5.5 – Kom tæt på med planetariske rumfartøjer

Kun i det seneste halve århundrede, har teknologien til at udforske Jordens lokale hjørne af rummet, eksisteret. Rumfartøjer har nu besøgt alle Solsystemets planet, nogle af deres måner, samt et par kometer og asteroider, og deres første nærbilleder, har givet os et indblik i disse fjerne verdener. Den generelle strategi for udforskning af Solsystemet, begyndte med en rekognosceringsfase ved brug af rumfartøjer, der passerer forbi til eller kredsede om en planet eller et objekt (en passage, er et rumfartøj der ført nærmer sig og siden flyver forbi planeten eller objektet). Mens de drønede forbi, undersøgte instrumenterne ombord på rumfartøjet, kortvarigt de fysiske og kemiske egenskaber af objektet og dets omgivelser.

Rekognosceringsrumfartøjer, anvender remote-sensing instrumentering, som dem der anvendes af jordomkredsende satellitter, der studerer vores egen planet. Disse instrumenter omfatter værktøjer som for eksempel kameraer som tager billeder ved forskellige bølgelængdeområder, radar der kan kortlægge overflader der er skjult under tildækkende skyer, og spektrografer der analyserer det elektromagnetiske spektrum. Remote-sensing gør planetforskere i stand til at kortlægge andre verdener, måle højden af bjerge, identificere geologiske funktioner, og få en generel fornemmelse af stedet. Andre instrumenter foretager målinger af atmosfærer, og rummets miljø hvorigennem de flyver.

Studiet af Solsystemet fra rummet, er et internationalt samarbejde som involverer NASA, den Europæiske rumorganisation (ESA), den føderale russiske rumorganisation (Roscosmos), den japanske Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), den kinesiske China National Space Administration (CNSA), og den indiske Space Research Organisation (ISRO). Flere lande kan tænkes snart at tilslutte sig dette samarbejde.

Passerende og omkredsende rumfartøjer

Husk fra kapitel 2, at alle altid ser den samme side af Månen set fra Jorden, fordi Månens kredsløbs- og rotationsperioder er lige lange. Med den ene side af Månen altid vendt mod Jorden og den anden side (nogle gange refereret til som Månens mørke side) vendt bort, er denne side altid skjult. Den 18. oktober 1959, fløj den russiske sonde Luna 3 forbi Månens bagside, og sendte menneskelighedens første billeder af Månens bagside tilbage, var det første gang vi så den anden side af vores nærmeste himmelske nabo. De mærkværdige strukturer af Månens bagside, er så forskellige fra Månens forside, at billederne forbløffede mennesker verden over. Uanset hvor stærke vi gør vores jordbaserede og jordomkredsende teleskoper, viste Luna 3 os, at der ikke er noget der kan måle sig med at sende et rumfartøj afsted, for at give os et andet perspektiv.

Passagemissioner, har tydelige fordele i rekognosceringsfasen for udforskning. For det første er de relativt billige, og de letteste missioner at planlægge og udføre. For det andet, er passagerumfartøjer som for eksempel Voyager (figur 5.28a), undertiden i stand til at besøge flere forskellige objekter under deres rejser (figur 5.28b). Ulempen ved passagemissioner er, at de på grund af kredsløbenes fysik, skal bevæge sig meget hurtigt. De er begrænset til kun at have et par timer, eller et par dage, til at udføre deres studier af deres mål. Det på trods, giver passagemissionerne astronomerne, deres første intime visninger af naboplaneterne. Disse billeder og data, kan derefter bruges til at planlægge yderligere og opfølgende undersøgelser.

Mere detaljeret rekognosceringsarbejde udføres af rumfartøjer, der kredser omkring planeterne (kaldes ofte orbitere). Disse missioner er uløseligt sværere end passagemissioner, men omkredsende rumfartøjer bliver hængende, og kan se nærmere på mere af overfladen på de objekter som de kredser om, og studere ting der ændrer sig med tiden, som for eksempel planetarisk vejr. Rumfartøjer har omkredset Månen, Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn og endda omkring en asteroide. Figur 5.29 viser Messenger rumfartøjet, der er i kredsløb om Merkur.

Landere, køretøjer og atmosfæriske sonder

Rekognosceringsrumfartøjer, giver et væld af oplysninger om en planet, men der er ingen bedre måde at opnå ”sandheden om jorden på planeten”, end ved at placere vores instrumenter, hvor de selv kan nå den – inden for en planets atmosfære eller på dens overflade. Rumfartøjer har landet på Månen, Mars, Venus, Saturns store måne Titan, og asteroiden Eros. Disse rumfartøjer, har taget billeder af planetoverflader, målt overfladekemien og har udført eksperimenter, for at bestemme de fysiske egenskaber af overfladeklipper og -jord.

