https://frosthead.com

Πώς οι επιστήμονες σχεδίασαν την τελική κατάρρευση του Cassini

Δεν είχε ακόμη φτάσει στην Αμερικανική Δυτική Ακτή όταν το διαστημόπλοιο Cassini έστειλε το τελικό μήνυμα της στη Γη και ξεκίνησε την κατάρρευση αυτοκτονίας στον Κρόνο. Στο εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Πασαντένα, Καλιφόρνια, επιστήμονες και μηχανικοί συσσωρεύθηκαν σε μια γεμάτη αίθουσα ελέγχου αποστολής, ενώ άλλοι παρακολούθησαν το σήμα να ξεδιπλώνεται στο δρόμο της πανεπιστημιούπολης του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. Λίγο μετά τις 4:55 π.μ. τοπική ώρα, 15 Σεπτεμβρίου 2017, ο μικροσκοπικός σταθμός έληξε την 20ετή αποστολή του.

σχετικό περιεχόμενο

  • Τι δαιμονικές καταδύσεις του Cassini μας έχουν διδάξει σχετικά με τον Κρόνο
  • Γιορτάστε το ιστορικό ταξίδι του Cassini σε Οκτώ απίστευτες εικόνες

"Μοιάζει με έναν αήττητο μπόξερ ή έναν παίκτη του μπέιζμπολ που αποσύρεται στο τέλος της σεζόν", δήλωσε ο Μπρεντ Μπίνγκινγκτον, μηχανικός αεροδιαστημικής στο JPL, ο οποίος βοήθησε να σχεδιάσει το μονοπάτι του Cassini τα τελευταία έξι και μισό χρόνια. "Βγήκαν με τους όρους τους."

Ακόμα, η Cassini κατάφερε να ξεφύγει από την τελευταία πτώση της επιστήμης, καθώς πλησίαζε το τέλος της στα πυκνά σύννεφα του Κρόνου. Ακόμη και καθώς έπεφτε προς τη λήθη, διερευνούσε για πρώτη φορά την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Αυτό ήταν χαρακτηριστικό της ορχήστρας, η οποία έχει αποκαλύψει τρομακτικές εκπληκτικές ιδέες για τον Κρόνο και τα φεγγάρια του από τότε που έφτασε στον δακτυλιοειδή πλανήτη το 2004. Η διάρκεια ζωής της αποστολής επεκτάθηκε όχι μία φορά, αλλά δύο φορές, για να δώσει το σκάφος περισσότερο χρόνο για να διερευνήσει τα μυστήρια του Κρόνου .

Ο Cassini δεν σταμάτησε ούτε στον Κρόνο: Το διαστημικό σκάφος διέσχισε τον πυκνό νέφος της μεγαλύτερης σελήνης του Κρόνου, τον Τιτάνα, για να ανακαλύψει λίμνες μεθανίου και αιθανίου, το μόνο υγρό που είναι γνωστό ότι υπάρχει σε έναν πλανήτη διαφορετικό από τη Γη. Έχει αποκαλύψει παράξενες μορφές της γης, από αμμόλοφους έως λαβύρινθους μέχρι πιθανά ηφαίστεια του πάγου. Ο Cassini κατέλαβε επίσης τις απίστευτες εικόνες των gejysers που φουσκώνουν από τον νότιο πόλο του παγωμένου φεγγαριού Enceladus και αποκάλυψαν έναν υγρό ωκεανό κρυμμένο κάτω από το παγωμένο φλοιό της σελήνης.

Αυτές και άλλες παρατηρήσεις βοήθησαν να γίνει η υπόθεση ότι το ηλιακό μας σύστημα είναι γεμάτο με ωκεάνους κόσμους - και ότι η ζωή μπορεί να είναι σε θέση να εξελιχθεί και ακόμα να ευδοκιμήσει μακριά από τον ήλιο.

Το βόρειο ημισφαίριο του Κρόνου τον Μάιο του 2017, που παρατηρήθηκε από την αποστολή Cassini. Το βόρειο ημισφαίριο του Κρόνου τον Μάιο του 2017, που παρατηρήθηκε από την αποστολή Cassini. (NASA / JPL)

Τελικά, ήταν η ανησυχία της NASA για τον Enceladus και τον Τιτάνα που έδωσε εντολή στον θάνατο του Cassini. Και οι δύο κόσμοι είναι ώριμοι για να εξελιχθεί η ζωή από μόνη της και οι επιστήμονες ελπίζουν να κυνηγήσουν πιθανά σημάδια μελλοντικών αποστολών. Μια πολύ πραγματική ανησυχία είναι η πιθανότητα να μολυνθούν αυτά τα είδη των κόσμων με τα μικρόβια μας (μέχρι το σημείο που έχουμε ένα ολόκληρο γραφείο πλανητικής προστασίας αφιερωμένο στην αποτροπή αυτού).

"Το τελευταίο πράγμα που θέλουμε να κάνουμε είναι να μολύνουμε αυτά τα παρθένα σώματα με τα μικρόβια της Γης που θα μπορούσαν να είναι στο διαστημόπλοιο μας", δήλωσε ο Buffington. Έτσι ο ίδιος και η ομάδα πλοήγησης κάθισαν να καταλάβουν πώς να μεγιστοποιήσουν πόση επιστήμη θα μπορούσαν να βγούν από το Cassini, διατηρώντας ταυτόχρονα αυτούς τους δυνητικά κατοικήσιμους κόσμους σαφείς από μόλυνση.

Η ομάδα πλοήγησης ακολούθησε αρκετές δυναμικές τροχιές για το Cassini μόλις το δοχείο καυσίμου ήταν άδειο, δήλωσε ο Buffington. Θα μπορούσαν να σταθμεύσουν το διαστημικό σκάφος σε μόνιμη τροχιά γύρω από τον Κρόνο, στέλνοντας πίσω πληροφορίες σχετικά με το σύστημα για τα επόμενα χρόνια. Θα μπορούσαν να το σπάσουν στα δαχτυλίδια για να δουν πώς θα αντιδρούσαν, μια σύγκρουση που θα μπορούσε επίσης να δώσει πληροφορίες. Θα μπορούσαν να καταρρεύσουν σε ένα από τα πολλά φεγγάρια του Κρόνου. Ή θα μπορούσε να αφήσει το σύστημα εξ ολοκλήρου, ταξιδεύοντας σε έναν άλλο γιγάντιο πλανήτη ή στους περίεργους αστεροειδείς του εξωτερικού ηλιακού συστήματος.

Κάθε δυνατότητα παρουσιάστηκε στην επιστημονική ομάδα, η οποία εξέτασε τον καλύτερο τρόπο να αξιοποιήσει στο έπακρο τις τελευταίες ημέρες του διαστημικού οχήματος. Η διαδικασία επιλογής ήταν, Buffington λέει, "Δαρβινισμός στην καλύτερη του."

Το σπάσιμο στα δαχτυλίδια αποκλείστηκε γρήγορα. Προσπαθώντας να αποδείξω ότι κανένα από τα κομμάτια που θα κατέληγαν να πέσει - και ενδεχομένως να μολυνθεί - ο Τιτάνας ή ο Εγκέλαδος δεν ήταν παρά αδύνατο. Η διερεύνηση ενός άλλου κόσμου απορρίφθηκε επίσης, δεδομένου ότι πολλές εκκρεμείς ερωτήσεις σχετικά με τον Κρόνο παρέμειναν.

Και ενώ μια αιώνια τροχιά γύρω από τον Κρόνο ακουγόταν καλό, υπήρχε ένα μεγάλο πρόβλημα: ο Τιτάνας, ένας από τους κόσμους που ελπίζονταν να διατηρήσει, είχε τη δυνατότητα να προκαλέσει χάος και θα μπορούσε κάποια μέρα να στείλει το Cassini σπειροειδώς σε ένα από τα κατοικήσιμα φεγγάρια.

Έτσι, η ομάδα αποφάσισε να θέσει την εξουσία του Τιτάνα σε καλή δουλειά. Ο Buffington, ο οποίος έφυγε από την αποστολή το 2012 αλλά επέστρεψε στην JPL για να δει το μεγάλο φινάλε του Cassini, δήλωσε ότι ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα ήταν η συνειδητοποίηση ότι το τεράστιο φεγγάρι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως άλογο εργασίας. Δηλαδή, οι μηχανικοί θα μπορούσαν να επωφεληθούν από το γεγονός ότι, όταν ένα μικρό σώμα περνάει από ένα μεγαλύτερο κινούμενο σώμα, το μονοπάτι του μικρού σώματος μεταβάλλεται με τέτοιο τρόπο ώστε οι επιστήμονες να μπορούν να υπολογίζουν και να προβλέπουν.

"Μια ενιαία βοήθεια βάρους του Τιτάνα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να πηδήσει ολόκληρο το κύριο σύστημα δαχτυλιδιών", επιτρέποντας στο διαστημικό σκάφος να φουσκώνει τη ζώνη κινδύνου και να ταξιδεύει μεταξύ του πλανήτη και των δαχτυλιδιών του, είπε.

Αφού η ομάδα πλοήγησης περιέγραψε τις τελικές τροχιές της Cassini εδώ και μισή δεκαετία πριν από την κατάρρευση της, έστειλε τα σχέδια στους ελεγκτές πτήσης Cassini. Κάθε 10 εβδομάδες, έστειλαν ένα πακέτο πλοήγησης στο διαστημόπλοιο. Δεν βαθμολόγησαν την πορεία, αλλά είναι αυτοί που σιγουρεύουν ότι το έλαβε ο Cassini.

"Μας παραδίδουν την τροχιά αναφοράς και στη συνέχεια πετάμε", δήλωσε ο David Doody, επικεφαλής του τμήματος JPL's Operations Flight Operations. Ο Doody και η ομάδα των επτά "άσων" (που είναι το επίσημο όνομα για τους μηχανικούς που μιλούν στο διαστημόπλοιο σε πραγματικό χρόνο) εισάγουν τους μικρούς ελιγμούς που έβαλαν το διαστημικό σκάφος όπου πρέπει να είναι. Όμως, ενώ βοήθησαν να ωθήσει το Cassini στο σωστό μονοπάτι, ήταν ο Τιτάνας και το τεράστιο γκρα που έκανε τη βαριά ανύψωση.

"Ο Τιτάνας είναι η μεγάλη μηχανή μας", δήλωσε ο Doody. Αν ο Cassini ταξίδευε κάτω από τον αυτοκινητόδρομο, συνέχισε, οι Άσσοι θα ήταν υπεύθυνοι για τη διατήρησή του στη σωστή λωρίδα. Αλλά το τεράστιο φεγγάρι ασκεί τον μεγαλύτερο έλεγχο. "Ο Τιτάνας είναι το offramp μας", είπε.

.....

Τον Απρίλιο, ο θάνατος από τον Κρόνο έγινε αναπόφευκτος. Αυτό συνέβη όταν οι βαρυτικές επιδράσεις μιας πτήσης του Τιτάνα οδήγησαν στην τελευταία στροφή σε μια σειρά αλλαγών που υπογράμμισαν την Cassini ευθεία στον Κρόνο, χωρίς δυνατότητα διαφυγής. Ακόμα κι αν οι υπεύθυνοι σχεδιασμού της αποστολής άλλαξαν κάπως το μυαλό τους, οι μικροσκοπικοί ενισχυτές που έγιναν για μικρές βάρδιες δεν θα ήταν αρκετά ισχυροί ώστε να απομακρύνουν τον δορυφόρο από την πορεία που είχε θέσει ο Τιτάνας.

Στις 3:53 π.μ. στις 13 Σεπτεμβρίου, ο μηχανικός της αποστολής Cassini Michael Staab ανέβασε το τελευταίο τσίμπημα στο διαστημικό σκάφος. Ο Staab βρισκόταν στην κονσόλα δύο εβδομάδες πριν από το Grand Finale για να στείλει το τελευταίο πακέτο που θα έδινε ποτέ ο Cassini, το τελευταίο σφύριγμα από τους προωθητές που θα το έβαλε σε μια ακριβή πορεία προς την κατάρρευση του. Παρόλο που η διαδρομή του διαστημοπλοίου ήταν ήδη ρυθμισμένη, αυτή η τελευταία σειρά εντολών σφράγισε τη μοίρα της.

