Δευτέρα, 30 Απριλίου 2018

«Το Απώτατο Σημείο της Ανθρωπότητας». “The Farthest”

Το 1977 μια ομάδα σπουδαίων επιστημόνων της NASA εκτόξευσε το διαστημόπλοιο Voyager που, με υπολογιστική μνήμη μικρότερη από 1/260.000 της μνήμης ενός σύγχρονου κινητού τηλεφώνου, ξεκίνησε να εξερευνήσει τα πιο απόμακρα σημεία του ηλιακού μας συστήματος. Από τότε το Voyager (αλλά και το «αδερφάκι» του που εκτοξεύτηκε λίγο αργότερα) στέλνει στην Γη εκπληκτικό οπτικό υλικό από σημεία που η ανθρώπινη εμπειρία δεν έχει αγγίξει ποτέ στο παρελθόν, από πλανήτες όπως o Ποσειδώνας, ο Ουρανός, ο Κρόνος και ο Δίας. Πέρα όμως από αυτήν την λειτουργία ως το πιο απόμακρο σημείο του σύμπαντος που έχει προσεγγίσει ποτέ ο άνθρωπος, το Voyager είναι μια πραγματική κιβωτός της παγκόσμιας ανθρώπινης εμπειρίας. Το διαστημόπλοιο έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μεταφέρει μαζί του, για χιλιάδες χρόνια ακόμα που προβλέπεται ότι θα διαρκέσει το ταξίδι του, ό,τι θεωρήθηκε πιο σημαντικό ως περιεχόμενο και μήνυμα του ανθρώπινου πολιτισμού σε μια ενδεχόμενη συνάντησή του με εξωγήινη ζωή. Είναι πιθανόν, κάποτε πολλές χιλιάδες χρόνια αργότερα όταν ο ήλιος του ηλιακού μας συστήματος δεν θα λάμπει πια, αυτό το μικρό διαστημόπλοιο να παραμείνει, η τελευταία ένδειξη ότι υπήρξε κάποτε ανθρώπινη ζωή στον πλανήτη που μας φιλοξενεί. Εξοπλισμένο από τους δημιουργούς του με έναν χρυσό δίσκο που περιλαμβάνει ήχους της Γης, εικόνες, χαιρετισμούς και μουσικές που έχουν επιλεχθεί να συνοψίζουν την ανθρώπινη ουσία, το Voyager είναι έτοιμο για την συνάντηση του με μορφές ζωής εκτός του πλανήτη μας. Μια ταινία για το πιο ευφάνταστο και φιλόδοξο εγχείρημα στην ιστορία του ανθρώπου.

«Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, πριν καν ολοκληρωθούν οι πρώτες αμερικανικές αποστολές στους δυο πλησιέστερους πλανήτες, τον Άρη και την Αφροδίτη, ο ενθουσιασμός της διαστημικής εποχής ήδη γεννούσε σκέψεις για τον επόμενο προορισμό, τον Δία, ο οποίος απέχει από τον Ήλιο περίπου 5 αστρονομικές μονάδες (AU) κατά μέσο όρο – ή κάτι πάνω από 780 εκατομμύρια χιλιόμετρα. Ήταν εξάλλου ο πιο μακρινός πλανήτης στον οποίο μπορούσαμε να φτάσουμε με την τεχνολογία της εποχής. Το πρόβλημα είναι ότι κάθε σκάφος που αναχωρεί από τη Γη για το εξώτερο Ηλιακό Σύστημα είναι αναπόφευκτο να επιβραδυνθεί από την βαρυτική έλξη του Ήλιο που το τραβάει προς τα πίσω. Ακόμα και οι πιο ισχυροί πύραυλοι της εποχής δεν θα αρκούσαν για να φτάσει σε εύλογο χρονικό διάστημα. Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, όμως, συναρπαστικές εξελίξεις έκαναν το ανέφικτο εφικτό και επέτρεψαν την εξερεύνηση πολλών πλανητών μαζί σε ένα ιστορικό εγχείρημα που βαφτίστηκε «Η Μεγάλη Περιοδεία» (Grand Tour).

