Την ώρα της συνέντευξής μας με τον δρα Ιωάννη (Γιάνγκο) Μικελλίδη, το Perseverance διήνυε τη 14η ημέρα της αποστολής του και μόλις την προηγούμενη είχε ελεγχθεί για τη σωστή κίνηση του βραχίονά του. Ηταν, επομένως, μια σχετικά πιο ξεκούραστη ημέρα από εκείνες που είχαν προηγηθεί για τον ελληνοκύπριο επιστήμονα, επικεφαλής μηχανικό του Εργαστηρίου Αεριοπροώθησης της NASA, ο οποίος έπαιξε σημαντικό ρόλο στην εξασφάλιση της επιτυχίας της αποστολής Mars 2020 και έτσι βρήκε λίγο χρόνο για να μας μιλήσει για την επιστήμη και την καριέρα του.
Ο δρ Μικελλίδης είναι ένας από τους πιο αναγνωρισμένους επιστήμονες του χώρου του, με πολλές καινοτομίες και επιτυχίες στο ενεργητικό του, σε τομείς όπως είναι η ηλεκτρική και προηγμένη διαστημική πρόωση, η αεροδυναμική των πλανητικών ρόβερ (ρομποτικών οχημάτων), οι αστροφυσικές ροές και τα βιολογικά αερολύματα. Το 2010 έλυσε ένα από τα πιο μακροχρόνια προβλήματα της ηλεκτρικής πρόωσης, εφευρίσκοντας τη μαγνητική θωράκιση, μια μέθοδο που προστατεύει τους προωθητές Hall (κινητήρες ιόντων) από το να καταστρέφονται από τη δέσμη ιόντων. Η καινοτομία αύξησε σημαντικά την απόδοση αυτών των κατασκευών και επέτρεψε την ανάπτυξη πολλών διαστημικών αποστολών. Επίσης, ήταν ο πρώτος που προέβλεψε την παρουσία ακουστικών αναταράξεων των ιόντων σε κοίλες καθόδους και που εξήγησε τη διάβρωση στομίου των εξουδετερωτών, κατορθώματα που έχουν αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο αυτές οι συσκευές δοκιμάζονται και μεταφέρονται στο Διάστημα. Το 2011 του απονεμήθηκε το μετάλλιο της NASA για εξαιρετικό Μηχανικό Επίτευγμα (Exceptional Engineering Achievement), ενώ έχει αναπτύξει και δύο μεγάλης κλίμακας φυσικούς κώδικες πλάσματος, τους OrCa2D και Hall2De, που χρησιμοποιούνται για χρόνια από τη NASA για την πιστοποίηση ικανότητας πτήσης των ηλεκτρικών προωθητών της.
Κύριε Μικελλίδη, μιλήστε μας λίγο για τις σπουδές σας.
«Σπούδασα (πτυχίο, μεταπτυχιακό και διδακτορικό), Αεροναυτική και Αστροναυτική Μηχανική στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο. Οι σπουδές και η έρευνά μου ήταν επικεντρωμένες στη Φυσική του πλάσματος και στην υπολογιστική μαγνητοϋδροδυναμική, κυρίως για εφαρμογές στην ηλεκτρική και πυρηνική διαστημική πρόωση. Το ακαδημαϊκό μου έργο ήταν επικεντρωμένο στη θεωρία, όχι στα πειράματα, κάτι που δεν ήταν και πολύ διαδεδομένο για τους νεαρούς αεροδιαστημικούς μηχανικούς. Η επαγγελματική μου δραστηριότητα είχε πολύ περισσότερο να κάνει με τη μαθηματική μοντελοποίηση και με την αριθμητική προσομοίωση της Φυσικής σε αυτούς τους πυραύλους, παρά με την εμπειρική διερεύνηση, κατασκευή και δοκιμή στο εργαστήριο».
Πώς φτάσατε να εργάζεστε στη NASA και ποια είναι η εμπειρία σας εκεί;
«Αφού ολοκλήρωσα τη μεταδιδακτορική μου έρευνα, διάρκειας ενός έτους, στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο, σε πύραυλο σύντηξης, με προσέλαβε μια μεγάλη κυβερνητική εργολαβική εταιρεία στο Σαν Ντιέγκο της Καλιφόρνιας, ως μέλος του ανώτερου επιστημονικού προσωπικού της. Από αυτή τη θέση, ανέπτυξα επιστημονικά υπολογιστικά προγράμματα ή «κώδικες», οι οποίοι προσομοίωναν τους φυσικούς νόμους που διέπουν τη λειτουργία των ηλεκτρικών προωθητικών αερίων των πυραύλων. Αυτοί οι κώδικες ενημέρωναν για το πώς να αποφεύγονται δυνητικά επιβλαβείς αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των αερίων και των σημαντικών εξαρτημάτων του διαστημικού σκάφους. Μετά από μερικά χρόνια στην εταιρεία, με προσέλαβε το 2004 το Εργαστήριο Αεριοπροώθησης (JPL) της NASA, και μπήκα στην Ομάδα Ηλεκτρικής Πρόωσης. Ηγήθηκα στη δημιουργία νέων κωδικών Φυσικής που θα υποστήριζαν την έρευνα, την ανάπτυξη και την πιστοποίηση της καταλληλότητας πτήσης των ηλεκτρικών πυραύλων για τις ρομποτικές αποστολές. Αμέσως μετά την ένταξή μου στο εργαστήριο, είχα την τύχη να εργαστώ στο «Jupiter Icy Moons Orbiter», ένα διαστημικό σκάφος που πρότεινε η NASA για να εξερευνήσει τα παγωμένα φεγγάρια του Δία χρησιμοποιώντας πρόωση πυρηνικών ιόντων. Αυτή η ευκαιρία να εργαστώ απευθείας σε μια αποστολή εξερεύνησης του Διαστήματος, σχεδιασμένη όχι για κέρδος αλλά αποκλειστικά για να ωφελήσει και να εμπνεύσει την ανθρωπότητα, ήταν μια εμπειρία που μου άλλαξε τη ζωή και με έκανε να αποκτήσω μια μοναδική και βαθιά εκτίμηση για το επάγγελμά μου. Στα επόμενα 17 χρόνια ακολούθησαν πολλές ακόμη ρομποτικές αποστολές, στις οποίες είχα το προνόμιο να συνεισφέρω, πολλά ατομικά και ομαδικά επιτεύγματα που επέκτειναν τις γνώσεις μας στον τομέα μου, και αμέτρητες αλληλεπιδράσεις με εξαιρετικά ταλαντούχους μηχανικούς με διαφορετικές κοινωνικές και εθνικές καταβολές. Ολα αυτά με έπεισαν ότι ήταν ο πιο κατάλληλος χώρος εργασίας για εμένα. Η δουλειά μου στο JPL είναι μια εξαιρετική εμπειρία, ονειρικά πλασμένη, για την οποία είμαι ευγνώμων κάθε μέρα».
Θέλετε να μας μιλήσετε λίγο πιο αναλυτικά για το αντικείμενό σας;
«Η ηλεκτρική πρόωση περιλαμβάνει μια σειρά διαστημικών πυραύλων που χρησιμοποιούν ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή ώθησης και προώθησης των διαστημικών σκαφών. Σε αντίθεση, λοιπόν, με τους χημικούς πυραύλους, οι οποίοι χρησιμοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται από χημικές αντιδράσεις, οι ηλεκτρικοί πύραυλοι χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό για να διασπάσουν το καύσιμο σε μια κατάσταση που ονομάζεται «πλάσμα». Σε αυτή την κατάσταση, τα άτομα που σχηματίζουν την προωθητική ύλη ιονίζονται και μπορούν να «αισθανθούν» μια δύναμη όταν ένα ηλεκτρικό ή/και μαγνητικό πεδίο ασκείται επάνω τους. Η Φυσική των πλασμάτων στην ηλεκτρική πρόωση είναι πολύ περίπλοκη. Τα μαθηματικά που καταγράφουν τη συμπεριφορά τους είναι επομένως εξαντλητικά και, συνήθως, μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο από γρήγορους υπολογιστές. Εγώ αναπτύσσω τα μαθηματικά μοντέλα που περιγράφουν τη Φυσική του πλάσματος σε αυτούς τους πυραύλους και έπειτα τα λύνω σε γρήγορους επεξεργαστές χρησιμοποιώντας διάφορες αριθμητικές μεθόδους. Ο απώτερος στόχος είναι να κατανοήσουμε αρκετά καλά τη Φυσική, ώστε να μπορούμε να σχεδιάζουμε πυραύλους με καλύτερες επιδόσεις και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, που θα μας επιτρέψουν να εξερευνήσουμε νέους προορισμούς στο ηλιακό μας σύστημα, αλλά και πέρα από αυτό».
