Toate articolele din categoria: Articole

Goliat

Publicat în de
2

Goliat, primul satelit românesc, este dezvoltat de un consorțiu condus de către Agenția Spațială Română, cu implicarea directă a studenților de la Universitatea din București și Universitatea Politehnică.

Racheta Vega, în zborul său inaugural, va plasa pe orbită doi sateliți și un număr de alți 9 nanosateliți europeni, printre care și satelitul românesc Goliat. Greu de 1062 grame, nanosatelitul este practic un cub cu latura de doar 10 centimetri. Orbita acestuia va avea o înclinație de 69.5 grade, 300 km perigeu și apogeul la 1450 km, rezultând o perioadă a orbitei de 90 de minute (satelitul înconjoară Pământul la fiecare 90 minute într-un plan ce face 69.5 grade cu ecuatorul, distanța minimă față de nivelul mării este 300 de kilometri iar distanța maximă de 1450 km). Lansarea este în prezent planificată pentru 9 februarie, între orele 12:00 – 14:00 (ora României), dar nu ar surprinde pe nimeni dacă ESA va hotărî amânarea lansării.

Misiunea Goliat are o perioadă de 6 luni iar satelitul ar trebui să rămână pe orbită timp între unu și tei ani. Radioamatorii îl pot asculta pe Goliat pe frecvența 437.485 MHz (modulație AFSK la 1200 bps cu protocol AX.25 și modulație Morse la o viteză de 20 de cuvinte pe minut), unde satelitul va transmite continuu parametri săi generali de funcționare. Pentru transmisia comenzilor de la sol și pentru descărcarea, cu o viteză de 115.2 kbps, a datelor și a fotografiilor achiziționate de satelit, se va folosi banda de 2.4 GHz.

Există două locații din care satelitul poate fi contactat de către echipa de la sol: la Măgurele, Ilfov și la Mărișel, lângă Cluj-Napoca. Din aceste stații se pot trimite comenzi spre satelit și se pot descărca datele experimentelor și imaginile surprinse cu camera de la bordul acestuia. Pentru transmisia comenzilor, se va folosi banda de 2.4 GHz, dar la nevoie se poate folosi și frecvența de 437.485 MHz.

Trei experimente vor fi efectuate de către satelit, o dată ce acesta va ajunge pe orbită. Denumit Ciclop, primul experiment va folosi o cameră de 3 megapixeli pentru achiziția de imagini. Obiectivul cu distanța focală de 57 mm și o deschidere unghiulară de 6 grade este produs în România, de către Pro Optica.

Ciclop, ochiul românesc de pe orbită

Dose-N, un detector de radiații nucleare, va oferi informații despre particulele energetice ce provin din spațiul cosmic.Datorită ciocnirii acestora cu atmosfera Pământului, numărul particulelor cosmice ce ajunge la sol este mult mai mic față de numărul particulelor care intră în atmosfera noastră iar Dose-N ne va ajuta să numărăm și să caracterizăm mai bine acest tip de radiație, extrem de importantă pentru instrumentele de la bordul unei nave spațiale sau pentru sănătatea echipajului uman. Orbita eliptică a satelitului (1450 x 300 km) îi va permite acestuia să culeagă date de la diverse altitudini.

Samis, detectorul de micrometeoriți va înregistra orice impact suferit de filmul piezo-electric plasat pe una latura -Z a satelitului cu firele de praf cosmic cu diametrul de câțiva micrometri. Aceste particule de praf au viteze de 8 km/s și pot avaria învelișul extern al navelor spațiale sau ale costumelor de astronaut din timpul unei activități extravehiculare. În urma impactului, filmul suferă o deformare tradusă prin apariția unui curent electric măsurabil.

Goliat, aflat în configurația de lansare.

În prezent, Goliat se află la bordul rachetei Vega și cel puțin din punctul de vedere al echipei românești, el este gata de lansare. Agenția Spațială Europeană va decide însă dacă și noua sa rachetă Vega îndeplinește toate cerințele pentru o lansare fără nici un incident nedorit. În 9 februarie sau când Vega va fi gata, primul satelit românesc se va îndrepta spre spațiu și are de gând să rămână acolo cel puțin 6 luni.

Kitul de presă, ce conține informații suplimentare despre Goliat, poate fi descărcat de pe site-ul Agenției Spațiale Române, împreună cu alte materilae informative (sursa imaginilor din articolul de față).

Nu uitați, dacă aveți întrebări pentru Marius Trusculescu, fizician, membru al echipei Goliat, nu ezitați să lăsați un comentariu aici pentru a primi răspuns.

Baftă echipei românești și îi ținem pumnii rachetei Vega!

Orion: posibile destinații

Publicat în de
Răspunde

Peste 1300 de candidați s-au prezentat pentru preselecția care va decide viitori astronauți ai NASA, însă aceștia nu știu încă încotro vor merge. Planul trasat de Obama prevede vizitarea unui asteroid în jurul lui 2025, dar asta este doar una din posibillee destinații pentru Orion.

