Houston. Misja trwa nadal.

2016.05.09

 

          Z Marinerami było tak, ze to drugi Mariner wykonał misję, a pierwszy w wyniku drobnego błędu człowieka został po wystrzeleniu zniszczony. Mariner 2 był pierwszą sondą kosmiczną wystrzeloną przez człowieka, która dotarła do innej planety i zbadała ją. Celem była Wenus. Miał to zrobić Mariner 1 ale niestety, 22 lipca 1962 roku 293 sekundy po starcie, rakiecie nośnej wydano polecenie samozniszczenia. Mariner 1 miał popsutą antenę i ignorował sygnały z ziemi. Twórcy sondy przewidzieli możliwość takiej awarii i napisali program, według którego sonda miała w takim przypadku samodzielnie wykonać lot i zadanie. Jednak jakiś programista podczas ręcznego przepisywania równań pominął jakąś drobną, pojedynczą kreseczkę mającą uśrednić, wygładzić wartości prędkości chwilowych rakiety i w efekcie tego rakieta nośna zaczęła wykonywać gwałtowne manewry i zeszła z kursu. W 293 sekundzie po starcie rakietę zniszczono. Kilka tygodni później, 27 sierpnia 1962 wystrzelono bliźniaczą sondę Mariner 2, która po pewnych dramatycznych wydarzeniach dotarła do celu i wykonała zadanie. Drugi Mariner na docelowej orbicie heliocentrycznej znalazł się już 26 minut i 3 sekundy po starcie, a kilkanaście minut później miał już rozłożone panele z ogniwami słonecznymi. Sonda była gotowa do pracy. Dwa dni po starcie włączono część aparatury badawczej, która miała zbierać dane podczas lotu. Kilka dni po starcie, 8 września sonda nagle utraciła kontrolę nad swoim położeniem. Prawdopodobnie zderzyła się z jakimś drobnym ciałem, które wytrąciło ją z właściwego położenia. Ale i to przewidzieli inżynierowie. Sonda wyposażona była w żyroskopy, które w kilka minut ustabilizowały położenie sondy. Żyroskop, wynaleziony dokładnie 110 lat przed lotem Marinera. To bardzo szybko obracające się sztywne ciało w formie krążka, czy dysku, które w efekcie tego ruchu zachowuje stałe położenie osi obrotu - czyli jak się kręci to ani drgnie. To właśnie zjawisko uratowało Marinera 2 przed katastrofą. Na przełomie października i listopada zaczął szwankować jeden z paneli ogniw słonecznych a w połowie listopada po prostu padł. Na szczęście sonda była na tyle blisko Słońca, że energia elektryczna wytwarzana przez drugi panel wystarczała. Miesiąc potem, 14 grudnia 1962 roku sonda osiągnęła cel. Nastąpiło maksymalne zbliżenie do Wenus wynoszące 34 773 kilometry. Niby wiele, ale to dużo mniej niż obwód Ziemi. W odległościach międzyplanetarnych należy to odczytać jak „o włos”. Na czas zbliżenia trwającego 42 minuty włączono aparaturę badawczą. I tyle. Ostatni sygnał z sondy odebrano 3 stycznia 1963 roku.  Mariner 2 ciągle jest w ruchu, ciągle okrąża Słońce. Można go tam znaleźć. Samotnego.

 

