Mokslo ir technologijų pasaulis

Po de­šim­ties me­tų skry­džio nuo Že­mės, vie­na iš am­bi­cin­giau­sių žmo­ni­jos kos­mi­nių mi­si­jų ar­tė­ja pr­ie apo­gė­jaus – jau­di­nan­čio nu­si­lei­di­mo ant ko­me­tos pa­vir­šiaus

Mattas Tayloras greitai pajus labiausiai kankinančias 28 minutes ir 20 sekundžių savo gyvenime. Būtent tiek signalas keliauja 500 milijonų kilometrų nuo 67P Churyumov-Gerasimenko kometos iki Europos kosmoso agentūros (ESA) misijos kontrolės centro Darmstadte, Vokietijoje. Būtent tiek Taylorui teks laukti, kad sužinotų, ar jo komandai pavyko į istoriją įrašyti pirmąjį erdvėlaivio nutupdymą ant kometos.

ESA zondas, Rosetta, sukosi apie kometą 67P nuo rugpjūčio. Bet drąsiausia misijos dalis prasideda lapkričio 12 d. 08:35 Grinvičo laiku [10:35 Lietuvos laiku], Rosetta paleis skalbimo mašinos dydžio aparatą Philae. Kitas 7 valandas ar panašiai, Philae'ą 23 km žemyn trauks silpnutė kometos gravitacija. Nusileidimas planuojamas apie 15:30 GMT [17:30 Lietuvos laiku], kai prasidės kamuojantis Philae'o signalo laukimas.

Nepavykti gali daug kas. Philae'as gali pralėkti taikinį. Gali atšokti nuo kometos. Arba sudužti. Jį netgi galėtų į skutelius sudraskyti iš kometos besiveržiančių dujų srovė. „Tai sudėtingiausia ESA misija,“ sako Tayloras. 16:00 GMT [18:00 Lietuvos laiku] žinosime ar Philae'ui pavyko nusipelnyti vietą ant kosmoso garbės pakylos ir pradėti pionieriškus mokslinius tyrimus, ar jis tapo beprotiškai brangia kosmine šiukšle.

Apie 67P norime sužinoti labai daug. „Daugelis mūsų įsitikinę, kad gyvybė Žemėje tapo įmanoma tik todėl, kad į ją vandenį ir tam tikras organines medžiagas atnešė kometos,“ sako Philae'ą vairuojantis mokslininkas Jean-Pierre Bibring iš kosmoso astrofizikos instituto Orsay, Prancūzijoje.

Kometos dažnai vadinamos purvino sniego gniūžtėmis. Jos atsirado Saulės sistemos formavimosi pradžioje ir susiformavo visur, kur galėjo užšalti vanduo. Anuomet dulkės ir uolienos apsijungdavo į vis didesnius protopasaulius, kurie savo ruožtu susiliedavo į planetas. Kometos taip pat dalyvavo šiame procese ir į besiformuojančias planetas atnešė vandens.

Dabartinės planetos yra astronominiai likučiai. Jupiterio ir Saturno gravitacija išsviedė jas į toliausius Saulės sistemos pakraščius. Dabar jos klajoja tamsoje, siejamos su Saule tik plonytėmis gravitacijos gijomis. Kartkartėmis kuri nors atskrieja link Saulės ir galime pažvelgti į laikus, kai jos užpildė visą Saulės sistemą.

Antžeminiai maždaug 150-ies kometų stebėjimai atskleidė, kad jose gausu organinių komponentų. Praktiškai neabejojama, kad jos pagelbėjo aprūpinti mūsų planetą molekuliniais gyvybės statymo blokais. „Fundamentalus atsakymo laukiantis klausimas yra tai, kokios sudėtingos molekulės yra kometoje?“ sako Mike'as A'Hearnas iš Marylando universiteto College Parke.

Šias molekules atpažinti iš Žemės sudėtinga, kadangi remiamasi tuo, ką kometos į kosmosą išmeta, formuodamos savo uodegą. Molekulės retai išlieka nepakitusios, kad astronomai mato tik fragmentus, dažniausiai tik porą ar trejetą anglies atomų. Nesuirusias molekules kometos paviršiuje kartais galima išvysti infraraudonąją šviesą fiksuojančia įranga, bet kometos retai tampa pakankamai šviesios šiame diapazone, kad būtų gaunamas tinkamas signala.

Geriau aplankyti kometą. 2005-aisiais A'Hearn vadovavo NASA misijai Deep Impact, iššovusiai varinį sviedinį į kometą Tempel 1 ir stebėjusiai susidūrimo išmestų dujų ir dulkių debesį. Tik bėda, kad smūgis suardė daugelį taip dominančių organinių molekulių.

Iš tolo Rosetta jau suodė supuvusių kiaušinių, kačių šlapimo ir karčiųjų migdolų dvelktelėjimą.

Išbandžius smūgį, metas imtis kutenimo. Philae įkiš savo mechanines rankas į nepažeistus anglies junginius ir išanalizuos juos daugeliu instrumentų. „Philae turėtų viską išaiškinti,“ tikisi A'Hearnas.