A început deja freamătul intern în cadrul agenției pentru definirea obiectivelor viitorului program de explorare al spațiului cu echipaj uman. Piesele fundamentale ale acestui program sunt racheta dezvoltată în cadrul proiectului SLS și capsula MPCV (sau Orion), ambele elemente oferind o paletă largă de opțiuni. Orion nu a fost dezvoltat cu o anumită destinație planificată pentru el, iar acest lucru a fost criticat la vremea lui, dar asta ar putea să fie și un avantaj, dând mână liberă experților NASA să îi traseze diverse traiectorii prin sistemul solar.

Capsula Orion, în configurația cu 6 locuri

Ideea de a folosi unele module ale Stației Spațiale Internaționale după ce aceasta va fi scoasă din uz, după anul 2020, împreună cu o capsulă Orion începe să prindă tot mai mult contur. Folosind propulsoare adăugate în viitorul apropiat, un astfel de modul ar putea să se îndrepte spre un punct Lagrange Pământ-Lună unde să aștepte sosirea unei capsule Orion cu care ar urma să se cupleze. Motivul? Spațiul oferit de modul este mult mai generos decât cel al capsulei, făcând astfel zborurile de lungă durată mai ușor de îndurat pentru echipaj.

NASA țintește 2017 ca anul primului zbor din cadrul programului SLS cu o misiune în jurul Lunii, dar fără echipaj uman. Vor mai trece încă patru ani, conform planului actual, până când primii astronauți vor pilota o capsula Orion prin spațiu, prima dată, în drum spre ISS.

Ce opțiuni are Orion? Printre cele mai interesante, aș îndrăzni să spun. Ce spuneți de o excursie de 35 de zile în partea întunecată a Lunii, în punctul Lagrange L2? Nu doar că de acolo NASA ar putea experimenta zborurile cu echipaj uman de lungă durată în apropierea Pământului, dar în același timp și comunitatea științifică ar avea de câștigat: un radiotelescop ar putea fi coborât pe suprafața Lunii și controlat de pe Pământ, ar putea asculta în liniște primele sunete ale cosmosului. Sau câteva rovere ar putea străbate suprafața selenară și aduna probe din bazinul Aitken. Această misiune ar putea fi o repetiție generală înainte de a pleca spre Marte, cândva în jurul anului 2030.

Lockheed Martin, compania care a construit capsula Orion pentru NASA, a identificat deja potențiali candidați pentru misiunea dorită de președinele Obama: asteroidul 2008 EA9, aflat la o distanță de 12 milioane de kilometri de Pământ. Echipajul ar avea nevoie de 195 de zile pentru un drum dus-întors. Un alt asteroid, 2000 SG334 se află la 8 milioane de kilometi de Pământ și necesită 450 zile pentru a fi ajuns de Orion. NASA ia în calcul și folosirea unei contragreutăți atașate capsulei, care s-ar roti împreună cu aceasta pentru a crea gravitație pentru echipaj.

Echipajul poate fi redus la trei sau doi membrii pentru un zbor spre Lună de maximum 21 de zile. Însă pentru perioade mai lungi, NASA trebuie să vină cu soluții pentru un habitat în care echipajul să își țină proviziile și în care să poată locui pentru perioade mai lungi de timp.

Cum Marte rămâne destinația supremă pentru Orion, un alt mod de a pregăti echipajul pentru o astfel de misiune ar fi vizitarea lui Deimos, unul din cei doi sateliți ai lui Planetei Roșii. Aflat pe o orbită mai largă decât Phobos, Deimosare dimensiuni relativ reduse, diametrul maxim fiind de doar 15 kilometri. Unele zone polare ale satelitului sunt scăldate de Soare timp de 10 luni, ceea ce ne convine deoarece avem nevoie de Soare pentru panourile solare generatoare de electricitate. Gravitația lui Deimos este atât de redusă încât capsula ar putea ajunge și pleca de pe suprafața acestuia folosind propulsoarele pentru poziționare, fără să fi nevoie de alte îmbunătățiri. Dacă Orion ar avea atașat și un modul, acestea ar putea ateriza împreună cu capsula la polul sud al asteroidului, unde echipajul ar putea petrece 4 luni pe suprafața acestuia, după care ar urca din nou pe orbită pentru 50 de zile și ar ateriza din nou, de data asta la polul nord, unde ar mai petrece încă 10 luni înainte să se întoarcă pe Pământ. Misiunea ar dura în total 900 de zile iar echipajul ar putea folosi rovere pentru colectare de probe de pe suprafața lui Deimos. Toate astea ar putea să se întâmple între 2033 și 2035, pentru a profita de alinierea dintre Pământ și Marte și pentru a expune echipajul unui minim de radiații cosmice.

Deși Marte este țelul suprem al următoarei generații de astronauți, destinațiile intermediare sunt cel puțin la fel de interesante.

