Az üstökösök a Naprendszer égitestjeit kutató űrszondák egyik elsôdleges célpontja, mivel még megtalálhatók bennük a Naprendszer keletkezésekor fennmaradt anyagok. Tanulmányozásukkal sokmindent megtudhatunk az akkori feltételekrôl és a csillagközi anyagról, amelybôl az ôsköd keletkezett. Ezenkívül az üstökösök olyan összetett szerves vegyületeket tartalmazhatnak, melyek még a Naprendszer korai idôszakában keletkeztek. Az utóbbi idôben olyan feltételezés is született, miszerint üstökös becsapódásokból származik a belsô bolygók vízkészletének nagy része, és a földi élet kialakulásához szükséges szerves vegyületek.
Az űrszondákkal végzett helyszíni vizsgálatok - közelrepülések vagy leszállások alkalmával - érzékenység és a kísérletek változatossága szempontjából nagyon korlátozottak. A Stardust és a hozzá hasonló űrszondák által a Földre visszahozott kis mennyiségű anyagminta a küldetés során jelentôs változásokat szenvedhet. A Stardust esetében pl. a begyűjtött anyagra sok hatással van, hogy a por részecskék és gáz molekulák 6 km/s sebességgel csapódnak be a mintagyűjtô berendezés aerogéljébe.Igy nagyon fontos lenne nagy mennyiségű érintetlen anyagminta visszahozása egy üstökös magjának felszínérôl. A nemrég felvetôdött CNSR (Comet Nucleus Sample Return) küldetés terve kissé különbözik az eddigi külsô-naprendszer küldetésekhez képest. A szonda egy külsô-naprendszerbôl származó objektumot fog tanulmányozni. Ez az objektum a rövid periódusú üstökösök egyike lesz, amely nem sokkal ezelôtt a Jupiter hatása miatt néhány éves periódusú pályára állt a belsô-naprendszerben. Igy a szondának nem lenne szüksége nukleáris energia forrásra, hanem hagyományos napelemtáblákkal lenne felszerelve. Tulajdonképpen egy megnövelt SEP (Solar-Electric Propulsion - Nap-elektromos meghajtás) egységet használna, amely nagyon kis tömegű, nagy méretű napelemtáblával müködtetett ionhajtóművekkel rendelkezne. A napelemtábla összesen 10-20 kW energiát szolgáltatna. A jelenlegi küldetésterv hasonló a 2000-ben törölt Deep Space 4 küldetéshez, amely a Tempel 1 üstökösbôl hozott volna mintát.
A szonda a SEP egységet használná fel, hogy pályáját összehangolja az üstökösével és nagyon közeli, lassú pályára álljon a kis méretű mag körül. Ezután egy kisebb leszálló egység vállna le, amely simán leszállna a mag felszínére (késôbb remélhetôleg egy másik helyen is végezne leszállást). Itt néhány méterre fúrna le anyagmintáért, hogy bíztos legyen abba, áthatol a Nap által ért és megváltoztatott felsô rétegeken. A mintavétel után pályára áll és újra összekapcsolódik az anyaszondával. Az anyagmintát áthelyezik az szondába, amely a SEP hajtóművet használva visszatér a Földre és 7-8 éves küldetés után a mintát szállító kis visszatérô kapszula leszállna a Földön.
Ezen a terven néhány változtatást is fontolóra vehetnek. Pl. figyelembe véve az üstökös magjának gyenge gravitációját, a különváló leszálló egységet elhagyhatják, a leszállást és a mintavételt pedig maga a szonda végezné (valószínűleg lebegve a felszín fölött, ahonnan egy tartóoszlopon nyújtanák ki a mintavevôt a megfelelô helyre). Ezzel lehetôvé válna a nagyon összetett és kockázatos automatikus megközelítô/összekapcsoló rendszer mellôzése, ugyanakkor ez azt jelentené, hogy a szonda napelemtábláit jelentôsen beszennyeznék a felszínbôl feltörô porrészecskék, zavarva az ionhajtómű késôbbi müködését. Ezért a napelemeket úgy kellene megtervezni, hogy azok az üstökös megközelítése alatt összehajtódjanak, vagy a művelet után a szonda külön kémiai hajtóművet használna a Földre való visszatéréshez.
A küldetés tudományos szempontból nagyon fontos. Fontossági sorrendben a külsô-naprendszer küldetések között a 3. helyen áll, a Plútó-szonda és az Europa Orbiter után. De ugyancsak összetett és drága programról van szó. Ezek miatt törölték volt a Deep Space 4 küldetést is. A CNSR küldetés jelenlegi költségei meghaladják az 1.1 milliárd dollárt. Doug Stetson (Jet Propulsion Laboratory) és Stamatios Krimigis (APL) új elgondolással állt elô 2000. novemberében a program költségeinek csökkentésére.
Az egyik legköltségesebb tényezô az anyagmintát alacsony hômérsékleten tartása, a visszarepülés alatt. Erre azért van szükség, hogy a mintában található jeg ne olvadjon el. Ez a jég nem csak vizet tartalmazhat, hanem nagyon alacsony olvadáspontú vegyületeket is, mint a szén-monoxid vagy a metán.
Stetson és Krimigis elmondása szerint azonban a JPL és az APL kutatói egymástól függetlenül is arra a következtetésre jutottak, hogy ezek a kémiai szempontból egyszerű jegek és illékony szerves vegyületek már a helyszínen is könnyen megvizsgálhatók a jelenleg rendelkezésünkre álló műszerekkel, lehetôvé téve izotópos és kémiai felépítésük tanulmányozását a leszálló egység által. Igy nem kellene teljes egészében visszajuttatni a Földre. Egyéb helyszíni mérésekkel meg lehetne határozni a jég-por keverék változásait a mélység növekedésével. Miután a jegek kiolvadnának az anyagmintából, a megmaradó sokkal összetettebb és nem illékony anyagot hoznák vissza a Földre, melyet nem kell hűteni.
Ez a megváltoztatott elképzelés a CNSR költségeit 600-700 millió dollárra csökkentené, amely már csak egy közepes méretű programnak felel meg. A leszálló egység egyik Krimigis által leírt műszere lenne egy lézerrel ellátott kisméretű tömeg-spektrométer, amely megolvasztaná az anyagmintában található jeget és megvizsgálná. A berendezés azonosítnai tudná a komplex szerves molekulákat.
A következő évtizedek legnagyobb űrszondái, 2. rész
A következő évtizedek legnagyobb űrszondái, 3. rész
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése