Οι διαστημικές εξερευνήσεις του νέου έτους

Πριν από είκοσι δύο χρόνια οι επιστήμονες έστελναν στο Διάστημα το τηλεσκόπιο «Hubble», το οποίο προσέφερε στην ανθρωπότητα μερικές από τις πιο εντυπωσιακές φωτογραφίες του ηλιακού μας συστήματος. Το 2022 θα αποτελέσει τη χρονιά στην οποία ο «διάδοχος» του Hubble, που ονομάζεται «James Webb Space Telescope», θα τεθεί σε λειτουργία και θα συλλέξει πληροφορίες από τα βάθη του Διαστήματος, οι οποίες θα εμπλουτίσουν όσο καμία προηγούμενη αποστολή τις γνώσεις των επιστημόνων για την εξέλιξη του Σύμπαντος. Παράλληλα, η ανθρωπότητα μπαίνει πλέον σε τροχιά συστηματικής παρουσίας σε αστρονομικά σώματα εκτός της Γης, με την αποστολή «Αρτεμις Ι» να ανοίγει τον δρόμο για την «απόβαση» στη Σελήνη. Η παρουσία αυτή ενισχύεται από την αυξανόμενη συχνότητα ιδιωτικών διαστημικών αποστολών, οι οποίες σηματοδοτούν το πέρασμα σε μία εποχή εξερεύνησης του Διαστήματος για μη επιστημονικούς λόγους. Το μεταβαλλόμενο αυτό σκηνικό αποτελεί αφορμή για να «ανοίξει» η συζήτηση για την ανάγκη αναθεώρησης των κανόνων του Δικαίου του Διαστήματος, οι οποίοι θεσμοθετήθηκαν το 1967. Ας δούμε όμως με περισσότερες λεπτομέρειες τις πιο εμβληματικές αποστολές που περιμένουμε την καινούργια χρονιά.

Η ακτινογραφία του «James Webb Space Telescope» Τo «James Webb Space Telescope» ζυγίζει 6.214 κιλά και έχει μήκος όσο ένα γήπεδο του τένις. Για την κατασκευή του χρειάστηκαν συνολικά 40 εκατομμύρια ώρες εργασίας. Η ευαισθησία του είναι τόσο μεγάλη που θεωρητικά θα μπορούσε να ανιχνεύσει το αποτύπωμα ενός εντόμου το οποίο θα βρίσκεται σε απόσταση από το τηλεσκόπιο αντίστοιχη με αυτή της Σελήνης από τη Γη!

Ενα τηλεσκόπιο που αλλάζει την εικόνα του Σύμπαντος

Η αποστολή που ξεχωρίζει για εκατοντάδες αστρονόμους στον κόσμο είναι η αποστολή του τηλεσκοπίου «James Webb Space Telescope» (JWST) στο Διάστημα. Το τηλεσκόπιο, προσδεμένο σε έναν πύραυλο «Ariane 5», ξεκίνησε το ταξίδι του για το Διάστημα στις 25 Δεκεμβρίου, ενώ θα τεθεί σε πλήρη λειτουργία, αν όλα κυλήσουν ομαλά, το τρίτο τρίμηνο του 2022. Η σύλληψη, η κατασκευή και η αποστολή του τηλεσκοπίου αυτού είναι από τα πιο φιλόδοξα εγχειρήματα της διαστημικής μηχανικής. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του διήρκεσε είκοσι πέντε χρόνια, ενώ ο αρχικός προγραμματισμός προέβλεπε να φτάσει στο Διάστημα το 2007. Ωστόσο, διάφορες τεχνικές αστοχίες που προέκυπταν κατά τη διάρκεια των δοκιμών οδήγησαν σε μία παράταση δεκατεσσάρων ετών, εκτινάσσοντας παράλληλα το ποσό το οποίο δαπανήθηκε για την κατασκευή του στα 10 δισεκατομμύρια δολάρια. Είναι ενδεικτικό ότι παρ’ όλες τις δυσκολίες  που αντιμετώπισαν οι επιστήμονες, η κατασκευή του διαστημικού τηλεσκοπίου δεν σταμάτησε, αφού η εξερεύνηση του Διαστήματος βασίζεται σε μεγάλο μέρος στα δεδομένα τα οποία θα συλλέξει. Με το «JWST», οι επιστήμονες φιλοδοξούν να απαντήσουν σε θεμελιώδη ερωτήματα της αστρονομίας, όπως εάν υπάρχουν πλανήτες παρόμοιοι με τη Γη, με ποιον τρόπο γεννήθηκαν οι αστέρες, πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν οι γαλαξίες αλλά και πώς έμοιαζε το πρώιμο Σύμπαν.

