Palackposta a világűrbe

1766

1977 nyarán alig két hét időkülönbséggel két azonos felépítésű űrszonda indult hosszú útjára. A külső nagybolygók nagyjából 175 évente bekövetkező, az utazás szempontjából roppant kedvező elhelyezkedése tette lehetővé, hogy a szondák komoly saját hajtómű nélkül, pusztán az egyes bolygók melletti elrepüléssel, azaz az ún. hintamanőver során szerzett lendületet felhasználva nyerjenek energiát a következő bolygó megközelítéséhez. Bár a küldetés tervezésekor világos volt, hogy a bolygók elhelyezkedése lehetővé teszi mind a négy óriásbolygó meglátogatását, a mérnökök túlságosan nagy kihívásnak tekintették egy ilyen hatalmas út megtételére képes eszköz megépítését, így a szondákat összesen 5 éves élettartamra, ez alatt pedig a Jupiter és a Szaturnusz, valamint holdjaik és a Szaturnusz gyűrűrendszerének beható vizsgálatára tervezték. A tervezés során több mint 10000 lehetséges egyedi pálya közül választották ki azt a kettőt, amelyen haladva a szondák a Jupiter rendszerében elsődlegesen az Io, a Szaturnusz rendszerében pedig a Titan közelében repülhettek el.

Fantáziakép az egyik Voyager-szondáról (Forrás: NASA)

A tudományos kísérletek mellett azonban a szondákon elhelyezett lemezekre rögzített üzenet volt az, ami révén a Voyager-ikrek részévé váltak az emberiség zenei kultúrájának, regényeket ihlettek, televíziós műsorokban, klipekben és mozifilmekben szerepeltek az 1980-as és 90-es években. A művek központi kérdése általában az, mi történne, ha egy idegen faj rátalálna a Földre a szondákon elhelyezett útmutatások alapján.

A NASA már korábban felbocsátott eszközein is helyet kaptak a Földről az esetleges idegenek számára adatokat szolgáltató táblák. Ez ösztönözte John Casanit, a Voyager-program egyik első vezetőjét, hogy a híres csillagász-írót, Carl Sagant kinevezze az elküldendő üzenetet összeállító bizottság élére. Mint ahogyan Sagan erről később a „Földmoraj” című könyvében beszámolt, a bizottságnak alig hat hete volt a Föld bolygó teljes egészét képben és hangban képviselő üzenet összeállítására. Az elkészült felvételek között találhatunk képeket idős és fiatal nőkről és férfiakról, földi környezetről, állatokról; tartalmaz számtalan kultúrából származó zenét, rengeteg nyelven elmondott üdvözlést, a csók hangját, illetve egy anya első üdvözlését újszülött gyermekének. Az egész emberiséget képviselő, nagyszerű üzenetet végül a hidegháború egyik legsötétebb korszakában, közel 50000 nukleáris fegyver árnyékában bocsátották útjára, mintegy baráti kezet nyújtva az ismeretlen idegeneknek. A felvételeket tartalmazó lemez azóta szimbólummá vált – az egész emberiség palackpostába zárt üzenete egy apró, kékes színű bolygóról. A hagyományos palackpostához hasonlóan rendkívül csekély az esélye, hogy valaha is célba ér – de ha ez bekövetkezik, annak hatása minden képzeletet felülmúl. Igaz, ha a kutatás során mégsem bukkanunk élet nyomaira, ezzel szintén sok minden megváltozik.

Carl Sagan fia, Nick is szerepel hat éves korában a felvételen: az ő hangján hallhatják az idegenek az „Üdvözlet a Föld bolygó gyermekeitől” mondatot. Ahogyan Nick Sagan visszaemlékszik, ennek a furcsa és rendkívüli megtiszteltetésnek a súlyát csak felnőtté válása során értette meg igazán. Nick Sagan szerint apja életében fokozatos változásokat vélt felfedezni, ahogyan az évek múlásával nem sikerült naprendszerbeli élet nyomaira bukkanni a szondákkal. Ekkoriban kezdett el Carl Sagan aktívabb lenni a szociális és politikai életben, felismerve, hogy az élet esetleg roppant ritka dolog – vagyis mindenképpen meg kell védenünk itt a Földön.

