WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
FOBOS I DEIMOS
W dziejach nauki nowe teorie często bywały ignorowane bądź spotykały się ze sprzeciwem co bardziej uznanych naukowców. (…) Bez wątpienia każdy astronom-amator marzy o wielkim odkryciu, ale także zdaje sobie sprawę, że trzeba mieć wyjątkowe szczęście, aby tego dokonać. (…) astronomia jest wyjątkowo wdzięcznym zajęciem dla amatorów. (…) Nie potrzeba (…) wielkich nakładów finansowych. (…) prawa Mendla okazały się najbardziej przydatną i logiczną podstawą nowej nauki – genetyki. (…) Mendel (…) o doświadczeniach z grochem zwykł mawiać: „Nadejdzie jeszcze mój dzień”. Wypowiadał te słowa lekko, nawet żartobliwie. (…) prawa Mendla wciąż pozostają słuszne. A wszystko to spowodowały rządki sadzonek grochu w nasłonecznionym ogródku i w specjalnej szklarni, doglądane dziewięć długich lat przez (…) zakonnika, który samotnie zapoczątkował naukową rewolucję. (…) pierwszy numer „ Astounding”, który wyszedł w 1928 roku, miał na okładce ilustrację Franka R. Paula, przedstawiającą widok Jowisza z jednego z jego księżyców. Rysownik przedstawił potężne, wirujące burze w atmosferze planety tak, jak wyglądały one na zdjęciach wykonanych przez sondę Voyager w latach 80.W 1928 roku nie można było tego zobaczyć przez teleskop.
John Malone, Wielcy naukowcy-amatorzy
Oba księżyce Marsa, bliżej poznane dopiero niedawno, nie stanowią jakichś szczególnych ciał niebieskich. Jednak ze względu na położenie blisko Marsa mogą w przyszłości odegrać pewną znaczącą rolę eksploracyjną.
9.1. PODSTAWOWA CHARAKTERYSTYKA KSIĘŻYCÓW MARSA
Fobos i Deimos, odkryte w 1877 r. przez A . Halla, są małymi księżycami Marsa.
Fobos, większy księżyc Marsa, obiega go po synchronicznej orbicie, nachylonej pod kątem 1° i o mimośrodzie 0,01 w odległości 9380 km od planety. Jego okres obiegu wynosi 0,319 d. Rozmiary jego to 14 x 10 km, masa równa 0,018 x 10-7 Mz, gęstość 2,0 g/cm3. Albedo jest bardzo niskie. Prędkość ucieczki wynosi 6 m/s. Widoma wielkość gwiazdowa 11,3.
Deimos, mniejszy księżyc Marsa obiega go po synchronicznej orbicie w odległości 23460 km od planety, nachylonej pod kątem 0,9-2,7° i o mimośrodzie 0,0. Jego okres obiegu wynosi 1,263 d. Rozmiary jego to 8 x 6 km, masa 0,003 x 10-7 Mz, gęstość 1,7 g/cm3. Albedo jest również bardzo niskie. Widoma wielkość gwiazdowa 12,4.
Fobos i Deimos, zgodnie z jedną z hipotez, są prawdopodobnie byłymi planetoidami, przechwyconymi z pobliskiego Marsa rejonu pasa planetoid. Zgodnie z inną koncepcją, bardziej obecnie popularną, księżyce Marsa powstały z pyłu pochodzącego z dysku akrecyjnego, utworzonego w wyniku uderzenia w Marsa w początkach tworzenia się Układu Słonecznego protoplanety o średnicy ok. 2 tys. km.
Księżyce Marsa zbudowane są z bardzo ciemnego materiału, podobnego do chondrytów węglistych. Chondryty stanowią pierwotny materiał Układu Słonecznego, w którym znajdują się okrągłe małe ziarna, tzw. chondrule, zastygłej materii pra-planetarnej. Oba księżyce są pokryte warstwą regolitu podobnego do księżycowego (kilkadziesiąt – kilkaset metrów) i wzbijającego się pyłu, którego warstwa jest większej grubości na Deimosie niż na Fobosie wskutek mniejszego rozpraszającego oddziaływania grawitacji Marsa. Pył pochodzi od uderzeń w globy meteoroidów i rozdrabniania warstwy powierzchniowej. Powstałe po tym drobiny materii zalegają na powierzchni. Na obu małych przecież księżycach nigdy nie występował wulkanizm i nie ma atmosfery, tak więc powierzchnię ukształtowało, zgodnie z powyższym, działanie meteorytów. Występują tu więc liczne kratery uderzeniowe. Największą taką strukturą jest krater Stickney na Fobosie o wielkości ok. 10 km, który ma wtórny krater w środku. Wokół krateru znajdują się liczne bruzdy i pęknięcia o długości do 30 km i szerokości 150-200 m.
