ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ ΑΠΩΤΕΡΟΥ ΔΙΑΣΤΗΜΑΤΟΣ Αποστολές σε «παρθένους» κομήτες, επικίνδυνους αστεροειδείς και αρειανά φεγγάρια

Σχηματικό διάγραμμα της αποστολής DART της NASA στο ζεύγος αστεροειδών Δίδυμος, με σκόπιμη πρόσκρουση του σκάφους στον μικρότερο απ' αυτούς, το Διδυφέγγαρο

Δεν είναι μόνο η Σελήνη, αυτή καθαυτή, αλλά και ως ενδιάμεσος σταθμός προς τον Αρη, που θα συγκεντρώσει το ενδιαφέρον των διαστημικών αποστολών την επόμενη δεκαετία. Οι διαστημικές υπηρεσίες των ΗΠΑ (NASA), της Ιαπωνίας (JAXA) και ευρωπαϊκών χωρών (ESA) προετοιμάζουν για το ίδιο χρονικό διάστημα και μη επανδρωμένες αποστολές σε μικρότερα και λιγότερο μελετημένα ουράνια σώματα.
Μετά τη μεγάλη επιτυχία της αποστολής «Ροζέτα» στον κομήτη 67P/ Τσουριούμοφ - Γκερασιμένκο το 2014, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) ανακοίνωσε ότι θα προχωρήσει στην υλοποίηση της αποστολής «Comet Interceptor», που προβλέπει την εκτόξευση τριάδας διαστημοσυσκευών, για τη μελέτη μιας μοναδικής κατηγορίας κομητών: Σώματα της Ζώνης Κάιπερ ή του νέφους Οορτ, που εξαιτίας βαρυτικών αλληλεπιδράσεων με άλλα γειτονικά σώματα παρεξέκλιναν της τροχιάς τους και άρχισαν μια πορεία που θα τα μετατρέψει σε κομήτες. Πρόκειται για κομήτες πριν από το πρώτο πέρασμά τους κοντά στον Ηλιο, που θα τους θερμάνει με αποτέλεσμα να αρχίσει η αλλαγή της μορφής και της σύνθεσής τους. Με αυτήν την έννοια «παρθένων» κομητών.

Καραούλι

Αλλά πώς θα βρεθεί ένας «παρθένος» κομήτης; Τα σώματα πέρα από την τροχιά του Πλούτωνα, που παρεκκλίνουν προς το εσωτερικό του ηλιακού συστήματος, δεν το προαναγγέλουν με κάποιον τρόπο. Πώς θα μπορούσε να εκτοξευτεί μια αποστολή προς ένα σώμα που δεν ξέρουμε εκ των προτέρων ποιο είναι και ποια είναι η τροχιά του; Το ίδιο και ίσως ακόμη περισσότερο ισχύει για ουράνια σώματα που είναι περαστικά από το ηλιακό σύστημα, προερχόμενα από κάποιο άλλο πλανητικό σύστημα ή τον διαστρικό χώρο, όπως θεωρείται ότι ήταν το αντικείμενο Οουμουαμούα, που διέσχισε το ηλιακό σύστημα το 2017. Και τέτοια σώματα στοχεύει (αν είναι τυχερή) η αποστολή «Comet Interceptor».

