2016 - podsumowanie odkryć w astronautyce
Wysłane przez grabianski w 2016-12-28
Kończy się 2016 rok. Nowy rok kalendarzowy to częsta okazja do różnych podsumowań. Czas też na podsumowanie osiągnięć astronautyki. 2016 rok obfitował w tak dużo naukowych sukcesów z dziedziny badań ciał niebieskich, że nie sposób wyczerpująco je wszystkie opisać. Poniżej subiektywna lista dziesięciu najważniejszych sfer badań, które przyniosły najciekawsze odkrycia i przysporzyły nowych pytań, na które odpowiedzi postaramy się znaleźć w 2017 roku.
Kolejny rok badań wokół Marsa
Większość uwagi w tym roku wokół badań marsjańskich skupiła się na europejsko-rosyjskiej misji ExoMars. Statek wystartował na pokładzie rosyjskiej rakiety Proton-M w marcu mijającego roku. ExoMars jest programem składającym się z dwóch etapów: orbitera TGO (Trace Gas Orbiter) wraz z demonstratorem technologii lądowania Schiaparelli oraz lądownikiem naukowym z łazikiem, które mają wystartować w drugiej fazie misji, w 2018 roku.
Misja udała się połowicznie – po siedmiu miesiącach podróży orbiter TGO wszedł poprawnie na orbitę wokół Czerwonej Planety, jednak lądownik Schiaparelli przedwcześnie wyłączył swój silnik i roztrzaskał się na powierzchni.
Celami naukowymi misji TGO jest wykonanie mapy atmosfery planety, ze szczególnym uwzględnieniem metanu i innych gazów śladowych, które mogłyby dowodzić możliwej aktywności biologicznej na Marsie. Oprócz tego statek powiększy marsjańską sieć komunikacyjną, w którego skład wchodzą obecnie orbitery MRO oraz Mars Express.
Europejska Agencja Kosmiczna świętuje 13 lat badań geologicznych Marsa przez swoją sondę Mars Express. Co roku przychodzą od sondy dane, na podstawie których dokonuje się ciekawych odkryć. W maju 2016 roku potwierdzono obserwację przez sondę, na żywo chmur jonosferycznych, które do tej pory były zaobserwowane jedynie z Ziemi.
Chmury na wysokości 250 km to niespotykane zjawisko i do tej pory nie zostało zaobserwowane przez żaden z orbiterów marsjańskich. Mars Express spojrzał w 2012 roku na interakcje wiatru słonecznego z górną warstwą atmosfery Marsa. Okazało się, że wyrzut masy koronalnej ze Słońca uderzył w atmosferę marsjańską w tym samym miejscu i czasie, w którym pojawiła się ta niezwykła chmura.
Korelacja między wyrzutem masy ze Słońca a powstaniem chmur nie oznacza jednak, że wyrzuty koronalne są na pewno przyczyną występowania tego zjawiska. Po raz pierwszy naukowcy mieli jednak okazję zbadać takie powiązania z pozycji orbity wokół Czerwonej Planety.
Misja Mars Express została przedłużona do 2018 roku. W ciągu tego roku działania poprawiła ona nasze rozumienie wielu zjawisk geologicznych: zaobserwowano ślady prehistorycznej powodzi na Marsie, napięć tektonicznych oraz glejzerów sprzed kilkuset milionów lat.
Pierwsze wyniki naukowe spłynęły także z misji Indyjskiej Agencji Kosmicznej ISRO – MOM (Mars Orbiter Mission). Indyjski orbiter jest demonstratorem technologicznym dla przyszłej bardziej ambitnej misji. MOM jednak nie tylko demonstruje możliwości eksploracyjne Indii, ale również dokonuje badań naukowych marsjańskiej atmosfery i co jakiś czas publikuje fantastyczne zdjęcia powierzchni. Z okazji roku działania, zespół misji opublikował marsjański atlas podsumowujący najciekawsze obserwacje i fotografie:
http://www.isro.gov.in/sites/default/fi ... -mars-o....
Amerykańska misja MRO już od 10 lat bada z powodzeniem Marsa. W tym roku dokonała szeregu obserwacji z czego najciekawszymi były: odkrycie masywnych ilości lodu wodnego pod powierzchnią Utopia Planitia, bezpośrednie powiązanie temperatury atmosfery z trzema typami burz piaskowych występujących po sobie w sezonie letnim na południowej półkuli Marsa.