Η μεγάλη καινοτομία του τηλεσκοπίου αυτού είναι ότι θα πραγματοποιεί τις παρατηρήσεις αναλύοντας το υπέρυθρο φως το οποίο θα λαμβάνει από τα βάθη του Διαστήματος. Το φως αυτό, το οποίο ξεκίνησε να ταξιδεύει δισεκατομμύρια χρόνια πριν από μακρινούς αστέρες, εξωπλανήτες, γαλαξίες ή νεφελώματα, μεταφέρει μία πολύτιμη πληροφορία: την αναλογία των χημικών στοιχείων από τα οποία αποτελούνται τα αστρονομικά και τα ουράνια σώματα. Ετσι, αναλύοντας το υπέρυθρο φως, οι επιστήμονες μπορούν να ανοίξουν ένα παράθυρο στην ιστορία του Σύμπαντος. Η ανάλυση φωτός στο υπέρυθρο φάσμα είναι μία από τις βασικές δυνατότητες η οποία διαφοροποιεί το συγκεκριμένο τηλεσκόπιο από το τηλεσκόπιο «Hubble», το οποίο τέθηκε σε τροχιά το 1990 και μπορεί να πραγματοποιήσει παρατηρήσεις στο ορατό και στο υπεριώδες φως και σε ένα μόνο μέρος του φάσματος του κοντινού υπερύθρου.

Η λειτουργία ενός υπέρυθρου τηλεσκοπίου όπως το «JWST» αποτελεί μία μεγάλη πρόκληση: για να μπορέσει να εκπληρώσει τον στόχο του, το τηλεσκόπιο θα πρέπει να βρίσκεται σε θερμοκρασίες μικρότερες των 200 βαθμών Κελσίου υπό το μηδέν. Ετσι, οι επιστήμονες θα χρειαστεί να «κρύψουν» το τηλεσκόπιο από τις ακτίνες του Ηλίου, εκτοξεύοντάς το ενάμισι εκατομμύριο χιλιόμετρα μακριά από τη Γη, στο λεγόμενο σημείο Lagrange L2, εκεί όπου οι ακτίνες του Ηλίου είναι αρκετά ασθενείς. Η απόσταση αυτή καθιστά απαγορευτική την επισκευή του σε περίπτωση οποιασδήποτε βλάβης. Ενδεικτικά, το τηλεσκόπιο «Hubble» βρίσκεται σε απόσταση «μόνο» πεντακοσίων εβδομήντα χιλιομέτρων από τη Γη. Η αγωνία λοιπόν των επιστημόνων για την ομαλή έκβαση της αποστολής βρίσκεται στα ύψη, αφού θα χρειαστούν είκοσι εννέα ημέρες για να μπει το τηλεσκόπιο σε τροχιά γύρω από το σημείο Lagrange L2. Δεν είναι μόνο η απόσταση που καθιστά το συγκεκριμένο ταξίδι μία μεγάλη πρόκληση, αλλά και το γεγονός ότι το τηλεσκόπιο θα ξεδιπλώνεται σταδιακά μέχρι να φτάσει στον προορισμό του, κάτι που αυξάνει τον κίνδυνο κάτι να «στραβώσει» κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Οπως έχουν σημειώσει επιστήμονες, μέσα σε είκοσι εννέα ημέρες θα ενεργοποιηθούν 140 μηχανισμοί ξεδιπλώματος, οι οποίοι για να επιτευχθούν προϋποθέτουν τη σωστή λειτουργία 400 τροχαλιών, 70 συναρμολογήσεις μηχανικών ρουλεμάν και το ανεμπόδιστο ξεδίπλωμα 90 καλωδίων συνολικού μήκους 400 μέτρων. Στο τέλος του Ιανουαρίου θα γνωρίζουμε εάν όλα αυτά τα στάδια πραγματοποιήθηκαν με επιτυχία, κάτι που θα ανοίξει τον δρόμο για ανακαλύψεις άνευ προηγουμένου στο Διάστημα.

