Hét évvel a kilövés után, négy bolygó gravitációját kihasználva és több mint 3 milliárd kilométer megtételét követően a NASA 3,3 milliárd dolláros plutónium fűtőegységekkel ellátott Cassini űrszondája - a valaha épített legkifinomultabb robot űrjármű - végre elérte a Naprendszer leglátványosabb célpontját, a gyűrűk bolygóját, a Szaturnuszt.


A "gyűrűk urának" négy éves tanulmányozása hivatalosan június 11-én vette kezdetét, amikor a Cassini mindössze 2056 kilométeres távolságban elhaladt a rendszer legkülső, kissé furcsa holdja, a Phoebe mellett. A Földről csupán parányi foltként, illetve a Voyager 2 1981-ben készült felvételein elmosódott gömbként látható égitestről kiderült, hogy egy szabálytalan, kráterekkel erősen tarkított világot rejt, amely ellenszegül az egyértelmű magyarázatoknak.

Megdöbbentő felvétel a Phoebe-ről

A Phoebe melletti elhaladás felbecsülhetetlen értékű lehetőséget kínált a feltehetően a Naprendszer születésekor keletkezett, az óriásbolygó által foglyul ejtett törmelékdarab tanulmányozására. Ez azonban csak az első felvonása volt a tudományos szempontból valaha elindított legértékesebb bolygókutatási expedíció hosszú történetének. "Nem túlzás azt mondani, hogy ez korunk legjelentősebb küldetése" - mondta Carolyn Porco, a Cassini képfeldolgozó csapatának vezetője. "A számunkra elérhető leggazdagabb bolygórendszert derítjük fel ezzel a nagyszerű űrjárművel, amit az űrkutatás eddigi történetének legkifinomultabb műszerezettséggel láttak el, ezért biztos vagyok benne, hogy segítségével rengeteg dolgot fogunk felfedezni. Ráadásul a Szaturnusz a legcsábítóbb az összes bolygó között, egyfajta ikonnak számít ilyen tekintetben. Úgy vélem a kapott levelek alapján a közvéleményt nagyon érdekli ez az expedíció, sokan úgy érzik, mintha potyautasként helyet kaptak volna ezen az űrhajón."

Mint arról már korábban hírt adtunk, a Cassini magyar idő szerint július 1-én pályára állt a Szaturnusz körül. Augusztusban közelíti meg legjobban a gyűrűs bolygót, ekkor fogja előkészíteni a terepet igazi felfedező útja számára. A legmodernebb teleszkópokkal, leképező radarrendszerrel és más nagyteljesítményű műszerek hadával ellátott űrszonda legalább négy évet fog pályán tölteni a Naptól számított hatodik bolygón, példátlan részletességgel tanulmányozva gyűrűit, nagy felbontású mozgó felvételeket készítve szeles légköréről, feltérképezve mágneses mezőit és jeges holdjainak sokaságát.


A szonda Szaturnusz-felvétele még érkezése előtt - klikk a nagyobb változathoz
A Szaturnusz legnagyobb holdja a Titán különleges bánásmódban részesül, ugyanis meglátogatja az európai építésű Huygens szonda, ami jelenleg még a Cassini oldalán pihen, januárban viszont átvágva magát a hold sűrű légkörén ejtőernyői segítségével leereszkedik a felszínre. A bolygó kategóriájú Merkúrnál nagyobb Titán a Naprendszer egyetlen sűrű légkörrel rendelkező holdja, ahol a szénhidrogének esőként záporoznak és a rendkívül hideg felszínen folyékony metán tavak találhatók. "Képzeljünk el egy világot, ami kisebb, mint a Mars és nagyobb, mint a Merkúr, ahol a levegő négyszer olyan sűrű a felszínen, mint földi otthonainkban és a felszíni nyomás nagyjából megegyezik azzal, amit egy úszómedence legalján tapasztalhatunk" - idéztünk Jonathan Lunine, az Arizona Egyetem fizikusának, a Cassini tudományos csapata tagjának még az 1997-es kilövés előtti beszédéből. "Azon a világon a távoli Nap soha nem látható, a dolgok nem fényesebbek nappal, mint a Földön egy viszonylag holdvilágos éjszakán. A nagy távolság miatt olyan hideg uralkodik, ami a vizet folyamatosan fagyott állapotban tartja, sőt majdnem a nitrogént is. A legegyszerűbb szerves molekula, a metán veszi át a víz szerepét mint felhőformáló elem, feltehetően az esőt is ez hozza létre, talán még a szénhidrogének tavainak, tengereinek sokaságát is."


