Astronautika: istorija

Pre desetak dana se navršila godina dana od fizičke smrti Nasine sonde 'Cassini'. Bila je to najteža međuplanetna sonda (5,7 tona), najskuplja (preko $5 milijardi) i najduža misija (20 godina manje mesec dana) u istoriji. Svi smo godinama pratili njene avanture i divili se fenomenalnim slikama. Ali niko ne zna da je 'Cassini'imao blizanca, koji je krajnje nepravedno zaboravljen. Rešio sam da makar ja ispravim tu grešku i odgovorim na pitanje koje muči većinu vernika: zašto se uspešne sonde ne proizvode serijski...

U poslednje vreme najviše volim da pišem o kosmičkim mašinama – one su esencija svega. Svako ko je čitao te tekstove shvatio je da se zapravo uvek radi o zanatskom produktu. Visokotehnološkom ali, nakon svega, umetničkom. Svaka letilica je posebno konstruisana za svaku specifičnu misiju i, po pravilu, košta... da ti pamet stane. Zbog svega toga, svako malo, pojavljuju se predlozi za projektovanje zajedničke platforme ('busa') koja bi se koristila u više misija i tako dovela do smanjivanja računa za svaki projekat[1]. Nešto kao Fordov 'Model T'u kosmičkoj industriji... Godine 1981. NASA se našla na raskršću. Praktično svaka nova kosmička misija je bila složenija i skuplja od prethodne[2]. Cene sondi su rasle po eksponencijalnoj krivoj (više milijardi), što je dovodilo do brojnih otkazivanja i odlaganja misija u osamdesetim. Da bi rešili taj problem, Nasini menadžeri su 1983. predložili stvaranje dve porodice kosmičkih sondi. Serija 'Planetary Observer' trebalo je da košta maksimalno oko $150 miliona, a bila je određena za istraživanje unutrašnjeg solarnog sistema, dok je druga, 'Mariner Mark-II'('MMII'), trebalo da služi za vanjski solarni sistem, a njena cena nije smela da prelazi $300 milionapo miisiji.

c1
Jedina letilica iz klase 'Planetary Observer'bio je 'Mars Observer', poznat i kao 'Mars Geoscience/Climatology Orbiter'. Lansiran je 1992, čitavih 17 godina od poslednje američke misije na Mars. Razvoj sonde je trajao 8 godina i na kraju je koštala $813 miliona– originalno je trebalo da košta samo $212 miliona – a eksplodirala je samo 2 dana pre nego što je 1993. stigla na Mars.

c2
Sonda 'CRAF'(Comet Rendezvous Asteroid Flyby) se približava kometi Kopff. 'CRAF' je bio brod klase 'Mariner Mark-II', koji je sa brodom 'SORT'(kasnije 'Cassini') Kongres odobrio 1990. godine. Iz programa 'Mariner Mark-II'su kasnije nastale i druge misije: 'Rosetta','Pluto Kuiper Express'iz koga je proizašao 'New Horizons', i 'Neptune Orbiter'.

Sonde 'Mariner Mk. II' su trebale da ponude kvalitetne naučne rezultate za samo trećinu troškova misija kao što je bio 'Galileo'– prvi Jupiterov orbiter – iako nije bilo potpuno određeno kakva će biti njihova namena. Jedan od očitih ciljeva 'MMII-a', nakon misija 'Voyager'i 'Galileo', bio je slanje orbitera na Saturn. Ovaj predlog je dobio ime 'SFTP'(Saturn Flyby/Titan Probe), koji će na kraju prerasti u misiju 'Cassini'. Ali koja bi druga odredišta mogle da posete sonde 'MMII' sem Saturna? Slanje orbitera ka Uranu ili Neptunu nije smatrano prioritetnim jer 'Voyager 2' još nije obišao te svetove. Zato je predložena sonda za Pluton, i naročito nekoliko misija ka asteroidima i kometama. Početkom 80-ih mala tela solarnog sistema su bila potpuna nepoznanica, iako se naučna zajednica slagala da ti mali objekti svakako čuvaju tajne o formiranju Sunčevog sistema.

c3
Jedan od prvih projekata 'Marinera Mk. II'iz 1984.

c4
Varijante 'Marinera Mk. II' za različite misije.

c5
Originalna konstrukcija Esine i Nasine sonde za uzimanje uzoraka sa komete 'CNSR', bazirana na platformi 'Mariner Mark-II' sa evropskim stajnim trapom i kapsulom. Taj projekat je kasnije transformisan u misiju 'Rosetta'.