Η Ευρώπη στην κούρσα εξερεύνησης του πλανήτη Αρη

Το 2021 αποτέλεσε τη χρονιά που ο άνθρωπος ξεκίνησε συστηματικά την εξερεύνηση της επιφάνειας του Αρη. Τρεις αποστολές από την Αμερική, την Κίνα και τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα έφτασαν στον Κόκκινο Πλανήτη με σκοπό να διερευνήσουν τη σύσταση της επιφάνειάς του, να αναζητήσουν ίχνη πρωτόγονης ζωής και να διερευνήσουν πιθανές αναλογίες με τον πλανήτη Γη. Σε αυτή την «κούρσα» αποστολών η Ευρώπη έμεινε πίσω, αφού ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) ανέβαλε την αποστολή«ExoMars» για τεχνικούς λόγους. Η αποστολή αναπρογραμματίστηκε για το καλοκαίρι του 2022, ενώ το ρομποτικό σκάφος της αποστολής, το οποίο φέρει το όνομα «Ρόζαλιν Φράνκλιν» προς τιμήν της βιοφυσικού η οποία συνέβαλε καθοριστικά στην ανακάλυψη της δομής του γενετικού υλικού (DNA), θα προσεδαφιστεί μαζί με τη ρωσική πλατφόρμα «Kazachok» στις αρχές του 2023. Βασικός στόχος της συγκεκριμένης αποστολής είναι η αναζήτηση χημικών στοιχείων που ενδεχομένως να υποδεικνύουν την ύπαρξη αρχαίας ζωής στον Αρη. Για τον λόγο αυτόν τα αποτελέσματα των ερευνών θα έχουν εξαιρετικό ενδιαφέρον για το πεδίο της αστροβιολογίας.

Το ρομποτικό σκάφος «Ρόζαλιν Φράνκλιν», το οποίο θα αναλάβει να συλλέξει πληροφορίες για τον σκοπό αυτόν, θα διαθέτει ενεργειακή αυτονομία αφού είναι εξοπλισμένο με συσσωρευτές οι οποίοι θα συλλέγουν ηλιακή ενέργεια. Οι κάμερες τις οποίες διαθέτει θα αποτυπώσουν το ανάγλυφο του εδάφους του Αρη, επιτρέποντας τη δημιουργία ενός ψηφιακού χάρτη, ο οποίος έπειτα θα χρησιμοποιηθεί για να σχεδιαστούν διαδρομές στις οποίες το ρομποτικό σκάφος θα μπορεί να κινείται με ασφάλεια. Οι κάμερες είναι ένα από τα πιο «δυνατά» σημεία του διαστημικού ρομπότ, αφού επιτρέπουν τη λήψη εικόνων εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης. Σαν να διέθεταν έναν μεγεθυντικό φακό στην επιφάνεια του Αρη, οι επιστήμονες θα καταφέρουν να φωτογραφίσουν σε υψηλή ανάλυση πετρώματα τα οποία παρουσιάζουν αυξημένο ερευνητικό ενδιαφέρον. Επίσης, το ρομπότ είναι εξοπλισμένο με ένα δρέπανο το οποίο μπορεί να συλλέξει δείγματα εδάφους σε βάθος δύο μέτρων από την επιφάνεια. Τα δείγματα αυτά θα μετατραπούν σε λεπτή σκόνη, η σύσταση της οποίας θα μελετηθεί λεπτομερώς σε ένα μίνι εργαστήριο, το οποίο βρίσκεται στο εσωτερικό του ρομπότ.