Nagyított, ezért kockás felvétel a Titánról - a sárga szénhidrogént a zöld pedig jeges területet jelez, alul pedig fehér színnel egy metánfelhő látható
"A metán több száz kilométeres magasságba emelkedik el a felszíntől, ahol a napfény és a kozmikus sugarak repesztik szét, melyek hatására számtalan bonyolult szerkezetű anyag képződik a metánból, majd ezek a felszínre leszállva felgyülemlenek, feltehetőleg több száz méteres mélységekben is. A felszínt vulkanikus erők és becsapódások formálják és látják el energiával, hogy mindig összetettebb szerves molekulák képződjenek ebben a szerves kémikusok számára paradicsomi környezetben" - elemezte Lunine. "Amiről a fentiekben beszéltem az a Titán, a Naprendszer második legnagyobb holdja, amit részben már megmutatott nekünk a Voyager 1 1980-ban, ami műszereivel egy rendkívül sűrű atmoszférát fedezett fel e hideg világ körül, azonban kamerái nem tudtak áthatolni a szerves ködön, így nem is tudhatjuk, mi várja a Cassini-Huygenst utazása végén."

A Cassini kilövése óta eltelt időben a földi optikai és radarral elvégzett megfigyelések legalább már adtak némi támpontot arról, mit találhat az űrszonda a hold felszínén. A tudósok meggyőződése szerint szénhidrogén tavak vagy akár kisebb óceánok léteznek a Titánon, azonban nem rendelkezik egy egész égitestet átölelő tengerrel, bár a Cassini kezdeti elemzései egyáltalán nem utalnak folyadék jelenlétére a felszínen, amivel igen csak feladta a leckét a tudósoknak. Akárhogy legyen is, az ESA által épített Huygens szonda sok, ma még homályos részletre fog rávilágítani.

"A Titán jelenleg egészen biztosan nem ad otthont életnek" - mondta Lunine. "Azonban a végbemenő szerves kémiai körforgások könnyen újraalkothatják azokat a lépcsőfokokat, melyek a Földön az élet kialakulásához vezettek. Bizonyos tekintetben a Titán a legközelebbi megfelelője annak a környezetnek, ami a Földet jellemezhette az élet beindulása előtt, ez teszi ezt a furcsa holdat ennyire fontossá."


A Cassini útvonala az elkövetkező négy év folyamán
A Cassini "anyahajó" az elkövetkező négy évben 76 állandóan változó pályán repüli körül a Szaturnuszt, a Titán gravitációját használva fel pályája meghajlításaihoz. 45 elhaladást terveztek a Titán mellett, négyet az Enceladus, kettőt-kettőt a Iapetus, a Rhea és a Thetys mellett, és egyszer a Mimas, a Hyperion és a Dione irányába is ellátogat a szonda, tehát a Cassini több mint 50 közeli elrepülést hajt végre a Szaturnusz 31 ismert holdja közül 7 mellett. A repülési magasságok többnyire 495 kilométeresek lesznek, a Titánnal való találkozások esetében ezt az alsó határt azonban 945 kilométerre korlátozták, elkerülendő a hold légkörének felső nyúlványai által esetlegesen létrehozott aerodinamikai hatásokat. A Cassini tányérantennáját fogja alkalmazni a Titán emberi szemek elől elrejtőzött felszínének radaros feltérképezéséhez. Különleges szűrők teszik lehetővé kamerái számára, hogy különböző spektrális "ablakokon" keresztül betekintést nyerjen a felszínre. Bár a tudósok még egyáltalán nem biztosak abban mit fognak látni, a küldetés kulcsfontosságú bepillantásokat nyújthat a földi élet kezdeteibe. "Talán a legfontosabb dolog, amit generációnk tehet, az az élet evolúciójának megismerése naprendszerünkben és szerte a világegyetemben" - mondta Charles Elachi, a NASA Sugárhajtómű Laboratóriumának igazgatója, a Cassini radar kísérletének vezetője. "Bizonyos értelemben a Cassini maga fogja írni ezen fejezetek egyikét az élet kifejlődéséről szóló könyvben."