          Dziesięć lat później przyszedł czas na Pioneery. 3 marca 1972 roku z przylądka Canaveral wyniesiono Pioneera 10 przy użyciu rakiety Atlas Centaur. Ten Pioneer był pierwszą sondą, która zbadała Jowisza, przelatując koło niego 3 grudnia 1972 roku. Dzięki temu próbnikowi i jego wyposażeniu naukowemu, dokładniej wyznaczono masę Jowisza i czterech jego księżyców. Dzięki niemu zbadano też magnetosferę Jowisza. Po przelocie w okolicy Jowisza Pioneer 10 poleciał dalej. Ale mniej więcej w połowie lotu ku Jowiszowi Pioneera 10 czekała trudna przeprawa. Między orbitą Marsa a Jowisza znajduje się pas planetoid, przez który sonda miała się przedrzeć. Jest tam duże nagromadzenie różnej wielkości ciał, a największe z nich ma średnicę bliską 1000 km. To Ceres, która obecnie ma status planety karłowatej i wraz z trzema innymi nieco mniejszymi ciałami skupia ponad połowę masy pasa planetoid. Przejście sondy Pioneer 10 przez ten fragment układu słonecznego potwierdziło, że jest to bezpieczne. 6 kwietnia 1973 taka sama rakieta nośna wyniosła w przestrzeń Pioneera 11. Celem tego Pioneera też był Jowisz, ale później miał być też lot ku Saturnowi. Półtora roku po starcie, 3 grudnia 1974 sonda przeleciała tuż obok Jowisza, najmniejsza odległość od planety wynosiła 42 760 km. Pioneer 11 sfotografował między innymi Wielką Czerwoną Plamę na powierzchni Jowisza, która jest gigantyczną burzą szalejącą nieustannie od kilkuset lat. Grawitację Jowisza naukowcy wykorzystali w celu skierowania Pioneera 11 ku Saturnowi. Lot od Jowisza do Saturna trwał niespełna 5 lat. 1 września 1979 roku próbnik przeleciał w odległości 20900 km od powierzchni chmur Saturna. Zbadał magnetosferę planety, odkrył nowe pierścienie, odkrył księżyc o nazwie Epimeteusz i dokładnie przyjrzał się księżycowi o nazwie Tytan. Potem Pioneer 11 leciał dalej. Co dalej z Pioneerami po wykonaniu przez nich zadań? Misja Pioneera 10 została oficjalnie zakończona w roku 1997. Na początku 2003 roku odebrano ostatnie bardzo słabe sygnały z sondy. W roku 2010 Pioneer 10 osiągnął odległość 100 jednostek astronomicznych od Słońca i znalazł się za tak zwanym pasem Kuipera. Jest pierwszym obiektem wytworzonym przez człowieka, który dotarł tak daleko. A w przyszłości Pionner 10 samotnie opuści Układ Słoneczny i powędruje jeszcze dalej. Za nieco więcej niż dwa miliony lat dotrze w pobliże gwiazdy Aldebaran w gwiazdozbiorze Byka. Pioneer 11 z kolei ucichł w listopadzie 1995 roku, a na początku 2013 roku znajdował się około 87 j.a. od Słońca, również poza pasem Kuipera, ale nieco bliżej niż Pioneer 10. Pioneer 11 za jakieś cztery miliony lat dotrze w pobliże gwiazdy lambda Aquilae w gwiazdozbiorze Orła. Oba Pioneery mają na pokładzie „przekaz od ludzkości”. Plakietki z charakterystyczną postacią kobiety i mężczyzny oraz szkic Układu Słonecznego wraz z zaznaczonym miejscem startu. Te Pioneery lecą dalej same, zostały wyposażone w stosowne narzędzia i oprogramowanie, aby mogły wykonać zadanie, podołać wyzwaniom. W końcu zostały uwolnione. Każdy z nich ma przed sobą swój los i swoją samotność.

 