W podsumowaniu rocznym badań Marsa nie można pominąć sondy MAVEN – skupionej całkowicie na badaniu atmosfery Czerwonej Planety. Był to drugi rok działania tego satelity. W jego trakcie sonda wysłała cenne dane opisujące pole magnetyczne planety, pole grawitacyjne oraz dane z ucieczki wody z atmosfery Marsa. Naukowa faza misji potrwa do końca 2018 roku. Następnie MAVEN przejmie rolę przekaźnika telekomunikacyjnego do co najmniej 2024 roku.
Nie sposób wymienić w podsumowaniu wszystkich odkryć i rezultatów badań sond marsjańskich. Dość powiedzieć, że nie wspomniano słowem o wciąż funkcjonującym orbiterze Mars Oddysey, który startował z Ziemi 15 lat temu. W osobnym rozdziale opisujemy działania dwóch aktywnych łazików marsjańskich.
Wybrane artykuły z portalu Urania:
• Co dalej z misją ExoMars
• ExoMars - błąd oprogramowania przyczyną rozbicia łazika
• Mroźne marsjańskie doliny
• MRO już od 10 lat bada Marsa
Pluton – badania miliardy kilometrów od Ziemi
W październiku 2016 roku New Horizons przesłał ostatnie bity danych, które trzymał w pamięci cyfrowej od przelotu w pobliżu Plutona w lipcu 2015 roku.
W mijającym roku New Horizons przesyłał dane, które doprowadziły do wielu ciekawych odkryć i sprawiły, że Pluton jest światem o wiele ciekawszym i tajemniczym niż się spodziewano.
Danych z ubiegłorocznego przelotu było tak dużo, że ich wysłanie zajęło sondzie 15 miesięcy. Ostatnie informacje spłynęły dokładnie 25 października. Minie jeszcze dużo czasu zanim wszystkie wykonane naukowe obserwacje zostaną przeanalizowane, jednak w tym roku dużo już na temat Plutona zostało powiedziane.
Pierwsze dane poddane analizie w 2016 roku dotyczyły formacji czerwonego materiału na dnach kraterów Plutona pochodzącego z reakcji metanu i azotu w atmosferze. Ciekawym spostrzeżeniem była lokalizacja tego materiału w kanałach i kraterach, co wskazuje, że grube warstwy musiały się jakoś tam przemieścić. Obecnie o transport materiału podejrzewa się lodowe podłoże albo wiatr.
Oprócz tego udało się w styczniu pozyskać obrazy z rejonu Sputnik Planum. Okazało się, że na jego powierzchni występują bloki zamarzniętej wody dryfującej nad zestalonym azotem. Zbadano także blokową strukturę równiny. Wyraźna komórkowa budowa jest zapewne wynikiem konwekcji termalnej lodu azotowego.
Okazało się także, że znajdująca się na południowej półkuli góra Wright Mons ma bardzo świeżą geologicznie powierzchnię. Wniosek płynie z tego taki, że prawdopodobnie w niedalekiej geologicznej przeszłości góra ta była aktywnym kriowulkanem. Musi to zostać jeszcze potwierdzone, jednak wszystko na to wskazuje, że mamy do czynienia z największym odkrytym wulkanem w zewnętrznym Układzie Słonecznym.
Wszystkie prowadzone obserwacje wyraźnie pokazują, że na Plutonie jest więcej lodu niż się spodziewano.
W pierwszych miesiącach 2016 roku na Ziemię przybyły także dane z obserwacji księzyca Plutona Charona. Powierzchnia Charona jest tak poprzecinana tektonicznie, że jest pewne iż musiał on kiedyś posiadać ocean pod swoją powierzchnią, który następnie zamarzł, zwiększył objętość i utworzył wielkoskalowe uskoki. Z danych pozyskanych jeszcze w 2015 roku wynikało, że zewnętrzna warstwa Charona składa się z zamarzniętej wody, teraz jednak wzbogaciliśmy się o informacje, że kiedyś księżyc ten (na skutek rozpadów promieniotwórczych i ciepła wewnętrznego) mógł stopić ten lód, tworząc w ten sposób ocean pod swoją powierzchnią.
W marcu odkryto czapy stałego metanu na czubkach gór na południowej półkuli Plutona. W innym natomiast rejonie doszukano się procesów sublimacyjnych metanu na wielką skalę. Kolejne fotografie potwierdziły fakt, że niegdyś, być może miliardy lat temu po powierzchni planety karłowatej płynęły ciekłe substancje.
