Astronautika: misije

"Cassini" je završio svoje i o njemu više neću da pišem. Ali će o njemu još dugo biti reči ali na drugi način – kroz analizu fotografija i podataka koje je sakupilo njegovih 12 instrumenata. Iako su "Voyageri" još pre više od četvrt stoleća proleteli kroz planetni sistem, još uvek se analiziraju slike koje su tada snimili. Danas bih napisao nešto o jednom instrumentu kome bi pre mesto bilo u nekom avionu a ne u međuplanetnoj letilici. Naravno da to nije tačno jer se radi o RADAR-u.

cr1
Ove slike "Cassinijevog" instrumenta RADAR[1] prikazuju evoluciju prolaznih karakteristikau velikom ugljovodoničnom moru pod imenom Ligeia Mare na Saturnovom mesecu Titanu. Pogledaj detalje ›

Nevidljivi za ljudski vid, radio-talasi su u stanju da prodru kroz debelu i mutnu atmosferu, i odbiju se od čvrste površine. "Cassinijev" radarski instrument je slao kratke impulse radio-talasa ka površini i, mereći male razlike u vremenu i talasnoj dužini stizanja povratnog signala, instrument je kreirao slike pejzaža iznad koga je sonda letela.

Ovaj instrument je bio konstruisan prvenstveno radi studiranja Saturnovog meseca Titana, koji ima debelu atmosferu koja krije površinu. Instrument je slao radio-talase frekvence 13,8 GHz koji su se reflektovali od površine i omogućavali da vidimo šta se krije ispod Titanove magle, kao što su jezera, planine, dine i sl. Instrument je mogao da detektuje koliko je ravna ili brdovita površina, čineći ga korisnim za proučavanje Titanovih metanskih mora. Radar je bio koristan i za proučavanje Saturna, njegovih prstenova i ostalih satelita.

Saturnov najveći mesec, Titan, predstavlja drugi najveći mesec u Sunčevom sistemu. Veći je i od Zemljinog Meseca (i 80% masivniji!) pa čak i od planete Merkur. Ali pre "Cassinija", niko nije imao pojma kako Titanova površina izgleda. To je jedini mesec u solarnom sistemu koji ima gustu atmosferu, čija gusta magla krije površinu od pogleda.

Kada je misija "Cassini" planirana (još 1985.), naučnici su shvatili da će Titanova magla sakriti površinu od većine instrumenata. Međutim, radio-talasi mogu da putuju kroz debelu atmosferu, što možemo i sami da vidimo jer radio u kolima hvata program bez obzira da li je sunčano, oblačno, pada kiša ili sneg...

Dr Steve Wall, naučnik iz Nasine Laboratorije za mlazni pogon iz Pasadene učestvovao je u projektovanju instrumenata za brojne Nasine misije još od sredine 70-ih, a bio je i vođa tima "Cassinijevog" radara. "Radar je kao aparat sa blicom. On nosi sopstveno osvetlenje," pričao je on.

Umesto vidljive svetlosti, "Cassinijev" radar je emitovao radio-talase. Merenjem tačnog vremena koliko je talasima trebalo da stignu do površine (oni putuju brzinom svetlosti) i vrate se do antene, radar je utvrđivao visine i dubine različitih kreacija na površini. Radarski podaci su korišćeni za stvaranje crno-belih slika na kojima su neravnine izgledale svetle a ravne površine tamne.

Wall je rekao da je Titan zapravo i bio razlog montiranja radara na letilicu. "On se zapravo zove 'Titan Radar Mapper'". Wall je tada procenjivao da će se čak 90 do 95% aktivnosti radara tokom čitave misije odnositi na istraživanje Titana.

Radarski instrument je pomogao naučnicima da stvore prvu globalnu topografsku mapu Titana. "U celini, izgledao je zemljolikije nego što smo se nadali!" govorio je tada Wall.

cr2
Još pre 20 godina predviđeno je da na Titanu postoje okeani i jezera metana. Gusti oblaci su sprečavali da se vidi površina, ali sve se promenilo 22. jula 2006, kada je "Cassini" nadleteo Titana.

cr3
Jezero Ligeia Mare, drugo po veličini, veće je za 20% od Superior jezera u SAD. Kao vodana Zemlji, na Titani metan postoji u tečno, čvrstom i gasovitom stanju.

Titan nema ni približno onoliko kratera koliko su naučnici mislili – možda samo par desetina. "Očekivali smo da ih vidimo mnogo više – nešto kao na Mesecu." Uočeno je da neki procesi neprestano menjaju Titanovu površinu i tako brišu kratere. "Kasnije smo shvatili, a to nismo znali pre 'Cassinija', da su ti procesi (začudo) isti kao i na Zemlji. To su kiše, okeani..."

U prvih nekoliko godina obitavanja u Saturnovoj orbiti, "Cassinijev" radar je bio taj koji je pružio veliki broj najranijih i najsigurnijih dokaza da na Titanovoj površini postoje tečnosti. Naučnici su sada ubeđeni da iz Titanovih oblaka padaju metanske i etanske kiše koje se slivaju u potoke i reke i ulivaju u jezera koja mogu biti stotinama kilometara široka i stotinama metara duboka. Radarski signal je stposoban da čak prodire i kroz površinu jezera. "Mogli smo da posmatramo sve do dna," pričao je Wall, "što je govorilo da su stvari u njima čudesno čiste i neverovatno jasne."