Fobos obiega Marsa szybciej niż wynosi obrót planety, co jest przyczyną częstych wschodów na zachodzie Marsa i jego zachodów na wschodzie. Występują liczne zaćmienia (choć zaćmienia Słońca, ze względu na małe rozmiary księżyców, są słabo zauważalne i jedynie obrączkowe) w porze równonocy wiosennej i jesiennej oraz czasem równoczesne lub wzajemne względem siebie księżyców. Czas zaćmień wynosi od kilku sekund do kilku godzin (średnio trzy zaćmienia na dobę). Księżyce są niewidoczne z rejonów okołobiegunowych Marsa. Fobos na Marsie osiąga rozmiar tarczy 12’ i jasność widomą -9m, Deimos niecałe 2’ i jasność – 6m.
Istniały tu teorie o charakterze niemal fantastycznym (J. S. Szkłowski), że księżyce jako wyhamowywane w atmosferze Marsa mają małą gęstość, a więc są w środku puste, czyli pochodzenia sztucznego, związanego z marsjańską cywilizacją. Przyczyną powyższych zjawisk są jednak oddziaływania pływowe planety.
Ze względu na zaobserwowane zbliżanie się księżyców do planety być może za wiele milionów lat zderzą się z nią lub rozbite staną się pierścieniem okołomarsjańskim.
Jeśli chodzi o eksplorację księżyców w przeszłości, realizowały ją drugoplanowo niektóre sondy marsjańskie, np. Mariner 9, który ostatecznie udowodnił, że księżyce są nieregularnymi, starymi, planetoidalnego kształtu ciałami, czyli są naturalnego pochodzenia.
9.2. EKSPLORACJA KSIĘŻYCÓW MARSA W PRZYSZŁOŚCI
Księżyce Marsa, ze względu na niektóre ich cechy i warunki-parametry astronomiczno-fizykalne są stosunkowo korzystnymi miejscami na założenie tam bazy. Wiąże się to m. in. z komunikacją z Marsem i Ziemią, specyfiką i przebiegiem ewentualnych operacji orbitalnych, ich parametrami astrometrycznymi, możliwościami technicznymi w kierowaniu funkcjonowaniem bazy na planecie oraz działaniami astroinżynieryjnymi.
Obiegające Marsa po synchronicznej orbicie księżyce, a zwłaszcza Deimos jako dalszy od planety, mógłby stanowić centrum kierowania operacjami na niej – działaniem pojazdów terenowych, licznymi eksperymentami na powierzchni itp. Tutaj baza jako punkt wypadowy i stacja przesiadkowa na planetę mogłaby ułatwiać i optymalizować operacje na orbicie i łączność na linii Ziemia – Mars. Łatwiej jest planować ekspedycje ze stałego przyczółku niż z będących w ruchu orbitujących statków. Tutaj też mógłby być badany materiał doświadczalny z Marsa (problem skażenia). Tu także próżnia pomimo swoich wielu negatywnych cech lepiej spełnia niektóre warunki pracy części instrumentów rozmieszczonych tutaj w laboratoriach, np. spektrometrów czy mikroskopów. Tutejsza baza może też mieć udział w fazie przeprowadzania głębszych zdecydowanych oddziaływań i przekształceń planety.
Powyższy rysunek autora przedstawia księżyc Marsa, Deimos.
Deimos – test agregatu
POST SCRIPTUM – KOSMICZNA ODYSEJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
Mars jako planeta i obiekt astronomii plastycznej nie jest w sumie trudny do malowania. Jednak i tu uwidoczniają się pewne problemy, jakich ogólnie doświadcza astronomia plastyczna jako taka.
Istnieje więc tu dziedzina nauk przyrodniczych, korzystająca z plastyki i symulacji wizualnych przy przedstawianiu obiektów – tak jest w astronomii plastycznej, biologii plastycznej – botanice, zoologii, paleontologii, antropologii, archeologii czy w geologii plastycznej.
Zaskakujący jest jednak jeden fakt. Dziedzina ta, branża, wręcz profesja, nie doczekała się jeszcze odrębnego naukowego opracowania. To jest podobne np. do zawodu kobiety-astronoma (np. takiej jak Henrietta Leavitt, odkrywczyni związku między jasnością a okresem zmian jasności cefeid), kiedy na początku XX wieku anonimowe specjalistki od analizy i liczenia obiektów astronomicznych na kliszach wykonywały heroiczną „czarną robotę” w astronomii, niezbędną dla potrzeb ich szefów-mężczyzn.
Podobnie było w historii telekomunikacji, kiedy „anonimowe” telefonistki łączyły w centralach rozmowy międzymiastowe i międzynarodowe. To zostało w końcu zastąpione przez automatyczne łącza.