Curiosity în drum spre Marte

Publicat în de
Răspunde

Roverul ce cântărește aproape o tonă și care a costat 2.5 miliarde de dolari se află în acest moment pe o traiectorie ce îl va duce spre Marte. Amânată cu o zi, lansarea de ieri a fost una fără nici un incident major neașteptat. Chiar dacă norii din jurul complexului de la Cape Canaveral erau prezenți, șansele ca aceștia să amâne lansarea erau de 30%.

Racheta Atlas V  a fost folosită pentru lansare, în versiunea 541 (adică încărcătura avea un diametru de 5 metri, racheta era ajutată de 4 propulsoare auxiliare cu combustibil solid iar treapta secundară Centaur avea 1 singur motor). Motorul principal al rachetei Atlas a funcționat timp de 4 minute și 20 de secunde, plasând sonda la o distanță de 158 kilometri de rampa de lansare. După câteva secunde, prima treaptă s-a desprins și la 10 secunde după separare, motorul celei de-a doua trepte (Centaur) a fost activat, ducând sonda pe o orbită eliptică (165 x 265 km), temporară, care nu a fost însă parcursă în totalitate. După aproximativ 20 de minute, motorul treptei Centaur a fost pornit din nou pentru încă 8 minute și a împins sonda dincolo de gravitația Pământului, în drum spre Marte. Momentul a fost surprins de camerele video de pe Centaur și a provocat aplauze în centrul de comandă al misiunii, la aproximativ 45 de minute după lansare. Momentul greu din prima fază a misiunii a trecut cu bine, spre deosebire de sonda rusească Phobos-Grunt, rămasă blocată pe orbita ce trebuia s fie una temporară.

Deși au fost unele pierderi de semnal neprogramate pe orbita Pământului, în acest moment sonda este în parametri normali și funcționează așa cum era de așteptat. Curiosity va ajunge pe Marte în august 2012 și va amartiza în apropierea ecuatorului, în craterul Gale, un loc ales după un proces de selecție ce a durat cinci ani. Acesta conține o formațiune înaltă de peste 4 kilometri formată din material depus de-a lungul ultimelor 2 miliarde de ani, o adevărată mină de aur pentru geologii care vor să studieze trecutul planetei Marte.

Fereastra de lansare era disponibilă până în data de 18 decembrie și este creată o dată la fiecare 26 de luni de poziționarea planetelor Marte și Pământ, limitată de cantitatea de combustibil de la bordul sondei. Evident se urmărește minimizarea cantității de combustibil în favoarea instrumentelor științifice de la bord. Data lansării a fost aleasă și în funcție de lansarea sondei Juno din 5 august, care s-a făcut de la același complex și tot cu ajutorul unei rachete Atlas V, așa că a trebui luată în calcul și pregătirea rampei și a rachetei pentru o nouă lansare.

Schiță a traiectoriei sondei MSL

Drumul spre Marte durează 36 de săptămâni și în timpul acestuia nu se întâmplă mare lucru: echipa de la sol verifică starea subsistemelor de la bord și cu 45 de zile înainte de amartizare, încep pregătirile pentru traversarea atmosferei marțiene, iar MSL va încerca o abordare unică a acestei faze: dacă până în prezent sondele ajungeau pe Marte cu ajutorul unor parașute și perne de aer, de data asta inginerii JPL care au proiectat sonda au folosit un sistem complex ce constă dintr-o macara ce va coborî lent roverul Curiosity pe suprafața planetei Marte. Din cauza masei mari a acestuia și din cauza atmosferei rarefiate a Planetei Roșii, nu se pot folosi doar parașute și perne de aer, ca în cazurile precedente.

O altă noutate este folosire unor motoare de poziționare care se vor activa în timpul coborâri prin atmosferă, controlând traiectoria sondei și reducând astfel semnificativ potențiala zonă de amartizare a roverului. Dacă Spirit și opportunity aveau la dispoziție o zonă cu un diametru de aproximativ 80 de kilometri, se speră că MSL va amartiza într-o zonă cu un diametru de doar 25 de kilometri.

O cameră video va înregistra toată această fază a zborului, însă datele nu vor ajunge în timp real pe pământ, din pricina lățimii insuficiente a benzii de comunicații. Roverul va stoca materialul video la bord, și îl va uploada ulterior prin intermediul sateliților de pe orbita lui Marte, care se vor afla în permanent contact cu MSL în timpul în care aceasta va traversa atmosfera.

Ca majoritatea misiunilor NASA, Curiosiy poate comunica direct cu Pământul, folosind infrastructura denumită Deep Space Network, o rețea de antene radio plasate startegic în întreaga lume pentru o acoperire cât mai bună. În timpul drumului spre Marte, Curiosity va comunica cu noi folosind banda X a spectrului radio (7-8 GHz). Pentru amartizare, toți sateliții NASA și ESA aflați pe orbita lui Marte vor capta datele transmise de Curiosity: Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter și Mars Express, date aflate în banda UHF (400 MHz). MSL va folosi și banda X în timpul amartizării, însă datorită lățimii mici a benzii (kbps), telemetria nu va fi transmisă complet ci vor fi folosite coduri care vor comunica starea sondei.