Ko pročita priču "Valovita mora Titana", videće da su naučnici uz pomoć radara utvrdili da su Titanova mora povremeno uzburkana, pa su čak detektovali i talase visine jednog metra!

cr4
Tokom poslednjeg preleta iznad Titana 22. aprila 2017, "Cassinijev" radarski maper je poslednji put sniivio površinu. Tom prilikom je snimio 2 slike površine, obe širine po 200 km. Između slika je radarska šema merenja visine, sa ciljem da se prvi i poslednji put izmeri dubina nekih jezera. Slika "B" prikazuje 8 jezera učija je dubina merena. Iako rezultati još nisu ozvaničeni, utvrđeno je da su sva jezera vuboka približno 100 metara

cr5
Dok većina Saturnovih meseci pokazuje drevna lica išarana hiljadama kratera, Titan – Saturnov najveći mesec – izgleda mlađi nego što jeste jer se njegovi krateri polako brišu. Dine egzotičnog, ugljovodoničnog peska sporo ali neprestano ispunjava kratere.

Pored uticaja tečnosti, na Titanov pejzaž utiču i vetrovi. "Bili smo u stanju da vidimo ogromne površine peščanih dina koje se prostiru na 3/4 Titanovog obima," pričao je Wall. Radarska posmatranja su otkrila da te dine ispunjavaju i Titanove kratere.

Radar je korišćen i za izvođenje "radiometrije", omogućavajući da se uz njegovu pomoć odredi temperatura onoga što se posmatra. "U osnovi, sve što je trebalo da uradimo bilo je da isključimo predajnike i slušamo," izjavio je Wall. To je slično aktivnom (nasuprot pasivnom) sonaru na podmornici. Sonar može da pošalje signal a onda sačeka da se signal odbije nazad, ali može i samo da sluša bez slanja ikakvog signala. Razlika od radara je u tome što ovaj snima svetlost umesto da sluša zvuk.

Radar takođe poseduje i treći režim, nazvan "skaterometar", koji omogućava instrumentu da vidi ravnine i neravnine na molekulskom nivou. Dok spektrometar određuje od kojih atoma je nešto sačinjeno, radar može da odredi kako su atomi raspoređeni. Drugim rečima, i grafit i dijamant su načinjeni od čistih atoma ugljenika, ali dok je grafit dovoljno mekan da može da piše po papiru, dotle je dijamant dovoljno tvrd da buši stene. Titanova površina nije sačinjena od grafita niti od dijamanata, ali da su tamo "Cassinijev" radar bi mogao da ih razlikuje. Ta sposobnost je pomogla naučnicima da objasne na koji način površinski materijali reaguju na Saturnovom maglovitom mesecu.

cr6
"Cassinijev"
radar je 2007. prvi put snimao i Enceladus. Bio je to prvi svet (osim Titana) koji je radar snimao iz blizine. Tako će naučnici moći da utvrde razliku u građi dva sveta. Sonda je proletela na visini od samo 500 km.

Da se potsetimo nekih činjenica.

Čitava misija "Cassiti/Huygens" je nastala ko proizvod napora američke NASA, evropske ESA i talijanske ASI. Sam instrument RADAR su zajedničkim snagama napravili NASA i ASI. Talijanska kosmička agencija IASI je izabrala rimsku kompaniju "Alcatel Alenia Aerospazio" za proizvođača i glavne brodske antene (HGA) i radarske elektronike (RFES). Projekat i testiranja svih sistema obezbeđivao je kalifornijski JPL.

Znamo da je "Cassini" koristio radioaktivne termičke generatore (RTGs) za napajanje svih instrumenata i podsistema, i nije posedovao nikakve akumulatore. RADAR je bio veliki trošadžija – 195 W na vrhuncu aktivnosti slanja podataka. Prvobitno, razmatralo se da sonda ponese dve velike baterije koje bi davale većinu struje tokom 10-časovnog preleta iznad Titana. Ideja je kasnije napuštena, a uveden je podsistem za čuvanje energije (ESS), koji je zapravo bio banka struje i omogućavao nesmetamo slanje rezultata snimanja. Uz pomoć ESS, zahtev za energijom je sa 195 smanjen na 30 W.

Zbog višegodišnje izloženosti ogromnom zračenju sa planete od preko 100 krada, RADAR je morao da bude zaštićen. Zato je njegova težina iznosila 43,3 kg.

"Cassini" je imao 12 kućišta za elektroniku. RADAR je zauzimao #11, koji je predstavljao specijalno konstruisan dodatak ("penthouse"). On je bio posebno termo-zaštićen, imao je svoj sistem za regulisanje unutrašnje temperature i radioaktivni grejač (RHUs).

cr7
Lokacije RADAR RFES (Penthouse) i ESS.

cr8
Glavna antena (HGA) "Cassinija" služila je i za rad RADAR-a. Nije imala pokretnih delova. Zrak radara je trajao od 90 do 3000 ms.

cr9
RADAR
je slao 5 zrakova, od čega su 4 (različitih fekvencija: S, X, Ku i Ka) prenosila slike.

Zbog oštrih zahteva za što manjom težinom i zapreminom, RADAR je delio 4-metarsku telekomunikacionu antenu (HGA), kao što je to bio slučaj i u misiji "Magelan".

Još nema kompletnih podataka, ali znam da je planirano da RADAR mapira oko 25% Titanove površine u rezoluciji od 350 do 720 metara. 

[1] RAdio Detection And Ranging.

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


Sigurnosni kod
Osveži

Facebook