Οσον αφορά την πλατφόρμα «Kazachok», η οποία θα παραμείνει στο σημείο προσεδάφισης, αυτή διαθέτει δεκατρία επιστημονικά όργανα τα οποία θα συλλέξουν, μεταξύ άλλων, δεδομένα σχετικά με τη μεταβολή της πίεσης, της θερμοκρασίας και της υγρασίας του εδάφους και θα πραγματοποιήσουν σεισμογραφικές αναλύσεις. Η τοποθεσία στην οποία θα προσεδαφιστεί η πλατφόρμα μαζί με το ρομποτικό σκάφος «Ρόζαλιν Φράνκλιν» επιλέχθηκε έπειτα από επεξεργασία χιλιάδων εικόνων και δεδομένων τα οποία έχουν συλλεχθεί από τη δορυφορική μελέτη του Κόκκινου Πλανήτη τις τελευταίες δεκαετίες. Για να αντιληφθεί κανείς πόσο δύσκολη ήταν η απόφαση των επιστημόνων για το σημείο προσεδάφισης, αρκεί να αναρωτηθεί το εξής: εάν κάποιος εξωτερικός παρατηρητής σκόπευε να εξερευνήσει τη Γη, σε ποιο σημείο θα έπρεπε να προσεδαφίσει το διαστημικό του σκάφος ώστε να βγάλει ασφαλή συμπεράσματα για τον πλανήτη μας;

Η εκ νέου απόβαση του ανθρώπου στη Σελήνη

«Επιστρέφουμε στη Σελήνη για επιστημονικές ανακαλύψεις, οικονομικά οφέλη, και για να σχεδιάσουμε την επόμενη γενιά εξερευνητών». Με αυτά τα λόγια η NASA παρουσιάζει την αποστολή «Αρτεμις», μία εμβληματική αποστολή η οποία αποτελείται από τρία μέρη, με τελικό στόχο την εκ νέου «απόβαση» του ανθρώπου στη Σελήνη. Η αποστολή «Αρτεμις» συντονίζεται από τη NASA σε συνεργασία με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA) και άλλους διαστημικούς οργανισμούς. Τον Φεβρουάριο του τρέχοντος έτους προγραμματίζεται η εκτόξευση του πυραύλου Space Launch System (SLS), ο οποίος θα φέρει το διαστημικό σκάφος «Orion». Η αποστολή αυτή, η οποία αποτελεί το πρώτο μέρος του φιλόδοξου προγράμματος και ονομάζεται «Αρτεμις Ι», δεν θα μεταφέρει ανθρώπους και θα είναι δοκιμαστική. Οι επιστήμονες επιθυμούν να ελέγξουν ότι όλες οι λειτουργίες του πυραύλου λειτουργούν σωστά και ότι το διαστημικό σκάφος μπορεί να εκτελέσει εκλεπτυσμένους ελιγμούς, αφού αυτός ο συνδυασμός θα χρησιμοποιηθεί και στις επόμενες αποστολές.

Ο συγκεκριμένος τύπος πυραύλου είναι ο πιο δυνατός που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα και έχει σχεδιαστεί ώστε να μπορεί να μεταφέρει ανθρώπους και βαρύ εξοπλισμό. Ο πύραυλος θα συνοδεύσει το διαστημικό σκάφος στα πρώτα βήματα του ταξιδιού, επιτρέποντάς του να μπει σε τροχιά γύρω από τη Γη. Επειτα, το «Orion» θα συνεχίσει το ταξίδι του προς τη Σελήνη, την οποία θα προσεγγίσει σε απόσταση 100 χιλιομέτρων. Αφού παραμείνει για έξι ημέρες σε τροχιά γύρω από τον φυσικό δορυφόρο της Γης, το «Orion» θα πάρει τον δρόμο του γυρισμού, έτσι ώστε οι επιστήμονες να βεβαιωθούν ότι μπορεί να επιστρέψει στη Γη με ασφάλεια. Η συνολική απόσταση που θα καλύψει το σκάφος θα είναι πάνω από δύο εκατομμύρια χιλιόμετρα, ενώ θα παραμείνει στο Διάστημα επί 25 ημέρες.