Ajunsă pe suprafața planetei, sonda va putea primi comenzi de pe Pământ și transmite date direct, folosind banda X, dar telemetria și datele de interes științific vor fi transmise prin Mars Odyssey și Mars Reconnaissance Orbiter. Cei doi sateliți marțieni vor survola zona în care se află Curiosity de două ori pe zi iar acesta va avea o fereastră de 10 minute pentru a uploada informația (cu o viteză de 0.25 Mbps spre Mars Odyssey și 2Mbps spre MRO) care va fi transmisă mai departe spre Pământ. Se așteaptă ca astfel să primim 250 Mb de date de la Curiosity, zilnic. Satelitul ESA Mars Express va putea fi folosit dacă unul din ceilalți doi sateliți ai NASA întâmpină vreo dificultate în transmiterea datelor.

Spre deosebire de Spirit și Opportunity, sursa de curent electric de la bord nu depinde de cantitatea de lumină primită de rover. Curiosity nu are panouri solar, deoarece sursa de electricitate o reprezintă 4.8 kilograme de  dioxid de plutoniu-238 care degajă căldură prin descompunerea radioactivă. Aceasta este folosită pentru a menține temperatura roverului constantă (pe Marte temperaturile variază între -130 și +30 grade Celsius) dar și pentru a genera curent electric care încarcă cele două baterii Li-Ion de la bord.

Curiosity are două computere identice la bord, folosit doar unul singur la un moment dat, celălalt fiind păstrat pentru backup. Fiecare dintre acesta este bazat pe o arhitectură PowerPC 750, folosind un procesor BAE RAD 750 la 200 MHz (Spirit și Opportunity aveau un procesor de 20 MHz, RAD 6000). Pentru stocare, se folosește o memorie flash de 2 GB.

Fiecare cameră foto are propria sa memorie flash pentru stocare intermediară a imaginilor. Din păcate, nu toate imaginile captate vor ajunge pe Pământ, din cauza restricțiilor impuse de lățimea redusă a benzii, însă cercetătorii vor primi imagini panoramice de dimensiuni reduse, din care vor putea selecta o zonă de interes pentru care vor putea downloada imagini la rezoluția dorită.

Arsenalul instrumentelor științifice de la bord este unul cu adevărat impresionant: 10 instrumente totalizând 75 de kilograme.

  • Mastcam (Mast Camera) – două camere color de 2MP ce reprezintă practic ochii sondei Curiosity, putând înregistra mii de imagini, imagini 3D, panoramice sau materiale video HD.
  • ChemCam (Chemistry and Camera) – cameră folosită pentru investigarea analizelor făcute cu laserul în infraroșu de la bord. Acesta poate nimeri probe aflate la 7 metri distanță de rover folosind un puls de peste un milion de watt cu o durată de o nanosecundă. Lumina este catată de un telescop de la bord și transportată 6 metri printr-un sistem de fibre optice până  la detectorul care poate înregistra lungimi de undă de la 240 la 850 nanometri – ultraviolet, vizibil și infraroșu, obținând informații despre structura rocilor analizate astfel (pot fi identificate prin această metodă sodiu, magneziu, aluminiu, siliciu, calciu, potasiu, titan, mangan, fier, hidrogen, oxigen, beriliu, litiu, strontiu, sulf, azot sau fosfor). Dacă roca analizată are un strat de praf, sute de astfel de pulsuri laser pot îndepărta praful și analiza proba în profunzime.
  • APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) – spectrometru aflat pe brațul mobil ar roverului pentru identificarea abundentei elementelor chimice din roci și sol, de la sodiu la strontiu. În 10 minute poate determina concentrații de până la 0.5% iar în timpul unei analize de 3 ore limita de detecție poate coborî până sub 100 ppm (părți pe milion).
  • MAHLI (Mars Hand Lens Imager) – o cameră plasată pe brațul mobil care poate fi folosită pentru observarea detaliilor probelor, pentru imagini panoramice sau pentru inspecții vizuale ale roverului. Rezoluția camerei, dacă este plasată la 21 milimetri de țintă, poate ajunge până la 14 microni/pixel, cu un câmp vizual de 2.2 x 1.7 cm. La 1 metru de țintă, rezoluția este 0.5 mm/pixel și un câmp de 70 cm.
  • Chemin (Chemistry and Mineralogy) – este folosit pentru identificarea mineralelor din praful marțian folosind difracția de raze X.
  • SAM (Sample Analysis at Mars) – este principalul instrumente de la bord care va căuta elemente ce pot oferi detalii depsre existența vieții pe Marte, căutând compuși organici, folosind un detector de gaze, un cromatograf și un laser pentru acest lucru.
  • REMS (Rover Environmental Monitoring Station) – o stație meteorologică marțiană, înregistrând schimbările zilnice ale vitezei și direcției vântului, presiunea atmoferică, umiditate, temperatura aerului și a solului, radiația ultravioletă solară.
  • RAD (Radiation Assessment Detector) – va înregistra radiațiile cosmice ce ajung pe suprafața planetei Marte. Pe Pământ, suntem protejați de majoritatea acestor radiații de către câmpul magnetic terestru, însă Marte nu are un câmp magnetic și datele obținute de RAD vor putea fi folosite pentru protecția viitoarelor echipaje umane care vor ajunge într-un viitor pe suprafața Planetei Roșii.
  • MARDI (Mars Descent Imager) – instrumentul care va înregistra momentul coborârii probei pe suprafața marțiană. Camera are propria memorie flash de 8 GB și va capta aximum 4 cadre pe secundă cu rezoluția de 1600×1200 pixeli. După coborâre, MARDI va putea furniza imagini despre solul pe care se află roverul.
  • MEDLI (MSL Entry, Descnet and Landing Instrument) – reprezintă un set de senzori atașați scutului termic al MSL care vor aduna informații despre starea acestuia de 8 ori pe secundă pe parcursul intrării în atmosfera marțiană.
MSL Curiosity este proiectat să funcționeze 1 an marțian (98 de săptămâni), dar după succesul sondelor Spirit și Opportunity, toată lumea se așteaptă că perioada efectivă de funcționare să fie mult mai lungă, mai ales că acum roverul nu depinde de lumina solară și de condițiile meteorologice de pe Marte. Curiosity nu are ca scop principal detectarea unor forme de viață de pe Marte, ci va investiga dacă Planeta Roșie poate oferi sau a putut oferi în trecut un mediu propice în care viața s-ar fi putut dezvolta prin analize climatice și geologice. Curiosity va oferi și date ce vor pregăti viitoarele misiuni marțiene cu echipaj uman.

UARS, satelitul buclucaș

Publicat în de
Răspunde

Satelitul UARS s-a prăbușit în cele din urmă, deasupra nordului Canadei, într-o zonă nepopulată. Cu această ocazie, s-a readus în discuție problema space junk-ului (deșeuri spațiale) de pe orbita planetei noastre și care a început să devină un pericol pentru oricine, nu doar pentru astronauți.

Space junk? Adică?

Peste 20000 de obiecte cu diametrul mai mare de 10 cm, peste 500000 de obiecte cu diametrul între 1 și 10 cm și probabil peste zece milioane de obiecte cu diametrul mai mic de 1 cm există în acest pe orbita din jurul Pământului, cu viteze cuprinse între 7 – 10 km/s. Părți din rachete, sateliți vechi, resturi ale diverselor module de la începutul erei spațiale și până astăzi, numărul lor a crescut continuu, o dată cu capacitatea tot mai multor state de a lansa încărcături pe orbită. Obiectele cu diametrul mai mare de 10 cm sunt catalogate și urmărite în permanență deoarece prezintă cel mai mare risc pentru misiunile cu echipaj uman. Stația Spațială Internațională efectuează lunar manevre pentru evitarea acestor obiecte. Sunt atât de mulți sateliți pe orbită încât doi dintre ei s-au ciocnit în 2009 (un satelit american de telecomunicații, Iridium 33, și un satelit rusesc nefolosit, Cosmos 2251), mărind astfel considerabil cantitatea de obiecte nefolositoare și periculoase din jurul nostru. În mod normal, în timp, acestea ajung în atmosferă, unde ard complet, însă dacă obiectele sunt mai mari, rezistă trecerii prin atmosferă și ajung la sol, cum a fost cazul satelitului UARS. Deșeurile oribtale sunt extrem de variate: în 2008, în timpul unei activități extravehiculare, astronauta Heidemarie Stefanyshyn-Piper a pierdut o trusă cu scule (în valoare de aproximativ 10000 dolari) care nu a fost atașată corect de restul echipamentului folosit. Ed White, în 1965 în timpul primei ieșiri în spațiu a unui american, a pierdut pe orbită o mănușă ce s-a desprins din locul său din capsulă. Ambele evenimente apar pe materialul video al misiunilor respective.

Cât de mare a fost satelitul UARS?

Atât de mare încât a fost nevoie de o navetă spațială pentru a-l urca pe orbită (1991). Cântărind aproape 6 tone, avea dimensiunile unui autobuz. O mare parte din el s-a dezintegrat la reintrarea în atmosferă, dar bucăți din satelit au ajuns pe sol, cea mai mare fiind estimată la peste 100 de kilograme.

De ce nu a fost de-orbitat în mod controlat, așa cum s-a întâmplat cu stația spațială MIR?

Inițial, UARS trebuia să fie recuperat și adus la sol folosind tot o navetă spațială. Însă după accidentul navetei Columbia, astfel de misiuni de recuperare de sateliți au fost suspendate datorită riscului prea mare la care ar fi fost supus echipajul. UARS nu mai avea la bord suficient combustibil pentru a permite o manevră de reintrare controlată în atmosferă.

Dacă se prăbușea în curtea mea, puteam să îl păstrez?

Teoretic, resturile satelitului sunt proprietatea NASA. Agenția spațială americană a recomandat evitarea apropierii de resturile satelitului și anunțarea autorităților. Părțile acestuia puteau fi ascuțite și cu temperaturi extrem de mari (datorită frecării cu atmosfera) sau extrem de scăzute (datorită temperaturilor extreme din spațiu). În plus, rezervoarele mai puteau conține urme de combustibil, adică hidrazină, un compus chimic toxic.

De ce nu a fost interceptat și eliminat de o rachetă înainte să ajungă la sol?

Dacă racheta l-ar fi lovit în timp ce era încă pe orbită, în urma impactului s-ar fi creat mult mai multe resturi, un pericol pentru viitoarele misiuni spațiale. Spre deosebire de o rachetă transcontinentală, traiectoria satelitului prin atmosfera Pământului, după părăsirea orbitei, este extrem de haotică din cauza formei ce nu-i conferă un avantaj aerodinamic, cum se întâmplă cu o rachetă inamică pentru care sistemul de apărare american este calibrat. Un satelit în funcțiune, aflat pe orbită, are o traiectorie predictibilă și poate fi ușor observat pe radar. Un satelit care trece prin atmosferă este extrem de greu de urmărit de la sol sau de către o eventuală rachetă.

De ce nu a putut fi prezis cu precizie locul și momentul impactului?

În timp, datorită frecării cu atmosfera, chiar și la altitudinile respective, parametrii orbitali ai satelitului se modifică constant, mai ales dacă acesta nu mai are combustibil la bord pentru a compensa sau legătura radio este întreruptă din cauza unei defecțiuni și nu mai poate primi instrucțiuni de la sol. Datorită faptului că interacțiunea satelit – atmosferă este una extrem de complexă, ea nu poate fi decât simulată, folosind modele incomplete și pe termen scurt. Spre exemplu, orbita satelitului UARS a fost influențată în ultimele zile de activitatea solară, care a determinat o extindere a păturilor superioare ale atmosferei și o intensificare a forței de frecare generată asupra satelitului, ce a dus la o prăbușire mai rapidă decât primele estimări. Această variabilă nu putea fi introdusă în model, deoarece magnitudinea activității solare nu poate fi prevăzută.

Care a fost pericolul pentru noi?

Șansele ca satelitul să cadă într-o zonă populată au fost extrem de mici, din cauza faptului că așezările umane nu ocupă o suprafața prea mare din totalul suprafeței planetei. Acesta este motivul pentru care, deși zilnic pe suprafața pământului ajunge cel puțin un meteorit, doar 1086 de astfel de evenimente au fost observate de-a lungul istorie și doar aproximativ 40000 de meteoriți au fost recuperați: de cele mai multe ori aceștia cad în ocean, în deșert sau în zone nepopulate.

Este cazul UARS unic?

Nu, astfel de evenimente se vor intensifica în viitorul apropiat și nici o națiune nu are un plan coerent de reducere a deșeurilor spațiale. Nu este nici primul astfel de caz și cu siguranță nu va fi ultimul, unele incidente din trecut fiind mult mai grave:

  • 1991, stația spațială rusească Salyut-7 (20 tone) nu a mai putut fi controlată de la sol și s-a prăbușit deasupra orașului Capitan Bermudez din Argentina. Nimeni nu a fost rănit.
  • 1979, Skylab (77 tone), prima stație spațială americană reintra în atmosferă și s-a dezintegrat mai lent decât au prevăzut inginerii de la NASA, resturi ale acesteia ajungând deasupra Australiei, în apropiere de Perth.
  • 1978, Kosmos 954, un satelit rusesc, nu mai poate fi controlat și se dezintegrează deasupra Canadei, împrăștiind material radioactiv (rămășițe ale combustibilului) pe o suprafață de 124000 kilometri pătrați.
  • 1966, fragmente al unei rachete Saturn ce efectua un zbor test cu doi ani în urmă se prăbușesc deasupra regiunii Rio Negro din Brazilia.
  • 1997, Lottie Williams din Oklahoma este prima ființă umană lovită de un deșeu orbital, dar nu este rănită. În timpul unei plimbări, o bucată de aluminiu de câteva grame îi lovește umărul, bucată ce s-a dovedit a fi parte  unei rachete Delta lansată în același an. La câțiva kilometri de ea, rezervorul de aluminiu de aproximativ o tonă ratează o fermă din apropiere și ajunge aproape intact pe Pământ.
  • 2000, telescopul Compton este deorbitat în mod controlat și resturile acestuia ajung în ocean, fără a prezenta un pericol pentru nimeni
  • 2001, Stația Spațială MIR nu mai poate fi întreținută, Federația Rusă concentrându-se pe colaborarea cu NASA pentru Stația Spațială Americană, așa că MIR ajunge în oceanul Pacific, după o manevră de deorbitare efectuată în siguranță.
  • 2003, naveta spațială Columbia se dezintegrează la revenirea în atmosferă, împrăștiind peste 80000 de resturi peste statele americane Texas și Lousiana.
Ce urmează?
Următorul satelit ce ne va pune probleme este satelitul german ROSAT, lansat în 1990. Având peste 2.5 tone, experții se așteaptă ca bucăți de până la 400 de kilograme să lovească solul în următoarea perioadă, cel mai probabil între noiembrie – decembrie 2011.