Bet pirmiausia reikia ten nusigauti. Paprastai skridimas būna lengviausia užduotis. Be zondui trukdančio oro slėgio ir trinties, jie skrieja tiksliomis, kurias galima paskaičiuoti, naudojantis Niutono traukos dėsniu. Šalia kometos reikalai keičiasi. Pirmiausia, kometos gravitacija labai silpna. Rosetta turėjo prisigretinti per 30 km, kad pajustų 67P trauką. Iki tol, manevravimui apie taikinį, reikėjo įjunginėti variklius.

Tačiau tai ne blogiausia. Saulės karštis garina kometos ledą ir sukuria atmosferą, vadinamąją komą, srūvančią tolyn ir sudarančią charakteringą uodegą. Tai nėra laipsniškas ar tolygus procesas. Aktyvumas pasireiškia įvairiose kometos vietose, o išsiskiriančių dujų kiekis smarkiai svyruoja.

Pavojai už kiekvieno kampo

Rosetta'os didžiuliai 70 m² saulės elementai veikia kaip burės ir tai reiškia, kad zondas nuolat talžomas ir nenuspėjamai keičia savo kursą ir orientaciją. Antžeminei komandai teko priprasti prie navigacijos kameros vaizdų, rodančių tuščią kosmosą, užuot rodžius kometą. „Su Rosetta niekada nebūti ten, kur manaisi esantis,“ sako su misija dirbantis Nicolas Altobelli iš ESA.

Nors misijos kontrolieriaijau priprato taisyti šiuos vingiavimus, iš anksto jų numatyti niekaip neina. O prie Saulės artėjanti kometa šyla, aktyvėja ir problema gilėja.

O tai reiškia, kad komanda negali žinoti Rosetta'os padėties, kai bus paleistas nusileidimo aparatas. Negali ir tiksliai žinoti, kaip Philae'as nukris ant paviršiaus. Atsižvelgiant į visus tiksliai nežinomus veiksnius, Philae'as gali nusileisti bet kur per puskilometrį nuo numatytos nusileidimo vietos – ir tai didelė problema.

Misijos pradžioje komanda manė, kad kometa yra bulvės formos objektas su dideliais glotniais paviršiaus plotais. Tada sėkmingo nusileidimo tikimybę vertino 70 – 75%. Dabar visi statymai atšaukiami.

Priežastis – dramatiška ir netikėta kometos forma. Kai nauji atvaizdai iš Rosetta'os pasiekė Bibringo laboratoriją liepos 14 d., matėsi, kad 67P veikiau primena guminį ančiuką, o ne bulvę. Netgi dabar mažesnioji dalis vadinama galva, o didesnioji – kūnu.

Kas dar blogiau, iš atvaizdų paaiškėjo, kad 67P kas 12 valandų sukosi apie ašį, kampu einančią per ančiuko kaklą, o ne galvos link kojų. „Jis makalavosi visomis skirtingomis kryptimis,“ sako Bibringas, „Kai tai išvydome, bijojome, kad nepavyks. nebūtų kur saugiai nusileisti. Buvome susijaudinę, bet desperatiški.“

Bet gyveni tik vieną kartą, tad skrydžio dinamikos komanda ėmėsi ieškoti, kaip tai būtų galima įgyvendinti. Visų nuostabai, paaiškėjo, kad nusileisti galima ne vienoje vietoje bet tik didžiausiu greičiu, kuriam nusileidimo aparatas buvo sukonstruotas. Komandos ūpas pakilo.

Tada atėjo detalesni atvaizdai. „Mūsų baimės atgijo išvydus įvairiausias paviršiaus struktūras, kurių nė neįsivaizdavome. Paviršius visai nepanašus į plokščią, o atrodo siaubingai nelygus,“ sako Bibringas.

Iš penkių nusileidimo vietų kandidačių, daugiausiai žadanti buvo B. Ji buvo vienintelė, daugmaž plokščia visame nusileidimo plote. Bet blogų naujienų ilgai laukti nereikėjo. Raiškesni atvaizdai parodė, kad nusileidimo laukas nusėtas 2 – 10 metrų skersmens rieduliais. Ten galėjo būti ir dešimtys tūkstančių smulkesnių akmenų. Jeigu Philae ant kurio nors iš jų nusileistų, jis galėtų apsiversti ar sulūžti.

Tad misijos kontrolieriai galiausiai sutarė dėl nusileidimo vietos J. J yra ant ančiuko galvos viršaus. Tai ne plokščiausia vieta, bet ten mažiau nuokalnių. kurių statumas viršija Philae'o maksimalius 30 laipsnių. „Tai nebūtinai geriausia vieta mokslui, bet čia didžiausia sėkmės tikimybė,“ paaiškina Bibringas.

