Romantyczny koniec podróży małego próbnika NEAR

Dwieście milionów mil od Ziemi, zaraz za orbitą Marsa nieregularny obiekt dwukrotnie większy od Manhattanu obraca się wokół własnej osi i krąży dookoła Słońca z prędkością przekraczająca 40 000 mil/h. Wyglądem przypomina ogromny poszarpany ziemniak z wielkim kraterem pośrodku, spowodowany uderzeniem innej asteroidy, która o mało nie rozerwała Erosa na dwie połowy.

Eros 433 zwraca naszą uwagę na siebie z dwóch powodów. Po pierwsze jest jednym z najstarszych obiektów w układzie słonecznym, a tym samym zawiera wiele informacji o wczesnych dziejach Ziemi. Po drugie, istnieje około 800 podobnych obiektów, które pewnego dnia mogą zderzyć się z Ziemią - skutek takiego zderzenia byłby katastrofalny dla nas wszystkich. Tony pyłów unoszące się w powietrzu na długi czas zasłoniłyby promienie słoneczne, temperatura na naszej planecie spadłaby nawet na równiku poniżej zera stopni Celsjusza. Nawet gdyby taki obiekt wpadł do oceanu nie pomogłoby to nikomu przeżyć. Jak obliczono powstałaby potężna fala tsunami, która nawet pośrodku kontynentów miałaby wysokość 1-2 metrów.

Pięć lat temu Kongres Stanów Zjednoczonych przeznaczył niewielką ilość pieniędzy na badanie tego typu obiektów. NASA powołała do życia program, którego efektem było powstanie statku kosmicznego o nazwie NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous). Jej koniec przypadł na drugi tydzień lutego, na dwa dni przed dniem zakochanych. Na początku tego miesiąca NEAR-Shoemaker był już bardzo blisko powierzchni Erosa i przygotowywano się do manewru lądowania. Nikt tak naprawdę nie wiedział czy bezpieczne lądowanie jest możliwe. Zdecydowano się na ten manewr tylko dlatego, ze zapasy paliwa urządzenia były już na wyczerpaniu. Przewidywano że jeśli wszystko pójdzie według najgorszego planu, to próbnik uderzy w powierzchnię asteroidy z prędkością ok. 6 mil na godzinę i ulegnie zniszczeniu. Jednak aż do momentu zderzenia kamery miały wykonywać zdjęcia powierzchni, choć nikt nie wiedział, kiedy łączność z NEAR'em ulegnie zerwaniu.

Eros powstał z materiału, który pozostał po tym jak słońce uformowało się 4,5 miliarda lat temu z obłoku pyłowo-gazowego. Jego wnętrze zawiera informacje o tym, jak powstawały planety. Układ słoneczny na początku był wirującym obłokiem gazu (plazmy) i pyłu. Cząsteczki zlepiały się w większe fragmenty, z których powstawały coraz większe skały powiększające masy przyszłych planet. Im masa planet była większa, tym wyższa temperatura panowała w ich wnętrzach. Ciężkie metale, takie jak żelazo, nikiel, i złoto stopniowo przemieszczały się w głąb jądra planet, podczas gdy lżejsze wędrowały ku powierzchni. Ta pierwotna materia już nie istnieje w swej oryginalnej formie ani na Ziemi, ani na jakiejkolwiek z innych planet. Asteroidy nigdy nie łączyły się w planety i nigdy nie osiągały tak wielkiego rozmiaru, by materia, z której są zbudowane, ulegała topieniu i przemieszczaniu. Ich struktura pozostała nienaruszona przez miliardy lat, więc badając te obiekty dowiadujemy się, czym była Ziemia na swym początku.