Ποια ήταν η συνεισφορά σας στο Mars 2020;
«Ενα από τα πολλά υπέροχα πλεονεκτήματα που έχουμε στο JPL είναι ότι εάν μπορούμε να βοηθήσουμε στην επίλυση προβλημάτων, ακόμη και αν δεν εμπίπτουν στις άμεσες αρμοδιότητές μας, μας ενθαρρύνουν να το κάνουμε. Η συμμετοχή μου στο πρόγραμμα ξεκίνησε πριν από περίπου μία δεκαετία, όταν μου ζητήθηκε να υποστηρίξω την αποστολή InSight (https://mars.nasa.gov/insight/), χάρη στο επιστημονικό μου υπόβαθρο στην υδροδυναμική. Αυτή η δραστηριότητα ήταν εντελώς ανεξάρτητη από τη δουλειά μου στην ηλεκτρική πρόωση. Ηγήθηκα του αεροδυναμικού σχεδιασμού του «Wind and Thermal Shield» (WTS) της αποστολής, ο κύριος σκοπός του οποίου είναι να προστατεύσει ένα υψηλής σημασίας και ευαίσθητο όργανο που ονομάζεται «Seismic Experiment for Interior Structure» (SEIS) από δονήσεις που προκαλούνται από τον άνεμο. Το WTS εστάλη με ασφάλεια στον Κόκκινο Πλανήτη στις αρχές του 2019 και αμέσως μετά το SEIS κατέγραψε για πρώτη φορά έναν σεισμό. Το 2015, συμμετείχα στην αποστολή για να βοηθήσω στην επίλυση του προβλήματος της προστασίας των σωλήνων δειγμάτων από μόλυνσή τους από τις εξαιρετικά μικρές ποσότητες μικροβίων και βακτηριδίων που μπορεί να μεταφέρει ο Rover Perseverance από τη Γη. Κατάφερα να εκμεταλλευτώ την ιξώδη (κολλώδη) αεροδυναμική που βρίσκεται μέσα σε ένα προστατευτικό περίβλημα το οποίο στεγάζει τους σωλήνες, ώστε να αποφευχθεί μια τέτοια μόλυνση, τα αποκαλούμενα «Fluid Mechanical Particle Barriers», που έγιναν μια άκρως απαραίτητη τεχνολογία για την αποστολή. Στο τέλος, έγινα ο επικεφαλής Μηχανικός για όλα τα θέματα που σχετίζονται με τη μεταφορά των αερολυμάτων στα δείγματα που θα ληφθούν κατά τη διάρκεια της αποστολής».