Philae'ui pavyks, jo moksliniai tyrimai prasidės įmanomai greičiau

Bibringas atviras visoms galimybėms, bet pažymi, kad kometos aktyvumą lemia jos forma. Pavyzdžiui, paviršiaus įtrūkimą pasiekianti Saulės šviesa garina ledą ir platina plyšį. Tai sustiprina aktyvumą ir pradeda uždarą grandinę. Kur anksčiau buvo plyšys, dabar jau tarpeklis. Tai rodo, kas galėjo nutikti su 67P. Iki šiol didžiausias aktyvumas stebimas ant kaklo, o tai reiškia, kad jis neišvengiamai plonėja ir silpnėja. „Jei pasiseks, į dalis ji subyrės kitą dieną po mūsų nusileidimo,“ pusiau juokaudamas sako jis.

Rosetta'os instrumentai jau pradėjo matuoti 67P. Jų duomenimis, kometa yra 4 km pločio storiausioje vietoje ir visai nėra tanki – tiesą sakant, jos tankis daug mažesnis nei vandens ledo. Tai reiškia, kad daugiau, nei 60% kometos 67P sudaro tuščia erdvė. Tikriausiai tai reiškia, kad viduje yra didelės tuštumos – kometai aktyvėjant, galinčios atsiverti katedrų dydžio erdvės. „Tiesiog dar nežinome,“ sako Martinas Pätzoldas iš Kiolno universiteto Vokietijoje. Gali būti, kad dulkės ir dujos yra putliame, silpnai susijungusiame agregate. „Kaip bebūtų, tai padės išsiaiškinti, kaip formuojasi kometos. Iš tiesų šito kol kas nežinome,“ sako jis.

Jei Philae'as sėkmingai nusileis, jo instrumentai pateiks mums atsakymą. Pirma mokslinių tyrimų fazė vyks, kol nusileidimo patvirtinimo signalas keliaus į Žemę. Jame bus informacija apie Philae'o poziciją, orientaciją ir būklę. Aparato komandai išanalizavus šiuos duomenis, Philae'as pradės gręžimąsi į kometą ir cheminius eksperimentus.

Jie truks, kol pakaks Philae'o pradinių baterijų energijos. Šioms išsekus – po 40 – 50 valandų nuo nusileidimo, – aparatas persijungs į baterijas, kraunamas Saulės elementais. Jei viskas pavyks, Philae'as pradės ilgąją mokslinių tyrimų fazę, kurioje bus vykdomi vis tikslesni eksperimentai paviršiuje.

Jei įkraunamos baterijos laikys ir nebus nepalankaus aparatą galinčio pažeisti kometos aktyvumo, misija baigsis 2015 metų kovą. Tada kometa bus arčiau Saulės, ir temperatūra pradės kenkti aparato elektronikai.

Jei Philae'as iki tol išgyvens, tai bus didžiulis triumfas. Jo duomenys kometų tyrėjus užims ilgiems metams. Bibringo atveju, daugiausiai žada organinė chemija ir jos vaidmuo gyvybės atsiradime Žemėje – ir potencialiai visur kitur. „Klausimas „Ar esame vieni visatoje?“ yra tiesiogiai susijęs su tuo, ką tiriame šia misija,“ pažymi jis.

Juk planetų medžiotojai sukatalogavo daugiau, nei 1800 planetų, besisukančių apie daugiau, nei 1100 žvaigždžių. Jos gali ir neatrodyti panašios į mūsiškę planetų sistemą, bet ar tai reiškia, kas jos visos dykros? Nebūtinai. Mokslininkai aptiko kometas 11-oje kitų planetų sistemų. Tad sudėtingos organinės chemijos, vykstančios kometose ir jaunose planetų sistemose gali suteikti taip trūkstamų užuominų apie tai, kaip gyvybė atsiranda ir paverčia jauną planetą į potencialią buveinę.

Taigi, tikriausiai nenuostabu, kad rugsėjį, stovėdamas prieš šimtus planetologų ir norėdamas pateikti ataskaitą, susilaukė spontaniškų plojimų jau pačiu pirmuoju sakiniu: „Tai seksualiausia į kosmosą kada nors pasiųsta misija.“

Bet neapsigaukite; seksualumas susijęs su rizika. Nepasisekimo rizika didelė. Nors pagrindinio aparato misija tęsis, nepriklausomai Philae'o sėkmės, pasaulis laukia lapkričio 12-os d.

„Nei nepavyks dėl ko nors, ko negalėjome numatyti, tada nieko tokio,“ sako Bibringas. „Blogiau būtų, jei būsime ką nepakankamai įvertinę kažką, ko neturėjome neįvertinti.“ Todėl jis ir visi kiti Rosetta'os nariai dirba viršvalandžius, galvodami ir pergalvodami kiekvieną galimybę ir rengdamiesi joms kaip įmanoma geriau. „Atrodau taip senai, nes tai toks sunkus darbas,“ šypteli 41-metis Tayloras.

Pati Rosetta pirmą kartą buvo aptarta prieš 25 metus, ir Bibringas ten buvo. „Per tiek laiko misijai atiduodi daug savęs,“ sako jis. „Kaip kažkas pasakė: žlugimas nėra variantas. Tad, mes nesužlugsime. Tai tiek. Ką dar galėčiau pasakyti?“

Stuart Clark
New Scientist № 2994