Atom for the world: lipca 2015

Data 14 lipca 2015 roku, godzina 13:49 (czasu polskiego) z pewnością dla wielu pasjonatów astronomii, na zawsze zapadnie w pamięć. Wtedy to właśnie sonda New Horizons (misja New Frontiers) zbliżyła się maksymalnie do Plutona. Zdjęcia powierzchni obiektu, tak jak i dane naukowe docierały z sondy na Ziemię już wcześniej, ale to właśnie o 13:49 sonda przeleciała w najbliższej odległości od powierzchni planety (około 12 tysięcy kilometrów- dla uzmysłowienia to odległość z Warszawy do Nowego Jorku i z powrotem).

Ale kiedy rozpoczęła się podróż na ten tajemniczy, pobudzający wyobraźnię obiekt?

Moim zdaniem, wyprawa na Plutona ma swoje korzenie 18 lutego 1930 roku, w obserwatorium astronomicznym Lowella w Arizonie. To właśnie we wtorek 18 lutego, amerykański astronom- Clyde Tombaugha odkrył Plutona. Właściwie Pluton ukazał się na zdjęciach z kilku nocy z dni 23- 29 stycznia 1930 roku, ale dopiero 18 lutego Tombaugha przeglądając te zdjęcia zauważył go i już 13 marca tego samego roku obwieścił w telegramie odkrycie nowej planety należącej do Układu Słonecznego.

Status Plutona jako planety utrzymywał się do roku 2006 (24 sierpnia) kiedy to Międzynarodowa Unia Astronomiczna, na spotkaniu w Pradzę, zdegradowała Plutona do rangi planety karłowatej. Pomimo „odgórnych” wytycznych dla wielu naukowców oraz pasjonatów (w tym i dla mnie) Pluton pozostał dziewiątą planetą Układu Słonecznego.

Dokładne obserwację Plutona są bardzo kłopotliwe- małe rozmiary obiektu, jego znaczne oddalenie od Ziemi nie pomagają w jego badaniach. Dotychczas, najlepsze obrazy powierzchni planety karłowatej powstały w 2010 roku i zostały wykonane przez teleskop Hubble’a. Znaczne oddalenie od powierzchni Ziemi, powodowało również rozciągnięte na 82 lata (od momentu odkrycia Plutona) odkrywanie jego księżyców. Pierwszy księżyc- Charon- został zaobserwowany dopiero w 1978 roku (48 lat po odkryciu samego Plutona!). Następnie upłynęło 27 lat, kiedy to w 2005 roku odkryto księżyce Nix oraz Hydra. W 2011 ustalono obecność Kerbosa, a w 2012 potwierdzono istnienie Styxu.

Zanim przejdę do samego przedstawienia misji i tego co na dzień dzisiejszy udało się nam o Plutonie dowiedzieć, chciałbym przedstawić bardzo interesujący fakt dotyczący samego ruchu Plutona dookoła Słońca.

Jednym z powodów, dla których Pluton został zdegradowany do rangi planety karłowatej jest fakt, że przecina on orbitę innej planety- Neptuna. Co ciekawe, w momencie maksymalnego zbliżenia Plutona do Słońca, znajduje się on bliżej powierzchni naszej dziennej gwiazdy niż sam Neptun! To nietypowe zachowanie zmusiło naukowców do myślenia, że Pluton, prawdopodobnie w przeszłości, sam stanowił księżyc Neptuna. W pewnym momencie, kiedy Pluton okrążał Neptuna, znalazł się on w rezonansie z innym księżycem- Trytonem. Siły pływowe wyrzuciły Plutona z orbity i „doprowadziły” do momentu, w którym trajektoria Plutona uległa dramatycznej zmianie.

Pierwsze bliskie spotkanie z Plutonem planowano na rok 1986, kiedy to sonda Voyager 1 odbywała misję poznawczą Saturna. Padł pomysł, aby skierować sondę w stronę Plutona, ale ostatecznie wygrał pomysł, aby zbadać Tytan (księżyc Saturna) jako bardziej cenny materiał naukowy. Pojawiały się inne projekty, które miały zaprowadzić nas do Plutona- program „Pluton Underground” (1989), „Pluto 350” (1989), „Pluto Fas t Flyby” (1991), „Pluto Kuiper Express” (1900). W końcu w 2000 roku powstał program „New Fontiers”, który stworzył sondę New Horizons, a ta dotarła do celu w 2015.

Od momentu powstania misji, upłynęło 6 lat, aż do 19 stycznia 2006 roku, kiedy to z przylądka Canaveral na Florydzie, została wystrzelona rakieta Atlas V 551, która wyniosła na orbitę sondę New Horizons. Bezpośrednio po wprowadzeniu sondy na orbitę okołoziemską, została ona skierowana na trajektorię pozwalającą jej na osiągnięcie Plutona, a przy okazji zahaczyć o Jowisza (który przy okazji posłużył do asysty grawitacyjnej).

W ciągu 9 godzin od startu, sonda przekroczyła orbitę Księżyca (program Apollo potrzebował na to 3 doby). Sonda stała się najszybszym pojazdem stworzonym przez człowieka, ponieważ po zakończeniu pracy silników (które umożliwiły jej szybkie wydostanie się z objęć grawitacji Ziemi) leciała ona z prędkością około 16 kilometrów na sekundę! Dla porównania pocisk karabinowy leci z prędkością około 1 kilometra na sekundę! Poruszając się z taką prędkością, można byłoby okrążyć Ziemię w czasie około 40 minut.