Planeta de diamant

Publicat în de
3

Presa a fost plină în ultimele zile de o știre senzațioală: astronomii ar fi găsit o planetă de diamant! Să vedem însă cum stau lucrurile în realitate.

O echipă de astronomi de la Universitatea Tehnică Swinburne din Australia, condusă de profesorul Mayyhew Bailes, studia un pulsar. Pulsarii sunt obiecte cosmice extrem de interesante, rămășițele unor stele masive care au murit, devenind supernove (explozii extrem de puternice, la scară cosmică). Pulsarii conțin de obicei mase de 1.3 ori mai mari decât masa soarelui nostru (de ordinul 1030 kilograme) aglomerată într-o sferă cu o rază de doar câțiva zeci de kilometri. În aceste condiții densitatea materiei  este atât de mare încât atomii nu pot exista, electronii fuzionează cu protonii din nucleu și formează neutroni. Astfel, această rămășiță ale unei stele moarte este numită o stea neutronică.

Multe stele neutronice au un câmp magnetic extrem de puternic, cauzat de electroni sau de alte particule din spațiu care se învârt în jurul acestor stele la viteze foarte mari, apropiate de viteza luminii, proces ce creează lumină și alte tipuri de radiații. Deoarece steaua se rotește, polii magnetului se învârt și ei. De fiecare dată când un pol magnetic este îndreptat spre Pământ, noi putem observa un flash, un puls de lumină. Stelele neutronice sunt văzute doar ca niște pulsuri de lumină și de aceea mai sunt numite și pulsari.

Dacă ați văzut vreodată un patinator executând un program artistic, ați observat probabil că viteza sa de rotație în jurul propriei axe scade dacă își depărtează mâinile de corp (la fel, viteza scade dacă în timpul rotației își apropie mâinile de corp). Este un fenomen numit conservarea momentului cinetic, dar nu vom intra acum în detalii. La fel se întâmplă însă și cu o stea neutronică de un diametru mai mic: viteza sa de rotație va fi mai mare decât al unei stele cu o rază mai mare. Stelele neutronice nou-născute se rotesc de câteva ori pe secundă. Pulsarul din Nebuloasa Crabului (rămășițele unei stele a cărei explozie a fost observată în 1054) se rotește de 30 de ori pe secundă. În timp, câmpul magnetic al pulsarului interacționează cu gazele din spațiu (hidrogen, heliu) și astfel viteza de rotație scade. Această scădere a putut fi pusă în evidență în cazul pulsarului din Nebuloasa Crabului, dar sunt pulsari care își micșorează viteza într-un ritm mult mai alert.

Există unii pulsari vechi care, în mod ciudat, deși ar trebui să se rotească foarte încet, ei execută câteva sute de rotații pe secundă în jurul propriei axe! Acest lucru se întâmplă din cauza faptului  că aceștia au stele însoțitoare. Dacă sunt suficient de masive, aceste stele vor ajunge să interacționeze gravitațional cu pulsarul din apropiere, care va consuma părți din stea. Pulsarul va forma un așa numit disc de acreție în jurul său care va contribui la mărirea vitezei sale de rotație prin transferarea momentului cinetic. În cele din urmă, pulsarul va consuma aproape toată masa stelei, acesta transformându-se va într-o pitică albă.

De fiecare dată când se observă un pulsar care are o astfel de viteză de rotație de câteva sute de ori pe secundă, se caută și companionul care de obicei este deja o pitică albă. Deși au masă și rază relativ mică și se rotesc pe o orbită în jurul pulsarului, stelele companion influențează gravitațional pulsarul, care nu va rămâne staționar. De fapt, atât pulsarul cât și companionul se învârt în jurul centrului de masă al acelui sistem, care este mult mai apropiat de pulsar dar cu toate acestea, mișcarea lui poate fi pusă în evidență. Observat de pe Pământ, un astfel pulsar  va apare uneori mai aproape, alteori mai departe de noi. Când este mai aproape, lumina de el ajunge mai repede pe Pământ decât când este mai departe și pentru că mișcarea pulsarului pe orbită este extrem de precisă, se poate calcula destul de ușor parametrii orbitei sistemului pulsar – companion.

Revenind la descoperirea făcută de grupul profesorului Bailes, acesta studia un astfel de pulsar și căutau steaua companion pentru a explica viteza mare de rotație a acestuia. Și au găsit-o, însă surpriza a fost că această stea nu este mai mare decât planeta Jupiter și orbita sa în jurul pulsarului nu este mai mare decât diametrul Soarelui.