Ποια είναι η σημασία αυτής της αποστολής;
«Οι προηγούμενες αποστολές μας στον Αρη μάς έδειξαν ότι ο πλανήτης ήταν κατοικήσιμος πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά δεν διέθεταν τον κατάλληλο εξοπλισμό να ψάξουν για αποδείξεις. Το Perseverence είναι το πρώτο ρόβερ που έχει σχεδιαστεί ειδικά για αυτόν τον σκοπό. Εάν διαπιστώσουμε ότι υπήρχε κάποτε ζωή, και μάλιστα στη δική μας πλανητική γειτονιά, αυτό θα σημαίνει ότι υπάρχει γενικά στο Σύμπαν, με αξιοσημείωτες και ευρείες προεκτάσεις στις επιστήμες, στη θρησκεία και στη φιλοσοφία. Ωστόσο, οι στόχοι της αποστολής εκτείνονται πέρα από αυτό το ζήτημα. Το Perseverence θα μας δώσει και πληροφορίες για το κλίμα και τη γεωλογία στον Αρη και θα προλειάνει το έδαφος για τη μελλοντική εξερεύνηση με ανθρώπινη παρουσία στον πλανήτη, υποδεικνύοντάς μας τις απαραίτητες τεχνολογίες για να επιτευχθεί αυτό. Λαμβάνοντας υπόψη αυτούς τους στόχους, το Perseverence είναι το φυσικό προϊόν τού πιο ανθρώπινου από τα ανθρώπινά μας ένστικτα: της περιέργειάς μας για την ύπαρξη και τη θέση μας στο Σύμπαν, και του πάθους μας να καταλάβουμε πώς «δουλεύουν τα πράγματα», προκειμένου να βελτιώσουμε τη ζωή μας και να προστατεύσουμε τον πλανήτη μας».
Τι θα λέγατε σε έναν νέο Ελληνα που σας βλέπει ως πρότυπο και θα ήθελε μία ημέρα να ακολουθήσει το επάγγελμά σας;
«Ως έφηβος που μεγάλωνε στην Κύπρο στη δεκαετία του ’80, θυμάμαι έντονα την αίσθηση που υπήρχε από μεγάλο κομμάτι της κοινωνίας ότι η NASA είναι μια υπερφυσική, σχεδόν μυστικιστική, διαστημική οργάνωση. Αυτό, δυστυχώς, δημιούργησε στο μυαλό πολλών ταλαντούχων νέων την πεποίθηση ότι μια πιθανή καριέρα στον Οργανισμό είναι κάτι πολύ μακρινό. Ευτυχώς, ως αποτέλεσμα της αυξανόμενης αλληλεξάρτησης των παγκόσμιων οικονομιών, πολιτισμών και πληθυσμών και της έκρηξης του Διαδικτύου τις τελευταίες δεκαετίες, σήμερα, οι πληροφορίες για τα σχολεία και τις θέσεις εργασίας είναι άφθονες και πολύ πιο εύκολα διαθέσιμες. Κατά συνέπεια, μια πιο ρεαλιστική εικόνα έχει προκύψει σχετικά με τις προοπτικές σταδιοδρομίας, όχι μόνο στις ΗΠΑ αλλά και παγκοσμίως. Ονειρα που έμοιαζαν ανέφικτα πριν από μερικές δεκαετίες, στην πραγματικότητα δεν είναι και τόσο απίθανα, όπως έχουν αποδείξει αμέτρητοι Ελληνες σε ένα ευρύ φάσμα επαγγελμάτων σε όλον τον κόσμο. Ωστόσο, η παγκοσμιοποίηση έχει αυξήσει και τον ανταγωνισμό. Τεχνολογικές εξελίξεις και απίστευτα επιτεύγματα όπως η προσεδάφιση του Perseverence, μας αναγκάζουν τώρα να αντιμετωπίσουμε ακόμη πιο δυσεπίλυτα προβλήματα. Είναι, επομένως, ξεκάθαρο σε εμένα ότι, ανεξάρτητα από τις συνεχώς εξελισσόμενες παγκόσμιες μεταβολές, μερικά πράγματα χρησιμεύουν και θα χρησιμεύουν πάντα ως εργαλεία για την επιτυχία στην επιστήμη και στη μηχανική: καλή εκπαίδευση, σκληρή δουλειά (πολύ σκληρή δουλειά), φιλοδοξία, αφοσίωση, ευθύνη, πειθαρχία και, φυσικά… επιμονή (perseverance)!».