Ponieważ mimo opuszczenia naszej planety, sonda cały czas znajdowała się pod dominacją grawitacyjną Słońca, misje zaplanowano tak, by przeleciała ona w pobliżu Jowisza i posłużyła się nim jako czynnikiem do asysty grawitacyjnej. Operację te zaplanowano po to, aby zminimalizować wpływ grawitacyjny Słońca, które powodowało hamowanie sondy. Jowisz miał posłużyć jako „napędzacz”, dzięki czemu podróż mogła skrócić się jeszcze bardziej. Dodatkowo, wcześniej sonda „zahaczyła” o Marsa, który 7 kwietnia nadał sondzie prędkość 21 kilometrów na sekundę. Opuszczając Jowisza 28 lutego 2007 sonda uzyskała dodatkową prędkość, która w końcowym efekcie wynosiła około 24 kilometrów na sekundę.

Około 2/3 lotu do celu sonda „przespała”- została wprowadzona w stan hibernacji. Wybudzano ją jedynie 18 razy w celu korekcji kursu i sprawdzenia stanu technicznego sprzętu. Sondę wyposażono w szereg specjalistycznych urządzeń. Posiada ona generator izotopowy (w którym znajduje się około 11 kilogramów plutonu), dzięki czemu ma ona zapas energii wystarczający na dotarcie do celu i dalszą podróż. Sonda posiada również 2,1 metrowa antena główna, 0,3 metrowa antena pośrednia i 2 anteny pomocnicze, które zakończyły pracę po przekroczeniu przez sondę odległości 5 jednostek astronomicznych od Ziemi. Sonda sterowana jest za pomocą 4 silników, które jako paliwo wykorzystują hydrazynę. Jako instrumenty typowo badawcze na sondzie zamontowano spektrometr ultrafioletowy, kamerę multispektralną, spektrometr w podczerwieni, czujniki pomiarowe do ciśnienia i temperatury, kamerę panchromatyczną, detektor cząstek wiatru słonecznego, spektrometr cząstek naładowanych oraz czujnik cząstek pyłowych. Jako nietypowe wyposażenie sondy wyposażono ją w amerykańską flagę, kawałek kadłuba statku SpaceShipOne, prochy odkrywcy Plutona- Clyde’a Tombaugha oraz płytę CD z nazwiskami 435 000 osób, które za darmo za pośrednictwem odpowiedniej listy wpisały się na „darmowy przelot”.

Wszystkie te instrumenty, pamiątki i sprzęt pozwalający na sterowanie sondy oraz jej komunikację z Ziemią zamknięte są w aluminiowej „skrzynce” o wymiarach 2,11 x 2,74 x 0,68 metra. Cała konstrukcja waży 478kg z czego sprzęt naukowy waży jedynie 38kg.

Po wielu latach podróży, przebyciu miliardów kilometrów sonda dotarła do swojego celu. Zajęło to 9 lat, pochłonęło miliony dolarów, ale efekt był warty tego wszystkiego.

Zdjęcia jakie docierały na Ziemię nawet przed przelotem w bezpośredniej odległości od powierzchni Plutona zapierały dech w piersiach. Po raz pierwszy w historii otrzymaliśmy zdjęcia „na wyciągnięcie ręki” powierzchni planety karłowatej, której nigdy wcześniej nie udało się nam sfotografować z tak zatrważającą dokładnością. Pomimo tego, że sonda już dawno minęła Plutona, transmisja danych na Ziemię zajmie jeszcze wiele tygodni (z uwagi na ogromną odległość jak i ograniczoną szybkość transmisji danych). Obecnie sonda weszła w nową fazę misji- eksploracja pasa Kuipera.

Co nowego dowiedzieliśmy się o Plutonie? Po pierwsze to jak on wygląda w rzeczywistości. Wcześniejsze niewyraźne zdjęcia z teleskopu Hubble’a dawały jedynie mgliste pojęcie o wyglądzie powierzchni Plutona. Każde kolejne zdjęcie- zaczynając od dwóch poruszających się na ekranie pikseli (Pluton i Charon), przez coraz to wyraźniejsze ujęcia pozwoliły nam zobaczyć to, co przez tak długi czas ukrywało się przed naszym wzrokiem.

Ustalono, że średnica Plutona jest o co najmniej 80 kilometrów większa niż się tego spodziewano. Sfotografowano młode pasma górskie zbudowane z lodu, których wysokość osiąga około 3 tysięcy kilometrów. Na podstawie danych stwierdzono, że Pluton na pewno jest planetą aktywną geologicznie. Stwierdzono, że na planecie karłowatej woda występuje w ogromnych ilościach. Udowodniono, że oprócz Plutona, aktywny geologicznie jest jego księżyc Charon. Znaleziono czapy polarne zbudowane z lodu azotowego oraz metanowego.

W ciągu najbliższych tygodni na światło wypłynie zapewne jeszcze dziesiątki nowości, które już teraz podróżują w przestrzeni kosmicznej, aby dotrzeć do anten odbiorczych na Ziemi. A cóż nam pozostało? Celebrowanie tego wielkiego wydarzenia i zachwycanie się zdjęciami, które dotarły do nas i przedstawiają nam Plutona, jakiego jeszcze nie znamy.

Poniżej znajduje się mała galeria dokumentująca historię badania Plutona.
Zapraszam również do odwiedzenia strony na Facebook!