En ulempe ved at bruge disse landere – rumfartøjer der lander på overfladen og bliver der – er, at det kun er et par landinger i begrænsede områder der er praktisk mulige, på grund af omkostningen, og at resultaterne måske kun gælder for det lille område, der er omkring landingsstedet. Forestil dig for eksempel, hvilket andet slags billede du ville få af Jorden, fra et rumfartøj der landede i Antarktis, i forhold til et rumfartøj der landede i en vulkan, midt i Saharaørkenen eller på bunden af en udtørret flod. Steder, der skal udforskes af rumfartøjer der er landet, skal være meget nøje udvalgt på baggrund af reckognosceringsdata. Nogle af landingsfartøjernes begrænsninger, kan afhjælpes ved at udstyre dem med hjul, og sende dem fra sted til sted, for at udforske omegnen omkring landingsstedet. Sådanne fjernstyrede køretøjer, kaldet rovere, blev første gang anvendt af Sovjetunionen på Månen for fire årtier siden, og senest af USA på Mars. Figur 5.30 viser en kunstners opfattelse af roveren Curiosity på Mars.

Sonder, er blevet sendt ned i atmosfærerne på Venus, Jupiter og Titan. Som de dale, måler de atmosfæriske sonder løbende og sender data om temperatur, tryk, vindhastighed, og andre egenskaber som for eksempel kemisk sammensætning, tilbage til Jorden. Meteorologer, tager målinger af Jordens atmosfære fra overfladen og op, ved at opsende deres instrumenter til vejrs med vejrballoner. Derimod, må planetforskere arbejde oppefra og ned, ved at hænge deres instrumenter i faldskærme. Atmosfæriske sonder, har overlevet hele vejen gennem atmosfæren og til overfladen, på Venus og Titan, og har sendt datastrømme tilbage under deres nedstigning. En atmosfærisk sonde, der blev sendt ned i Jupiters atmosfære, nåede aldrig planetens overflade, fordi, som vi vil se på senere, Jupiter ikke har nogen fast overflade i samme forstand som de terrestriske planeter og måner har. Efter at have sendt sine data tilbage, smeltede og fordampede jupitersonden til sidst, da den nåede ned i de varmere lag af planetens atmosfære.

Prøvereturnering

Hvis du samler en sten op fra siden af en bjergvej, kan du lære en masse om stenen ved at bruge værktøjer, du kan have på dig i lommen eller i din bil. Men det ville være meget bedre, at tage et par prøver, og bringe dem tilbage til et laboratorie, komplet udstyret med et udvalg af de nyeste instrumenter, som kan måle kemisk sammensætning, mineraltype, alder og andre oplysninger, som er nødvendige for at rekonstruere din stenprøves historie, oprindelse og evolution. Det samme gælder for udforskningen af Solsystemet. En af de bedste metoder til at undersøge fjerntliggende objekter, er at indsamle prøver fra disse objekter, og bringe dem tilbage til Jorden for en detaljeret undersøgelse. Hidtil, er der kun blevet indsamlet og returneret prøver fra Månen, en komet og fra solvinden (en strøm af ladede partikler fra Solen). Forskere har fundet meteoritter på Jorden, der med stor sandsynlighed er stykker af Mars, som er blevet sprængt ud i rummet, af objekter der er styrtet ned må Mars. En dag, vil der måske findes ubemandede ”tag prøver og vend tilbage til Jorden” missioner til Mars.

De missioner, der er blevet beskrevet indtil videre i dette afsnit, er alle blevet gennemført med robotfartøjer. Det eneste rumfartøj, der har taget mennesker til en anden verden, var Apollo-missionerne til Månen. Dette program forløb i årerne 1961-1972, og omfattede flere missioner før den egentlige månelanding. Astronauterne ombord Apollo 8, tog det nu verdensberømte billede af Jorden der stiger over Månens overflade (figur 5.31). Hver mission fra Apollo 11 til Apollo 17, havde tre astronauter ombord – to til at lande på Månen og en der forblev i kredsløb. En mission (Apollo 13), nåede aldrig Månen på grund af tekniske problemer, men vendte dog sikkert tilbage til Jorden. Tolv amerikanske astronauter har gået på Månen i årene 1969 til 1972, og de har tilsammen, bragt 382 kg sten og andet materiale, tilbage fra Månen.

Returnering af udenjordiske prøver til Jorden, reguleres af internationale traktater og standarder, for at sikre at disse prøver ikke forurener Jorden. For eksempel, før prøverne fra Månen bragt tilbage af Apollo-missionerne kunne undersøges, måtte de (og astronauterne) anbringes i karantæne og blev testet for fremmede livsformer. De samme internationale standarder, gælder for rumfartøjer der skal landsættes på planeter. Målet med disse standarder er, at undgå fremmed forurening, eller at transportere livsformer fra Jorden til en anden planet. Hvis der er liv på andre planeter, er der bekymring for, at medført liv kan medføre uoprettelige skader, og set fra et videnskabeligt synspunkt, ønsker vi ikke at ”opdage liv” på fremmede planeter, som vi selv har medført.

Med talrige igangværende missioner, og andre planlagte missioner, er den løbende udforskning af Solsystemet, en dynamisk aktivitet. Tabel 5.3 opsummere nogle af de tidligere og nuværende missioner. Information om de seneste opdagelser, kan findes på de specielle missionshjemmesider og i de videnskabelige nyhedsmedier.

Næste afsnit →