Hogyan születik új tudományos ismeret és űrszondás fejlesztés a NASA „nagyüzemeiben”? Az Európából nézve gyorsnak tűnő amerikai bolygókutató gépezetbe, az űrszondás programok indulását közvetlen megelőző lépésbe sikerült bepillantást nyernem, mint egy NASA bizottságba meghívott szakértő a nyáron – a kapcsolódó tapasztalatokból olvasható néhány az alábbiakban.
A NASA egyik tudományos intézménye a Lunar Science Institute, amely neve ellenére már megalakulásakor sem csak a Holddal foglalkozott. Profiljának további bővítésére 2013 elején jelentették be, hogy egy szélesebb területet lefedő szervezettel egészítik ki, amelynek neve Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI) azaz Naprendszer-kutatási virtuális intézet. A virtuális jelleget a régóta sikeresen üzemelő NASA Astrobiology Institute példája adta, ahol szakemberek közös projekteken dolgoznak, de valójában mindegyikük saját laboratóriumában tartózkodik – és főleg a virtuális térben vitatják meg az aktuális program végrehajtását.
Az idén megalakult, fent említett SSERVI fő feladata a kutatás koordinálása, virtuális csoportok működtetése. A virtuális intézeti létnek, a ritka személyes találkozóknak sok hátulütője is van, de nagy előny, hogy az egyes intézetekben már működő laboratóriumi felszereléseket közös célra összehangoltan, szakértők közreműködésével tudják használni, miközben ez nem jár intézetek összevonásával, adminisztrációs és logisztikai feladatokkal. A SSERVI olyan naprendszer-kutatási programokat támogat, amelyek tudományos és technológiai hátteret nyújtanak a következő űrszondás feladatokhoz– tehát a kutatást és a műszaki fejlesztést próbálják összekapcsolni.
Egy ilyen célú, a virtuális intézet által kiírt pályázati felhívás elbíráló bizottságában dolgoztam Washingtonban, ahol az Obama-terveknek megfelelően apró égitestek megismerését célzó programok között kellett kiválasztani, pontosabban véleményezni a sikeresebb és kevésbé ígéretes terveket. A pályázók számára a feladat olyan programjavaslat összeállítása volt, amely segíti a tervezett kisbolygó-kutató űrszondás (esetleg emberes) programokat, épít az eddigi eredményekre, és laboratóriumi viszonyok között próbálja fejleszteni az ehhez szükséges műszerparkot, a tudományos háttér megértésével együtt.
Fantáziarajz az Osiris-REX űrszondás küldetésről, amely kisbolygó-anyagmintát hoz a Földre (NASA)
A szerteágazónak hangzó pályázati célokat a jelentkező konzorciumok érdekes, és hatékony vezérfonalakat követve tervezik megoldani. Ezek egyike maga a regolit, amiről a holdi példát kivéve szerények az ismereteink. Az elméleti előrejelzések alapján az apró kisbolygókon (kb. kilométeres méret alatt) nem várható regolit, hiszen a gyenge gravitációs tér nem képes a becsapódásos törmeléket megtartani. Az Itokawa kisbolygón mégis mutatkozott ehhez hasonló anyag. A kozmikus erózió (becsapódások és különböző sugárzások átalakító hatása) szintén csak a Holdon ismert. Kiderült, hogy a mikroszkopikus ütközések során keletkezett finom olvadék, különösen az ún. nanofázisú vas összeragasztja, agglutinálja a szemcséket – vajon minden égitesten egyformán működik ez? Egyes labormérések alapján a finom porszemcsék közötti adhézió egzotikus jelenségeket okoz mikrogravitációs térben. A tapadás ellenére néhány apró szemcse a napsugárzás és a napszél hatására a környezetével azonos töltést nyer, és lebegni kezd. A Holdon a terminátor mentén lebegő por mutatkozik, ez kisbolygóknál is várható – de ott a gyenge gravitációs térben talán „vissza sem esik” az apró szemcse. A kozmikus mállástól változik a felszín összetétele és albedoja, utóbbi ismerete a távcsővel mért fényességből számolt valódi méret becslésében segít. Napjainkban sokat vizsgált témakör a meteoritok és a kisbolygók közötti kapcsolat: nem tudni, a meteroitok mennyire reprezentatívak a kisbolygók felszíni, vagy inkább felszín alatti részeire. Vizsgáltak már egyáltalán kisbolygó regolitot laborban – avagy a meteoritok mechanikailag milyen állapotát képviselik egy kisbolygónak? A regolit kevéssé ismert hővezetése befolyásolja a melegedést/hűlést, esetleg a Yarkovsky és YORP hatáson keresztül az égitestek mozgásét és alakját is. Pontosan ezt sem tudni egyelőre…