Az emberiség kép- és hangüzenete az idegenek számára. A lemez bal felső részén a hang-, jobb felső részén a képek dekódolásához szükséges információk találhatók. Jobb oldalt lent a hidrogénatom két alapállapota segítégével leírt alap-időegység ábrája, balra lent a Naprendszer helyzete a jól ismert pulzárokhoz képest (Forrás: NASA)

Amennyiben a két szonda csak az eredetileg kitűzött, ötéves programot hajtotta volna végre a Jupiter és a Szaturnusz közelében, akkor is elegendő új ismeretet szolgáltattak volna a csillagászati könyvek teljes újraírásához. Számos régi problémára adtak megoldást, de emellett sok új kérdést is felvetettek. A minden várakozást tökéletesen teljesítő küldetés előrehaladtával további célok is elérhetőnek kezdtek tűnni, például a két legkülső gázóriás, az Uránusz és a Neptunusz felkeresése. Ennek érdekében, miközben a szondák tovább száguldottak a Naprendszer külső tartományai felé, távprogramozással fejlesztették a két szonda képességeit. Végül a két bolygó felkeresésére tervezett küldetésből négy bolygót útba ejtő program lett, amely révén 5 éves időtartamuk jelentősen, immár 30 évre nyúlt ki.

Mindkét szonda 1979-ben ért el a Jupiterhez. Bár a kutatók már régóta tanulmányozták Naprendszerünk legnagyobb bolygóját földi távcsövekkel, számos jelenség most vált kézzelfoghatóvá. A Nagy Vörös Folt néven ismert, immár 300 éves viharzóna részleteiben mutatta meg bonyolult szerkezetét, emellett számos kisebb légköri zavart és áramlást fedeztek fel az alig 10 óra alatt körbeforduló óriás felhősávjai között. A legbelső Galilei-hold, az Io vizsgálatával első ízben sikerült a Naprendszerben a Földön kívül aktív vulkánokat felfedezni. A két szonda felvételein összesen 9 működő vulkánt sikerült azonosítani, illetve kimutatható volt, hogy a két szonda látogatása közötti időszakban is folyt aktív vulkáni tevékenység a holdon, amelynek révén akár 300 km magasra dobódik ki az égitest anyaga. A kitörésekből származó kén, oxigén és nátrium még a Jupiter magnetoszférájának határán, több millió kilométerre a holdtól is megtalálható. Az eredmények szerint az Io vulkánosságáért a Jupiter és a többi Galilei-hold révén fellépő árapályfűtés felelős, amelynek hatására akár 100 méter magas dagálypúpok is kialakulhatnak a képlékeny felszínen.

Az 5300 kilométer átmérőjű, vagyis a Naprendszer legnagyobb holdjaként ismert Ganymedes felszínén felismert alakzatok szintén aktív geológiára utalnak, míg az Europa holdon az Ion megfigyelhető, de kisebb hatásfokú árapályfűtés hatására a fagyott jégkéreg alatt hullámzó, akár 50 km mély óceán létezését valószínűsítették. Két újonnan felfedezett, kisebb hold, az Adrastea és Metis éppen a szondák által felfedezett, igen halvány és ritka, a bolygókorongtól mintegy 130 ezer kilométer távolságra nyúló sötét porgyűrű külső pereménél keringenek. A harmadikként megtalált új hold, a Thebe pedig a már ismert Amalthea és Io közötti pályán kering.

