Irány a Plútó!

2006. január 19-én magyar idő szerint este nyolc órakor elindult útjára az &Uacutej Horizont neví írszonda, hogy elérje Naprendszerünk legtávolabbi bolygóját: a Plútót. A küldetés sok szempontból különleges, de indítása kapcsán számos félreértelmezett tudósítás is napvilágot látott. Elhangzott az is: „A Plútó felé száguld az első atomhajtású írszonda!” A hír azonban ilyen formában nem igaz, bár…Az &Uacutej Horizont írszondának sem pályára állításához, sem az írben való manőverezéséhez vagy gyorsításához nem használnak atommeghajtást. Annyi valóságalapja van az állításnak, hogy plutóniumizotópot alkalmaznak a szonda míszereinek míködtetéséhez szükséges elektromos energia előállításához, ugyanis a szerkezet úti célja olyan távol van a Naptól, hogy ott szolárcellák nem használhatók erre a célra. Ilyen nukleáris energiaforrást azonban már a Cassini írszondán, sőt annak idején az Apollo írprogramban is alkalmaztak. Az &Uacutej Horizonton található úgynevezett radioizotópos hőelektromos generátor (RTG) tehát egy izotópfítéssel míködő energiaátalakító, amely hőből képes elektromosságot nyerni. A generátor teljesítménye a start időpontjában 240 watt óránként, ez 2015-re, a Plútóhoz való érkezéskor 200 wattra csökken.Az &Uacutej Horizont küldetése azonban az „atommeghajtás” hiánya ellenére is nagy jelentőségí, és sok szempontból különleges. Az írkutatás történetében ugyanis küldtek már írszondát a Naphoz közelebb eső, szilárd kéreggel rendelkező bolygókhoz (Vénusz, Merkúr, Föld, Mars), indultak küldetések a második zónát alkotó gázóriásokhoz (Jupiter, Szaturnusz, Neptunusz, Uránusz), de ez az első olyan utazás, amely a naprendszerünk határán található Kuiper övbe indul.

Ebben a sávban az úgynevezett jeges törpék találhatók, olyan „bolygóembriók” amelyek nem álltak össze nagyobb bolygókká, hanem 200-2000 kilométer átmérőjí sziklatömbökként egy széles sávot alkotnak a naprendszer peremén. Itt található a mindössze 2300 kilométer átmérőjí Plútó is, és holdja az 1205 kilométer átmérőjí Charo(viszonyításként: a Hold átmérője 3476 km). Mivel a Kuiper övben a bolygókezdemények 4 milliárd éve változatlanul keringenek, tanulmányozásuk választ adhat a nagyobb bolygók kialakulásának körülményeire is.Az &Uacutej Horizont küldetésének elsődleges célja a Plútó tanulmányozása. Mivel a Plútó mérete mindössze duplája holdjának, a Charonnak, ezért a két égitest olyan bolygópárost alkot, amelynek gravitációs középpontja a két égitest között helyezkedik el. Mivel ez az egyetlen ismert bolygópáros a naprendszerben, míködésük pontosabb megismerése is sok hasznos ismeretet biztosít számunkra.

Rekordsebesség
A körülbelül fél tonnás &Uacutej Horizont mind méretét, mind formáját tekintve hasonlít egy versenyzongorára. Ez az eddig indított leggyorsabb írszonda: 16 kilométeres másodpercenkénti sebességgel hagyta el a Föld körüli térséget, amit egy szilárd hajtóanyaggal míködő plusz fokozat alkalmazásával értek el. A rekordsebességet tovább fokozza, hogy az írszonda gyorsítására felhasználnak majd egy úgynevezett „hintamanővert”. Nevét arról a hatásról kapta, hogy egy hinta hajtása közben az egymás utáni lökések – bár egyforma nagyok – összeadódnak, és ez egyre nagyobb lendületet ad a hintának. Ezt „írmértékben” úgy lehet megvalósítani, hogy az írszonda egy bolygó közelében való elhaladása közben kihasználja annak gravitációs erőterét sebessége gyorsítására. Az &Uacutej Horizont 21 kilométer/másodperc (47 000 kilométer/óra) sebességre gyorsul a Jupiter mellett elhaladva. Ez az extra 5 kilométer/másodperc sebességnövekedés három-öt évvel rövidíti le az utat. A megszerzett sebesség azonban az utazás során folyamatosan csökken: a Nap gravitációs ereje fékezi az &Uacutej Horizontot, amely így 2015-ben, kilenc és fél évig tartó útja után, 17 kilométer/másodperc sebességgel halad majd el a Plútó mellett.

A küldetés sikerének szempontjából rendkívül fontos volt, hogy az írszonda 2006. január 17. és február
15. között elinduljon a Földről. Ha ez nem történt volna meg, a Jupiter segítségével végrehajtott hintamanőver meghiúsult volna, és a küldetés lényegesen hosszabb időt vett volna igénybe. Addigra pedig a Plútó – amelynek keringési ideje 248 földi év – eltávolodott volna a Naptól. Ilyenkor azonban naprendszerünk legtávolabbi ismert bolygóján megszínik a felületen lévő fagyott gázok párolgása, így eltínik az e miatt létrejövő ideiglenes légkör, és annak esélye is, hogy azt tanulmányozhassuk. A Plútó atmoszférája persze még „napközelben” is rendkívül híg: a felszínén uralkodó nyomás a becslések szerint mindössze 3–100 milliomod része a földinek. A Plútó felszíni hőmérséklete egyébként -233 Celsius-fok (40 kelvin), a felszínt javarészt fagyott nitrogén és szén-monoxid borítja. Ha egy plutonautaként megállhatnánk a felszínen, a szemünk elé táruló látvány hasonló lenne az Északi- vagy Déli-sarkhoz telihold idején. Napfény a Plútóig ugyanis már alig jut el: „délidőben” körülbelül a Földön mérhető fénymennyiség egy ezredével világít a Nap (ez körülbelül 300-szor fényesebb, mint egy földi tájkép telihold idején).

