Misja sondy na Tytana – księżyc Saturna

Amerykańska agencja NASA w czwartek 27 czerwca 2019 r. oficjalnie ogłosiła kolejną misję w ramach inicjatywy New Frontiers. Na księżyc Saturna poleci Dragonfly – sonda w kształcie czteroramiennego drona, wielkości samochodu, wyposażona w aparaturę do badania cząsteczek organicznych.

Wiropłat Dragonfly

Dron eksploracyjny będzie wyposażony w napęd jądrowy, a właściwie MMRTG (radioizotopowy generator termoelektryczny), który jest źródłem zasilania, 8 wirników na 4 ramionach i zestaw instrumentów badawczych. Pojazd wyposażono w całą paletę kamer wykonujących zdjęcia w bardzo wysokiej rozdzielczości. Ważka będzie sama sobą sterować i manewrować. Sygnały świetlne z Ziemi będą do niej docierać ok. 43 min, co oznacza, że sterowanie nią będzie znacznie większym wyzwaniem niż sterowanie jakimkolwiek dronem na Ziemi.

Tytan

Ten jeden z prawie 70 księżyców Saturna jest większy niż Merkury. Znajdują się tam bogata w metan atmosfera, góry lodowe oraz jedyne poza ziemskimi w Układzie Słonecznym otwarte morza na powierzchni. Rzeki i jeziora są tam pełne węglowodorów. Jeśli istnieje woda, to tylko pod lodową skorupą. Gdy księżyc krąży wokół Saturna, znajduje się w odległości ok. 1,4 mld km od Słońca, czyli niemal 10 razy dalej niż Ziemia. Dlatego na Tytanie panuje temperatura rzędu –180°C, a atmosfera jest zdominowana przez azot, czyli podobnie jak na Ziemi. Przy większej ilości tlenu część węglowodorów, z których także np. składa się nasza benzyna, po prostu by zapłonęła. Na Tytanie wieją wiatry i pada deszcz składający się z ciekłego metanu. Grawitacja jest tam siedem razy niższa niż na Ziemi, ale atmosfera jest na tyle gęsta, że latanie na Tytanie będzie łatwiejsze niż na Ziemi.

Reklama

Ostatni raz NASA obserwowała powierzchnię Tytana w 2005 r. Wówczas lądownik Huygens, zanim osiadł na powierzchni księżyca, wykonał pomiary składu atmosfery i przesłał na Ziemię obrazy tego fascynującego globu. Dragonfly ma pokazać, czy w tym momencie nie dzieją się tam takie procesy jak na Ziemi, kiedy zaczynało się formować życie.

Ambitna misja

Misja naukowa ma trwać ok. 2,5 roku. W trakcie jej trwania dron przemierzy ok. 175 km terenów piaszczystych oraz odbędzie loty nad zbiornikami metanu i etanu. Urządzenie zbada też stan atmosfery. Naukowcy planują wykonać tysiące zdjęć całego globu, a później dzięki nim poszukać ciekawych formacji, które mogą opowiedzieć nam historię ewolucji tego księżyca.

Według planu, misja będzie realizowana na obszarze zwanym Shangri-La. Leży on na równiku Tytana i obfituje w piaszczyste wydmy. Dokładnie zbadany zostanie też krater Selk. W nim mają się znajdować oznaki niegdyś występującej tam wody, a także związki organiczne na bazie węgla. Jest możliwe, że łazik zajrzy także pod powierzchnię księżyca. Naukowcy nie spodziewają się opadów na Tytanie w trakcie trwania misji. Po jego powierzchni Dragonfly będzie się przemieszczał na zasadzie żabich skoków przy wykorzystaniu swoich 8 silników, które w połączeniu z gęstą atmosferą księżyca pozwolą mu na swobodne przenoszenie ładunku.

Reklama

Przy okazji misji drona na Tytana warto dodać, że pierwsza w historii ludzkości misja tego typu urządzenia odbędzie się już w 2020 r. Również w tym roku w ramach misji Mars 2020 na Czerwoną Planetę polecą dron i łazik.

Polak szefem

Menadżerem projektu z ramienia Jet Propulsion Laboratory (JPL) jest Artur Chmielewski, który tak opowiada o tej misji: – Tytan jest arcyciekawym miejscem. Od pewnego czasu wiemy, że znajdują się na nim jeziora ciekłego metanu. Ma też atmosferę, nawet gęstszą od ziemskiej. Ale to pod powierzchnią może się kryć coś naprawdę interesującego, bo okazało się, że pod skorupą znajduje się ocean wody. Woda jest w stanie płynnym i być może tli się tam jakieś pierwotne życie... NASA szuka życia w kosmosie. Nasze podejście do tego tematu bardzo się zmieniło w ostatnich kilku latach. Dotychczas szukaliśmy planet, na których jest ocean. Nie wiedzieliśmy jednak, że Ziemia pod tym względem bardzo różni się od innych planet. Większość z nich ma bowiem ocean pod skorupą, a nie na zewnątrz. Skorupa nad oceanem chroni potencjalne życie przed promieniowaniem, które by je zabiło lub zmutowało. Pierwszy taki ocean pod skorupą zauważyliśmy na księżycu Europa.

