Csillagvizsgáló

Egy fantasztikus pályafutás vége: a Cassini űrszonda

2017. szeptember 18. - PFreddy

Az utóbbi évtizedek számos sikeres űrszonda-missziója közül is kiemelkedik az elmúlt tizenhárom évben a Szaturnusz körül keringő Cassini. A lélegzetelállító felvételeken túl számos felfedezés is köthető a szondához a gyűrűs bolygóról és rendszeréről, a vele utazó Huygens leszállóegység pedig sikeresen landolt legnagyobb holdján, a Titan-on. A Cassini azonban elérkezett utolsó küldetéséhez: szeptember 15-én zuhant bele a Szaturnusz légkörébe. 

maxresdefault_2.jpg

Egy Szaturnuszt és Titan-t vizsgáló műhold ötlete még 1982-ben vetődött fel az Európai Tudományos Alap és az Amerikai Tudományos Akadémia részéről. Nem sokkal később az amerikai (NASA) és európai (ESA) űrügynökség együttesen látott hozzá a projekt tervezéséhez, a kivitelezés azonban évekig csúszott a két brigád közti feszültségek miatt (az NASA részéről fenntartásokkal kezelték a közös munkát, mivel nagyobb potenciált láttak egy tisztán amerikai szondában, mint a ’’kistestvérrel’’ való együttműködésben). Az elvi megállapodást követően az USA kongresszusával is meg kellett vívni a harcot (nem véletlenül: a szonda a fellövéséig 2,4 milliárd USD-be került), hogy végül 1994-ben teljes anyagi támogatást kapjon misszió. A munkamegosztás szerint a NASA a Cassini nevű keringőegységet, az ESA pedig a Huygens leszállómodult építette meg.

220px-cassini-huygens_is_installed_to_the_payload_adapter.jpgA Cassini-Huygens szonda a NASA összeszerelő üzemében (balra) és a kilövésre várva a Titan IV-es orrkúpjában (jobbra). (Forrás: NASA/JPL)

Aztán a kezdeti nehézségek után felpörögtek az események és 1997 október 15-én már a Cape Canaveral-i kilövőállomáson várta a szonda az indítást egy Titan IV-es rakéta tetején. Útvonala nem egyből a Szaturnuszhoz vezetett, hanem előbb a Vénusz, majd a Föld mozgását kihasználva ún. gravitációs hintamanővert végzett, így nagyobb mozgási energiára téve szert. Három évvel később haladt el a Jupiter mellett, amely során az óriásbolygóról az addigi legrészletesebb felvételeket készítette. A Cassini végül hét év utazás után, 2004 július 1-jén állt pályára a Szaturnusz körül, megkezdve eredetileg négy évre tervezett, de végül missziójának kétszeri meghosszabbítása után tizenhárom évre nyúló küldetését (a teljes költség így már 3,9 milliárd USD-re rúgott). A szonda amúgy köszönte szépen jól volt és kifogástalanul működött, viszont plutónium izotóppal működő termoelektromos generátoraiban fogytán volt az üzemanyag. A NASA-nak így el kellett varrnia a szálakat és minden szempontból a Szaturnuszba való irányítás volt a legjobb választás.

1280px-saturn_during_equinox.jpgA Szaturnusz teljes pompájában a Cassini 2008-as felvételén. (Forrás: NASA/JPL)

A páratlanul sikeres űrszonda felfedezéseinek már felsorolása is hosszúra nyúlna (itt egy remek összefoglaló a teljes küldetésről), így ezen bejegyzésben csak a három legfontosabb, ’’dobogós’’ eredményt emeljük ki.