Sonde 'MMII', opremljene radioizotopskim generatorima (RTGs) i velikim rezervoarima, obećavale su mogućnost proučavanja različitih asteroida i kometa tokom svake pojedinačne misije. Prvi predlog ove porodice a koji je bio konkretizovan bila je misija 'CRAF'(Comet Rendezvous with Asteroid Flyby), koja je takođe trebala da bude i prva sonda serije 'Mariner Mark-II' koja će biti lansirana. 'CRAF' nije trebalo da jednostavno proleti pored neke komete, kao što je to uradila armada[3]koja je posetila Halejevu kometu 1986, već i da uđe u orbitu oko nje i ostane tu nekoliko meseci, čekajući i prolazak kroz perihel, kako bi posmatrala porast kometinih aktivnosti. Većina kometa se nalazi na ekscentričnim orbitama, tako da stići do njih zahteva ili veliku potrošnju energije ili gravitaciono asistiranje određenih planeta. To je podrazumevalo pažljiv odabir prave komete i datuma lansiranja.

Popis kometa koje su na početku odabrane sastojao se, između ostalog, od sledećih kometa: Encke, Kopff, Borelly, Wild-2, Honda-Mrkos-Pajdušakova, Giacobini-Zinner, Tempel-1 i 2, Tuttle-Giacobini-Kresak i Čurjumov-Gerasimenko, iako je lansirni prozor za svaku od njih bio različit po pitanju datuma i delta-V zahteva. Svi su se složili da su najbolji kandidati komete 22P/Kopff, 45P/Honda–Mrkos–Pajdušáková41P/Tuttle–Giacobini–Kresák81P/Wild-2, jer su mogle da se 'uhvate' prateći direktnu trajektoriju, bez potrebe gravitacionih asistencija u periodu od 3,5 i 5 godina, pod uslovom da se lansiranja obavi 1990. ili 1991. godine. Kometa Kopff je bila favorit, jer je bila dostižna u ni manje ni više nego četiri lansirna prozora između 1990. i 1991. U zavisnosti od odabrane komete i datuma lansiranja bilo je moguće posetiti i pojedine asteroide. Recimo, u slučaju lansiranja ka kometi Kopff u julu 1990, bilo je moguće posetiti asteroide (1327) Namaqua i 222 (Lucia), ili asteroid (772) Tanete.

'CRAF', kao i druge aparate 'Mariner Mark-II', za Nasu bi napravio JPL, a koristio bi standardnu konstrukciju sa što više već proverenih komponenti. Centralni korpus 'CRAF.a' je bio toroidnog oblika baziran na 'Voyagerima', dok je marševski motor snage 400 N bio sličan onom (nemačkeproizvodnje!) koji je bio ugrađen u 'Galilej'. Tankovi za gorivo su bili isti kao na Marsovim orbiterima 'Viking', kao i glavna komunikaciona antena (HGA). Najupadljiviji delovi su bila dva nosača na rasklapanje – jedna koja nosi RTG (tip GPHS) a druga sa pokretnom platformom sa svitom naučnih instrumenata. Kako su dokazali 'Voyageri', takva platforma je bila glavni elemenat, jer je omogućavala da se instrumenti okreću u različitim pravcima u odnosu na glavnu osu letilice, smanjujući potrošnju goriva a povećavajući naučne rezultate.

c12
Dizajn 'CRAF-a' sa sredine 80-ih. U prvom planu je termoštit za penetrator.

c13
'CRAF' u lansirnoj konfiguraciji.

U drugoj polovini 80-ih donešena je odluka da se 'busu' doda još jedna mobilna platforma sa instrumentima. 'CRAF' je trebalo da koristi glavni INSAT motor i 12 trastera male snage, dok bi težina pri lansiranju bila oko 1320 kg (1025 bez goriva). Svi 'MMII' su trebali da budu lansirani uz pomoć šatlova, koristeći dvostepeni dodatni stepen 'IUS'ilijoš veći i duplo teži stepen 'Centaur-G'. Pored uobičajenog seta instrumenata, 'CRAF' je trebalo da nosi 'penetrator', uređaj koji bi se velikom brzinom zabio u telo komete tako da se ne unište već da šalje naučne informacije o unutrašnjosti komete (trebalo je da ode makar 30 cm u dubinu). Dizajn penetratora je evoluirao od male rakete na čvrsto gorivo u napredniji koncept baziran na tečnom gorivu, dužine 1,18 metara, prečnika 6 santimetra i težine 18 kg.

c14
Dizajn 'CRAF-a' iz 1987. U to vreme je dodata druga instrumentna platforma i običan pogonski modul. Dessno je sonda 'Cassini' lansirana dve godine kasnije.

