35 éve történt az Uránusz egyetlen meglátogatása

Csillagvizsgáló Svábhegyi

1964 nyarán Gary Flandro igen érdekes dologra lett figyelmes a Naprendszer külső bolygóit tanulmányozva. Mivel ezek a bolygók hatalmas távolságra keringenek a Naptól, így mozgásuk is elég lassú. A Jupiter (a külső Naprendszer legbelső bolygója) 12 év alatt kerüli meg a Napot, míg a Plutonak (az akkor legkülső bolygóként számontartott bolygónak) 248 évre van szüksége ehhez. A lassú mozgás miatt mindössze 175 évenként fordul elő, hogy az öt külső bolygó úgy helyezkedjen el egymáshoz képest, hogy egy szondával gyorsan végiglátogathassuk mindet. Gary Flandro a NASA-nál fel is vetette egy ilyen program létrehozását, mely a hetvenes évek végén startolt volna el. Ezzel 1969-re megszületett a Grand Tour Program (Nagy Túra Program).

Az eredeti tervek még tovább csökkentették volna a külső Naprendszer bejárásához szükséges időt. Az egyszondás küldetés tizenhárom éve helyett két duplaszonda hét és fél év alatt megvizsgálhatta volna mind a négy óriásbolygót, és a Plutot is. Az indításokra pedig 1977-et és 1979-et jelölték ki, mind a két időpontban egy űrszonda párost tervezve útnak indítani. A programot végül 1971-ben törölték a NASA költségvetési gondjai miatt. Amerika éppen akkoriban nyerte meg az űrversenyt, így a közhangulat a NASA programjainak megvágását támogatta. Ennek engedelmeskedve a Grand Tour Program is lekerült a tervezőasztalról.
Az űrügynökség azonban hamarosan úgy döntött, hogy egy ilyen egyedi alkalmat nem hagyhat ki a külső bolygók tanulmányozására. Így született meg a Voyager program, mely gyakorlatilag a Grand Tour Program olcsóbb változata. A négy szonda helyett kettő került a megvalósítási fázisba, és a Pluto is lekerült a célpontok listájáról.

A Voyager 1 indítása 1977-ben egy Titan-Centaur rakétával. Kép forrása: nasa.gov

A pénzügyi megkötések ellenére a két szonda elkészült a kijelölt 1977-es évre. Érdekes módon a Voyager 2 startolt előbb, 1977. augusztus 20-án. Nem sokkal később, 1977. szeptember 5-én indult útjára a Voyager 1. A mára több mint negyven éve működő szondák megindultak több milliárd kilométeres útjukra, hogy az emberiség első üzeneteivé váljanak a csillagközi térben. De ne is szaladjunk ennyire előre! Igen hosszú utat tett meg ugyanis a páros, mire végül elhagyta a Naprendszert. Mind a Voyager 1, mind a Voyager 2 elsőként a Jupitert látogatta meg. A Voyager 1, bár később indult útjára, mégis gyorsabb volt. Emiatt az első szonda három hónappal hamarabb érkezett meg. Gyors látogatása után a Voyager 1 csodálatos képekkel és mérésekkel ajándékozta meg a földi kutatókat. A két elrepülés közötti időszakban a NASA szakemberei elvégezhették az első elemzéseket az űrszonda adatain, így a második szonda már az első eredményeire építhetett.

Az űrszondapáros rendkívüli meglepetésekkel szolgált a kutatók számára, már az első állomásuknál. Nemcsak felfedezték a Jupiter gyűrűit, megtalálták három új holdját, de minden addiginál részletesebb képeket is készítettek róla (köztük a Nagy Vörös Foltról). Emellett hozzájárultak a Galilei-holdak megismeréséhez is. A program első fázisának legmeglepőbb eredményét pont egyikük, az Io szolgáltatta. Egészen eddig a Földön kívül egyetlen égitestet sem ismertünk, melyen aktív vulkanizmus folyik jelenleg is. Úgy tűnt a Naprendszer –a Föld kivételével- geológiai értelemben nagyjából halott. Ezt cáfolta meg minden várakozást felülmúló módon a Voyager 1 és 2. A két szonda a két rövid elrepülés alatt kilenc (!) vulkánkitörést figyelt meg, és bizonyítékokkal szolgált többre is, melyek a két időpont között zajlottak le. A Jupiterhez közeledő űrszonda felvételeiből a bolygó adott hosszúságán nézve csodálatos time-lapse videó készült, melyen a Jupiter széláramaiban sodródó felhőalakzatok mozgása kiválóan megfigyelhető.

A Voyager 1képei alapján a Jupiter felhőalakzatainak mozgásáról készített time-laps videó. Minden képkocka között egy forgás (kb. 10 óra) telt el. Video forrása: https://www.planetary.org/video/voyager-1-jupiter-approach-movie

A tovább száguldó űrszondák 1980 novemberében és ’81 augusztusában látogatták meg a Szaturnuszt. Itt is igen fontos méréseket végeztek a bolygóval kapcsolatban. Az eddigieknél sokkal pontosabban megállapították a bolygó légkörének összetételét, így annak belsejéről is fontos ismeretekkel szolgáltattak. Kiderült, hogy a gyűrűs bolygó földről ismert 3 gyűrűje valójában nagyon finom további gyűrűképletek sokaságából áll. A Szaturnusznál tett látogatáskor sem egyedül a bolygó maga lett a vizsgálódások tárgya, hanem annak holdjai is. Ennek érdekében nagy áldozatot kellett hozni.

