Kada odrade svoje primarne misije, jedan deo kosmičkih satelita padne na Zemlju a drugi deo odluta oko Zemlje ili Sunca. Tek mali deo dobije i drugu šansu a neki i treću. Ovo je priča o jednom od tih srećkovića.
Prošle nedelje sa napisao zanimljiv tekst o misiji „Deep impact“. Akcenat je bio na jednom od specijaliteta Nasine kuhinje – produžavanju već dovršenih misija. Na taj način su radni zadaci kosmičkih letilica višestruko uvećavani a s tim i prikupljena količina naučnih znanja za cenu jednog lansiranja. Na kraju teksta sam obećao da ću napisati još jedan tekst na tu temu, što ću danas pokušati. Ovog puta, radi se o malo poznatom Nasinom satelitu za istraživanje kometa, prvobitno nazvnom „Internacional Sun/Earth Explorer 3“ (ISEE–3).
ISEE–3 je bio deo međunarodnog programa za proučavanje dinamičkog međudejstva Zemljinog magnetnog polja i solarnog vetra, koji su u to vreme udruženo sprovodili NASA i ESA. U programu su učestvovala tri principijelno skoro identična aparata.
ISEE–3 je lansiran sa Cape Canaverala raketom „Delta 2914“ 12. avgusta 1978. godine. Satelit je postavljen u tzv. halo orbitu[1] oko Lagranžove tačke L1 sistema Sunce–Zemlja, udaljenu oko 240 Zemljinih poluprečnika (1,5 miliona km) od Zemlje u pravcu Sunca. Bio je to prvi veštački satelit postavljen u tzv. „libracionu tačku”, čime je dokazano da je takva ravnoteža između dva gravitaciona polja moguća.
Druga dva satelita ovog programa lansirana su godine dana ranije, i nisu posebno interesantni za našu temu. Posle deset godina rada oba su ušla u Zemljinu atmosferu i izgorela.
ISEE–1 (nazivan i ISEE–A ili „Explorer 56“) i ISEE–3 (ISEE–C ili „Explorer 59“) napravila je i kontrolisala NASA, dok je ISEE–2 (ISEE–B) proizvela ESA. U čitavom ovom programu sarađivalo je preko 100 naučnika iz celokupne međunarodne magnetosferske branše, a 33 instituta učestvovalo je u osmišljavanju i konstriusanju 32 brodska instrumenta.
 |
Poster iz onog vremena, na kome se vidi raspored satelita micije. |
Misija je imala sledeće naučne ciljeve:
- da istraži odnose Sunce–Zemlja na samoj granici Zemljine magnetosfere;
- da detaljno istraži strukturu solarnog vetra u blizini Zemlje i udarnog talasa koji se formira na mestu susreta solarnog vetra i Zemljine magnetosfere:
- da istraži kretanje i mehanizme rada u polju plazme:
- da nastavi proučavanje kosmičkog zračenja i emisiju solarnih bura u međuplanetnom prostoru u blizini 1 AJ.
Satelit ISEE–3 je bio 16–ugaonog valjkastog oblika, prečnika 1,77 m i visine 1,58 m. Na lansiranju je bio težak 479 kg (89 kg hidrazina), a solarni paneli su stvarali oko 173 W struje. Uočljiva su dva krana dužine 3 m za magnetometar i senzore talasa plazme, kao i žičane antene dužine 49 m za proučavanje plazmenih i radio talasa. Bus je nosio 2 solarna senzora za kontrolu položaja satelita preciznosti ~ 0,1º. Takođe je postojao i hidrazinski pogonski sistem za manevrisanje koji je činilo 12 trastera. Oni su obezbeđivali rotacionu stabilizaciju orećući sondu oko ose u ravni ekliptike brzinom od oko 20 okretaja u minutu. Time je održavana dobra orijentacija solarnih panela ka Suncu, kao i određenih naučnih instrumenata. Pošto nikada ranije nije izvedena nijedna misija vezana za tačke libracije, letilica je ponela mnogo više goriva nego što su teorijski modeli zahtevali, što će se kasnije pokazati kao odlučujuće za njenu dalju sudbinu.