1987. je odgođeno da lansiranje bude do septembra 1992, pa je odlučeno da se brod pošalje ka kometi Tempel-2 umesto ka Kopffu. Naravno, u priču je uvedeno i proletanje pored Zemlje, jer je ravan kometne orbite nagnuta za preko 12° u odnosu na ravan ekliptike. Na putu ka kometi, 'CRAF' je trebalo da poseti asteroide (1415) Malautru i (46) Hestiu. Plan je bio da sonda stigne do Tempela 2 1996. godine. Nažalost, program 'Mariner Mark-II' je tokom 80-ih počeo da upada u budžetski problem. Nesreća šatla 'Challenger'dovela je do još jednog redizajniranja porodice 'Mariner Mark-II' uvođenjem drugačijeg pogonskog modula ('Cassini' je leteo sa polupraznim tankovima radi manjeg delta-V). 'CRAF' više nije mogao da se lansira šatlom, pa je odlučeno da se upotrebi vojna raketa 'Titan IVB/Centaur', kao što će biti slučaj sa 'Cassinijem'.

Uprkos tome što su modularne misije trebale da smanje troškove istraživanja solarnog sistema, istina je da su obe bile preambiciozne za svoje vreme, posebno sonda 'Cassini', koja je sa sobom ponela i evropsku sondu 'Huygens'za proučavanje Titana. Da bi spasili program, 1989. otkazane su sve druge misije sem 'Cassinija' i 'CRAF-a'. Da bi ih izvukli iz bule, ovom drugom projektu su se priključili Talijani i Nemci. Nakon toga, lansiranje 'CRAF-a' je pomereno na 1996, ali je Tempel-2 ostala kao glavna meta (mada je tih godina ponovo počela da se razmatra mogućnost slanja ka Wildu-2 i ponovo ka Kopffu). 1991. je trajektoriji dodato preletanje kraj Venere – kasnije je dodato još jedno – da bi se kompenzovalo povećanje težine sonde, koja je već dostigla 4 tone!

c17
Trajektorija 'CRAF-a' radi posete komete Kopff sa lansiranjem 1997. i tri gravitacione asistencije.

c19
Konstrukcija 'CRAF-a' iz 1992. Svi instrumenti i rezervni motor su zaštićeni od kometne prašine. Desno su dati nazivi glavnih instrumenata 'CRAF-a'.

Ali budžetski problemi su se nastavili, pa je 1990. koncept penetratorskog proučavanja jezgra komete otkazan, što je automatski umanjilo naučni interes za misiju. Nakon što su 1989. 'CRAF' i 'Cassini' prvi put dobili adekvatna financijska sredstva, Kongres je 1991. odbio da obezbedi pare neophodne za dalji razvoj dve sonde. Posledica je bila da su datumi lansiranja oba broda ponovo pomereni, ovog puta na 1997, a cilj 'CRAF-a' je ponovo promenjen, a  kometa Kopff je ponovo postala aktuelna. 'CRAF' je trebalo da stigne do komete uz pomoć tri gravitacione asistencije, dve sa Zemljom i jedna sa Marsom (trajektorija MEEGA). Na tom putu, trebala je da poseti i asteroide (88) Thisbe i (18) Fortuna. Sonda je trebalo da se sastane sa Kopffomu januaru 2006. i da zajedno sa kometom proleti kroz perihel u maju 2009. Primarna misija bi se okončala u septembru iste godine, mada bi 'CRAF' mogao da izdrži mnogo godina proučavajući kometu zahvaljujući RTG-u.