A két szonda innentől kezdve nem ugyanazon az úton haladt tovább. Ennek oka, hogy a NASA szakemberei mindenképpen szerették volna, ha az egyik szonda megvizsgálná a Szaturnusz legnagyobb holdját, a Titant. Ehhez szükség volt az egyik szonda pályamódosításához, melynek következtében a Voyager 1 végleg elhagyta a bolygók síkját. A kutatók választhattak, hogy vagy a Plutot látogatják meg, (ha nem a pályamódosítás mellett döntenek, akkor a Pluto felé is mehetett volna a Voyager 1) vagy a Titant. Hosszas mérlegelés után választották a Titan melletti szoros pályát.
Érdeklődésük fő oka az volt, hogy a Titánról régóta tudták, hogy sűrű légkör veszi körül, mely teljesen egyedülálló a Naprendszer holdjai között. Izgatottságuk utólag jogosnak bizonyult. Bár a Voyager 1 csak egy rövid közelítést hajtott végre, adataiból mégis következtetni lehetett rá, hogy a felszínen valószínűleg folyékony szénhidrogének lehetnek (a sűrű légkör miatt a Voyager 1 nem láthatta közvetlenül a felszínt). Mivel a Voyager 1 teljes sikerrel tanulmányozta a holdat, ezért a később érkező Voyager 2 már inkább a bolygó felé fordította figyelmét és műszereit.

A Titan légköre. A vastag légkörön átvilágító napsugarak vizsgálatával következtetéseket lehet levonni a légkör összetevőire vonatkozóan. Kép forrása: nasa.gov

A módosított pálya, melyen a Voyager 1 haladt annak érdekében, hogy a Titant megvizsgálja, lehetetlenné tette, hogy a többi külső bolygót is meglátogassa. Így a Voyager 1 bolygókkal kapcsolatos küldetése a végéhez ért. Nem így a Voyager 2-é!

A Szaturnusz a Voyager 2 felvételén. A bolygó mellett három hold is látszódik, egyikőjük árnyéka rávetül a bolygó korongjára. Kép forrása: nasa.gov

A Voyager 2 folytatta planetáris túráját, melynek következő állomása az Uránusz volt, ahová 1986. január 24-én érkezett meg, napra pontosan 35 évvel ezelőtt. A Jupiterrel és a Szaturnusszal ellentétben ez a látogatás egyedi maradt még napjainkig is. A Voyager 2 kivételével soha egyetlen űrszonda sem közelítette meg az Uránuszt (a 2030-as évek végéig nincs is tervben). Így jelenlegi tudásunk a bolygó és a gyűrűk finomabb struktúráiról a mai napig ezen a 35 évvel ezelőtti elrepülésen alapszik. A rengeteg eredményből csak a legérdekesebbeket emeljük ki.

Az Uránusz igazi különlegessége, hogy „eldőlt” a pályáján haladva, percízebben fogalmazva a tengelyferdesége 97°. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a sarkok környezetében a nappal és az éjszaka időtartalma fél-fél uránuszi év, mely 84 földi évvel egyezik meg. Így az Uránusz sarkvidékein állva az éjszaka 42 évig tart, a nappal szintúgy.
A hosszú éjszaka miatt azt várhatnánk, hogy a bolygó nappali oldalán jóval melegebb van az éjszakaihoz képest. A várakozással ellentétben a felhők tetején mért átlaghőmérséklet viszonylag állandó. A hosszú ideje sötétben lévő sarki terület nem bizonyult sokkal hidegebbnek a világosban lévő sarokhoz képest.

Az Uránusz tekintélyes holdrendszerrel is rendelkezik. Közölük a Voyager 2 elrepüléséig mindössze öt hold volt ismert. Az adatokat elemezve azonnal újabb tíz létezését jelentették be a kutatók. Jól mutatja a Voyager adatainak egyediségét, hogy 1999-ben egy újabb hold létezésére derült fény a régi adatok újraelemzése közben. A képek még 18 év elteltével is újdonságokkal szolgáltak! Természetesen nem csak az új holdakat kapta lencsevégre az űrszonda, hanem a régieket is. A már ismert Miranda hold jeges felszínén óriási töréseket figyelt meg. Ezen képek alapján ma úgy gondoljuk, hogy a múltban a Mirandát egy akkora becsapódás érhette, mely teljesen darabokra törte a holdat. A törmelék az idő múlásával pedig újra összeállt, létrehozva a Miranda mai, töredezett felszínét.