Kacper Wierzchoś pochodzi z Lublina. Pracuje w Obserwatorium Mount Lemmon niedaleko Tuscon w Arizonie, przy realizacji programu badawczego Catalina Sky Survey, którego celem jest poszukiwanie asteroid, komet i innych potencjalnie niebezpiecznych obiektów bliskich Ziemi. To część programu obrony planetarnej NASA. W lutym br. odkrył krążący wokół Ziemi tzw. mały księżyc - planetoidę wciągniętą na orbitę Ziemi. W kwietniu polski astronom odkrył kolejny obiekt, tym razem kometę, która została nazwana jego imieniem - C/2020 H3 Wierzchoś. To dziewiąta kometa w historii nazwana imieniem polskiego odkrywcy.

PAP: Czy obserwatorium astronomiczne Mount Lemmon w Arizonie nadal pracuje, pomimo pandemii koronawirusa?

Kacper Wierzchoś: Jesteśmy jednym z niewielu obserwatoriów astronomicznych, które działają podczas pandemii. Tylko jedna osoba pracuje przy teleskopie, więc raczej nie ma ryzyka zakażenia. Nasza praca przy projekcie obrony planetarnej jest na tyle istotna, że obserwatorium pozostaje czynne. Zawsze jest lepiej wiedzieć, czy zbliża się jakaś asteroida, która mogłaby uderzyć w Ziemię, choć takie prawdopodobieństwo jest bardzo małe.

PAP: W światowych mediach było i nadal jest głośno na temat Twojego odkrycia tzw. małego księżyca, a w kwietniu nowej komety nazwanej Twoim nazwiskiem. Zanim jednak przejdziemy do tego tematu, czy mógłbyś nam powiedzieć coś o sobie i o Twojej drodze do pracy w zespole Catalina Sky Survey?

K.W.: Pochodzę z Lublina, mam 32 lata, ale moja rodzina wyemigrowała do Hiszpanii w 1990 r, gdy byłem dzieckiem. Mama nauczyła mnie mówić po polsku i zaszczepiła zainteresowanie polską literaturą i muzyką. Z ojcem, który wcześniej był pracownikiem Polskiej Akademii Nauk (PAN), ale od wielu lat pracuje naukowo w Hiszpanii, także rozmawiałem po polsku; jestem za to rodzicom bardzo wdzięczny. Studiowałem fizykę w Hiszpanii, na Uniwersytecie Complutense w Madrycie, a doktorat na temat komet obroniłem w ub. roku na South Florida University w Stanach Zjednoczonych.

PAP: Na czym polega projekt obrony planetarnej NASA?

K.W.: Aby obronić Ziemię, najpierw trzeba odkryć asteroidy, które mogłyby jej zagrozić. To jest właśnie nasza misja, odkrywanie asteroid, a NASA i inne instytucje oceniają, czy są one potencjalnie niebezpieczne, tzn. czy mogłyby znaleźć się na kursie kolizyjnym z Ziemią. Obliczają kurs i orbitę asteroidy. Inne misje, takie jak DART zajmują się próbą zmiany kursu asteroid.

PAP: Dużo asteroid przelatuje koło Ziemi? Jak wiele z nich jest potencjalnie niebezpiecznych?

K.W.: Tak, jest ich naprawdę sporo. Większość z nich jest na szczęście bardzo mała, więc nie są groźne. Niebezpieczne są te, które mają od kilkanastu metrów średnicy. W 2008, 2014 i 2018 r. zespół Catalina Sky Survey odkrył takie asteroidy, które weszły potem w atmosferę Ziemi, wybuchły i spaliły się. Dokonał tego, we wszystkich trzech przypadkach, członek naszego zespołu, Amerykanin polskiego pochodzenia, Ryszard Kowalski.

PAP: Odkryłeś nowego, tymczasowego satelitę Ziemi, który wpadł w sidła grawitacyjne naszej planety i trzy lata kręcił się wokół niej, tzw. "mały księżyc". Na czym polega waga Twojego odkrycia?