Ένιωσε κάποια λύπη;

«Είμαι ένας μη καρδιακός μηχανικός», γέλασε, καθισμένος στην κονσόλα Ace πριν από λίγο πριν το διαστημικό σκάφος συναντήσει τη μοίρα του. Σε αντίθεση με πολλούς από τους επιστήμονες, οι οποίοι αναφέρονται στην Cassini ως «αυτή», ο Staab μας υπενθύμισε ότι ο Cassini είναι ρομπότ, κάνοντας αυτό που έχει σχεδιάσει να κάνει.

Για τον Doody, δεν ήταν η πρώτη του φορά που ακουγόταν το σφάλμα θανάτου σε έναν αγαπημένο δορυφόρο. Το 1994, έστειλε την τελική εντολή στο διαστημικό σκάφος Magellan της NASA που του είπε να πάει στα σύννεφα της Αφροδίτης. Αλλά ενώ ο Magellan απαιτούσε μια μοναδική, ειδική εντολή για να αντιμετωπίσει την πτώση του, ο τελικός δρόμος του Cassini απαιτούσε μια σειρά από διαδοχικές αλλαγές που χρειάστηκαν μισή δεκαετία για να φτάσουν. «Αυτή τη φορά, είναι τόσο κομψό», είπε ο Doody.

Καθώς ο Cassini έπεσε στην ατμόσφαιρα του Κρόνου, ο Doody βρισκόταν στον έλεγχο αποστολής στο εργαστήριο Jet Propulsion στην Καλιφόρνια. Τα τηλεσκόπια των τηλεσκοπίων Deep Space Network στη Αυστραλία, την Ισπανία και την Καλιφόρνια συνδέουν τον έλεγχο αποστολής με δορυφόρους που βυθίζονται μέσα από τα βάθη του χώρου. Μια πλάκα στο πάτωμα δίπλα στην κονσόλα Cassini Ace προσδιορίζει τον έλεγχο της αποστολής ως "το κέντρο του σύμπαντος".

Αφού δούλεψε από την αρχή, η Doody λέει ότι το συμπέρασμα είναι τόσο συναρπαστικό όσο και τελικό. "Αυτό είναι το τέλος μιας δέσμευσης 20 ετών", είπε. "Είναι όλο το αίμα, ο ιδρώτας και τα δάκρυα και τώρα που έχει τελειώσει, είναι σαν να πηδάς από ένα βράχο".

Ο Staab στέκεται επίσης στον έλεγχο αποστολής, εργάζεται 27 ώρες ευθεία και χρησιμεύει ως εφεδρικός Ace για το Grand Finale. "Είμαι λυπημένος που το βλέπω να πάει", είπε. "Αλλά είμαι πολύ περήφανος για αυτό που καταφέραμε".

Ο Buffington βρισκόταν επίσης στο JPL, αν και δεν ήταν μέσα στον έλεγχο των αποστολών. Όπως και ο Staab, λέει ότι δεν έγινε υπερβολικά συναισθηματικός για το διαστημικό σκάφος, αντί να σώσει τον θαυμασμό του για τους επιστήμονες και τους μηχανικούς που επέτρεψαν την αποστολή αυτή.

"Εάν υπάρχει κάποια συναισθηματική συμπεριφορά, απλώς ευχαριστούμε τους ανθρώπους για την καταπληκτική δουλειά που πραγματοποίησαν στην κατασκευή και την κατασκευή του διαστημικού σκάφους προτού είμαι αρκετά μεγάλος για να γράψω το όνομά μου", δήλωσε.

Ο Cassini γνώρισε τη φλογερή του μοίρα με τη βοήθεια των ελεγκτών πτήσης, των μηχανικών και του Τιτάνα, αλλά η κληρονομιά του θα συνεχιστεί τα επόμενα χρόνια. Οι πληροφορίες που παρέσχε σχετικά με το σύστημα του Κρόνου, συμπεριλαμβανομένων των τελικών μετρήσεων της ατμόσφαιρας του πλανήτη, θα ωθήσουν περισσότερο από μια δεκαετία έρευνας.

"Ο Cassini μας εμπνέει όλους, νέους και ηλικιωμένους, να συνεχίσουμε να ανατρέπουμε και να αναρωτιόμαστε τι υπάρχει εκεί", δήλωσε ο Buffington.

Πώς οι επιστήμονες σχεδίασαν την τελική κατάρρευση του Cassini