 |
 |
| Fotografije ISEE–3 tokom testiranja i montaže u Nasinom Godardovom kosmičkom centru u Merilendu. | |
Letna konfiguracija ISEE–3. Levo su prikazani različiti trasteri
Ono što je bilo novo u ovoj misiji bila je neobična i komplikovana orbita, koju je prvi put opisao Robert W. Farquhar u svom doktoratu 1968. godine. On se zalagao da se jedan takav satelit postavi iza Meseca i služi kao komunikacioni relej prilikom boravka astronauta iz misije „Apollo“ na drugoj strani Meseca. U tački L1 letilica je ko–rotirala sa Zemljom tokom njenog jednogodišnjeg putovanja oko Sunca.
ISEE–3 je koristio preciznu tehniku kontrole leta u pokušaju da održi svoju trajektoriju što je bliže moguće odabranoj halo orbiti. Ta misija, budući prva oko libracione tačke Sunce–Zemlja, bila je snabdevena velikom količinom goriva koja je dozvoljavala potencijalne nesigurnosti tokom ulaska i održavanja nove orbite. Relativno male greške tokom prvobitnog ulaska u halo orbitu ostavile su veliku količinu goriva kao rezervu. Tokom 4 godine koliko je ISEE–3 proveo oko tačke L1, izvršeno je 15 manevara za održavanje orbite, sa prosečnim promenama u brzini od oko 2 m/s. Prosečno vreme između manevara bilo je 82 dana.
Izometrijska slika ISEE–3 halo orbite oko tačke L1 sistema Sunce–Zemlja.
Dovde je sve bilo kako treba – jedna strogo klasična naučna misija, pomalo dosadna za nas amatere. Ali ono što je potom usledilo jeste razlog mog interesovanja za ovu sondu, i na kraju krajeva, razlog zbog koga pišem ovaj tekst. U junu 1982. godine NASA je objavila da je nova–stara letilica dobila novi zadatak, dok je ona preimenovana u ICE („International Cometary Explorer“). Njen primarni zadatak je bio da prouči interakciju solarnog vetra i atmosfere komete.
Ključni manevar izvršen je 10. juna 1982. godine, i tom prilikom je sonda pomerena iz halo orbite i uvedena u transfernu orbitu koja je uključivala seriju prolazaka između Zemlje i Lagranžove tačke L2 sistema Zemlja–Mesec. Nakon nekoliko prolazaka kroz Zemljin magnetni rep, uz pomoć gravitacionih asistencija Meseca izvedenih u martu, aprilu, septembru i oktobru 1983, finalni prilazak Mesecu (flyby na samo 119,4 km od Mesečeve površine), izvršen 22. decembra 1983, izbacio je sondu van sistema Zemlja–Mesec u heliocentričnu orbitu a u pravcu nadolazeće komete 21P/Giacobini-Zinner. Ukupno je bilo potrebno izvesti 15 propulzivnih manevara (od kojih je samo 4 planirano) i 5 proletanja kraj Meseca (flyby) da se sa halo orbite prebaci na trajektoriju bega iz sistema Zemlja-Mesec na heliocentričnu orbitu.
Slika A: trajektorija prelaska ISEE-3 sa njegove originalne halo orbite oko solarne libracione tačke L1 na prvi prolazak kroz udaljeni magnetni rep Zemlje. Potom slede datumi sledećih prolazaka.
Slika B: trajektorija ISEE-3 pokazuje drugi prolazak kroz geomagnetni rep i putanju bega ka susretu sa kometom 21P. Slova “S” označavaju lunarne gravitacione manevre.
Kao što je i planirano, ICE je proleteo kroz plazmeni rep male komete (prečnika svega 2 km) 11. septembra 1985. godine, direktno mereći energetske čestice, polja i talase. Zbog prirode primarne misije, ICE nije nosila nikakvu kameru. Bio je to prvi kontakt jedne sonde sa nekom kometom u istoriji.