Kwiecień upłynął pod znakiem badań pęknięć na powierzchni Plutona oraz pozyskania dokładniejszych informacji dotyczących azotowej atmosfery.
W maju zbadano interakcje wiatru słonecznego i atmosfery Plutona. Okazuje się, że Pluton zachowuje się pod tym względem nie do końca jak planety, ale też nie całkiem jak komety. Takie „hybrydowe” zachowanie jest wyjątkowe w całym Układzie Słonecznym.
Również w maju zaobserwowano dokładnie pionową strukturę atmosfery Plutona. Struktura ta wydaje się wyjątkowo ciągła na całym obszarze planety karłowatej. Udział azotu, metanu i węglowodorów jest podobna w wielu lokalizacjach. Współczynnik ucieczki azotu z atmosfery okazał się 1000 razy mniejszy niż przewidywano przed przelotem sondy.
W miesiącach letnich, przysyłane dane nie przestały zaskakiwać pod względem różnorodności powierzchni Plutona. Po raz kolejny przyjrzano się dokładnie rejonowi Sputnik Planum i konwekcyjnym komórkom z azotowego lodu. Wiek tych aktywnych geologicznie struktur oceniono na 500 000 lat. Sputnik Planum jest według wielu naukowców słusznie uznawany za jedno z najważniejszych i najbardziej spektakularnych odkryć w dziedzinie eksploracji planetarnej. Dalsze badania rejonu Sputnik Planum doprowadziły do zmiany jego nazwy na Sputnik Planitia – bardziej oddającej geograficzne cechy tego terenu. Okazało się także, że do stworzenia tego rejonu niepotrzebne było uderzenie obiektu z Pasa Kuipera.
Wybrane artykuły z portalu Urania:
• Niebieska atmosfera Plutona w podczerwieni
• Nowe zdjęcia pokrytych śniegiem szczytów na Plutonie
• Procesy konwekcji odnawiają powierzchnię Plutona
• Różnorodność powierzchni Plutona na krawędzi ciemności
• Ostatnie bajty danych z sondy New Horizons
• Niezbadane głębiny Plutona
Początek badań Jowisza przez Juno
5 lipca 2016 roku do Jowisza doleciała sonda Juno rozpoczynając kolejny rozdział fascynujących badań obiektów odległego Zewnętrznego Układu Słonecznego.
Po pierwszym sukcesie związanym z udanym wprowadzeniem statku na eliptyczną orbitę o okresie obiegu prawie dwóch miesięcy nastąpiła seria niepowodzeń. Juno miał początkowo wykonać dwie takie wstępne orbity, a następnie 19 października miał odpalić swój główny silnik obniżając się do orbity naukowej o okresie obiegu 14 dni.
Niestety, kilka dni przed planowanym manewrem, kontrola naziemna wykryła problem szybkości działania dwóch zaworów systemu napędowego sondy. Od tej pory sukcesywnie kolejne potencjalne terminy manewru zmniejszenia orbity mijają i na razie nie wiadomo, czy i kiedy sonda miałaby zmienić orbitę. Kolejna okazja przypadnie w lutym 2017 roku.
Co ciekawe, ta, teoretycznie wstępna orbita jest tak skonstruowana, że momenty bliskiego przelotu nad Jowiszem umożliwiają takiej samej jakości badania planety. Odstępy jednak pomiędzy kolejnymi przelotami są 4 razy dłuższe, co w trudnym środowisku promieniowania jest dla sondy zabójcze.
Przez wejście sondy w tryb awaryjny, dopiero 11 grudnia nastąpił pierwszy, w pełni naukowy bliski przelot przez peryjowium (punkt najbliżej Jowisza na orbicie). Jakby tego było mało, ważny instrument Juno – JIRAM nie działał podczas przelotu z powodu aktualizacji oprogramowania.
Miejmy nadzieję, że przyszły rok będzie dla sondy łaskawszy i zrealizuje ona naukowe cele misji.
Wybrane artykuły z portalu Urania:
• Sonda Juno dotarła do Jowisza
Niestrudzone łaziki marsjańskie
Po powierzchni Marsa swoją wędrówkę kontynuowały w 2016 roku dwa aktywne łaziki marsjańskie. Odkryły wiele nowych tajemnic na powierzchni Czerwonej Planety i potwierdziły wiele już istniejących teorii geologicznych.