Several robotic spacecraft have used the "gravity assist" technique to achieve their targets "high up" in the Sun's gravity well. Voyager 2 launched in August 1977 and flew by Jupiter for reconnaissance, and for a trajectory boost to Saturn. Voyager 1 launched the following month and did the same (reaching Jupiter before Voyager 2 did). Voyager 2 then obtained an assist from Saturn and another one later from Uranus, climbing all the way to Neptune and beyond. An illustration of gravity assist. Concept by Charles Kohlhase, based on artwork by Gary Hovland.

Ήταν η τεχνική της «βαρυτικής υποβοήθησης» (gravity assist) η οποία επιτρέπει σε ένα σκάφος να επιταχύνει θεαματικά και να στοχεύσει τον προορισμό του χωρίς καν να καταναλώσει καύσιμα. Ανακαλύφθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1960 από τον Μάικλ Μίνοβιτς (Michael A. Minovitch), έναν νεαρό τότε μεταπτυχιακό φοιτητή στο Εργαστήριο Αεριώθησης (JPL) της NASA, ο οποίος χρησιμοποίησε στην εργασία του τον ισχυρότερο υπολογιστή της εποχής, έναν IBM 7090. Η βαρυτική υποβοήθηση βασίζεται σε μια προσεκτικά υπολογισμένη μανούβρα, στην οποία το σκάφος περνάει πίσω από έναν πλανήτη (ή δορυφόρο) και εκμεταλλεύεται τη βαρύτητά του για να βγει από την άλλη πλευρά με μεγαλύτερη ταχύτητα. Κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες, όταν το σκάφος κινείται προς την ίδια κατέυθυνση προς την οποία ταξιδεύει ο πλανήτης, ένα πέρασμα ακριβείας μπορεί να δώσει επιπλέον ορμή και ταχύτητα στο σκάφος και να το εκτοξεύσει προς νέα κατεύθυνση σαν σφεντόνα. Αυτό φυσικά σημαίνει ότι το σκάφος αποκτά επιπλέον ενέργεια. Και, όσο κι αν ακούγεται απίστευτο, η ενέργεια αυτή στην πραγματικότητα αφαιρείται από την ενέργεια του ίδιου του πλανήτη, μειώνοντας έστω και απειροελάχιστα την ταχύτητά του. Το 1962 ο Μίνοβιτς αναγνώρισε ότι από το 1976 έως το 1980 θα μπορούσαν να εκτοξευτούν αποστολές για τους απώτερους πλανήτες, όπως το 1976 με τροχιά Γη-Δία-Κρόνο Ποσειδώνα, και επινόησε τον όρο Grand Tour. Όμως, για μια αποστολή που θα επισκεπτόταν πολλούς πλανήτες διαδοχικά, ο υπολογισμός των ελιγμών που θα απαιτούνταν ήταν πολύ δύσκολος – κανείς μαθηματικός δεν είχε καταφέρει να υπολογίσει με ακρίβεια πως η πορεία του σκάφους θα επηρεαζόταν από πολυάριθμες βαρυτικές επιρροές.

Το καλοκαίρι του 1964, ο ερευνητής της NASA στο JPL Gary Flandro σχεδίασε με χρήση υπολογιστών λεπτομερείς τροχιές για τα τέλη της δεκαετίας του 1970, όταν ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας θα βρίσκονταν μαζεμένοι στην ίδια πλευρά του Ήλιου, σχεδόν ευθυγραμμισμένοι και σε σχετικά μικρή απόσταση μεταξύ τους. Δεδομένου ότι οι πλανήτες περιφέρονται γύρω από τον Ήλιο με διαφορετικές ταχύτητες, η ευθυγράμμιση των τεσσάρων πλανητών ήταν σπάνια – υπολογίστηκε ότι συμβαίνει μια φορά στα 175 χρόνια. Μια τέτοια σύμπτωση θα μας έδινε την ευκαιρία να εξερευνήσουμε όλους αυτούς τους γίγαντες με μια και μόνο αποστολή. Ήταν ένα μεγαλόπνοο σχέδιο για την εξερεύνηση του εξώτερου Ηλιακού Συστήματος.