Pre nego što nastavim, samo da napravim mali osvrt. Naime. pre 4 godine na ovom mestu sam pisao o jednoj od najveličanstvenijih misija ikada izvedenih u kosmosu – sovjetskoj fenomenalnoj mega–misiji „Вега“. I ta misija je bila kao i ova – posle posete Veneri, dve ruske automatske međuplanetne letilice okrenute su ka drugom cilju – kometi Halej. Posle Nasine ISEE–3 i njene posete kometi Giacobini–Zinner, bile su to prve sledeće sonde koje su krenule u susret nekoj kometi. Da su sposobni da produžavaju svoje misije dokazali su i Sovjeti, jer su obe sonde nastavile rad i posle Halejeve komete produžavajući da studiraju meteorske potoke kometâ 72P/Denning–Fujikawa, 3D/Biela[2] i D/1891 W1 Blanpain. Poslednja razmenjena telemetrije sa „Вегом 1“ bila je 30. januara 1987. godine i tada je javljeno da su sve rezerve azota u kontejnerima ispražnjene do kraja. „Вега 2“ je radila malo duže; poslednja seansa u kojoj je letilica reagovala na komande dogodila se 24. marta 1987. godine.
U to vreme je u posetu dolazećoj Halejevoj kometi lansirana i evropska stanica „Giotto[3]“, koja je prema planu trebalo da se sa kometom susretne nedelju dana posle „Веги“. Interesantno je da je i ta misija kasnije doživela svoj produžetak.
Svoj doprinos proučavanju Halejeve komete dale su tada i dve japanske međuplanetne stanice, „Suisei[4]“ („Kometa“) i „ Sakigake[5]“ („Pionir“). Prva od njih je 8. marta proletela na rastojanju od 151.000 kilometara od komete (primila je samo 2 udarca zrna prašine), dok je druga to uradila 10. marta na rastojanju od 6,99 miliona km. „Suisei“ je takođe trebalo da doživi svoju drugu mladost ali iz tehničkih razloga do toga nije došlo.
Brilijantni rezultati ekspedicije automatskih međuplanetnih stanica „Вега 1 i 2“, „Điotto“, „Susei“ i „Sakigake“, tada nazvanih Halley Armada, doživeli su u ono vreme ogroman međunarodni naučni i javni publicitet.
Ali da se ipak vratim na moju današnju temu. Završivši sa jednom kometom, ICE je krenuo ka sledećoj – Halejevoj kometi. U martu je proleteo između Sunca i komete, postavši tako prva sonda koja je direktno proučavala dve komete. Najviše što se približio jezgru bilo je oko 28 miliona km, što i nije neki zgoditak jer je 1910. godine kometa proletela na oko 20,8 miilona km od Zemlje. Od januara 1990. godine ISE se nalazi u 355–dnevnoj heliocentričnoj orbiti sa afelom od 1,03 AJ, perihelom od 0,93 AJ i nagibom prema ekliptici od 0,1°. U blizinu sistema Zemlja–Mesec doći će u avgustu 2014. Postoji priča da bi NASA pokušala da ga ulovi, i u tom slučaju poklonili bi ga Smithsonianovoj instituciji.
Ovako je izgledala istorijska armada na Halejevu kometu. Prvo je kraj nje 6. marta proletela „Вега 1“. U jednom trenutku delilo ih je 8.820 km. Zbog sudara sa superbrzim česticama, sonda je čak jednog trenutka izgubila orijentaciju u kosmosu. Dva dana kasnije, 8. marta, na udaljenosti od 151.000 km proletela je japanska sonda „Suisei“. Dan kasnije, 9. marta, na randevu s kometom stigla je „Вега 2“. Proletela je na samo 8.030 km, i mada ju je vodio pomoćni kontrolni sistem, izvrsno je obavila zadatak snimanja misterioznog posetioca. Samo par dana kasnije, 11. marta, na 7. mil. km od komete proletela je i „Sakigake“. I na kraju, nakon preciznih podataka koji su stizali sa VEGA i korekcija putanje, „Giotto“ je 14. marta proleteo na samo 596 km! Tačku na ovu posetu komete solarnom sistemu stavila je Nasina sonda ICE, koja je 25. marta proletela na 28 mil. km od komete.