1. A Titan felszínének felderítése

A Cassini először 2004 októberében merészkedett közel a Szturnusz legnagyobb (és a Naprendszer ezen a téren ezüstéremes) holdjához, a Titan-hoz, amelyet még több tucat alkalommal közelített meg nagyjából 1000 km-re. Már az első mérések is masszív metánfelhőket mutattak, a radar felvételek pedig változatos domborzatot tártak fel - a konkrét felszíni viszonyokról azonban vajmi keveset lehetett tudni. Az erre a célra fejlesztett Huygens leszállóegység 2004 karácsonyán vált le anyaszondájáról, hogy három hetes út végén majd három órán keresztül ereszkedjen alá a Titan narancsos színű légkörében. A leszállás során sötét folyók, tavak és szigetek bontakoztak ki a Huygens felvételein.

pia20021-saturnmoontitan-magicisland-20160302.jpgA Titan domborzati viszonyai a Cassini radarfelvételein. A sötétebb régió egy metán tó, amelynek szigetei akár néhány év felbukkannak és eltűnnek. (Forrás: NASA/ESA)

A sikeres landolást követően a szonda még további másfél órán keresztül működött, készített és továbbított felvételeket. A Titan ezzel a negyedik, emberiség által ''meghódított'' idegen égitest lett (a Hold, a Mars és a Vénusz után), a Huygens pedig mind a mai napig a legtávolabbi sikeres leszállást hajtotta végre. A landolási helyszín környékén kisebb jégkavicsokkal és vékony metánréteggel borított barnás-narancsos színű, ’’sáros’’ felszínt talált (’créme brulée’’ az ESA kommentárja szerint, csak kevésbé ízletes). A nedvességet -180 °C-on természetesen nem a víz biztosítja, hanem a folyékony szén-hidrogének, elsősorban a metán. A Cassini-Huygens misszió mérései alapján bizonyítást nyert a légköri körforgás is: metánfelhőkből metáneső esik a metántavakba, ahonnan aztán metán párolog el a metánfelhőkbe…

titan-surface2.jpgA Titan felszíne a Huygens felvételén. (Forrás: ESA/NASA)

2. Meglepő holdak

A Cassini volt az első űrszonda, amely közelről tudta vizsgálni a Szaturnusz jeges holdjait (annak idején a Voyager 1-2 csak elrepült a bolygó mellett), nem meglepő, hogy felvételei alapján hét új holdat is felfedeztek, mindegyik a bolygó gyűrűrendszerében (ez az ún. pásztor- vagy terelő-holdak). Összesen 162 alkalommal haladt el a Cassini a Szaturnusz valamely kísérője mellett, a közeli spektroszkópiai és gravitációs mérései pedig lehetővé tették, hogy az égitestek belső, felszín alatti viszonyaira is következtetni tudjanak. Így tudtak következtetni több hold, pl. az Enceladus jeges felszíne alatt húzódó vízóceánokra, hasonlóan a Jupiter legnagyobb holdjaihoz. Ez azonban még csak a jéghegy csúcsa volt, ahogy arról a NASA tavaszi nagy bejelentése nyomán a Csillagvizsgáló blog is beszámolt.

saturn-satellites_fit_1000x10000_1.jpgA Szaturnusz 62 holdja közül a legnagyobbak. Alul maga a bolygó íve a méretarányok szemléltetése végett. (Forrás: NASA/JPL)

„A Cassini ugyanis keresztülrepült az Enceladus vízgejzírjein és mindeközben mintát is vett belőlük. Az analízise alapján az űrbe kilövellt anyag 98%-as víz, 1%-a molekuláris hidrogén, a maradék pedig ammónia, szén-dioxid és metán keveréke. A hidrogén az óceánok mélyén csak hőforrások (pl. vulkánok) közelében hidrotermális folyamatok útján keletkezhet. Ez azért fontos, mert ha léteznek primitív életformák, mondjuk baktériumok az Enceladus tengerében, azok a hidrogént és szén-dioxidot felhasználva nyerhetnek energiát, melléktermékként pedig metánt termelnének (nézd csak két mondattal ezelőtt a gejzírek összetételét). A Földön pontosan ez a folyamat volt az első lépcsőfok az élet fejlődésében.”