Eros należy do grupy skał, które powstały po rozpadzie jednej większej asteroidy poruszającej się po orbicie między Marsem a Jowiszem. Zbliżenia do wyżej wymienionych planet mogą skutkować zmianą ich nieregularnych orbit, które po takim spotkaniu niemal zawsze przebiegają blisko Ziemi. Przypuszcza się, że właśnie w wyniku zderzenia takiej asteroidy z Ziemią, wyginęły dinozaury. Szacuje się że w tym tysiącleciu istnieje jednoprocentowe ryzyko ponownego takiego zderzenia.

Misja bliskiego spotkania była bardzo potrzebna, gdyż uczymy się wielu trudnych manewrów, jak sterowanie statkiem krążącym wokół bardzo małego obiektu, którego grawitacja jest tak mała, że dorosły człowiek na powierzchni Erosa ważyłby ok.1kg. Dodatkowym kłopotem była bardzo nierównomierna siła grawitacji wokół asteroidy. Kolejnym ważnym manewrem jest lądowanie na tak małym obiekcie. Wprawdzie Eros nie zbliża się do Ziemi na odległość mniejszą niż 14 milionów mil, jednak jego relatywnie duży rozmiar czyni go doskonałym obiektem do ćwiczeń, aby w razie zagrożenia można było wylądować na takiej skale i zniszczyć zanim uderzy w naszą planetę.

Eros w całej swej okazałości

A to że praktyka jest potrzebna okazało się 20 grudnia 1998 roku, kiedy to przewidywano pierwszy manewr mający na celu doprowadzenie do lądowania na powierzchni asteroidy. Tego dnia na 15 minut o godzinie 17:23:01 EST (standardowy wschodni czas) włączono silniki hamujące. Manewr miał na celu zmniejszenie prędkości i wysokości lotu nad Erosem. 37 sekund po odpaleniu silników kontakt z sondą został stracony. Na szczęście po 27 godzinach ciszy "usłyszano" NEAR'a nawołującego Ziemię.

Zespół kierujący odkrył błąd w oprogramowaniu komputera pokładowego próbnika. Elektronice wydawało się że manewr hamowania przebiega zbyt szybko i wyłączyła silniki, co spowodowało, że NEAR wyszedł spod kontroli Ziemi. Jego panele słoneczne, które dostarczają całej energii nie były skierowane na słońce, antena do komunikacji z centrum sterowania na Ziemi również nie była skierowana we właściwym kierunku. Po ośmiu godzinach zapasowy układ sterowania przejął kontrolę i lot NEAR'a został ustabilizowany. Panele słoneczne z powrotem zostały nakierowane na słońce i rozpoczęło się ładowanie baterii.

NEAR zboczył z kursu w przybliżeniu o 2000 mil. Kolejnym krokiem, podjętym w dwa dni po wydarzeniu było skierowanie NEAR'a na poprzednią pozycję. Dyrektor misji Robert Farquhar wspomina: "Musieliśmy mieć zdjęcia tego czegoś, nawet jeśli byłyby złej jakości".

Przez ponad rok zespół pracował nad tym by NEAR ponownie zbliżył się do Erosa. Tym razem jednak wszystko poszło tak, jak zostało zaplanowane. Próbnik do 14 lutego 2000 roku wyhamowano do prędkości 22 mil na godzinę i przybliżono się do asteroidy na wysokość 207 mil licząc od największego krateru, Psyche.

W ciągu następnego roku dalej obniżano jego lot aż do wysokości 3 mil. Poruszając się po orbicie między południowym a północnym biegunem NEAR cały czas fotografował każdy skrawek powierzchni tej wielkiej skały. Przedtem astronomowie wiedzieli tylko tyle, że obiekt ten ma powierzchnie o wysokim albedo (współczynniku odbicia światła). Instrumenty NEAR'a pokazały szczegóły. Powierzchnia jest pokryta fragmentami skał i pyłu aż do głębokości ok. 300 stóp. Niektóre "kamienie" są wielkości domów. Cała powierzchnia jest pokiereszowana setkami rys, wzgórz i kraterów, niekiedy szerszych niż 15 metrów.