          Kolejnym dużym krokiem człowieka było poszukiwanie życia na Marsie. W tym celu powstał program Viking. Na Marsa wysłano dwie sondy. Vikinga 1 i Vikinga 2. Ich start odbył się odpowiednio 20 sierpnia 1975 i 9 września 1975, a wejście na orbitę Marsa 19 czerwca 1976 i 7 sierpnia 1976. Ale zadania Vikingów nie polegały jedynie na badaniach wykonywanych z orbity. Vikingi miały wylądować na Marsie. Obie sondy składały się z dwóch członów, z orbitera i lądownika. Zadanie było więc dużo poważniejsze, a sondy były dużo większe od wszystkich poprzedników. Mariner 2 ważył 203 kg, Pioneer 10 i Pioneer 11 po 258 kg, a chyba najcięższa sonda wysłana wcześniej, Mariner 9, mająca znaleźć się na orbicie Marsa jako pierwszy sztuczny jej satelita, ważył około 1000 kg. Tymczasem Vikingi były dużo cięższe. Ważyły po około 3500 kg, z czego same lądowniki ważyły po 1100 kg – jak spore auto osobowe. Proporcja wagi odzwierciedlała powagę zadań do wykonania. Orbitery miał swoje zadania badawcze, a lądowniki swoje. Viking 1 wylądował na Marsie 20 lipca 1976, a Viking 2 dotarł tam 3 września tegoż roku. Lądowniki miały przeprowadzać na powierzchni Marsa między innymi testy fizjologiczne, badania organiczne i badania atmosfery. Wszystko podporządkowane było poszukiwaniu życia, jego śladów, lub szans na życia zaistnienie. Orbitery miały dzięki swojej aparaturze między innymi wybrać miejsce lądowania i pośredniczyły w transmisji danych na Ziemię. Vikingi nie wykryły życia na Marsie. Ale zadaniu podołały. Nad ich konstrukcją, aparaturą i oprogramowaniem pracowało wielu wybitnych naukowców, także laureaci nagrody Nobla. Wypuszczenie dwuczłonowych sond do wykonania zadania to masa pracy przygotowawczej i wiele algorytmów jakich sondy musiały się nauczyć.

 

          Tuż po Vikingach, w roku 1977 w przestrzeń ze swoimi zadaniami wyniesione były sondy Voyager 1 i 2. To były prawdziwe wyścigówki. Swoje gigantyczne prędkości uzyskały dzięki technice wykorzystującej do przyspieszana pole grawitacyjne planet.  Voyager 1 miał zbadać Jowisza i Saturna a potem najodleglejsze obszary układu słonecznego. Dzięki tak zwanej „asyście grawitacyjnej” Voyager 1 stał się najszybszym obiektem wysłanym przez człowieka w przestrzeń kosmiczną. W roku 2012 sonda opuściła układ słoneczny i znalazła się w przestrzeni międzygwiazdowej. Vogager 2 po przelocie koło Jowisza i Saturna skierowany został ku Uranowi i Neptunowi a następnie dalej poza strefę planet w celu badania krańcowych obszarów heliosfery. Obie sondy przygotowano tak, że funkcjonować i przekazywać dane mogą do roku 2025. Każda z nich na pokładzie ma wykonaną z miedzi i pozłacaną płytę gramofonową z pozdrowieniami wypowiedzianymi w 55 językach oraz zapis dźwięków i obrazów pokazujących różnorodność życia na Ziemi. Może kogoś spotkają?

 