Reprezentarea grafică a sistemului descoperit de echipa profesorului Bailes: în centru este pulsarul, pe orbită în jurul său, punctul portocaliu, este pitica albă cu diametrul comparabil cu cel al lui Jupiter iar cercul galben este diametrul Soarelui (reprezentat în schiță pentru pentru comparație)

Dacă un companion este atât de aproape de un pulsar, acesta va pierde de obicei materie, datorită atracției gravitaționale exercitate de pulsar. Dacă însă masa companionului este suficient de mică, gravitația acestuia ar putea fi suficient de puternică încât să facă față pulsarului și să își păstreze masa. Este un echilibru extrem de fragil, motiv pentru care astfel de sistem ca cel descoperit mai sus sunt desul de rare. Din moment ce nu a fost detectat un trasfer de masă, ceretătorii au ajuns la concluzia că acest companion trebuie să fie destul de mic. Masa acestuia este chivalentă cu masa lui Jupiter, dar cu siguranță că diametrul său este mult mai mic, altfel nu ar supraviețui apropierii de pulsar. Pentru a-i rezista, companionul ar trebui să aibe un diametru de maxim 80000 kilometri. Având masa lui Jupiter, densitate sa va fi de două ori mai mare decât densitatea plumbului, chiar mai dens decât platina. Vorbim aici despre densitatea minimă, în realitate ea poate fi mult mai mare.

Acesta este motivul pentru care mulți au desemnat acest companion drept o planetă. Are masa lui Jupiter, un diametru de 80 000 km și o densitate mai mare decât cele mai dense metale de pe Pământ. Pentru că pulsarul se rotește de câteva sute de ori pe secundă, acesta a fost alimentat cu materie în trecut, deci companionul a fost cândva mult mai mare decât o planetă. Companionul a fost cândva o stea.

Cele mai multe stele companion muribunde ajung pitice albe.  Acestea sunt foarte dense (imaginați-vă întregul Soare redus la dimensiunile Pământului)  și sunt compoziția lor este alcătuită fie din heliu, fie din carbon. Piticele albe din carbon sunt cele mai des întâlnite, dar acestea au mase care pornesc de la jumătate din masa Soarelui, nicidecum așa de mici precum masa lui Jupiter. Considerând că aproape întreaga masă inițială a stelei a ajuns în pulsar, steaua rămânând așa cum o vedem astăzi, de dimensiunile lui Jupiter, ea ar trebui să aibă o densitate de 40000 ori mai mare decât plumbul, iar concluzia specialiștilor este că cel mai probabil acest companion este format din carbon. Din moment ce nu putem studia acest companion în mod direct pentru a-i detecta structura, va trebui să continuăm să raționăm doar pe supoziții.

Să vedem cum ar arăta o pitică albă compusă din carbon cu densitatea de 40000 de ori mai mare decât plumbul.

Când se formează o pitică albă, acesta este extrem de fierbinte, vorbim aici de sute de milioane de grade. În timp, temperatura va scădea și de obicei cele mai puțin masie pitice albe  se vor răci mai repede. Astfel, o pitică albă de masa lui Jupiter, de aproximativ 500 de ori mai mică decât o pitică albă normală, se va răci relativ rapid (în termeni astronomici). Pe măsură ce se răcește, pitica albă începe să se cristalizeze (imaginați-vă că îngheață). Pe Pământ, una din forme cristaline ale carbonului este diamantul, motiv pentru care știrea ce a ajuns în presă a fost că astronomii au descoperit o planetă de diamant.

Piticile albe cristalizate sunt de sute de mii de ori mai dense decât diamantul și structura atomică este de asemenea extrem de diferită. Așadar, nu aveam de-a face cu diamantul pe care îl cunoaștem de pe Pământ. Un inel cu o piatră dintr-o astfel de pitică albă ar cântări câteva sute de kilograme, cam dificl de purtat pe deget.

În plus, nu putem vorbi de o planetă în acest caz. Este vorba despre rămășiele unei stele care acum a ajuns la dimensiunile lui Jupiter, dar acest lucru este foarte departe de definiția unei planete. Să ne uităm doar în grădina noastră, în sistemul solar, și să nu uităm că Pluto a fost în 2006 retrogradată de la rangul de planetă. Atunci, Uniunea Internațională a Astronomilor a decis că pentru a fi numit o planetă un corp trebuie să îndeplinească următoarele criterii:

  • să fie pe orbita unei stele
  • să aibe suficientă masă pentru ca gravitația proprie să-i dea o formă rotundă
  • să își curețe orbita, să nu o împartă cu alte corpuri

Pluto nu îndeplinește al treilea criteriu, pitica albă de care vorbeam anterior nu îndeplinește primul criteriu: nu se află pe orbita unei stele, se află pe orbita unui pulsar, ba mai mult, pitica însăși a fost cândva o stea.

Așadar, deși descoperirea este extrem de interesantă, nu se poate spune că este vorba despre descoperirea unei planete de diamant; nu aveam de-a face cu o planetă și nu orice carbon cristalizat este diamant.

Traducerea și adaptarea după Professor Astronomy Blog.