1024px-enceladus_geysers.jpgVízgejzírek törnek elő az Enceladus jeges felszíne alól. (Forrás: NASA/JPL)

3. Viharok a Szaturnusz légkörében

Nem is a jelenlétük a meglepő, hiszen a gázbolygók 1000-2000 km/h-s szélsebességei garanciát jelentenek a masszív légköri turbulenciákra és ciklonok kialakulására. Némely vihar tartóssága azonban igen figyelemreméltó: a Jupiter Nagy Vörs Folt-jához (a Föld méretű vihart már négyszáz éve is megfigyelték) hasonlóan a Szaturnusz is rendelkezik egy Nagy Fehér Folt-tal (egy 10-20000 km-es anticiklon). Ez ugyan rövid életű, viszont rendszeresen, minden Szaturnusz-évben (ami kb. 29,5 földi év) visszatér. Méretét tekintve azonban ez is eltörpül a Szaturnusz legnagyobb légköri struktúrájához, a hexagonális viharhoz képest.

7573_pia20513_full.jpgHabár a Szaturnusz felhősávjai nem annyira látványosak, mint a Jupiteré, de a Cassini felvételein ugyanúgy kirajzolódnak. A kép bal oldalán a hatszög alakú áramlás látható. (Forrás: NASA/JPL)

A hatszög alakú áramlást már a Voyager szondák is látták 1980-ban, megerősítést azonban csak a Cassini felvételei jelentettek. A képeken a közel 14000 km-es oldalhosszúságú hatszög közepén rajzolódott ki a lefolyó-szerű örvény, amely a bolygó északi pólusánál található. Az áramlás pontos kialakulására még nincs tudományos konszenzus, eredete viszont valószínűsíthetően összefügg a Szaturnusz belső, sziklás magjával, mivel forgási idejük közel megegyezik.

letoltes.gifA hexagonális áramlás és a központi örvény a Szaturnusz északi pólusa felől nézve. (Forrás: NASA/JPL)

+1. Grand Finale

Így emlegették a tudományos ismeretterjesztő fórumokon és a NASA házán belül is a Cassini utolsó manőverét, amely során még 22 keringést végzett, minden alkalommal kis mértékben más pályán. A szonda a pályájának bolygóközeli pontján a gyűrűk között haladt át (ilyenkor a rádióantennát pajzsként használták a gyűrűrendszer jégszemcséi ellen). Az utolsó ’’lökést’’ a Titan tömegvonzása adta meg, a Szaturnusz légköre felé irányítva a Cassini-t. A rádiókapcsolat szeptember 15-én, 13:50-kor szűnt meg vele. 

cassini_orbits_labeled2.pngA Cassini Grand Finale során végzett mozgása a Szaturnusz körül. (Forrás: NASA/JPL)

A Grand Finale célja kettős volt. Egyrészt, még a Cassini üzemanyagának elfogyása előtt, irányítottan kellett véget vetni a szonda pályafutásának, nehogy később véletlenül valamely vízzel rendelkező holdba csapódjon be – ahol ha csak minimálisan is, de fennáll az érintetlen környezet baktériumokkal való ’’megfertőzése’’. A biztonsági óvintézkedés elve mellett természetesen tudományos szempontok is vezérelték a misszió kutatóit. A Cassini az utolsó pillanatokig sugározta az adatokat, miközben több száz kilométerrel alámerült a bolygó légkörében. A Szaturnuszról szóló utolsó eredmények publikálására ugyan még kicsit várni kell, de garantáltan fel fogják tenni a koronát a Cassini fantasztikus 13 évére.


A NASA búcsú videója a Cassini-től.

A bejegyzés trackback címe:

https://csillagvizsgalo.blog.hu/api/trackback/id/tr2512872170

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

$pi$ 2017.09.19. 07:55:41

Jó kis cikk, köszi!

GallaiG 2017.09.19. 09:02:13

Csatlakozom az előttem szólókhoz.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2017.09.19. 10:57:02

Jó írás!

"előbb a Vénusz, majd a Föld mozgását kihasználva ún. gravitációs hintamanővert végzett, így nagyobb mozgási energiára téve szert"

Mivel talán vannak, akik nem ismerik a gravitációs hintamanőver működését, szerintem érdemes lenne betenni az alábbi linket:

en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

a gravitációs hintamanőver kifejezéshez. Azért nem a magyar szócikket, mert annak információs értéke közel nulla.