Στο σχέδιο αυτό βασίστηκε η διπλή αποστολή του Voyager, η οποία μέχρι σήμερα θεωρείται το μεγαλύτερο και πιο σημαντικό εγχείρημα στην ιστορία της διαστημικής εξερεύνησης. Το πλάνο, όπως διαμορφώθηκε στις αρχές της δεκαετίας του ’70, προέβλεπε την εκτόξευση δυο πανομοιότυπων σκαφών. Το πρώτο θα επισκέπτονταν τον Δία, τον Κρόνο και πιθανώς τον Πλούτωνα, ενώ το δεύτερο θα ταξίδευε στον Δία και στον Κρόνο και θα συνέχιζε προς τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα. Όλοι όμως γνωρίζαμε ότι η επιτυχία ενός τέτοιου εγχειρήματος κάθε άλλο παρά εγγυημένη ήταν, γι’ αυτό και το επίσημο πλάνο της αποστολής έφτανε μόνο μέχρι την επίσκεψη των δυο πρώτων πλανητών. Και αν όλα είχαν πάει καλά μέχρι τότε, θα μπορούσαμε να συνεχίσουμε το ταξίδι στους επόμενους προορισμούς.

Σε κάθε περίπτωση, η αποστολή θα διαρκούσε τουλάχιστον 4 χρόνια. Κι αυτό δημιουργούσε τεράστιες τεχνικές δυσκολίες, δεδομένου ότι όλα τα σκάφη που είχε εκτοξεύσει μέχρι τότε η NASA ήταν σχεδιασμένα να λειτουργήσουν για εβδομάδες ή το πολύ μερικούς μήνες. Συστήματα που να λειτουργούν στις σκληρές συνθήκες του Διαστήματος για ολόκληρα χρόνια ήταν ουσιαστικά ανήκουστα μέχρι τότε. Η διαχείριση της αποστολής ανατέθηκε στο Εργαστήριο Αεριώθησης (JPL) της NASA στην Καλιφόρνια, ενώ η δική μου ομάδα στο ΑΡL ανέλαβε την ανάπτυξη του επιστημονικού οργάνου LECP (Low Energy Charged Particle Instrument) το οποίο θα κατέγραφε και θα χαρακτήριζε ηλεκτρόνια και ιόντα που θα συναντούσε στην πορεία του το σκάφος. Τα Voyager εξοπλίστηκαν επίσης με κάμερες, φασματοσκόπια, μαγνητόμετρα και άλλα όργανα, και μετέφεραν θερμοηλεκτρικές γεννήτριες πλουτωνίου ως πηγές ενέργειας.