          Następną sondą, o której wiele się mówiło była sonda Galileo wyniesiona w przestrzeń przez wahadłowiec Atlantis w październiku 1989. Celem misji był Jowisz oraz jego pierścienie i księżyce.  Zwłaszcza te odkryte w 1610 roku przez Galileusza używającego wówczas skonstruowanego przez siebie teleskopu. Galileo, nazwany tak na cześć tego włoskiego astronoma wszedł na orbitę Jowisza w grudniu 1995 roku stając się jego pierwszym sztucznym satelitą. Miał tam wykonać skomplikowane zadanie opuszczenia na Jowisza próbnika badającego atmosferę planety. To nastąpiło 7 grudnia. Misja samego próbnika mającego zebrać dane na temat atmosfery planety trwała raptem godzinę – do momentu utraty łączności z nim. Sam próbnik przetrwał nieco dłużej, aż do momentu gdy się stopił i  wyparował. Ale Galileo miał lecieć dwa lata wcześniej, w maju 1986 roku. Na przylądek Canaveral dostarczono ważącą 2550 kg sondę w grudniu 1985 roku aby dokończyć przygotowania do misji. Jednak  28 stycznia 1986 roku miała miejsce katastrofa wahadłowca Challenger i wszystkie loty wahadłowców zostały wstrzymane. Galileo czekał więc do października 1989 roku.  Wszystko w tym czasie uległo zmianie. Najważniejsze było wyznaczenie nowej trajektorii, bo paliwa w silniku rakietowym nie starczyłoby na bezpośredni lot do Jowisza. Wyznaczono wtedy trajektorię VEEGA, czyli Venus Earth Earth Gravity Assist. Przeloty koło Venus i dwukrotnie koło Ziemi umożliwiły zwiększenie prędkości dzięki grawitacji planet bez konieczności zużywania paliwa rakietowego. Podczas swojej podróży Galileo badał Venus, Ziemię, nasz Księżyc, zrobił zdjęcia zderzenia komety Shoemaker-Levy 9  z powierzchnią Jowisza, oraz sfotografował planetoidę Idę. Wszystko dzięki nowoczesnej aparaturze i algorytmom jakie zainstalowano w pamięci komputerów pokładowych sondy. Nauczono ją wiele. Spektakularny to był lot.

 

          W grudniu 1996 przyszła kolej na Pathfindera, który miał zbadać powierzchnię Marsa. Sonda tym razem składała się z trzech części: modułu przelotowego, lądownika i łazika. Całość ważyła około 900 km a sam łazik 10,5 kg. Pathfindera znali wszyscy. Było o nim głośno bo lądowanie odbywało się w nietypowy sposób przypominający nasze sporty ekstremalne. Otóż nad powierzchnią planety, w końcowej fazie lądowania otworzyły się nadmuchiwane poduszki amortyzujące, dzięki którym lądownik odbił się od gruntu i wykonał spektakularny skok. Lądowanie na Marsie miało miejsce 4 lipca 1997 roku, a łazik opuścił lądownik dwa dni później. Łazik wykonywał przez dwa i pół miesiąca przeróżne badania i eksperymenty. Sam sobie tam po tej planecie jeździł. Przestał działać w ostatnich dniach września, a ostatni sygnał od niego odebrano na początku października 1997. 

 

          Kilka dni po tym jak utracono kontakt z Pathfinderem na Marsie, wystrzelono sondę Cassini-Huygens mającą zbadać Saturna, jego księżyc Tytan, pierścienie, księżyce lodowe i magnetosferę. Miało to miejsce 15 października 1997, oczywiście na przylądku Canaveral. Sonda składała się z orbitera i próbnika jaki miał być opuszczony na Tytana. Podczas lotu do Saturna sonda przeleciała w pobliżu Jowisza i na przełomie roku 2000 i 2001 obserwowała go, a jej działania w tym zakresie były skoordynowane z badaniami wykonywanymi przez wspomnianą wcześniej sondę Galileo będącą już w tym czasie na orbicie Jowisza. W końcu 01 lica 2004 roku sonda zbliżyła się do planety i przeleciała przez przerwę między pierścieniami, po czym uruchomiła silnik główny na półtorej godziny i wykonała manewr wejścia na orbitę Saturna. Orbiter miał jeszcze wypuścić próbnik na Tytana. W tym celu sonda wykonała manewry doprowadzające do przyjęcia kursu kolizyjnego z księżycem. W Boże Narodzenie 2004 roku próbnik Huygens został odłączony od orbitera, a trzy dni później orbiter Cassini wykonał kolejny manewr schodzący z kursu kolizyjnego. Huygens do Tytana leciał jeszcze trzy tygodnie, a Cassini ustawił się tak, aby móc odbierać od niego informacje. 14 stycznia 2005 próbnik wszedł w atmosferę Tytana. Hamowanie, odrzucanie osłon, wystrzeliwanie spadochronów, rozkładanie ramion z instrumentami, badania, zbieranie danych i lądowanie trwało dwie i pół godziny. Zadanie wykonane, ale część danych utracono z powodu błędu w oprogramowaniu. Sonda Cassini po wejściu na orbitę Saturna zaczęła realizację badań głównych. W cztery lata okrążyła Saturna 75 razy. Miała 45 przelotów blisko Tytana. No i tak manewrowała, aby przelecieć koło sześciu innych księżyców Saturna.  Naprawdę skomplikowane zadanie daleko od domu. Kawał dobrej roboty.