Curiosity już od czterech lat bada zakątki krateru Gale’a i wznoszącej się pośrodku góry Aeolis Mons (Góry Sharpa). W pierwszych miesiącach mijającego roku łazik pokonał najtrudniejszy do tej pory teren – Naukluft Plateau – rejon podnóża góry.
Niewielki płaskowyż cechuje się podłożem skalnym zerodowanym od milionów lat przez wiatr. Urozmaicony teren wyżłobień i grzbietów skalnych oprócz wielkiej wartości geologicznej niesie ze sobą ryzyko uszkodzenia kół, które już i tak zostały mocno nadwyrężone.
Na szczęście wiosenna wędrówka łazika nie przyniosła żadnych uszkodzeń. W kwietniu minął drugi rok marsjański badań łazika. Możliwe było potwierdzenie zaobserwowanych przed rokiem zmian sezonowych na planecie. Udało się wyodrębnić charakterystyczne dla marsjańskich pór roku zmiany pogodowe od sporadycznych zdarzeń meteorologicznych. Wśród stałych obserwacji przez te dwa marsjańskie lata temperatury zmieniały się od pogody w lato (16 stopni C) do minimalnych temperatur podczas zimowych nocy (-100 stopni C).
Z innych ciekawych zmian sezonowych potwierdzonych w tym roku można wymienić bardzo wysokie zmiany ciśnienia atmosferycznego pomiędzy okresem letnim i zimowym (około 25%) oraz zmiany w przejrzystości atmosfery planety (zimą widoczność nawet 130 km, natomiast w lato, zmniejszała się w kraterze do jedynie 30 km).
Po opuszczeniu płaskowyżu łazik udał się do warstw górskich, gdzie wykonywał regularnie odwierty w wybranych przez naukowców skałach. W lipcu przez moment został dotknięty przez tryb awaryjny spowodowany drobnym defektem w oprogramowaniu. Wszystko jednak dobrze się skończyło i Curiosity wznowił wspinaczkę.
We wrześniu łazik eksplorował rejon Murray Buttes – dolnej warstwy góry Sharpa. Krajobrazy zerodowanego piaskowca odkrywają tajemnice zmian geologicznych w górze, zmienianej przez wody gruntowe i wiatr.
W grudniu miał nastąpić kolejny odwiert łazika, pojawił się niestety problem z mechanizmem i do tej pory nie udało się go rozwiązać. Curiosity wciąż dostarcza ważnych danych naukowych. Wysłał na Ziemię dowody, na to jak dawne jeziora i wilgotne środowisko zmieniło się miliardy lat temu tworząc bogate środowisko chemiczne, które mogło kiedyś zapewniać warunki dla mikrobiologicznego życia.
Wraz z wykonywaniem badań skał na coraz wyższych warstwach góry, łazik spogląda coraz bliżej teraźniejszości, poznając geologię krateru poruszając się do przodu w czasie od starszych do nowszych warstw, poznając wysoką dynamikę zmian minerałów budujących skały.
Łazik Opportunity miał działać przez około 90 dni. W tym roku mija 12 rok jego misji... Tej zimy poszczęściło mu się, wiatr marsjański tak dobrze wyczyścił panele, że łazik nie musiał odpoczywać schowany na dogodnym stoku, by łapać zimowe promienie słońca. Wygenerowana przez panele energia wystarczyła, by jeździć i wykonywać kolejne badania, również podczas zimowych miesięcy.
Na początku mijającego roku Opportunity badał skały w regionie Doliny Maraton. Później próbował wspiąć się do kolejnego celu badań, teren okazał się jednak zbyt śliski i zrezygnowano z tego. NASA przedłużyła oficjalnie misję łazika o dwa lata. Kolejnym celem, jest oddalony od obecnej lokacji o około kilometr, wąwóz długości 250 metrów, który mógł być stworzony przez płynącą tu kiedyś wodę.
Opportunity przebędzie cały wąwóz, a następnie uda się do samego spodu krateru Endeavour. Tam porówna znajdujące się skały i teren do tego co spotkał podczas swojej misji na zewnątrz krateru.
Czekamy więc na kolejne odkrycia niezmordowanego łazika, który już 50-krotnie przekroczył swój planowany czas działania.