Ο δορυφόρος του Αρη, Φόβος

Το 1985, μετά από αρκετά χρόνια παραμονής του στο σημείο Λαγκράντζ 1 μεταξύ Ηλιου και Γης (ένα από τα σημεία όπου αλληλοεξουδετερώνονται οι βαρυτικές έλξεις που προέρχονται από αυτά τα δύο σώματα), το σκάφος ICE οδηγήθηκε, ώστε να συναντήσει με επιτυχία τον κομήτη 21P/ Τζιακομπίνι - Τσίνερ. Την ίδια τακτική θα ακολουθήσει και το σκάφος της αποστολής «Comet Interceptor», ενώ λόγω της πολύ έκκεντρης τροχιάς που θα έχει το μελετώμενο σώμα, δεν θα πρόκειται για ραντεβού μαζί του, όπως στην περίπτωση της «Ροζέτα», αλλά για κοντινό πέρασμα, όπως με την παλιότερη αποστολή «Giotto» του ESA.
Ο σχεδιασμός της αποστολής με μια τριάδα διαστημοσυσκευών έγινε, για να εξασφαλιστεί ότι θα υπάρξει πλούτος δεδομένων από διάφορες θέσεις γύρω από τον κομήτη και να αυξηθεί η ασφάλεια της αποστολής από αστοχίες ή ατυχήματα. Μια διαστημοσυσκευή θα τον παρακολουθεί από μακριά, για να μην επηρεαστεί από τη σκόνη του κομήτη και για να λειτουργεί και ως σταθμός αναμετάδοσης προς τη Γη των δεδομένων που θα συλλέγουν οι άλλες δύο μικρότερες. Οι τελευταίες θα πλησιάσουν πολύ τον κομήτη και δεν είναι σίγουρο ότι θα επιβιώσουν της συνάντησης.
Οι κομήτες μακριάς περιόδου περιφοράς, που προέρχονται από το νέφος Οορτ, ανακαλύπτονταν πάντοτε μερικούς μήνες ή - στην καλύτερη περίπτωση - λίγα χρόνια πριν περάσουν από το περιήλιο για πρώτη φορά, χρόνος πολύ λίγος για να σχεδιαστεί και να εκτοξευτεί μια αποστολή. Η «Comet Interceptor» θα καραδοκεί στο σημείο Λαγκράντζ 2 και χάρη στα καινούρια τηλεσκόπια, όπως το Μεγάλο Τηλεσκόπιο Συνοπτικής Επιθεώρησης που κατασκευάζεται στη Χιλή και το οποίο θα μπορεί να βλέπει πιο βαθιά μέσα στο Διάστημα, θα έχει έγκαιρη προειδοποίηση για την εμφάνιση πρωτοεισερχόμενου στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα αντικειμένου. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η τριάδα των σκαφών θα παραμείνει στο σημείο Λαγκράντζ 2 για 2 έως 3 χρόνια, ενώ η όλη αποστολή δεν θα διαρκέσει πάνω από 5 χρόνια. Αν παρ' όλα αυτά δεν εντοπιστεί «παρθένος» κομήτης στο διάστημα αυτό, υπάρχει και εναλλακτική για τη μελέτη ενός κομήτη μικρής περιόδου περιφοράς. Η αποστολή προγραμματίζεται για εκτόξευση το 2028. Σε αυτήν η ιαπωνική JAXA θα συμβάλει με την κατασκευή της μιας από τις μικρότερες διαστημοσυσκευές και η αμερικανική NASA με την κατασκευή της κάμερας υπερύθρων του κυρίως σκάφους.

Βέλος

Καλλιτεχνική απεικόνιση του σκάφους της αποστολής MMX της ιαπωνικής JAXA, στα φεγγάρια του κόκκινου πλανήτη