Prva naučna orbita oko Kopffa trebala je da ima period od dve nedelje i da drži letilicu na visini od 80 km. Sonda bi se konstantno približavala a onda udaljavala kako se aktivnost komete povećava usled blizine Sunca. 'CRAF' je trebalo da nosi dve širokougaone kamere i jednu sa teleobjektivom grupisane u jedan instrument (ISS) i infracrveni mapirajući spektrometar (VIMS), infracrveni radiometar (TIREX), magnetometar i nekoliko instrumenata za analizu kometnih gasova i prašine koje su konstruisali Nemci (oni su slične uređaje razvili i za sovjetske međuplanetne sonde 'ВЕГА' i evropsku sondu 'Giotto' koje su sredinom 80-ih u naletu proučavale Halejevu kometu). Instrumenti ISS, VIMS i magnetometri su bili isti kao i kod 'Cassinija'. Rezolucija kamera je trebalo da bude oko 5 santimetara.

c20
Levo: Krajnja konstrukcija 'CRAF-a' iz 1993. Desno: Konstrukcija 'Cassinija' iz 1993. Baš te godine dizajn je izmenjen, a instrumentne platforme su radi štednje otkazane, što je zakopalo misiju za još 4 godine.

c21

Međutim, to još uvek nije bilo dovoljno. Kosmička agencija nije imala dovoljno zelenih novčanica za jednovremeni razvoj i 'Cassinija' i 'CRAF-a'. Do tada je na 'CRAF' već spucano preko $1859 tadašnjih miliona, daleko više od očekivanih $300 miliona. NASA je brzo morala da donese odluku ili će 'Cassini' biti otkazan. I donela je – 1993. 'CRAF' je izbačen iz Nasinog budžeta. Misija je umrla. Nasina 'kometna kletva' se nije zaustavila na 'CRAF-u'. U julu 2002, jeftina sonda 'CONTOUR'(COmet Nucleus TOUR), koja je trebala da poseti dve komete, EnckeSchwassmann-Wachmann-3, a kasnije možda i kometu d'Arrest, eksplodirala je ubrzo nakon uzletanja. Prva sonda koja je ušla u orbitu i pratila kometu tokom njenog prolaska kroz perihel je bila, kao što znamo, misija 'Rosetta'. Lansirana u martu 2004, ta evropska sonda veličine telefonske govornice detaljno je izučavala kometu Čurjumov-Gerasimenko između 2014. i 2016. 'Rosetta', opremljena tehnologijom koja je za deceniju i više modernija od 'CRAF-a'[4], bila je superiorna u mnogim aspektima od svog prethodnika iz Nase, iako je nedostatak RTG-a značajno ograničio ovu misiju. Paradoksalno, 'Rosetta' je prvobitno rođena 80-ih kao misija za uzimanje uzoraka u kojoj je učestvovala u NASA, ali se američka agencija povukla iz projekta upravo da bi se koncentrisala na 'CRAF'. Kažu da se život često ponavlja, pa NASA trenutno polaže puno nade u sondu 'CAESAR'(Comet Astrobiology Exploration SAmple Return), koja će, ako bude odobrena[5], do kraja sledeće decenije doneti uzorke sa ... komete Čurjumov-Gerasimenko!

c22
'CRAF' izbacuje penetrator ka kometi.

c23
'CRAF' ispituje kometu.

Gledajući retrospektivno, žrtva 'CRAF-a' je bila neophodna da bi njegov blizanac 'Cassini' postao jedan od najznačajnijih kosmičkih misija u istoriji. Nažalost, neuspeh 'CRAF-a' je takođe označio napuštanje programa 'Mariner Mark-II' pa samim tim i ideji da se 

stvori jedna platforma za složenje kosmičke sonde.

 

[1]Mislim da su Sovjeti bili majstori u tome, ali nisu zaostajali ni Amerikanci. Skoro sve sovjetske međuplanetne sonde je proizvodio Lavočkiniz Himkija, i one su konstruktivno bile sve vrlo slične, bez obzira da li treba da lete na Mesec, Mars, Veneru ili da posluže kao platforma za neke špijunske letilice.
  Takođe, većina savremenih američkih špijunskih satelita sledi istu mustru i koristi jednu te istu platformu ('bus') već decenijama.

[2]80-ih godina, 'space science'je dobijala samo 11,5% Nasinog budžeta, dok du planetna istraživanja dobijala samo deo toga. Zato je tadašnji direktor Nase lansirao parolu 'better, faster, cheaper'...

[3]Po meni čovekova najveća ekspedicija na jedno nebesko telo, internoacionalna i neponovljena, iako je od tada prošla trećina stoleća. Pročitaj o tome u retkom textu na tu temu, 'Ekspedicija na Halejevu kometu'.

[4]Uz to, 'Rosetta' je na kraju koštala preko $1,8 milijardi!

[5]Predlog se bori za lovu sa misijom 'Dragonfly', koja bi trebala da ponese helikopter-dron na Titan!

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


 

leksikon 190


stranica posmatraci

CURRENT MOON


tvastronomija18