A jelenlegi pályázati felhívás keretében összesen kb. 8000 millió (8 milliárd) forinttal egyenértékű dollár elköltéséhez adtunk tanácsot – a végső döntést néhány olyan NASA vezető hozza majd meg, akik a szakvéleményeket és pontszámokat az űrügynökség stratégiai céljaival összevetve választják ki, mi vinné leginkább előre a NASA-t tudományos megismerés és műszaki fejlesztés szempontjából az apró égitestekkel kapcsolatban. A kisbolygók és a regolit vizsgálata új technológia kifejlesztését is igényli. Az űrhajósnak vagy a mintavevő szondának például nehéz rögzítenie magát egy gyenge gravitációjú égitestet borító laza poranyaghoz. A szétrepülő szemcsék veszélyt jelenthetnek, ugyanakkor ha az erős adhézió miatt a felületekhez tapadnak, a mintavétel során nehezen őrizhető meg az eredeti szerkezet. Maga a mintavételi technológia is fejlesztendő, mára kiderült, hogy sok kisbolygó tartalmazhat jeget vagy hidratált vizet, H2O néhol még a holdi regolitban is előfordul – az illékony anyagok megőrzése is fontos a mintában.
Távolabbi tervek: emberes kisbolygólátogatás (NASA)
A pályázatok bírálása alatt mi bírálók is sokat vitatkozunk, milyen lehetőségei, fokmérői vannak a várható tudományos eredmények és az innovatív megoldások együttesének. Minden pályázatot több mint 10 USA intézmény konzorciuma adta be, a ritkán előforduló európai partnerek sajnos nem kapnak anyagi támogatást – saját országuknak kell őket segíteniük. Ennek ellenére komoly a nemzetközi érdeklődés, ugyanakkor a NASA a tudományos előrehaladáshoz társuló műszaki vívmányokat (új detektorok, gyors adatelemző szoftverek, mintavevő berendezések stb.) főleg saját országában szereti megtartani, ezek ugyanis később a gazdaságban komoly anyagi hasznot hozhatnak.
Néhány érdekes tapasztalat rámutatott, mennyiben más a NASA-nál végzett munka az európai „szokásokhoz” viszonyítva. A pályázatok elbírálása során egyértelmű volt, hogy a tengeren túl is óriási a verseny, a résztvevők komoly műszeres, infrastrukturális háttért vonultattak fel. A felhívás 5 éves projekteket támogatott, ami a természettudományos kutatásban kedvezőbb, mint a nálunk is népszerű 3 éves szakaszok. Ugyanakkor szerényebb publikációs vállalások jelentek meg a pályázatokban – nálunk hasonló pénzekért „cserébe” sokkal több eredményt várnak el. A komplex fejlesztések elindításában a politikai szándék is fontos: az Obama-féle kisbolygólátogatás ötlet komoly kutatási és fejlesztési pénzeket irányított most erre a területre. A szervezők a pályázatok elbírálásához ideális feltételt egy héten keresztül biztosítottak, volt idő „megrágni” a javaslatokat. Érdekességként a megbeszélések során többször is felmerült, hogy a „valódi” tudományos érték és a népszerű kutatási témák elkülönítése milyen nehéz. A stratégiai jelleg (milyen kutatás és fejlesztés hozhat legtöbb eredmény 5-10 éves időskálán) megítélése ugyancsak sajátos jelleget adott a munkának. Ami egyértelmű volt, hogy az űrtevékenységben a tudományos és műszaki előrelépést egységként kezelik a tengeren túl, hiszen ebben a témakörben születik a legtöbb innováció. Hasonló, tudományos kutatásokhoz kapcsolódó műszaki fejlesztésekre Magyarország előtt is nyitva a kapu, ha az Európai Űrügynökség (ESA) teljes jogú tagjává válunk a közeljövőben.
(Szerzőnk az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Csillagászati Intézetének munkatársa, kutatásait az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramok támogatja hároméves posztdoktori ösztöndíjjal – a szerk. megj.)
