Leszállt a Huygens

A NASA 1997-ben indított Cassini űrszondája tavaly nyáron megérkezett a Szaturnuszhoz. A gyűrűs bolygóra vonatkozó első tudományos eredményeiről a közeljövőben Illés Erzsébet cikke számol be lapunkban. Az amerikai szonda magával vitte az Európai Űrügynökség (ESA) által készített Huygens nevű leszállóegységet, amely január 14-én sikeresen behatolt a bolygó legnagyobb holdja, a Titán légkörébe, sőt épségben leereszkedett az idegen világ felszínére.

A Titán már a Voyager szondák két évtizeddel ezelőtti küldetése óta izgatta a csillagászok fantáziáját. A hold nagyobb a Merkúrnál, és sűrű, átláthatatlan köddel teli légkör burkolja, így felszínéből semmit sem lehet látni. A Hubble-űrtávcső infravörös műszerei is csak sötétebb és világosabb foltokat tudtak megkülönböztetni a holdon. A Szaturnusz körül keringő Cassini szonda október 26-án 1174 km-re megközelítette a Titán felszínét, kamerája a közeli infravörösben felvételek százait készítette, s ennél is fontosabb, hogy képalkotó radarjának hullámai a felhőzeten áthatolva feltérképezték a hold felszínének egy 120×2000 km-es sávját.

Egyelőre a kutatók nem teljesen értik, mit is látnak a felszínen. Egy éles szélű, sötét területen világos sávok futnak, ezeket talán szél vagy valamilyen folyékony anyag áramlása hozhatta létre. Másutt hegygerincek és vetődések szabdalják a tájat. Egyes helyeken lávaömlésekre emlékeztető formák láthatók, azonban a 95 K (-178 °C) felszíni hőmérsékletű holdon ezt valószínűleg jégkásás víz és ammónia kiömlése okozhatja. A holdon nem látszanak becsapódásos eredetű kráterek, ami arra utal, hogy az égitest geológiailag meglehetősen aktív. Egyelőre nem világos, hogy a sötét területeket etán-propán tengerek borítják, vagy valamilyen ragacsos, szerves anyag. (Korábban folyékony metánra is gondoltak, ám ezt ma már kevésbé tartják valószínűnek.)

Lesz azonban még alkalom a kérdések megválaszolására, hiszen négy évig tartó küldetése során a Cassini 45 alkalommal repül el a Titán mellett, többnyire 1000 km-nél közelebb. A harmadik, január 14-i megközelítéskor került sor az egész küldetés egyik legfontosabb és legizgalmasabb eseményére: az ESA Huygens szondájának leereszkedésére a Titán légkörébe.

A 320 kg-os Huygens leszállóegységet az ESA megrendelésére az Alcatel Space vezetésével több európai cég építette. Fedélzetén hat tudományos műszer kapott helyet. A légköri műszercsomag (HASI) a légkör hőmérsékletét, nyomását, a szeleket és az örvényeket, leszállás után pedig a felszín vezetőképességét és dielektromos állandóját méri. A gázkromatográf-tömegspektrométer (GCMS), valamint az aeroszolgyűjtő (ACP) a légkör kémiai összetételét határozza meg. A kamera és a sugárzásmérő (DISR) színképeket készít a légkörről és méri a felszíni sugárzásháztartást. A doppleres szélmérő (DWE) a vízszintes szélösszetevőket méri, végül sikeres leszállás esetén a felszíni műszercsomag (SSP) határozza meg a Titán felszínének tulajdonságait.

A Titán megközelítésének kritikus műveleteire december második felében került sor. December 17-én és 22-én módosították a Cassini pályáját, és a szonda pontosan a Titán felé vette az irányt. 25-én hajnalban sikeresen szétválasztották a Cassinit és a Huygenst. Néhány perccel később a Cassini megfordult a tengelye körül, hogy antennái a Föld felé nézzenek, és továbbította a döntő fontosságú manőverre vonatkozó információkat, amelyek 1,2 milliárd km távolságból 1 óra 8 perc alatt érték el a Földet. Eszerint a pirotechnikai eszközök megfelelően működtek, és a Huygens 0,3 m/s sebességgel távolodni kezdett a Cassinitól, miközben - stabilitását biztosítandó - percenként hétszer megfordul a tengelye körül. 28-án a Cassini ismét pályát változtat, hogy elkerülje a Titánnal való összeütközést. A Huygens műszereit a leszállást megelőző napokban sorra "felélesztették".