A onda su menadžeri Nase još jednom doneli odluku da produže misiju ICE, te su 1991. nastavili da uz pomoć ove sonde istražuju izbacivanje mlazova koronalne mase i kosmičkog zračenja, uskladilvši svoja osmatranja sa evroameričkom solarnom sondom „Ulysses“. Ipak, 5. maja 1997. godine NASA okončava ICE misiju, naredivši njennu deaktivaciju, jedino ostavljajući noseći signal otvorenim. Još jednom, NASA je 1999. nakratko uspostavila vezu sa letilicom, konstatujući da je u dobrom stanju.
18. septembra 2008, Amerikanci su uz pomoć KinetX uspešno locirali i reaktivirali ICE koristeći zemaljsku mrežu za kosmičku komunikaciju (DSN). Proverom statusa je otkriveno da od 13 eksperimenata samo jedan ne funkcioniše, te da ima goriva još za delta-v od 150 m/s. Nasini naučnici, uključujući i tim koji predvodi Robert Farquhar, još uvek razmatraju nekoliko opcija vezanih za budućnost ICE, uključujući i njegovo preusmeravanje ka sledećoj kometi 2017. ili 2018. godine. Razmatra se i druga misija, da se sonda pošalje u međuzvezdani prostor a onda okrene ponovo ka Zemlji, gde bi stigla tokom pete decenije ovog veka.
Različite putanje u digom životu satelita u misiji ISEE–3 (žuto i crveno) i
misiji ICE (zeleno i plavo).
ISEE–3/ICE je nosio 13 instrumenata:
- ANH (X-Rays and Electrons Instrument);
- BAH (Solar Wind Plasma Experiment);
- HKH (High Energy Cosmic Ray Experiment);
- HOH (Low Energy Cosmic Ray Experiment);
- DFH (Low Energy Proton Experiment);
- MEH (Cosmic Ray Electrons and Nuclei);
- OGH (Plasma Composition Experiment);
- SCH (Plasma Wave Instrument);
- SBH (Radio Mapping Experiment);
- SMH (Helium Vector Magnetometer);
- STH (Heavy Isotope Spectrometer Telescope, HIST) i
- TYH (Medium Energy Cosmic Ray Experiment).
 |
 |
| HDF, teleskopsmi sistem za čestice niskih energija (levo) i STH, spektrometar za solarne izotope (desno) | |
[1] To je periodična trodimenzionalna orbita u blizini jedne od 3 Lagranžove tačke. Sonda ne orbitira oko dotične tačke već konstantno prolazi pored nje. Ta orbita je rezultat komplikovane interakcije gravitacionih sila dva tela i Koriolisovog i centrifugalnog ubrzanja letilice. Orbita je prvi put opisana 1968. Koristila ju je opservatorija SOHO, a nedavno i Genesis, prva misija od „Apolla” koja je za Nasu donela uzorke drugog tela na Zemlju.
[2] U Americi još od 1883. godine postoji teorija da su krajem XIX veka u veliki požari u Čikagu i Peštigu uzrokovani delovima ove komete koji su pali na Zemlju.
[3] Letilica je lansirana raketom „Ariane“ 1985. Nosila 10 naučnih instrumenata, a 1986. prišla je na 600 km od jezgra komete i poslala seriju slika. 14 sekundi pre nego što je prišla najbliže jezgru, sonda je bila pogođena komadom komete, što je izazvalo gubitak nekih informacija i kvar određenih instrumenata. „Preživeli“ aparati su posle 6 godina hibernacije ponovo uključeni 10. jula 1992. i tada je posećena kometa 26P/Grigg-Skjellrup. „Giotto“ je prišao na 200 km ali nije načinio nijednu sliku jer su kamere bile uništene.
[4] Bilo je planova da 1998. sondu uprave ka kometi 21P/Giacobini-Zinner, ali je to, zbog nedostatka hidrazina, kao i kasnija poseta kometi 55P/Tempel-Tuttle 1998., otkazano.
[5] To je bila prva međuplanetna letilica a da nije bila sovjetska ili američka.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