A szondák emellett a helyi mágneses tér jellemzőit is vizsgálták. Ennek során derült ki, hogy a Jupiter magnetoszférája 750 millió kilométerre nyúlik el a Nappal átellenes irányba, vagyis egészen a Szaturnusz pályájáig húzódik. A bolygóval együtt forgó magnetoszféra erővonalai által az Io felszínéről lesodort anyagból tórusz alakú, ultraibolya tartományban sugárzó övezet alakul ki. A nehézionok egy része az erővonalak mentén behatol a bolygó felső légkörébe, és ott sarki fényeket okoz. Mindeközben a keringése során az erővonalakat metsző Io mint hatalmas generátor működik: nagyjából 400000 V feszültséget termel egyenlítője mentén, és a bolygó ionoszférájának irányába mintegy 3 millió A erősségű áram folyik.

A Szaturnuszt az eltérő pályák miatt a szondák majdnem egy év időkülönbséggel érték el. Míg a Voyager-1 már 1980-ban megérkezett, a Voyager-2 csak a következő évben jutott el a gyűrűs bolygóhoz. A Voyager-1 a megközelítés során igen közel repült el a Titan mellett, majd a hintamanőver révén meredeken északnak fordult, és azóta is Naprendszer fősíkjától fokozatosan emelkedik északi irányban. A Voyager-2 útvonalát az óriásbolygó a terveknek megfelelően az Uránusz felé vezető pályára módosította. Mivel a Voyager-2 képesnek tűnt tökéletesen működő rendszereivel elrepülni egészen az Uránuszig, a NASA jóváhagyta a küldetés folytatását, ami végül a Voyager Neptune Interstellar Mission nevet kapta. A Szaturnusz vizsgálata során a felhőrendszerben a Jupiteréhez hasonló, annál kevésbé kontrasztosan megjelenő, de hosszú élettartamú oválokat és forgószeleket ismertek fel a légkörében, és megdöbbentő, akár 1800 km/óra sebességgel tomboló szeleket mértek. Természetesen igen intenzív megfigyelésnek vetették alá a bolygó gyűrűrendszerét is, ennek során fedezték fel a sugárirányban viszonylag gyorsan kialakuló és változó küllőszerű struktúrákat is. Ezeket az elképzelések szerint igen apró részecskék alkotják, amelyeket elektrosztatikus erők tartanak a gyűrűk síkja felett. Legalábbis részben ezeknek a struktúráknak, illetve a megfigyelt, szélesebb és diffúz gyűrűk kialakulásáért is a holdrendszerben levő terelőholdak felelősek, amelyekhez hasonlókat később az Uránusz rendszerében is találtak.

Maguk a holdak mindegyike külön-külön is érdekes kutatási célpont lehet. Például a Phoebe, amely valószínűleg egy befogott kisbolygó; a Titan, amely körül a sűrű légkör összetétele a leginkább az ősi Föld légkörére emlékeztet, így a valószínűleg létező metántavak- és óceánok kedvező helyszínt biztosíthatnak az élet kialakulását megelőző kémiai folyamatok számára; az Enceladus, amelynek törésvonalakkal és völgyekkel szabdalt fényes felszíne aktív tektonikus mozgásokról árulkodik; vagy a Mimas, amelyen a hatalmas Herschel-kráter egy olyan óriási becsapódás emlékét őrzi, amely épphogy ketté nem törte az apró holdat.