Czy wskutek tego astronomów-plastyków (i podobnych im przyrodników-plastyków) czeka po spełnieniu szczytnej i ważnej misji w nauce – przy pojawieniu się „automatycznych specjalistów” – podobny los? Obecność w opracowaniach, to znaczy raczej jej brak, analizy astronomii plastycznej, jest niewspółmierny do ważności i znaczenia tego zawodu w nauce. Przyznam, że nie wiem dlaczego tak jest.
Przez jakiś czas śledziłem rynek tzw. komputeropisania. Trudno mi pojąć dlaczego ta branża niemal w ogóle zniknęła w drugiej dekadzie obecnego wieku na rynku.
Nie sądzę, aby wyjaśnieniem tego było upowszechnienie komputerów. Podobnie ostatnio poznikały z miast tzw. kafejki internetowe. Nie chodzi tu przecież o masową komputeryzację społeczeństwa, bo np. w Korei Południowej, najbardziej skomputeryzowanym kraju świata, takie kafejki są niemal na każdej ulicy.
Przy komputeropisaniu istnieje jednak reguła – albo to realizują profesjonaliści, z opanowaniem automatyzmów pisania na klawiaturze (zwykle młodzi ludzie – dziesięcioma palcami), przy procedurach „taśmowego” pisania (wtedy cena jest niższa – ok. 2 zł za stronę, tyle że problemem może być kontakt z takimi firmami), albo wykonują to ludzie często w starszym wieku, dla których pisanie na klawiaturze (często dwoma lub czterema palcami) jest wysiłkiem (wtedy cena jest wysoka, 5-10 zł za stronę).
Podobna zasada funkcjonuje od kilku dekad na rynku komputerów – masowość kilkakrotnie (milionkrotnie) obniżyła ich ceny.
Tak samo jest z astronomią plastyczną. Można to robić niejako taśmowo, po 4-8 obrazków na jedną sesję, przy opanowaniu reguł-algorytmów malowania, kiedy nie trzeba od początku za każdym razem malować „z głowy” kolejny obrazek, a korzysta się z modeli (to cały odrębny przemysł” – tyle że aby to zastosować, trzeba do tego „dojrzeć”, na to wpaść i to oddzielnie wypracować).
Wydaje się jednak, że profesja astronoma-plastyka jest dla nauki i popularyzacji zbyt ważna, aby, tak po prostu, zniknąć. Dziś każda szanująca się redakcja, np. książek czy czasopism, chętnie umieszcza ilustracje opatrzone określeniem „wizja artysty”. Jednak dlaczego ta branża nie doczekała się opisowej, analizującej ją literatury, jest rzeczą, przynajmniej dla mnie, niewyjaśnioną. Wyjątkiem jest ty artykuł Rona Millera „Astronomiczne wizje Chesleya Bonestella” („Świat Nauki”, 1994, nr 7).
Nie wiadomo więc, jak przyszli historycy nauki i astronomii w końcu wieku i w przyszych wiekach ocenią i podsumują heroiczne początki astronomii plastycznej, wyłaniającej się w latach 50. XX i początku XXI wieku. Bo to głównie wtedy rodziła się ta nowa dziedzina wiedzy.
Szczególnie program marsjański – wyprawy załogowe i samo zasiedlanie Marsa, otworzy przed astronomią plastyczną nowe perspektywy. Mars jest przecież jedyną znaną nam planetą poza Ziemią, na której człowiek może w przyszłości żyć.
Warunkiem spełnienia przez astronomię plastyczną swojej misji jest tworzenie obrazów mających wartość naukową (astronomiczną) i plastyczną. Jak to się odbywa?
Podstawą obrazu astronomii plastycznej jest algorytm i pewna doza automatyzmu. Wbrew pozorom malowanie takiego obrazu jest w dużej mierze nieświadome i przypomina zapis strony literami na klawiaturze.
Algorytm w przypadku np. Marsa to zastosowanie modeli – głównie kamieni (a więc wzgórz, gór, wąwozów, skarp, kraterów itd.) i pojazdów terenowych (ewentualnie stacji roboczych).
Karta kartonu w plastyce jest odpowiednikiem strony zapełnianej literami. Odpowiednikiem akapitów są figury, które składają się z detali (odpowiednik „ładnych”, elegancko uformowanych w druku czcionek liter, znaków przestankowych itd.), w regule światłocienia, któremu odpowiadają estetycznie wyglądające zdania – nie mylić z cieniami.
Przyznam, że szczerze nienawidzę tej fazy wykonywania obrazu (tj. dobierania cieni), bo źle położone cienie trzeba drapać żyletką, co wygląda obskurnie, ale często nie jest łatwo to robić prawidłowo – mimo że cienie są ważne w obrazie, bo tworzą nastrój, tak jak światłocienie tworzą piękno bryły figury.