A Cassini műszerei utazásának egésze során folyamatosan tanulmányozzák a rendszer középpontját, magát a Szaturnuszt, gyűrűit és űrbeli környezetét. "A Szaturnusz, gyűrűi és holdrendszere támpontokat adhat naprendszerünk megismeréséhez" - mondta Wesley Huntress, aki a Cassini indulásakor a NASA űrtudományi igazgatóhelyettesi tisztjét töltötte be. "Gyűrűi egy rendszert alkotnak, ami hasonlatos a korai napködhöz, melyből saját bolygóink is kialakultak. A gyűrűket fenntartó folyamatok információval szolgálhatnak a bolygó kialakulás folyamatairól és ez az információ segíthet a többi csillag körül végbemenő folyamatok megértésében is."


A szonda még fellövése előtt - klikk a nagyobb változathoz
A Cassini a valaha elindított legnagyobbra törő, egyben legköltségesebb bolygóközi projekt, ami az inflációhoz igazított költségeit tekintve még a kettős Mars Viking űrszondákat és leszállóegységeiket is felülmúlja. A három atomenergia-forrással, 12 műszerrel, több rádióval, digitális adatrögzítőkkel, két elsődleges számítógéppel és több mint 50 egyéb alszámítógéppel felszerelt Cassini a 20. század technikájának egyik csodája.


A 7,4 méter magas, 4 méter széles és hat tonna súlyú űrszonda jellegzetességei a 4 méter széles kommunikációs és radar antenna, egy 13 méter hosszú magnetométer, nem kevesebb mint 7,5 mérföldnyi elektromos vezeték 22000 vezeték kapcsolódással. Ezen felül fel van szerelve 82 radioizotóp fütőegységgel, ami a belső rendszereket melegen tartja, 16 hidrazin hajtóművel a pályamagasság szabályzásához, négy reagáló kerékkel a finomabb giroszkópos magasság irányításhoz, és két főhajtóművel a nagyobb pályamódosításokhoz, melyből az egyik tartalék.

Jóformán minden nagyobb rendszer és alrendszer bőséges tartalék hardverrel és számítógépes programozók hadával rendelkezik, akik összetett szoftveralgoritmusokat fejlesztettek ki, melyek lehetővé teszik a Cassini számára, hogy földi beavatkozás nélkül, önmaga fedezze fel és javítsa ki hibáit, hiszen egy rádiójelnek közel 90 percbe telik, hogy eljusson a szondához. "A Szaturnuszhoz a legrosszabb esetben másfél óra a fény útja" - magyarázta Julie Webster, a Sugárhajtómű Laboratórium vezető űrhajózási mérnöke. "Ezért mire felküldünk egy utasítást és megkapjuk annak visszaigazolását, az gyakran háromórányi fényidő. Az űrhajót úgy kellett megtervezni, hogy legalább kéthétnyi időtartamra teljes mértékben gondját tudja viselni önmagának."


Julie Webster, a Cassini repülési igazgatója
"Soha nem indítottunk még űrhajót sokrétűségét és erejét tekintve olyan felszereltséggel a külső naprendszerbe, mint a Cassini" - tette hozz Lunine. A Cassini pedig megérkezett és megkezdte közelképeinek visszasugárzását a Szaturnusz gyűrűiről.

A Cassini-Huygens programban 17 ország vesz részt, köztük kis hazánk mérnökei is, a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet munkatársai, akik a korábbi szovjet programok mellett részt vettek az ESA szinte összes jelentős szondájának fejlesztésében. Ezúttal a mágneses térerősség és a plazmarészecskék eloszlását mérő műszerek fejlesztésében vettek részt. Tehát magyar a Cassini magnetométere és a plazmarészecske detektáló földi ellenőrző berendezése, amivel kivívták a NASA elismerését is. Az amerikai űrhivatal díjjal honorálta a magyar fejlesztőket, valamint mindkét műszer tudományos eredményeihez korlátlan hozzáférést biztosítanak számukra. Carolyn Porco szinte elveszett a szavak tömegében, mellyel kezdeti tapasztalatait írta le a szonda által megnyitott új lehetőségekről. "Meglepett a képek szépsége és tisztasága, számomra egyszerűen megdöbbentő volt, olyannyira, hogy eleinte azt hittem a képfeldolgozó csapat szórakozik velem és szimulációs ábrákat vetítenek elém, nem magukat a gyűrűket" - mondta.


