita, većeg Čarona i manjih Niksa, Hidre i S2011 P1, planira se za 14. jul 2015. Posle snimanja Plutona i njegovih pratilaca kamerom visoke rezolucije LORRI i sistema PERSI za snimanje i spektrometriju u vidljivoj svetlosti, sonda će nastaviti ka nekom ledenom planetoidu, što će moći da se planira tek posle bliskog prolaska i uticaja Plutonove gravitacije na putanju sonde.

Sonda je relativno male veličine; najveći deo je tanjirasta antena za vezu prečnika 2,1 m. Njena masa je 438 kg, od čega na gorivo za korekciju putanje otpada 77 kg, što govori o preciznosti računarskih sistema koji su obavili proračun te putanje. Manevarski sistem sonde se sastoji od 16 malih raketnih motora potiska od 0,9 do 4,4 N. Energetsko napajanje omogućava radioizotopski termoelektrični generator snage 200 W, koji stvara jednosmernu električnu struju napona 30V. Izvor te energije je plutonijumov izotop Pu 238, ukupne mase 11 kg u obliku kuglica plutonijum-oksida prekrivenih iridijumom. Jedino nuklearni izvor energije omogućava tako dugu misiju - njeno trajanje je planirano do 2026. godine.

Budući orbiter Jupitera

Najveća planeta Sunčevog sistema Jupiter trenutno nije predmet istraživanja kosmičkih sondi, iako je nekoliko sondi proletalo pored njega koristeći njegovu gravitaciju za dalje letove. U periodu 1995-2003. oko njega je kružila sonda „galileo“ ali je zbog nedovoljno razvijene glavne antene za komunikaciju poslala znatno manju količinu podataka od planirane. Cilj misije sonde „juno“ je da, ulaskom u orbitu Jupitera, obavi opsežno istraživanje ove planete i prostora oko nje.

Ovaj projekat NASA-e je započet lansiranjem sa kosmodroma Kejp Kenedi 5.avgusta 2011, raketom nosačem „atlas“ opremljenom ruskim raketnim motorom RD 180. Njen drugi stepen „kentaur“ koji koristi tečni vodonik kao gorivo uveo je sondu u eliptičnu putanju oko Sunca. Posle manevara ponovo će doći u blizinu Zemlje 10. oktobra 2013. i korišćenjem Zemljinog gravitacionog polja biti usmerena ka Jupiteru. U njegovu blizinu će stići avgusta 2016. i ući u eliptičnu orbitu preko njegovih polova sa najbližom tačkom od 4300 km od Jupitera a najdaljom od nekoliko miliona km. U toku jedne godine, sonda treba da napravi 33 obletanja oko Jupitera.

Masa sonde je 3625 kg, od toga je gorivo preko 2 t, što govori o težini manevara koje mora da obavi da bi ušla u orbitu oko Jupitera. Neobično je što koristi solarne panele kao izvor snage od 486 W, obzirom da je sunčeva svetlost na toj razdaljini preko 25 puta slabija nego u blizini Zemlje. Ukupna površina sva tri solarna panela je 60 m2. Izrađeni su od galijum-arsenida, tri puta efikasnijeg fotonaponskog materijala od silicijuma koji se uglavnom koristio u tu svrhu.

Cilj istraživanja je sam Jupiter - njegova atmosfera i sastav, promene po dubini pritiska i temperature, njegovo gravitaciono i magnetno polje i efekti koji ga prate, aurore na njegovom severnom i južnom polu, pojasevi radijacije... U tu svrhu će se koristiti, osim kamere „junocam“, i instrumenti: mikrotalasni radiometar, IC maper aurora, UV spektrograf, detektor naelektrisanih čestica u prostoru oko Jupitera, senzor radio i plazma talasa itd. Podaci koji budu dobijeni treba da daju odgovor na brojna pitanja o Jupiteru - npr.koliko je njegovo silikatno-gvozdeno jezgro, zašto zrači više toplote nego što prima od Sunca itd.

Na kraju misije, sonda „juno“ će kao i njena prethodnica sonda „galileo“ biti obrušena u Jupiterovu atmosferu.

Nedostižni „putnici“

Daleke 1977. ka Jupiteru su lansirane sonde „vojadžer 1 i 2“. Posle prolaska pored njega i Saturna, metodom gravitacione praćke izbačene su iz Sunčevog sistema, pri čemu je „vojadžer 2“ proleteo pored Urana i Neptuna. Sada se nalaze na udaljenostima od Sunca - „vojadžer 1“ na oko 18 milijardi km, a „vojadžer 2“ na oko 14 milijardi km. Još uvek šalju signale!

Pošto su usmereni u gotovo suprotnim smerovima, mogu da istraže različite oblasti heliosfere i prostiranje naelektrisanih čestica sa Sunca, tzv. sunčevog vetra. „Vojadžer 1“ se kreće u smeru kretanja Sunca oko centra Galaksije. Ušao je u oblast heliopauze u kojoj čestice međuzvezdane sredine potiskuju čestice sunčevog vetra.

„Vojadžer 1“ je prolaskom pored Jupitera i Saturna dobio veću brzinu u odnosu na Sunce tako da ostaje najbrža kosmička letelica koja napušta Sunčev sistem. Očekuje se da će ove sonde slati signale i da će njihov prijem biti moguć do 2025. godine.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja