Romantyczny koniec podr≤┐y ma│ego pr≤bnika NEAR

Dwie╢cie milion≤w mil od Ziemi, zaraz za orbit▒ Marsa nieregularny obiekt dwukrotnie wiΩkszy od Manhattanu obraca siΩ wok≤│ w│asnej osi i kr▒┐y dooko│a S│o±ca z prΩdko╢ci▒ przekraczaj▒ca 40 000 mil/h. Wygl▒dem przypomina ogromny poszarpany ziemniak z wielkim kraterem po╢rodku, spowodowany uderzeniem innej asteroidy, kt≤ra o ma│o nie rozerwa│a Erosa na dwie po│owy.

Eros 433 zwraca nasz▒ uwagΩ na siebie z dw≤ch powod≤w. Po pierwsze jest jednym z najstarszych obiekt≤w w uk│adzie s│onecznym, a tym samym zawiera wiele informacji o wczesnych dziejach Ziemi. Po drugie, istnieje oko│o 800 podobnych obiekt≤w, kt≤re pewnego dnia mog▒ zderzyµ siΩ z Ziemi▒ - skutek takiego zderzenia by│by katastrofalny dla nas wszystkich. Tony py│≤w unosz▒ce siΩ w powietrzu na d│ugi czas zas│oni│yby promienie s│oneczne, temperatura na naszej planecie spad│aby nawet na r≤wniku poni┐ej zera stopni Celsjusza. Nawet gdyby taki obiekt wpad│ do oceanu nie pomog│oby to nikomu prze┐yµ. Jak obliczono powsta│aby potΩ┐na fala tsunami, kt≤ra nawet po╢rodku kontynent≤w mia│aby wysoko╢µ 1-2 metr≤w.

PiΩµ lat temu Kongres Stan≤w Zjednoczonych przeznaczy│ niewielk▒ ilo╢µ pieniΩdzy na badanie tego typu obiekt≤w. NASA powo│a│a do ┐ycia program, kt≤rego efektem by│o powstanie statku kosmicznego o nazwie NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous). Jej koniec przypad│ na drugi tydzie± lutego, na dwa dni przed dniem zakochanych. Na pocz▒tku tego miesi▒ca NEAR-Shoemaker by│ ju┐ bardzo blisko powierzchni Erosa i przygotowywano siΩ do manewru l▒dowania. Nikt tak naprawdΩ nie wiedzia│ czy bezpieczne l▒dowanie jest mo┐liwe. Zdecydowano siΩ na ten manewr tylko dlatego, ze zapasy paliwa urz▒dzenia by│y ju┐ na wyczerpaniu. Przewidywano ┐e je╢li wszystko p≤jdzie wed│ug najgorszego planu, to pr≤bnik uderzy w powierzchniΩ asteroidy z prΩdko╢ci▒ ok. 6 mil na godzinΩ i ulegnie zniszczeniu. Jednak a┐ do momentu zderzenia kamery mia│y wykonywaµ zdjΩcia powierzchni, choµ nikt nie wiedzia│, kiedy │▒czno╢µ z NEAR'em ulegnie zerwaniu.

Eros powsta│ z materia│u, kt≤ry pozosta│ po tym jak s│o±ce uformowa│o siΩ 4,5 miliarda lat temu z ob│oku py│owo-gazowego. Jego wnΩtrze zawiera informacje o tym, jak powstawa│y planety. Uk│ad s│oneczny na pocz▒tku by│ wiruj▒cym ob│okiem gazu (plazmy) i py│u. Cz▒steczki zlepia│y siΩ w wiΩksze fragmenty, z kt≤rych powstawa│y coraz wiΩksze ska│y powiΩkszaj▒ce masy przysz│ych planet. Im masa planet by│a wiΩksza, tym wy┐sza temperatura panowa│a w ich wnΩtrzach. CiΩ┐kie metale, takie jak ┐elazo, nikiel, i z│oto stopniowo przemieszcza│y siΩ w g│▒b j▒dra planet, podczas gdy l┐ejsze wΩdrowa│y ku powierzchni. Ta pierwotna materia ju┐ nie istnieje w swej oryginalnej formie ani na Ziemi, ani na jakiejkolwiek z innych planet. Asteroidy nigdy nie │▒czy│y siΩ w planety i nigdy nie osi▒ga│y tak wielkiego rozmiaru, by materia, z kt≤rej s▒ zbudowane, ulega│a topieniu i przemieszczaniu. Ich struktura pozosta│a nienaruszona przez miliardy lat, wiΩc badaj▒c te obiekty dowiadujemy siΩ, czym by│a Ziemia na swym pocz▒tku.

Eros nale┐y do grupy ska│, kt≤re powsta│y po rozpadzie jednej wiΩkszej asteroidy poruszaj▒cej siΩ po orbicie miΩdzy Marsem a Jowiszem. Zbli┐enia do wy┐ej wymienionych planet mog▒ skutkowaµ zmian▒ ich nieregularnych orbit, kt≤re po takim spotkaniu niemal zawsze przebiegaj▒ blisko Ziemi. Przypuszcza siΩ, ┐e w│a╢nie w wyniku zderzenia takiej asteroidy z Ziemi▒, wyginΩ│y dinozaury. Szacuje siΩ ┐e w tym tysi▒cleciu istnieje jednoprocentowe ryzyko ponownego takiego zderzenia.

Misja bliskiego spotkania by│a bardzo potrzebna, gdy┐ uczymy siΩ wielu trudnych manewr≤w, jak sterowanie statkiem kr▒┐▒cym wok≤│ bardzo ma│ego obiektu, kt≤rego grawitacja jest tak ma│a, ┐e doros│y cz│owiek na powierzchni Erosa wa┐y│by ok.1kg. Dodatkowym k│opotem by│a bardzo nier≤wnomierna si│a grawitacji wok≤│ asteroidy. Kolejnym wa┐nym manewrem jest l▒dowanie na tak ma│ym obiekcie. Wprawdzie Eros nie zbli┐a siΩ do Ziemi na odleg│o╢µ mniejsz▒ ni┐ 14 milion≤w mil, jednak jego relatywnie du┐y rozmiar czyni go doskona│ym obiektem do µwicze±, aby w razie zagro┐enia mo┐na by│o wyl▒dowaµ na takiej skale i zniszczyµ zanim uderzy w nasz▒ planetΩ.

Eros w ca│ej swej okaza│o╢ci

A to ┐e praktyka jest potrzebna okaza│o siΩ 20 grudnia 1998 roku, kiedy to przewidywano pierwszy manewr maj▒cy na celu doprowadzenie do l▒dowania na powierzchni asteroidy. Tego dnia na 15 minut o godzinie 17:23:01 EST (standardowy wschodni czas) w│▒czono silniki hamuj▒ce. Manewr mia│ na celu zmniejszenie prΩdko╢ci i wysoko╢ci lotu nad Erosem. 37 sekund po odpaleniu silnik≤w kontakt z sond▒ zosta│ stracony. Na szczΩ╢cie po 27 godzinach ciszy "us│yszano" NEAR'a nawo│uj▒cego ZiemiΩ.

Zesp≤│ kieruj▒cy odkry│ b│▒d w oprogramowaniu komputera pok│adowego pr≤bnika. Elektronice wydawa│o siΩ ┐e manewr hamowania przebiega zbyt szybko i wy│▒czy│a silniki, co spowodowa│o, ┐e NEAR wyszed│ spod kontroli Ziemi. Jego panele s│oneczne, kt≤re dostarczaj▒ ca│ej energii nie by│y skierowane na s│o±ce, antena do komunikacji z centrum sterowania na Ziemi r≤wnie┐ nie by│a skierowana we w│a╢ciwym kierunku. Po o╢miu godzinach zapasowy uk│ad sterowania przej▒│ kontrolΩ i lot NEAR'a zosta│ ustabilizowany. Panele s│oneczne z powrotem zosta│y nakierowane na s│o±ce i rozpoczΩ│o siΩ │adowanie baterii.

