PLANETOIDY (3) – eksploracja

WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
EKSPLORACJA

3.1. BADANIA I EKSPLORACJA PLANETOID

Jeśli chodzi o początkowe badanie planetoid, to historycznie pierwsze odkrywano metodami wizualnymi, porównując obecne w teleskopie poruszające się świecące punkty z mapą gwiazd. Potem, od 1891r., kiedy Max Wolf wprowadził do badań fotografię, liczba odkrytych nowych planetoid wzrosła. W 1900r. znano ich 452, w roku zaś 1965 1660.

Do pierwszej połowy XX wieku badanie planetoid sprowadzało się do wyznaczania ich orbit i poznawania związanych z nieregularną budową i periodycznym okresem obrotu (od kilku minut do kilkudziesięciu godzin a nawet dni (planetoida 288 Glauke)) zmian ich jasności. Wykorzystywano często zakrycia przez planetoidę gwiazdy (na podstawie przebiegu zakrycia można określić rozmiary planetoidy). Poprzez zaś analizy widma światła słonecznego odbitego od planetoidy poznawano ich przybliżony skład chemiczny. Porównywano zarazem meteoryty z ich ciałami macierzystymi.

Obecnie stosuje się metodę tzw. interferometrii, badanie detektorów CCD (Charge-Coupled Device – półprzewodnikowy odbiornik promieniowania o dużej wydajności i rozdzielczości liniowej), badanie radarowe (początkowo, w latach 60. badania planetoid blisko Ziemi, obecnie planuje się znacznie dokładniejsze penetracje radarowe pasa planetoid). Ostatnio zaczęto wykorzystywać Teleskop Kosmiczny Hubble’a. Jednak bliższe poznanie planetoid przysługuje sondom kosmicznym. Jak dotąd misje te przyniosły wiele sukcesów.

W 1991 i 1993r. lecąca w kierunku układu Jowisza sonda Galileo po raz pierwszy z bliska sfotografowała dwie planetoidy – Gasprę (z odkrytym tu polem magnetycznym (średnica 14 km)) i Idę (52 km) z jej odkrytym księżycem Daktylem (1,5 km). Nie były to badania dokładne, gdyż cel misji Galileo był inny. Zatem bliższym spotkaniom z planetoidami trzeba było poświęcić osobną misję.

Tak zrodził się program NEAR-Shoemaker. Planetoidę Eros wybrano ze względu na jej duże rozmiary (łatwość wejścia na orbitę) oraz bliskość Ziemi (nowa strategia NASA „szybciej, lepiej, taniej”, czyli ekspediowania małych nowoczesnych, tanich sond znalazła tu swoje pełne wykorzystanie). Innymi kandydatkami były planetoidy Anteros, Orfeusz i Nereus. Start sondy nastąpił w 1996r. Bezzałogowy próbnik, lecąc w kierunku planetoidy Eros zbadał po drodze z odległości 1212 km planetoidę Matylda (66x48x46 km), po czym kontynuował drogę ku swojemu głównemu celowi.

Pierwsze zbliżenie było częściowo udane. Wskutek błędu nawigacyjnego na krótko stracono kontakt z sondą, kiedy zaś go przywrócono, okazało się, że naukowa aparatura wprawdzie funkcjonuje, jednak sonda już minęła Erosa. Po okrążeniu Słońca ponowiono próbę wejścia na orbitę Erosa. Tym razem (14.02.2000r.) się powiodło. 12.02.2001r. sonda łagodnie osiadła na planetoidzie. Dzięki różnym przyrządom (takim jak kamera, spektrometry, dalmierz laserowy i magnetometr) dokonano wielu spostrzeżeń. Okazało się, że powierzchnia Erosa jest zróżnicowana i urozmaicona. Pokryta jest grzbietami, zagłębieniami, głazami i kraterami większymi na ogół niż 100 m, co może wiązać się z wielkością brył impaktujących w pasie głównym, skąd niedawno, przed milionami lat prawdopodobnie planetoida została wyrzucona do obszaru blisko Ziemi.

Inną misją ku planetoidom był Deep Space 1 (przebieg równoległy z sondą NEAR-Shoemaker), która zbliżyła się w 1999r. na odległość 26 km od planetoidy Braille. Można tu też wymienić misję Cassini, która pierwotnie miała przelecieć w pobliżu planetoidy Maja, jednak z powodu przełożenia startu (z 1996 na 1997r.) do spotkania nie doszło. Zamiast tego sonda przeleciała w odległości 1,6 mln km od planetoidy Masursky. Udane dotychczasowe misje, a zwłaszcza misja NEAR jest dobrą zapowiedzią dla dalszych misji ku planetoidom. Obecnie planuje się je.

Z kolei zespół uczonych z Goddard Space Flight Center w USA planuje projekt ANTS (Autonomous Nano Technology Swarm – autonomiczny nanotechnologiczny rój) wysłania około roku 2020 dużego zbioru małych, wyposażonych w oparty o współczesne oprogramowanie system wzajemnej orientacji i współpracy sond, które będą obserwować, badać i bezpośrednio penetrować planetoidy głównego pasa. Ze względu na trudności środowiska i terenu występowania planetoid, prawdopodobnie jedynie część sond i próbników spełni powyższe zadanie.

Ważnym przedsięwzięciem związanym z eksploracją planetoid jest misja amerykańskiego konsorcjum Space Development Corporation, założonego w 1997r. przez przedsiębiorcę związanego z branżą komputerową, Jamesa W. Bensona. Jest to tzw. projekt NEAP (Near-Earth Asteroid Prospector – badacz planetoid przelatujących blisko Ziemi) oraz pierwsza komercyjna misja do planetoidy Nereus. Chodzi tu o nową strategię badań kosmicznych, w tym planetoid. Wyrazem niej był wspomniany projekt NEAR, gdzie agencja NASA współpracowała ściśle z innymi instytutami i akademiami naukowymi. Idea NEAP-u wiąże się z innym szerszym problemem – eksploatacją przestrzeni kosmicznej, tu wyrażonej w misjach ku planetoidom. A więc czy badanie planetoid łączy się z celami naukowymi oraz czy mają one zastosowanie praktyczne i mogą przynieść korzyści bardziej materialne. Inaczej mówiąc – dlaczego w ogóle badamy planetoidy? Jest to problem podstawowy.

3.2 EKSPLORACJA PLANETOID – PODSUMOWANIE (STAN NA 05.2017)

Pierwszą sondą, która przeleciała przez pas planetoid był Pioneer 10 (start 1972r.). Sondy Pioneer 11, Voyager 1 i 2 oraz Ulysses przeleciały przez pas planetoid nie spotkawszy żadnej planetoidy. Szansa spotkania większego obiektu w pasie planetoid wynosi jeden do miliarda.

Bilans misji zakończonych i planowanych do planetoid jest następujący:

    sonda Galileo – badanie planetoid Gaspra (1991) i Ida z jej księżycem Daktylem (1993);
    NEAR –Shoemaker – badanie przelotowe planetoidy Mathilda (1997) i dokładne planetoidy Eros (lądowanie w 2001);
    Deep Space 1 – przelot obok planetoidy Braille (1999);
    Cassini-Huygens – przelot obok planetoidy Masursky (2000);
    Stardust – sfotografowanie planetoidy Annefrank (2002);
    Hayabusa – stała się sztucznym satelitą planetoidy Itokawa; lądowanie na niej i start (2005);
    New Horizons – przelot obok planetoidy APL (2006);
    Rosetta – przelot obok planetoidy Šteins (2008) i obok planetoidy Lutetia (2010); badanie planetoidy 67P/Czurimow-Gierasienko (2014-2016) i lądowanie na niej próbnika Philae (2014);
    Dawn – badanie planetoidy Westa (2011-2012);
    Chang´e 2 – przelot obok planetoidy Toutatis (2012).
Obecne misje:
    Dawn – badanie planety karłowatej Ceres (od 2015);
    New Horizons – eksploracja pasa Kuipera (2018-2020);
    Hayabusa 2 – pobranie próbek z planetoidy Ryugu (2018) i dostarczenie ich na Ziemię (2020);
    OSIRIS-REx – pobranie próbek z planetoidy Bennu (2020) i dostarczenie ich na Ziemię (2023).

Powyższy rysunek autora przedstawia planetoidę i jej przyszłą eksplorację.

                 Badanie erozji

Materiały źródłowe:

P. Artymowicz, „Astrofizyka układów planetarnych”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1995.
E. Asphaug, „Planetoidy czyli małe planetki”, „Świat Nauki”, 2000, nr 8.
A. Jędrzejczak i in., „Ziemia we Wszechświecie”, Wydawnictwo KURPISZ, Poznań 2000.
T. Michałowski, T. Kwiatkowski, „NEAR odkrywa tajemnice Erosa”, „Astronautyka”, 2000, nr 2.
S.J. Ostro, „Radarowe obserwacje planetoid”, „Postępy Astronomii”, 1997, nr 2.
Pas planetoid – Wikipedia
Planetoidy – Wikipedia
M. Rotkiewicz, „Bliskie spotkania”, „Wprost”, 2001, nr 9.
M. Różyczka, „W objęciach Erosa”, „Wiedza i Życie”, 2000, nr 4.
E. Rybka, „Astronomia ogólna”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1983.
D. Schneider, „Dyrektor firmy Twardowski i S-ka. Jak zarobić na Księżycu i planetoidach”, „Świat Nauki”, 1997, nr 11.
J. Włodarczyk, „Wędrówki niebieskie”, Prószyński i S-ka, Warszawa 1999.
K. Ziołkowski, „Eros z bliska”, „Urania – Postępy Astronomii”, 2000, nr 3.