A Voyager-2 közel 6 év további utazás után, 1986 elején érte el az Uránuszt, ahol szintén számtalan nagyfelbontású felvételt készített a bolygóról, holdjairól és sötét gyűrűrendszeréről, ill. méréseket végzett az ott uralkodó fizikai körülményekről. Az Uránuszt roppant régen, egy bolygóméretű égitesttel való ütközés az oldalára fordította, forgástengelye szinte a keringési síkjában fekszik. Emiatt a sarki vidékek igen hosszú napfényes és sötét időszakoknak vannak kitéve a bolygó 84 éves keringése során. A legérdekesebb következmény a bolygó magnetoszférájának szerkezetében mutatkozik: mivel a mágneses tengely közel 60 fokban hajlik a forgástengelyhez, a bolygó forgása révén egy hatalmas dugóhúzóra emlékeztető alakú mágneses csóva alakul ki. Emellett a nagyjából a földi mágneses tér erősségével bíró mágneses mező valószínűleg nem a bolygó mélyében, a középpont közelében, hanem attól jóval kijjebb, egy közbenső rétegben keletkezik – ez arra enged következtetni, hogy a mágneses mezőért például a hatalmas nyomáson vezetővé váló vízréteg felelős. A Nap által megvilágított pólus felett magasan húzódó, ultraibolyában világító ködréteg volt megfigyelhető, amelyet napfénylésnek (dayglow) neveztek el. Mindezek mellett 10 igen apró új holdat sikerült felfedezni, amelyek közül a legnagyobb is mindössze csak 150 km átmérőjű. Az öt legnagyobb hold közül a bolygóhoz legközelebb keringő Mirandán mintegy 20 km mély kanyonokat, illetve teraszos felszíni formációkat találtak – egy lehetséges magyarázat szerint a Miranda egy hatalmas ütközés során apró részekre zúzódott égitest törmelékeiből újjászületett objektum. Mind a roppant fényes felszínű Ariel, mind pedig a hatalmas repedésrendszerrel szabdalt Titania felszíne a tektonikus aktivitásra utal. A szonda megvizsgálta az Uránusz már ismert, kilenc gyűrűből álló rendszerét is. Ennek során megállapították, hogy a gyűrűk teljesen más jellegűek, mint a Jupiter és a Szaturnusz gyűrűi. Valószínűleg fiatal, nem a bolygóval egy időben keletkezett rendszerről van szó, amelyet nagy sebességű becsapódás, vagy gravitációs árapályerők által feldarabolódott nagyobb test alakított ki.

Körülbelül három és fél évvel később, 1989 augusztusában a Voyager-2 megérkezett a Neptunuszhoz is. Bár a bolygó a Jupiterre jutó napsugárzás alig 3%-át kapja, mégis sikerült számos nagy, sötét foltot felfedezni a felhőrendszerben, amelyek közül a Nagy Sötét Folt nagyjából Föld méretű, és szerkezetében hasonló a Jupiter Nagy Vörös Foltjához. Ezek mellett a földi cirruszokhoz hasonló képződmények is megfigyelhetők a magaslégkörben, alacsonyabb bolygórajzi szélességeken pedig a szondák az alacsony felhőtakaróra árnyékot vető, magasban húzódó felhőcsíkokat is megörökítettek.

A legkülső nagybolygó felkeresése után a Voyager-2 igen meredeken, mintegy 48 fokos szögben déli irányban távolodik a Naprendszer fősíkjától, évente mintegy 470 millió kilométerre távolodva a bolygók keringési síkjától. A program az összes külső nagybolygó felkeresése után mint Voyager Interstellar Mission működik tovább. Hasonlóképpen a társa, a Voyager-1 a Szaturnusz megközelítése óta szintén távolodik az ekliptikától, mintegy 35 fokos szögben, északi irányban, nagyjából 520 millió kilométert emelkedve évente. A Voyager-1 műszerei voltak a legelső, emberkéz készítette eszközök, amelyek nemrégiben érzékelték a Naprendszer határait jelző, ún. heliopauza közeledtét. A várakozások szerint a két szonda még 2-3 évtizedig képes lehet értékelhető adatokat szolgáltatni. A kutatók egészen addig fenntartják a kapcsolatot a szondákkal, amíg a radioizotópos termoelektromos generátorok elegendő energiát szolgáltatnak a tudományos műszerek és a rádiókommunikációt biztosít berendezések működtetéséhez. Sok szerencsét, Voyagerek!

Forrás:

Hozzászólás

hozzászólás