Naukowcy uważają iż Eros w ciągu ostatnich 4,5 miliarda lat został odłamany od innej, o wiele większej asteroidy. Pomiary wykonane laserowym dalmierzem w który jest wyposażony NEAR, pokazują, że Eros jest jednolitą skałą, a nie jak wcześniej uważano zlepkiem różnej wielkości skał, które są utrzymywane razem przez grawitację.

Spektrometry promieniowania X oraz gamma, które zostały umieszczone na sondzie dowiodły, iż skład chemiczny Erosa jest bardzo podobny do prymitywnych meteorytów, jakie znajdujemy na Ziemi, a których głównym składnikiem są chondryty. Świadczy to o tym, że asteroidy zawierają materiał taki jak żelazo, magnez, krzem i aluminium, które dały początek właściwym planetom.

Usiana kraterami i kamieniami powierzchnia Erosa

12 lutego rozpoczęto manewr kontrolowanego opadania na powierzchnię Erosa. Prędkość NEAR'a została zmniejszona do 4 mil na godzinę, po czym opadł na powierzchnię asteroidy. Jego podróż, która miała długość 2 milionów mil dobiegła końca. Ostatnie przekazane na Ziemię zdjęcie zostało zrobione na wysokości 120 metrów. Ku radości wszystkich zajmujących się misją wkrótce po lądowaniu NEAR rozpoczął nadawanie sygnałów radiolokacyjnych. Sygnał został wykryty przez radar przeznaczony do otrzymywania danych naukowych, godzinę później zespół anten z projektu "Głęboki Kosmos" (Deep Space Network) również wykryły sondę. Anteny te do 14 lutego będą śledziły statek.
Nikt się tak naprawdę nie spodziewał się że sonda, która nie była w ogóle przystosowana do lądowania (nie była wyposażona w nic, co ułatwiałoby lądowanie), przetrwa uderzenie i będzie zdolna do pracy.

Strzałką zaznaczono miejsce lądowania sondy NEAR. Strzałka powyżej i żółte kwadraciki na rysunku poniżej, oznaczają kierunek lotu podczas lądowania.

Ostateczny manewr opadania rozpoczęto o godzinie 10:31 EST. Najpierw zwiększono jego orbitę do 16 km nad powierzchnię, następnie wykonano 4 manewry, które umieściły go nad siodłem depresji o nazwie Himeros.
Sonda w ciągu swej podróży zgromadziła dziesięciokrotnie więcej informacji niż zaplanowano i wykonała wszystkie przewidziane badania.

Eros nie jest jednak jedynym obiektem tego typu odwiedzonym przez sondy. Wcześniej było już kilka tego rodzaju spotkań:

o International Cometary Explorer 11 września 1985 roku zbliżył się do komety Giacobini-Zinner.
Przeciął jej ogon z prędkością 47 000 mil na godzinę mierząc pole elektromagnetyczne oraz naładowane cząstki. Explorer odkrył molekuły wody i tlenku węgla, potwierdzając tym samym słowa Carla Sagana, który komety nazwał "brudnymi kulami śniegu". 28 marca 1996r. Explorer dotarł w pobliże komety Halleya, przelatując w odległości 17 milionów mil.

o Galileo, na swojej drodze do Jowisza zbadał 29 października 1991r. asteroidę 951 Gaspra przelatując w odległości 1000 mil. Skała o kształcie jajka była pierwszą asteroidą widzianą z tak niewielkiej odległości. 28 sierpnia Galileo przelatując niedaleko innej asteroidy 243 Ida dokonał zaskakującego odkrycia. Wokół tej niewielkiej skały o wymiarach 34 na 14 mil krążył malutki (średnica ok. 1 mili) "księżyc". Nikt wcześniej nie spodziewał się że tak małe obiekty mogą posiadać swe własne satelity.

o 27 czerwca 1997r. NEAR przeleciał w odległości 753 mil od 253 Mathilde - skały wielkości wyspy Rhodos.

o 29 lipca 1999 Deep Space 1 przeleciał w odległości tylko 16 mil od 9969 Braille, asteroidy, która należy do grupy obiektów zbliżających się na niewielkie odległości do Ziemi. Sonda wykryła pole magnetyczne towarzyszące asteroidzie. Świadczy to o tym, iż może to być część większego obiektu, który posiadał stałe, metaliczne jądro.