Το ζεύγος των εγγύς αστεροειδών Δίδυμος είναι δύο από τους χιλιάδες που θα μπορούσαν να συγκρουστούν κάποια στιγμή με τη Γη. Ακόμη και ο μικρότερος απ' αυτούς, το λεγόμενο Διδυφέγγαρο, δηλαδή ο δορυφόρος του μεγαλύτερου αστεροειδούς, με διάμετρο μόλις 160 μέτρων, έχει κινητική ενέργεια που θα μπορούσε να καταστρέψει μια μεγάλη πόλη. Ο μεγαλύτερος έχει διάμετρο 780 μέτρα...
Η όψη της Σελήνης είναι χαρακτηριστική για τον βομβαρδισμό της από διαστημικούς βράχους και κομήτες διαφόρων μεγεθών, ενώ σύμφωνα με εκτιμήσεις και η Γη έχει δεχτεί περισσότερα από 3 εκατομμύρια προσκρούσεις σωμάτων με διάμετρο μεγαλύτερη του 1 χιλιομέτρου. Ακόμη συχνότερες είναι οι διαστημικές βολίδες με διάμετρο μερικών δεκάδων μέτρων. Η έκρηξη στην Τουνγκούσκα της Σιβηρίας το 1908 που ισοπέδωσε ένα μεγάλο δάσος, η ισχυρότερη που έχει καταγραφεί στην ιστορία, εκτιμάται ότι προκλήθηκε από αντικείμενο διαμέτρου 30 - 40 μέτρων. Η εναέρια έκρηξη άλλου αντικειμένου στο Τσελιαμπίνσκ το 2013, που το ωστικό της κύμα προκάλεσε ζημιές σε έξι πόλεις της Ρωσίας, θεωρείται πιθανό να προκλήθηκε από αστεροειδή διαμέτρου 20 μέτρων.
Στο πλαίσιο διερεύνησης των δυνατοτήτων «πλανητικής άμυνας» για την εκτροπή μικρών ουράνιων σωμάτων, που ίσως βρεθούν σε τροχιά σύγκρουσης με τη Γη, η NASA και ο ESA θα συνεργαστούν στο πλαίσιο της αποστολής DART («βέλος») - «Hera» («Ηρα»). Το σκάφος DART της NASA θα εκτοξευτεί το 2020 και με τη βοήθεια κινητήρα πλάσματος αερίου ξένου και ενός πολύπλοκου αυτόνομου συστήματος πλοήγησης θα φτάσει τον Σεπτέμβρη του 2022 στον Δίδυμο και θα προσκρούσει στο Διδυφέγγαρο με ταχύτητα 6,6 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Η πρόσκρουση εκτιμάται ότι θα προκαλέσει μεταβολή της ταχύτητας του μικρού αστεροειδούς κατά μόλις μισό χιλιοστό το δευτερόλεπτο, αρκετή όμως για να μεταβάλει την περίοδο περιφοράς του (12 ώρες) κατά 3 λεπτά της ώρας, αλλαγή που θα μπορέσει να μετρηθεί χοντρικά και από επίγεια τηλεσκόπια.
Θα ακολουθήσει το σκάφος «Ηρα» του ESA, που θα καταγράψει με λεπτομέρεια όλες τις πληροφορίες για τον κρατήρα που θα αφήσει η πρόσκρουση του DART, έτσι ώστε να προσδιοριστούν τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας και της εσωτερικής δομής του αστεροειδούς, αν για παράδειγμα πρόκειται για μονολιθικό αντικείμενο ή έναν σωρό από συντρίμμια. Επιπλέον, θα μετρήσει με ακρίβεια μεγαλύτερη από 90% τη μάζα του Διδυφέγγαρου, πράγμα που μπορεί να γίνει μόνο από κοντά, καθώς και τον ακριβή χρόνο περιφοράς του. Φυσικά, θα μελετήσει και τον ίδιο τον Δίδυμο, πετυχαίνοντας έτσι «με ένα σμπάρο δυο τρυγόνια».

Φόβος και Δείμος

Τους δορυφόρους του Αρη, Φόβο και Δείμο, που έχουν έως τώρα αντισταθεί στη μελέτη από κοντά (όλες οι αποστολές προς αυτούς έχουν αποτύχει) θα εξερευνήσει η αποστολή ΜΜΧ (Martian Moons eXploration) της ιαπωνικής JAXA, που προβλέπεται να εκτοξευτεί το 2024. Η αποστολή, βαδίζοντας στα χνάρια της πετυχημένης αποστολής «Χαγιαμπούσα-2» στον αστεροειδή Ριούγκου, θα προσπαθήσει να φέρει πίσω στη Γη το 2029 δείγματα εδάφους από ένα από τα δύο φεγγάρια του κόκκινου πλανήτη. Θα υπάρξει και ευρωπαϊκή συμβολή, καθώς ανακοινώθηκε ότι το Γερμανικό Κέντρο Αεροδιαστημικής (DLR) και η Γαλλική Διαστημική Υπηρεσία (CNES) θα κατασκευάσουν το ρόβερ που θα κινηθεί πάνω στον Φόβο ή τον Δείμο, για να κάνει μετρήσεις και να συλλέξει στοιχεία κυριολεκτικά επιτόπου.
Ενας από τους στόχους της αποστολής είναι να διευκρινιστεί ποια από τις δύο θεωρίες για την προέλευση των δορυφόρων του Αρη είναι πιο πιθανή. Η μία υποθέτει ότι πρόκειται για αστεροειδείς που συνέλαβε βαρυτικά ο Αρης λίγο μετά τον σχηματισμό του και η άλλη ότι πρόκειται για κομμάτια του ίδιου του πλανήτη, που εκτινάχθηκαν μετά από πρόσκρουση πάνω του κάποιου άλλου αρκετά μεγάλου σώματος. Βεβαίως, από την καλή θέση παρακολούθησης, που αποτελεί η τροχιά στην περιοχή που περιφέρεται ο Φόβος, το σκάφος της αποστολής MMX θα μπορέσει να παρατηρήσει καλύτερα τους μηχανισμούς της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας στον Αρη και να συλλέξει δεδομένα χρήσιμα για τη μελέτη της εξέλιξης προβιοτικών περιβαλλόντων, ως προϋπόθεσης για την εμφάνιση και διατήρηση ζωής στο ηλιακό σύστημα.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγές: www.nasa.gov, www.esa.int, http://mmx.isas.jaxa.jp