Célegyenes
A Jupiter mellett való elhaladás után az írszonda hibernálja magát, és a földi személyzet csak évente egyszer kapcsolja be, hogy a berendezések míködését ellenőrizze, kalibrálja a fedélzeti míszereket és elvégezze a szükséges pályamódosításokat. A fedélzeti felügyelő rendszer persze a hibernált állapotban is elvégzi a szükséges ellenőrzéseket, és ezek eredményéről hetente egyszer „értesítést” küld a Földre. „Zöld” jelzés érkezik ha minden rendben van, „vörös” ha valami probléma adódik. Az írszonda nem áll pályára a Plútó körül, ugyanis ehhez jelentős mértékben le kellene lassítani, az ehhez szükséges nagy mennyiségí üzemanyag biztosítása eleve az egész küldetést lehetetlenné tette volna. Amikor 5,3 milliárd kilométernyi út megtétele után az &Uacutej Horizont megközelíti a Plútót, egy mindössze 300 kilométeres körön belüli pályán kell lennie ahhoz, hogy a kitízött vizsgálatokat el tudja végezni. Szerencsére a földi irányítóközpontnak módjában áll, hogy a segédrakéták segítségével kisebb pályamódosításokat hajtson végre a repülés közben. Ahogy az írszonda közeledik a Plútóhoz, egyre részletesebb kép érkezik annak környezetéről, és ez segít a csapatnak abban, hogy ellenőrizzék: az &Uacutej Horizont megfelelő irányban halad-e (ezt nevezik optikai navigációnak).

Az &Uacutej Horizontra szerelt kamerák és spektrométerek az írszonda „megérkezése” előtt öt hónappal kezdik meg míködésüket. Eleinte a Plútó és a Charon csak kis fényes pontnak fog látszani a képen, de az elhaladás előtt három hónappal a kamerák által felvett kép már használható térképek létrehozására. A Plútó és a Charon is 6,4 földi nap alatt fordul meg saját tengelye körül, eddig tart tehát egy Plútó nap. Az érkezés előtti négy Plútó nap folyamán (26 földi nap) az irányítóközpont 12 óránként összeállítja a rendelkezésre álló térképeket és spektrális mérések eredményeit. Az &Uacutej Horizont legmozgalmasabb időszaka az lesz, amikor 9600 kilométer távolságban elhalad a Plútó mellett. Az ezt megelőző, valamint az ezt követő 12 óra alatt rögzítik a míszerek a legfontosabb adatokat. Ebben az időszakban az írszonda tanulmányozza a Plútó és a Charon atmoszférájának ultraibolya sugárzását, és felveszi a bolygó és holdjának általános térképét zöldben, kékben és vörösben, és olyan speciális hullámhosszokon, amelyek a felületen lévő fagyott metánra érzékenyek. Elkészül egy közel infratartományú spektrális térkép, amely a felület elrendezéséről, fekvéséről, valamint a hőmérsékleti megoszlásról ad tájékoztatást. Az &Uacutej Horizont eközben mintát vesz a Plútó atmoszférájából szivárgó anyagrészecskékből is. A bolygó közelében való elhaladás fél órájában olyan képek készülnek, amelyek lehetővé teszik egy 30 méter pontosságú felszíni térkép elkészítését.

Távolsági hívás
A küldetés egyik legnagyobb kihívását a rögzített adatok Földre juttatása jelenti. Mivel a hintamanőver során az &Uacutej Horizont közelebb halad el a Jupiter mellett, mint például a korábban ott járt Cassini, ezért ebben az időszakban is készít felvételeket, amelyeket egy átlagos otthoni számítógépmodem sebességével (38 kilobit/másodperc) továbbít a Földre. A Plútótól azonban – ahonnan a rádióhullámok 4 óra 25 perc alatt érnek majd a Földre – az adatok átvitelét csak ennél jóval lassabban, 600–1200 bit másodpercenkénti sebességgel lehet végrehajtani. Ilyen adatráta mellett az &Uacutej Horizont kamerájának egyetlen felvételét is több óráig tart továbbítani. Az összes adat átviteléhez akkor is körülbelül egy hónap kellene, ha a kapcsolat folyamatos lenne. Súlytakarékossági okokból azonban az &Uacutej Horizont esetében nem oldották meg, hogy antennája állandóan a Föld felé nézzen. Ezért körülbelül kilenc hónapra van szükség a Plútó–Charon találkozás minden adatának elküldéséhez. Természetesen a nagyobb jelentőségí adatok kerülnek átvitelre az első napokban, illetve hetekben.Miután az &Uacutej Horizont elérte célját, „visszatekintve” a Plútóra és a Charon sötét oldalára még számos információt gyíjt majd. Ebből a pozícióból jobban láthatók a légkörben lévő párák és esetleges gyírík, valamint a felszín egyenetlenségei. Később továbbhaladva a Kuiper övbe, a földi irányítás kijelölhet úti célul további objektumokat, és így adatok gyíjthetők az ott található kisebb-nagyobb jeges törpékről. Reménykedjünk, hogy a küldetés probléma nélkül zajlik, és hogy egy évtized múltán mi magunk is tanúi lehetünk naprendszerünk legtávolabbi bolygójáról származó információk megérkezésének. §