A Szaturnusz gyűrűi távolról és közelről nézve - klikk a nagyításhoz
Pályára állása napján 61 fekete-fehér felvételt készített a szonda, miután sérülés nélkül túlélt két gyűrűn való áthaladást. A Cassini eszeveszett haladási sebessége miatt - ami meghaladja az óránkénti 100000 kilométert - az elmosódás elkerülése végett a kamerákat öt ezredmásodperces zársebességre programozták. Az alatt a rövid idő alatt, ami a felvétel elkészültéhez, az adatrögzítéshez és az újabb fotózásra való felkészüléshez szükséges a szonda több száz kilométert halad, meggátolva a kutatókat, hogy egymást átfedő felvételeket, vagy egyszerűen csak több felvételt készítsenek ugyanarról, hogy színes képeket nyerjenek egy-egy objektumról.

Azonban panaszra így sincs okunk. "A Cassini kamerái sokkal rátermettebbek, mint a Voyageré, főként ezért ennyire látványos a végeredmény" - mondta Porco. "A másik összetevő természetesen maga az űreszköz, ami rendkívül stabil alapot nyújt. Ezt a gépet ha valamire ráállítjuk, akkor az ott is marad, így mindig éles képeket kaphatunk."


UV felvétel a gyűrűkről, mely megmutatja hogy a külső részen több a jégszikla, a piros körívek pedig apróbb törmeléket jeleznek - klikk a nagyobb változathoz
A Cassini többé nem fog ilyen közelségbe kerülni a gyűrűkhöz ezért is rendkívül értékesek és egyedülállóak első felvételei. A képeken jól megfigyelhetők a mindenhol jelenlevő sűrűségi hullámok, a váltakozó sötét és fényes területek, melyek fodrozódásokként jelennek meg. A fodrok távolságbeli különbségei a szomszédos holdak gravitációs kölcsönhatásain múlnak.


A Cassini pályája a gyűrűkön áthaladáskor
A sajtótájékoztatón Porcot arról faggatták, miért fontos a gyűrűk tanulmányozása. "A Szaturnusz gyűrűi különösen közeli analógiái égi korong rendszerünknek"- kezdte. "Frank Shu, egy asztrofizikus sok évvel ezelőtt azt mondta, hogy kétféle test létezik az univerzumban. Vannak gömbök és korongok. Bizonyos körülmények között a gömbök összeomolhatnak egy korongba. Pontosan ez történik, ha rendelkezünk egy gömbölyű törmelék felhővel, melyben a részecskék ütköznek, energiát vesztenek, azonban megőrzik szögnyomatékukat (angular momentum) és egy síkban végzik. Ez rendkívül gyakori folyamat, ami sok korongrendszert alakított már ki. Ilyen a Szaturnusz gyűrű rendszere, de ilyen a napköd is, amiből naprendszerünk és a bolygók alakultak ki. Tehát a gyűrűk tanulmányozása reményeink szerint egyben a korongokban zajló folyamatok tanulmányozása is. Úgy véljük a Szaturnusz gyűrűiben részben ugyanazon folyamatokat látjuk viszont, ami a bolygók kialakulása előtt a napködben ment végbe."


Robet Mitchell projektmenedzser és Carolyn Porco, a képfeldolgozó csapat vezetője
Ed Weiler a NASA űrrepülésért felelős igazgatóhelyettese más okból kifolyólag is értékesnek tartja a Szaturnusz és gyűrűi tanulmányozását. "Amikor felnőttem ez az egész csupán tudományos fantasztikum lett volna" - mondta. "Azóta rengeteg dolog vált valósággá. Pályára álltunk egy másik bolygó körül és egy hihetetlen géppel ilyen felvételeket készítünk. Sikerült megvalósítanunk a lehetetlent - ez nem animáció, nem is PowerPoint, hanem a valóság. Szeretem az adatokat és ezek itt valós adatok. Szóval remélem sikerült lázba hoznunk néhány srácot, hogy a tudományos és a mérnöki pályát válasszák. Ha ez így van, akkor már megérte minden egyes fillér, amit erre a projektre költöttünk."