K.W.: Chcę podkreślić, że to jest odkrycie nie tylko moje, ale także mojego kolegi z pracy, Teddy’ego Pruyne’a, gdyż razem byliśmy wtedy przy teleskopie. Żyjemy w bardzo geocentrycznym społeczeństwie, myślimy, że jesteśmy centrum naszego świata. Jesteśmy przekonani, że istnieje tylko jeden duży księżyc, który kręci się wokół Ziemi - tego nas uczą od małego. A tu nagle okazuje się, że mogą istnieć także inne naturalne obiekty krążące wokół naszej planety. Być może istnieje dużo takich księżyców, ale są one tak małe, że nie mamy jeszcze wystarczająco zaawansowanych teleskopów, aby je odkryć. “Mały księżyc” jest drugim w historii tego typu odkryciem Catalina Sky Survey, pierwszy został odkryty w 2006 r. Może kiedyś będzie możliwe wysyłanie rakiet i sond dla zbadania takich obiektów. Wydajemy miliony na badanie dalekich asteroid, a tu się okazuje, że możemy je mieć pod nosem.

PAP: Dlaczego nazwa “mały księżyc”, i czy miał on jakiś wpływ na Ziemię?

K.W.: Małe jest piękne, stąd nazwa. Chciałbym mieć choć jego kawałek w moim salonie, skoro go odkryłem, ale niestety, po trzech latach kręcenia się wokół Ziemi, w marcu opuścił orbitę naszej planety. Ponownie pojawi się prawdopodobnie po 2040 r., ale tylko zbliży się do Ziemi, bez wchodzenia w jej orbitę. “Mały księżyc” miał wiele wspólnego z naszym znajomym Srebrnym Globem, gdyż był także naturalnym obiektem na orbicie Ziemi i krążył wokół niej, choć w sposób bardziej chaotyczny. Nie miał żadnego wpływu na Ziemię, gdyż był zbyt mały, miał wielkość … słonia. Jeśli chodzi o jego skład chemiczny, to badania trwają nadal. Jestem członkiem grupy prowadzącej badania spektroskopowe (badania materii przy użyciu promieniowania elektromagnetycznego - PAP), ale jeszcze nie opublikowaliśmy wyników.

PAP: O "małym księżycu” wspomniał m.in. Elon Musk na Twitterze…

K.W.: Tak, odkryciem interesowały się media światowe - CNN, The New York Times, The Washington Post, Forbes, Scientific American i inne, a nawet sam Elon Musk odniósł się do odkrycia. Tygodnik “New Scientist” porównał "mały księżyc" do pojazdu. Wtedy dyrektor SpaceX zapewnił, że to nie jest samochód wystrzelony przez niego w kosmos w 2018 r.

PAP: Jak wygląda dzień, a raczej noc Twojej pracy?

K.W.: Nasza praca jest podobna do pracy latarnika - pracujemy sami, w nocy, w obserwatorium położonym na wysokości 3 tys. metrów, przeszukując niezmierzoną przestrzeń. Pracujemy 12 nocy w miesiącu szukając asteroid, wtedy śpimy w ciągu dnia przy teleskopie. Zwykle robimy cztery zdjęcia wycinka nieba i składamy z nich szybki filmik, taki “gif”. Jeżeli coś się na tym filmiku porusza, to jest to asteroida albo kometa, gdyż gwiazdy są nieruchome. Bardzo często odkrywamy asteroidy, nawet około 50 w ciągu jednej nocy przy jednym teleskopie, ale najczęściej po kilka, w zależności od warunków atmosferycznych. W ciągu roku odkrywamy ponad tysiąc obiektów bliskich Ziemi.

PAP: Jak Amerykanie wymawiają twoje nazwisko, a teraz nazwę nowej komety?

K.W.: Nie mają łatwo… (śmiech)

PAP: Co myślisz, gdy patrzysz w nieskończoną przestrzeń kosmiczną, czy jestesmy w stanie pojąć Wszechświat i dowiedzieć się kim jesteśmy, skąd pochodzimy i dokąd zmierzamy?

KW: To są pytania bardzo filozoficzne… Kiedy patrzę w niebo i zdaję sobie sprawę z naszego miejsca we Wszechświecie odczuwam pokorę. Jesteśmy niczym. Nawet nasza wyobraźnia nie może go ogarnąć, a umysł zrozumieć i dotyczy to także nas, którzy zajmujemy się badaniami astronomicznymi. Kiedy mówimy o odległościach we Wszechświecie, to są to liczby tak ogromne, że nie do pojęcia. To wszystko sprawia, że możemy czuć się bez znaczenia, ale ja, paradoksalnie, odnajduję w tej świadomosci pewne pocieszenie i spokój. Myślę, że nie jesteśmy w stanie pojąć Wszechświata - jest tak wielki i tak złożony, nigdy nie zrozumiemy wszystkiego, pomimo naszych prób. Ale na tym polega nauka, która jest jak drzewo z licznymi konarami i odgałęzieniami, od których odchodzą inne gałęzie. Im więcej wiesz, tym więcej jest nowych pytań, tym więcej rzeczy pozostaje do poznania, bo wiedza rozgałęzia się. Kim jesteśmy, skąd pochodzimy i dokąd idziemy? (długie milczenie, potem śmiech). Nie, na to nie odpowiem, to jest za wielkie!

Autor: Grażyna Opińska (PAP)

opi/ jar/