Εάν η πρώτη αποστολή στεφθεί με επιτυχία, θα ανοίξει ο δρόμος για την αποστολή «Αρτεμις ΙΙ» η οποία έχει προγραμματιστεί για το 2024, ενώ με την αποστολή «Αρτεμις ΙΙΙ» οι επιστήμονες φιλοδοξούν να μεταφέρουν το 2025 αστροναύτες στην επιφάνεια της Σελήνης, για πρώτη φορά έπειτα από την αποστολή «Απόλλων 17», η οποία πραγματοποιήθηκε το 1972. Η αποστολή «Αρτεμις» σηματοδοτεί την έναρξη μιας νέας περιόδου στο Διάστημα. Η δημιουργία υποδομών για τη συστηματική παρουσία του ανθρώπου στη Σελήνη θα καταστήσει τον φυσικό δορυφόρο της Γης «εφαλτήριο» για επανδρωμένες αποστολές στον Αρη.

Η… οπισθοφυλακή της «Αρτέμιδος»

Αναπόσπαστο κομμάτι της αποστολής «Αρτεμις» είναι η αποστολή του διαστημικού σταθμού «Gateway» στο Διάστημα, ο οποίος θα μπει σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη και θα χρησιμεύσει ως κόμβος επικοινωνιών, εργαστήριο βασικών επιστημονικών πειραμάτων, χώρος προσωρινής διαμονής αστροναυτών αλλά και χώρος στάθμευσης διαστημικών ρομπότ.

Ταξίδι στην… καρδια των πλανητών

«Ψυχή»: Ετσι ονομάζεται το διαστημικό σκάφος το οποίο θα εκτοξευθεί τον Φεβρουάριο του 2022, για να μπει σε τροχιά γύρω από τον ομώνυμο αστεροειδή το 2026. Η αποστολή αυτή έχει μία ιδιαιτερότητα: θα επιχειρήσει να διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται οι πυρήνες των πλανητών. Στους βραχώδεις πλανήτες, η μελέτη του πυρήνα είναι εξαιρετικά δύσκολη, αφού αυτός βρίσκεται χιλιάδες μέτρα κάτω από την επιφάνεια. Παράλληλα, ο πυρήνας παρουσιάζει εξαιρετικό ενδιαφέρον για τους επιστήμονες, αφού μελετώντας τα χαρακτηριστικά του αντλούν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά τις διεργασίες οι οποίες οδηγούν στον σχηματισμό ενός πλανήτη. Το ιδανικό σενάριο λοιπόν θα ήταν να βρεθεί στο Διάστημα ένας… πλανητικός πυρήνας, απογυμνωμένος από τα υπόλοιπα στρώματα του πλανήτη. Αυτό ακριβώς ενδέχεται να έχει συμβεί με τον αστεροειδή «Psyche», ο οποίος περιφέρεται γύρω από τον Ηλιο και βρίσκεται ανάμεσα στον Αρη και τον Δία. Ο αστεροειδής αυτός αποτελείται σχεδόν εξ ολοκλήρου από νικέλιο και σίδηρο, ενώ οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι στην πραγματικότητα αυτό το αστρονομικό σώμα είναι ο πυρήνας ενός νεογέννητου πλανήτη, του οποίου ο μανδύας διαλύθηκε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια λόγω αλλεπάλληλων συγκρούσεων με άλλα σώματα. Για να μελετήσουν τη σύσταση του αστεροειδούς, οι επιστήμονες έχουν εξοπλίσει το διαστημικό σκάφος με τρία επιστημονικά όργανα: έναν φασματογράφο, με τη χρήση του οποίου θα προσδιοριστεί με ακρίβεια η σύσταση της ύλης του αστεροειδούς, ένα μαγνητόμετρο, το οποίο θα μετρήσει την ένταση του μαγνητικού πεδίου γύρω από τον αστεροειδή και ένα σύστημα πολυφασματικής απεικόνισης, το οποίο θα επιτρέψει την αποτύπωση της επιφάνειας του αστεροειδούς σε εικόνες πολύ υψηλής ευκρίνειας. Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης αποστολής αναμένεται να έχουν εξαιρετικό ενδιαφέρον, αφού είναι η πρώτη φορά που θα μελετηθεί ένα αστρονομικό σώμα τόσο πλούσιο σε μέταλλο.