Na początku listopada ubiegłego roku Międzynarodowe Stowarzyszenie Astronomów podało iż istnieje zagrożenie, o prawdopodobieństwie jak 1 do 500 że 21 września 2030r. w Ziemię może uderzyć asteroida 2000 SG344 o wielkości ok. 30-60 metrów. Takie zderzenie wywołałoby falę uderzeniową o sile 750-krotnie przekraczającą wybuch bomby atomowej w Hiroszimie. Tego samego dnia, wieczorem sprostowano oświadczenie i podano że asteroida minie Ziemię w odległości 3000 mil. Jednak któregoś dnia możemy nie mieć tyle szczęścia.

Jeśli taki obiekt zostanie zauważony, mamy dwa wyjścia: zmienić jej kierunek albo rozsadzić go na kawałki. Czasu na podjęcie decyzji zapewne będzie niewiele. Jednak astronom David Rabinowitz z uniwersytetu Yale uspokaja że prawdopodobnie mina setki jak nie tysiące lat zanim cos takiego się wydarzy.

Trzeba jednak zauważyć iż drugie z rozwiązań ma sens tylko wtedy, gdy ze skały pozostałyby ziarenka wielkości piasku, które bez problemu spłonęłyby w atmosferze. W wypadku gdyby skała rozpadła się tylko na kilka mniejszych kawałków efekt byłby ten sam jak byśmy niczego nie zrobili.
Do tego celu można użyć bomby nuklearnej, jednak zapewne nikogo nie ucieszyłaby wiadomość iż na Ziemię lecą ogromne ilości radioaktywnego piachu, który na długie lata mógłby skazić nasze środowisko.

Nie brakuje również na pierwszy rzut oka dziwnych pomysłów. Jednym z nich może być np. wysłanie na powierzchnie asteroidy maszyny, która "zjadałaby" materiał z którego jest zbudowana i po przemieleniu na pył wyrzucała z wielką prędkością z powierzchni. Taki strumień piasku miałby również dodatkowe znaczenie, siła odrzutu zmieniłaby tor lotu asteroidy.

Chondryty są skałami, składają się z typowych minerałów żelaza i magnezu takich jak oliwiny i pirokseny oraz innych minerałów, głównie krzemianów, są mieszaniną dwóch bardzo złożonych składników (składających się z tych samych minerałów): chondr i drobnoziarnistej materii, zwanej ciastem skalnym. Chondry są najobficiej występującą makroskopową postacią materii pozaziemskiej spadającej na Ziemię. Chondry są jednymi z najstarszych obiektów jakie znamy. Ich wiek obliczony metodą radiometryczną wynosi 4,5 miliarda lat i jest zbliżony do wieku Układu Słonecznego. Chondry są znajdowane obficie w meteorytach i stanowią nawet do 85% ich masy. Mają kształt kulek. Rozmiary większości chondr nie przekraczają kilku milimetrów średnicy. W chondrach znajdowane jest też metaliczne żelazo wykryte w postaci małych, kulistych kropelek rozproszonych po chondrach.

Ciasto skalne to reszta pyłu, która wyparowała i ponownie skondensowała się tworząc nowe minerały. Między chondrami widoczne są srebrzyste okruchy metalicznego żelaza i niklu.

Meteoryty kamienne wyglądem przypominają ziemskie piaskowce. Chondryty są jedynymi skałami, których historię można prześledzić, aż do momentu narodzin Układu Słonecznego ponieważ zawierają zapis warunków panujących podczas ich powstania. Jak wykazały badania, chondryty i atmosfera słoneczna wykazują zdumiewające podobieństwo pod względem składu chemicznego.