NEAR zboczy│ z kursu w przybli┐eniu o 2000 mil. Kolejnym krokiem, podjΩtym w dwa dni po wydarzeniu by│o skierowanie NEAR'a na poprzedni▒ pozycjΩ. Dyrektor misji Robert Farquhar wspomina: "Musieli╢my mieµ zdjΩcia tego czego╢, nawet je╢li by│yby z│ej jako╢ci".

Przez ponad rok zesp≤│ pracowa│ nad tym by NEAR ponownie zbli┐y│ siΩ do Erosa. Tym razem jednak wszystko posz│o tak, jak zosta│o zaplanowane. Pr≤bnik do 14 lutego 2000 roku wyhamowano do prΩdko╢ci 22 mil na godzinΩ i przybli┐ono siΩ do asteroidy na wysoko╢µ 207 mil licz▒c od najwiΩkszego krateru, Psyche.

W ci▒gu nastΩpnego roku dalej obni┐ano jego lot a┐ do wysoko╢ci 3 mil. Poruszaj▒c siΩ po orbicie miΩdzy po│udniowym a p≤│nocnym biegunem NEAR ca│y czas fotografowa│ ka┐dy skrawek powierzchni tej wielkiej ska│y. Przedtem astronomowie wiedzieli tylko tyle, ┐e obiekt ten ma powierzchnie o wysokim albedo (wsp≤│czynniku odbicia ╢wiat│a). Instrumenty NEAR'a pokaza│y szczeg≤│y. Powierzchnia jest pokryta fragmentami ska│ i py│u a┐ do g│Ωboko╢ci ok. 300 st≤p. Niekt≤re "kamienie" s▒ wielko╢ci dom≤w. Ca│a powierzchnia jest pokiereszowana setkami rys, wzg≤rz i krater≤w, niekiedy szerszych ni┐ 15 metr≤w.

Naukowcy uwa┐aj▒ i┐ Eros w ci▒gu ostatnich 4,5 miliarda lat zosta│ od│amany od innej, o wiele wiΩkszej asteroidy. Pomiary wykonane laserowym dalmierzem w kt≤ry jest wyposa┐ony NEAR, pokazuj▒, ┐e Eros jest jednolit▒ ska│▒, a nie jak wcze╢niej uwa┐ano zlepkiem r≤┐nej wielko╢ci ska│, kt≤re s▒ utrzymywane razem przez grawitacjΩ.

Spektrometry promieniowania X oraz gamma, kt≤re zosta│y umieszczone na sondzie dowiod│y, i┐ sk│ad chemiczny Erosa jest bardzo podobny do prymitywnych meteoryt≤w, jakie znajdujemy na Ziemi, a kt≤rych g│≤wnym sk│adnikiem s▒ chondryty. ªwiadczy to o tym, ┐e asteroidy zawieraj▒ materia│ taki jak ┐elazo, magnez, krzem i aluminium, kt≤re da│y pocz▒tek w│a╢ciwym planetom.

Usiana kraterami i kamieniami powierzchnia Erosa

12 lutego rozpoczΩto manewr kontrolowanego opadania na powierzchniΩ Erosa. PrΩdko╢µ NEAR'a zosta│a zmniejszona do 4 mil na godzinΩ, po czym opad│ na powierzchniΩ asteroidy. Jego podr≤┐, kt≤ra mia│a d│ugo╢µ 2 milion≤w mil dobieg│a ko±ca. Ostatnie przekazane na ZiemiΩ zdjΩcie zosta│o zrobione na wysoko╢ci 120 metr≤w. Ku rado╢ci wszystkich zajmuj▒cych siΩ misj▒ wkr≤tce po l▒dowaniu NEAR rozpocz▒│ nadawanie sygna│≤w radiolokacyjnych. Sygna│ zosta│ wykryty przez radar przeznaczony do otrzymywania danych naukowych, godzinΩ p≤╝niej zesp≤│ anten z projektu "G│Ωboki Kosmos" (Deep Space Network) r≤wnie┐ wykry│y sondΩ. Anteny te do 14 lutego bΩd▒ ╢ledzi│y statek.
Nikt siΩ tak naprawdΩ nie spodziewa│ siΩ ┐e sonda, kt≤ra nie by│a w og≤le przystosowana do l▒dowania (nie by│a wyposa┐ona w nic, co u│atwia│oby l▒dowanie), przetrwa uderzenie i bΩdzie zdolna do pracy.

Strza│k▒ zaznaczono miejsce l▒dowania sondy NEAR. Strza│ka powy┐ej i ┐≤│te kwadraciki na rysunku poni┐ej, oznaczaj▒ kierunek lotu podczas l▒dowania.

Ostateczny manewr opadania rozpoczΩto o godzinie 10:31 EST. Najpierw zwiΩkszono jego orbitΩ do 16 km nad powierzchniΩ, nastΩpnie wykonano 4 manewry, kt≤re umie╢ci│y go nad siod│em depresji o nazwie Himeros.
Sonda w ci▒gu swej podr≤┐y zgromadzi│a dziesiΩciokrotnie wiΩcej informacji ni┐ zaplanowano i wykona│a wszystkie przewidziane badania.

Eros nie jest jednak jedynym obiektem tego typu odwiedzonym przez sondy. Wcze╢niej by│o ju┐ kilka tego rodzaju spotka±:

o International Cometary Explorer 11 wrze╢nia 1985 roku zbli┐y│ siΩ do komety Giacobini-Zinner.
Przeci▒│ jej ogon z prΩdko╢ci▒ 47 000 mil na godzinΩ mierz▒c pole elektromagnetyczne oraz na│adowane cz▒stki. Explorer odkry│ moleku│y wody i tlenku wΩgla, potwierdzaj▒c tym samym s│owa Carla Sagana, kt≤ry komety nazwa│ "brudnymi kulami ╢niegu". 28 marca 1996r. Explorer dotar│ w pobli┐e komety Halleya, przelatuj▒c w odleg│o╢ci 17 milion≤w mil.

o Galileo, na swojej drodze do Jowisza zbada│ 29 pa╝dziernika 1991r. asteroidΩ 951 Gaspra przelatuj▒c w odleg│o╢ci 1000 mil. Ska│a o kszta│cie jajka by│a pierwsz▒ asteroid▒ widzian▒ z tak niewielkiej odleg│o╢ci. 28 sierpnia Galileo przelatuj▒c niedaleko innej asteroidy 243 Ida dokona│ zaskakuj▒cego odkrycia. Wok≤│ tej niewielkiej ska│y o wymiarach 34 na 14 mil kr▒┐y│ malutki (╢rednica ok. 1 mili) "ksiΩ┐yc". Nikt wcze╢niej nie spodziewa│ siΩ ┐e tak ma│e obiekty mog▒ posiadaµ swe w│asne satelity.

o 27 czerwca 1997r. NEAR przelecia│ w odleg│o╢ci 753 mil od 253 Mathilde - ska│y wielko╢ci wyspy Rhodos.

o 29 lipca 1999 Deep Space 1 przelecia│ w odleg│o╢ci tylko 16 mil od 9969 Braille, asteroidy, kt≤ra nale┐y do grupy obiekt≤w zbli┐aj▒cych siΩ na niewielkie odleg│o╢ci do Ziemi. Sonda wykry│a pole magnetyczne towarzysz▒ce asteroidzie. ªwiadczy to o tym, i┐ mo┐e to byµ czΩ╢µ wiΩkszego obiektu, kt≤ry posiada│ sta│e, metaliczne j▒dro.

Na pocz▒tku listopada ubieg│ego roku MiΩdzynarodowe Stowarzyszenie Astronom≤w poda│o i┐ istnieje zagro┐enie, o prawdopodobie±stwie jak 1 do 500 ┐e 21 wrze╢nia 2030r. w ZiemiΩ mo┐e uderzyµ asteroida 2000 SG344 o wielko╢ci ok. 30-60 metr≤w. Takie zderzenie wywo│a│oby falΩ uderzeniow▒ o sile 750-krotnie przekraczaj▒c▒ wybuch bomby atomowej w Hiroszimie. Tego samego dnia, wieczorem sprostowano o╢wiadczenie i podano ┐e asteroida minie ZiemiΩ w odleg│o╢ci 3000 mil. Jednak kt≤rego╢ dnia mo┐emy nie mieµ tyle szczΩ╢cia.

Je╢li taki obiekt zostanie zauwa┐ony, mamy dwa wyj╢cia: zmieniµ jej kierunek albo rozsadziµ go na kawa│ki. Czasu na podjΩcie decyzji zapewne bΩdzie niewiele. Jednak astronom David Rabinowitz z uniwersytetu Yale uspokaja ┐e prawdopodobnie mina setki jak nie tysi▒ce lat zanim cos takiego siΩ wydarzy.

Trzeba jednak zauwa┐yµ i┐ drugie z rozwi▒za± ma sens tylko wtedy, gdy ze ska│y pozosta│yby ziarenka wielko╢ci piasku, kt≤re bez problemu sp│onΩ│yby w atmosferze. W wypadku gdyby ska│a rozpad│a siΩ tylko na kilka mniejszych kawa│k≤w efekt by│by ten sam jak by╢my niczego nie zrobili.
Do tego celu mo┐na u┐yµ bomby nuklearnej, jednak zapewne nikogo nie ucieszy│aby wiadomo╢µ i┐ na ZiemiΩ lec▒ ogromne ilo╢ci radioaktywnego piachu, kt≤ry na d│ugie lata m≤g│by skaziµ nasze ╢rodowisko.

Nie brakuje r≤wnie┐ na pierwszy rzut oka dziwnych pomys│≤w. Jednym z nich mo┐e byµ np. wys│anie na powierzchnie asteroidy maszyny, kt≤ra "zjada│aby" materia│ z kt≤rego jest zbudowana i po przemieleniu na py│ wyrzuca│a z wielk▒ prΩdko╢ci▒ z powierzchni. Taki strumie± piasku mia│by r≤wnie┐ dodatkowe znaczenie, si│a odrzutu zmieni│aby tor lotu asteroidy.

Chondryty s▒ ska│ami, sk│adaj▒ siΩ z typowych minera│≤w ┐elaza i magnezu takich jak oliwiny i pirokseny oraz innych minera│≤w, g│≤wnie krzemian≤w, s▒ mieszanin▒ dw≤ch bardzo z│o┐onych sk│adnik≤w (sk│adaj▒cych siΩ z tych samych minera│≤w): chondr i drobnoziarnistej materii, zwanej ciastem skalnym. Chondry s▒ najobficiej wystΩpuj▒c▒ makroskopow▒ postaci▒ materii pozaziemskiej spadaj▒cej na ZiemiΩ. Chondry s▒ jednymi z najstarszych obiekt≤w jakie znamy. Ich wiek obliczony metod▒ radiometryczn▒ wynosi 4,5 miliarda lat i jest zbli┐ony do wieku Uk│adu S│onecznego. Chondry s▒ znajdowane obficie w meteorytach i stanowi▒ nawet do 85% ich masy. Maj▒ kszta│t kulek. Rozmiary wiΩkszo╢ci chondr nie przekraczaj▒ kilku milimetr≤w ╢rednicy. W chondrach znajdowane jest te┐ metaliczne ┐elazo wykryte w postaci ma│ych, kulistych kropelek rozproszonych po chondrach.

Ciasto skalne to reszta py│u, kt≤ra wyparowa│a i ponownie skondensowa│a siΩ tworz▒c nowe minera│y. MiΩdzy chondrami widoczne s▒ srebrzyste okruchy metalicznego ┐elaza i niklu.

Meteoryty kamienne wygl▒dem przypominaj▒ ziemskie piaskowce. Chondryty s▒ jedynymi ska│ami, kt≤rych historiΩ mo┐na prze╢ledziµ, a┐ do momentu narodzin Uk│adu S│onecznego poniewa┐ zawieraj▒ zapis warunk≤w panuj▒cych podczas ich powstania. Jak wykaza│y badania, chondryty i atmosfera s│oneczna wykazuj▒ zdumiewaj▒ce podobie±stwo pod wzglΩdem sk│adu chemicznego.