Az Uránusz látszólag teljesen homogén légköre a Voyager 2 felvételén. A nyugodtság csupán látszólagos, a légköri szelek akár a 900 km/h órát is elérhetik. Kép forrása: nasa.gov 

A szétesett, majd újra összeállt hold, a Miranda. Kép forrása: https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA18185

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nem minden hold tudott azonban összeállni a szétesése után. A Voyager mérései alapján úgy gondoljuk, hogy az Uránusz gyűrűrendszerét éppen ilyen szétesett holdak hozhatták létre. Ez a gyűrűrendszer közel sem olyan látványos, mint a Szaturnuszé, annak ellenére, hogy tizenhárom jól elkülönülő gyűrűből áll. Bár számos gyűrű helyezkedik el az Uránusz körül, de azok – halványságuk miatt – a Földről szinte nem is látszódnak. A gyűrűket csillagfedés során fedezték fel, és csak a legnagyobb óriástávcsövekkel fotózhatók, különleges, a bolygó fényét kitakaró technikával. A gyűrűk közül is kettőt a Voyager fedezett fel.
A Voyager által szolgáltatott adatok közt navigálva nem csak a kilencvenes évek végéig lehetett újdonságokat találni. Tavaly márciusban a NASA néhány munkatársa új cikket tett közzé: Az adatok újraelemzése során egy hatalmas mágneses buborékra lettek figyelmesek a légkörben, mely 35 éven át elkerülte a többi kutató figyelmét.

A Voyager 2 több milliárd kilométeres vándorlása még itt sem ért véget. A szonda a Neptunusz felé vette az útját. Az 1989. augusztusi elrepülésre tíz évvel a Jupiter melletti műveletek után került sor, 12 évvel a start után. A Voyager itt sem tétlenkedett, a bolygó körül új gyűrűket fedezett fel, a megerősített holdak számát pedig megnégyszerezte (kettőről nyolcra emelve)!

A Neptunusz a Nagy Sötét Folttal a középén, melyet a Voyager 2 fedezett fel. Kép forrása: nasa.gov

A Voyager 1-től a Szaturnusznál intettünk búcsút, ám itt még nem ért véget a hosszú utazás. Mindkét űrszonda folytatta útját a Naprendszer külső vidékei felé. Sőt, több évtizedes utazás után a Voyager 1 lett az első ember alkotta tárgy, mely belépett a csillagközi térbe (2012. augusztus 15-én). Nem sokkal később követte a Voyager 2. Bár egyikőjük sem látogatott meg új égitestet már több évtizede, de a kutatást nem hagyta abba az emberiség e két előretolt tudományos támaszpontja. A csillagközi tér tanulmányozásában játszanak napjainkban is kulcsszerepet. Mivel egészen különböző irányba léptek ki a Naprendszerből, így annak nem csak a határát, de annak alakját is tanulmányozhatják.

Bár mindkét Voyager jó állapotban van, (a kommunikáció rendszeres a Földdel) a fedélzeti műszerek többsége ma már mégsem üzemel. Ennek nem valamilyen meghibásodás az oka, hanem a Voyagerek energiatermelésének módja. Mindkét űrszonda úgynevezett RTG-t (Radioizotópos termoelektromos generátor) használ energiaforrásként. Ez azt jelenti, hogy az ikerszondák magukkal vittek 4,5-4,5 kg plutóniumot, mely bomlásával hőt termel. Ezt a hőt alakítják át az RTG berendezések elektromos árammá. A plutónium felezési ideje 87.7 év, így minden 87.7. évben megfeleződik az előállítható energiamennyiség. A Voyagerek így az elmúlt több mint 43 évben folyamatosan csökkenő energiával gazdálkodhattak. Az idő múlásával így egyre kevesebb műszerüket tudják bekapcsolva tartani. A kommunikációs műszerek a legfontosabbak, így ezek maradnak bekacsolva a legtovább. Ennek ellenére a becslések szerint a két szonda egészen 2025-ig képes lesz tudományos adatokat közvetíteni. Amennyiben nem hibásodik meg egyik szonda sem, úgy a kommunikáció 2036-ig is fenntartható! Eddigre közel 60 évesek lesznek!

A Voyager program talán legikonikusabb képe. Carl Sagan és más tudósok javaslatára az egyik űrszonda kameráját a Föld felé fordították. A középen látható “halványkék pötty’ (ez a kép címe is) a Föld. Carl Sagan híres idézete, melyet e kép inspirált: „Nézzenek ismét arra a pontra. Az itt van. Az otthonunk. Azok mi vagyunk. Ott van mindenki, akit szeretnek, mindenki, akit ismernek, mindenki, akiről valaha hallottak, az összes emberi lény, aki létezett….”

Szerző: Soós Benjamin, Tudományos segédmunkatárs / Bemutató csillagász 
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet / Svábhegyi Csillagvizsgáló

📸 A borítóképen: A borítón az Uránusz és legfényesebb gyűrűje látható a Voyager felvételén. Kép forrása: nasa.gov 

Tetszett a cikkünk? Hasonló izgalmas cikk égi jelenségek témában: 20 éve lakott a Nemzetközi Űrállomás