Η μεγάλη περιπέτεια ξεκίνησε το 1977, περίπου 15 χρόνια μετά την ιδέα της Μεγάλης Περιοδείας. Το Voyager 2 εκτοξεύθηκε πρώτο στις 20 Αυγούστου με αρχικό προορισμό τον Δία, στον οποίο έφτασε το 1979. Χρειάστηκε δυο ακόμα χρόνια για να φτάσει στον Κρόνο το 1981, ακόμα τέσσερα για να περάσει από τον Ουρανό το 1986 και άλλα τέσσερα μέχρι τον Ποσειδών το 1989, πριν βρεθεί τελικά σε πορεία εξόδου από το Ηλιακό Σύστημα. Το Voyager 1 εκτοξεύθηκε 16 ημέρες αργότερα, ακολούθησε όμως μια πιο σύντομη διαδρομή μέχρι τον Δία και έφτασε εκεί περίπου τέσσερις μήνες νωρίτερα από τον δίδυμο αδελφό του. Πριν φτάσει όμως το σκάφος στον Κρόνο το 1980, η επιστημονική ομάδα της αποστολής είχε αποφασίσει να εγκαταλείψει την ιδέα ενός περάσματος από τον Πλούτωνα, προτιμώντας να στοχεύσει το Voyager 1 σε ένα αναγνωριστικό πέρασμα από τον αινιγματικό δορυφόρο του Κρόνου Τιτάνα, τον μόνο δορυφόρο του Ηλιακού Συστήματος που περιβάλλεται από πυκνή ατμόσφαιρα. Αυτό όμως σήμαινε ότι το Voyager 1 θα έβγαινε από το επίπεδο της εκλειπτικής, κινούμενο βόρεια, και δεν θα μπορούσε να συναντήσει κανένα άλλο σώμα στο διάβα του. Θα προχωρούσε προς την έξοδο του Ηλιακού Συστήματος, αφήνοντας το Voyager 2 να εξερευνήσει τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα. Επιπλέον η NASA είχε προγραμματίσει να κατασκευαστεί ένα αντίγραφο του Voyager και να ακολουθήσει την τροχιά Δία-Πλούτωνα, αλλά τελικά αυτό το πρόγραμμα εγκαταλείφθηκε για οικονομικούς λόγους μετά το πέρασμα από τον Τιτάνα. Έτσι η εξερεύνηση του Πλούτων αργοπόρησε για άλλα 25 χρόνια, μέχρι την αποστολή New Horizons.(…)»

Φεβρουάριος 1979. Επιστήμονες εξετάζουν τα πρώτα στοιχεία που έστειλε το διαστημικό σκάφος Voyager από τον πλανήτη Δία στη Γη. Όρθιος με τη γραβάτα, ο Δρ. Σταμάτης Κριμιζής. Προς τιμήν του Σταμάτη Κριμιζή  ένας αστεροειδής που βρίσκεται στην Κυρίως Ζώνη Αστεροειδών, ανάμεσα στις τροχιές των πλανητών Άρη και Δία, ονομάστηκε 8323 Krimizis.

Τα παραπάνω είναι ένα μικρό απόσπασμα  από το βιβλίο του Σταμάτη Κριμιζή, «Ταξίδι στο Ηλιακό Σύστημα», στο οποίο περιγράφει την συναρπαστική περιπέτεια εξερεύνησης του Ηλιακού Συστήματος και πέραν αυτού. Στο βιβλίο περιγράφονται με λεπτομέρεια (και) οι αποστολές των Voyager 1 και 2 στις οποίες είχε σημαντική προσφορά και ο ίδιος.

«Η ταινία ΤΟ ΑΠΩΤΑΤΟ ΣΗΜΕΙΟ ΤΗΣ ΑΝΘΡΩΠΟΤΗΤΑΣ απευθύνεται στην αγάπη, το δέος και την αρχέγονη ανάγκη των ανθρώπων να κατανοήσουν το Σύμπαν του οποίου αποτελούν μέρος. Κοιτούμε ψηλά και διερωτόμαστε. Η καρδιά της ταινίας είναι αυτή ακριβώς η περιέργεια, ο θαυμασμός, το μυστήριο. Είναι ο πυρήνας της διαδρομής του Voyager, το κέντρο των ονείρων των δημιουργών του, είναι η έλξη που όλοι οι άνθρωποι αισθανόμαστε για το Διάστημα και την Επιστημονική φαντασία... Η ιστορία των Voyager δεν είναι μόνο μια απίθανη ιστορία ανθρώπινου επιτεύγματος και επιστημονικής τόλμης, αντιπροσωπεύει επίσης την ανάγκη να κοιτάξουμε γύρω μας και να κατανοήσουμε. Αφορά αρχέγονα ερωτήματα: Γιατί βρισκόμαστε εδώ; Τί υπάρχει γύρω; Είμαστε μόνοι; ...» Emer Reynolds

Πηγή: physicsgg