A Huygens január 14-én közép-európai idő szerint 11 óra 15 perckor, 1270 km magasságban, viszonylag meredeken, 65 fokos szögben, és mintegy 6 km/s relatív sebességgel lépett be a Titán légkörébe. A leszállóhely a hold napsütötte oldalán, a déli félgömbön volt. A hővédő pajzs három perc alatt 400 m/s-ra csökkentette a sebességét, ekkor 160 km magasságban kinyílt a 2,6 m átmérőjű kis ejtőernyő. Ez 2,5 másodperc elteltével kirántotta a 8,3 m-es főernyőt. Ezután levált a hővédő pajzs, és életre keltek a műszerek. A mérési eredményeket a Titán felszíne fölött 60 000 km-rel elrepülő Cassini anyaszonda továbbította a Földre. Miután a Huygens 120 km-re megközelítette a hold felszínét, ledobták a nagy ejtőernyőt, és egy kisebb, 3 m-es ernyővel ereszkedett még mélyebbre. A süllyedés összesen két és fél órát tartott, a szonda 13 óra 45 perckor 16 km/h sebességgel a Titán felszínére zökkent. Itt további 90 percig dolgozott, ennyit bírtak ugyanis az akkumulátorok, és ennyi ideig érte el rádióadója a Cassini szondát.

A műszerek kifogástalanul működtek, bár a tartalék adatközvetítő csatorna jeleit nem tudták venni, emiatt egyes mérési eredmények elveszhettek. Még a leszállás napján nyilvánosságra hozták a leszállás közben és a felszínen készített első képeket. Egyes hírek szerint 350 kép készült, ezek közül azonban lapzártánkig csak néhányat dolgoztak fel és hoztak nyilvánosságra. A szonda leereszkedés közbeni sodródásából megállapították, hogy a szél sebessége 6-7 km/h. A fedélzeti mikrofon a leszállás hangját is rögzítette, ezt az internetről bárki letöltheti és meghallgathatja. A mérések szerint 18-20 km magasban vastag metán páraréteg vagy más felhőzet helyezkedik el, ott a légnyomás kb. 500 millibar (vagyis a földfelszíni nyomás fele). A légkörbe való belépés helyén a hőmérséklet -203 °C volt, a felszínen enyhébb a hideg, ott "csak" -179 °C uralkodik.

Az egyik, 8 km magasból készült képen egy sötét, sík, és egy világosabb, dombos terület határvonala látható, földi fogalmainkkal tengerparti hegyekhez hasonlíthatnánk a tájat. Egyesek szerint a sötét felszín nem tenger, hanem a hullámok hiánya miatt inkább szuroktó lehet. A felszín közelében néhol fehér, ködszerű foltok láthatók. Gyanítható, hogy a Titán felszínén valamilyen folyékony anyag is jelen van, bár a szondának sikerült szilárd felszínre érkeznie. A leszállás után készült képen a táj sárgásbarna színűnek látszik, sötétebb a vártnál. Minden bizonnyal vízjég és fagyott szénhidrogének borítják. A Huygenstől alig egy méterre kisebb kő- vagy jégtömbök hevernek, átmérőjük 4-15 cm. A formák lekerekítettek, ami valószínűleg folyékony anyag által okozott erózió működésére utal. A szonda belelőtt a talajba egy kisebb, ún. penetrométert, amely 15 cm mélyre hatolt. A behatolás sajátosságai alapján megállapították, hogy a felszín anyaga mechanikai tulajdonságait (és semmiképpen nem a kémiai összetételét!) tekintve leginkább a nedves homokra vagy agyagra hasonlít.

Ennyit lehet tudni lapzártakor, két nappal a leszállás után. Az adatok teljes feldolgozása hosszú időt vesz igénybe. Egy azonban máris bizonyos: a Földtől 1,2 milliárd km távolságban végrehajtott manőver és az onnan küldött adatok az Európai Űrügynökség tudományos űrprogramjának a legmerészebb várakozásokat is felülmúló, óriási sikereként könyvelhetők el.

A küldetés további részletei, eredményei és a felvételek az ESA (http://www. esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens/ index.html), illetve a NASA (http://saturn. jpl.nasa.gov/home/index.cfm) honlapjain láthatók.

Both Előd


Természet Világa, 136. évfolyam, 2. szám, 2005. február
http://www.chemonet.hu/TermVil/ 
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/