 

          Kiedy Cassini krążył wokół Saturna, 19 stycznia 2006 NASA wysłała z misją sondę New Horizons, której celem był Pluton i jego księżyc Charon. Będzie to piąta sonda, która po Pioneerach i Voyagerach opuści Układ Słoneczny na zawsze. W grudniu 2014 sonda została wzbudzona, a 15 stycznia 2015 rozpoczęła realizację celów misji głównej. W końcu 14 lipca 2015 sonda przelatuje koło Plutona i kilkanaście minut później koło Charona. Transfer danych ma trwać ponad rok. Sonda leci dalej badać obiekty w pasie Kuipera. A potem, jak już je zbada, też ma lecieć dalej i dalej. Samotnie.

 

          Wszystkie sondy przygotowywane były do swoich misji wiele lat. Projektowano, badano, robiono próby, pisano oprogramowanie, testowano, poprawiano, czyli uczono je wykonywania zadań i pewnie jeszcze wiele innych zdarzeń temu służących miało miejsce. Sonda to dziecko naukowców,  inżynierów i techników, a oni dbają o to, aby taka czy inna sonda dała sobie radę z niełatwymi zadaniami. Nawet przewidują jakieś kłopoty z pyłem kosmicznym albo drobnymi cząstkami i wyposażają sondy w osłony, lub uczą je manewrować tak, aby korpusy osłonięte były tarczami anten. Inżynierowe zanim wypuszczą swoje dzieła, swoje dzieci w przestrzeń,  w długą drogę, wyposażają je w co mogą, uczą czego mogą, przewidują sytuacje trudne, testują i programują zachowanie sond. A potem w pewnym sensie tylko podpowiadają. Włącz silnik. Obróć się. I tak dalej.  Jednak sonda musi wykonać zadanie sama. Tam, na jej drodze, musi sama dać sobie radę.  Jak wykona swoje zadanie, uniknie uszkodzenia, to wtedy twórcy są dumni.  Tam, nikt nie zrobi za nią nic, tam nikt jej nie wyręczy. Tylko jedna szansa. Sondy nie mają drugiego życia.

 

          My ludzie umiemy konstruować i programować sondy. Przewidujemy co możemy i zabezpieczamy je na etapie projektu i budowy, dajemy baterie, osłony, narzędzia i programy. W pewnym sensie wyposażamy je na etapie wzrostu i dorastania. Nie puszczamy ich ot tak sobie w przestrzeń, bo je ktoś narysował i zmontował. One nie nauczą się programów od patrzenia na wydruki algorytmów. Jesteś, to startuj i sobie radź. Raczej nie tak. Poświęcamy im wiele uwagi, pracy i w końcu dopiero wierzymy, że sobie poradzą, że wykonają zadanie. Samo wierzenie tu nie wystarczy. My ludzie umiemy to robić ze skomplikowanymi urządzeniami technicznymi. Czy ja umiem to zrobić z moim dzieckiem? Bo moja Mama wciąż umie wzbudzić we mnie energię jednym trafnym spostrzeżeniem, lub zadziałać jak żyroskop jednym prostym pytaniem mimo to, że powoli zaczyna potrzebować mojej pomocy.

 

          Houston. Misja trwa nadal. Oprogramowanie działa. Bez odbioru.

 

Przemysław Spych

 

 

‹ Starsza Nowsza › Pokaż wszystkie ›