Tutaj tworzenie samego opracowania z astronomii przypomina realizację misji kosmicznej i eksplorację kosmosu, w tym Marsa.
Program marsjański jako zapełnianie białej karty astronautyki (tak jak cała astronomia i tworzenie cywilizacji) przypomina więc komputeropisanie. Wiele jest tu czynności nieświadomych, automatycznych – korzysta się też z technologii (elektroniki). Podobnie będzie z całym zasiedlaniem Marsa, lotami kosmicznymi, czy wręcz z lotami międzygwiezdnymi.
Ważne aby do tego wdrażać wcześnie, od dzieciństwa. To wszystko nie różni się od przysposabiania do określonego zawodu, edukacji szkolnej, nauki czytania, pisania, pływania. Dziś dzieci „od małego” wychowują się już w „erze kosmicznej” – porównywalna jest sytuacja z komputerami, smartfonami i Internetem.
Astronomia plastyczna ma sens tylko wtedy, gdy jest elementem misji kosmicznych, czyli gdy realizuje astronomię bądź astronautykę. Jak na razie jednak wiele jest w astronomii plastycznej (podobnie jak w komputeropisaniu) tzw. czarnej roboty. Istnieją, owszem, programy optymalizujące to, takie jak word, corel, fotoshop, algorytm JPEG itd; możliwe jest więc składanie liter w słowa, te w zdania, akapity, rozdziały, teksty, opracowania, przedsięwzięcia itd…
Jednak na nic zda się umiejętność gry na instrumencie, gdy nie ma melodii, idei, myśli, swoistego napędu, który jest tu najważniejszy (istnieje tu trafne przysłowie – „jak Bóg da dzieci, da i na dzieci…” – choć jest to tylko ludowe porzekadło – z wszystkimi tego faktu konsekwencjami).
W latach 50. i 60. Istniała potrzeba lotu w kosmos (potrzeba – matką wynalazków – stwierdzenie to jest już banałem, jednak jest to bardzo trafny banał), motywowana w dużej mierze rywalizacją polityczną.
Dzisiaj istnieją również zagrożenia kosmiczno-globalne – planetoidy, komety, geologia samej Ziemi, energetyka, ekologia, klimat, kosmologia, też – polityka, cele poznawcze, cywilizacyjne itd. Ich rozwiązaniem byłaby eksploracja kosmosu. Stąd potrzeba misji kosmicznych, a więc i astronomii plastycznej. Na razie takim najbliższym celem może być właśnie zasiedlenie Czerwonej Planety.
PODZIĘKOWANIA
Chciałbym na zakończenie podziękować kilku osobom, które wypowiedziały się na temat pracy lub w inny sposób przyczyniły się do jej powstania (choć za treść tekstu całkowitą odpowiedzialność ponoszę ja sam). Są to: pani Krystyna Warchoł, Robert Kowalski oraz wiele innych osób, które wolą pozostać anonimowe.
Tomasz Szulga
Materiały źródłowe:
A. Berry, „Następne 500 lat”, Amber Warszawa 1997.
L. Czechowski, „Planety widziane z bliska”. Wiedza Powszechna, Warszawa 1985.
T. Z. Dworak, K. Rudnicki, „Świat planet”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1983.
J. Gadomski, S. Grzędzielski, „Rodzina Słońca” (w:) S. Piotrowski (red.), „Astronomia popularna”, Wiedza Powszechna, Warszawa 1990.
A. Jędrzejczak, R. Ponaratt, I. Wytrzyszczak, „Ziemia we Wszechświecie”, Wydawnictwo KURPISZ, Poznań 2000.
M. Królikowska-Sołtan, T. Kwast, A. Sołtan, M. Sroczyńska-Kożuchowska, „Astronomia. Słownik szkolny”, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 1999.
M. Różyczka, „Zakurzone planetoidy: skąd się bierze pył?”, „Wiedza i Życie”, 1999, nr 4.
C. Sagan, „Kosmiczne związki”, Prószyński i S-ka, Warszawa 2000.
S. F. Singer, „Na Marsa przez jego księżyce”, „Świat Nauki”, 2000, nr 6.
T. Szulga, „Układ Słoneczny – eksploracja i zagospodarowanie. Wizja astronomii plastycznej”, maszynopis, praca wyróżniona w IX konkursie astronomicznym „Wiedzy i Życia”, 2002.
O. Wołczek, „Narodziny i rozwój Układu Słonecznego”, Wydawnictwa Alfa, Warszawa 1985.
P. Ziemnicki, „Strach i trwoga wokół Marsa”, „Wiedza i Życie”, 2016, nr 11.
Tagi: księżyce marsa
