MI DOLGUNK AZ ŰRBEN?

Bejczy Antal
Kaliforniai Műegyetem Jet Propulsion Laboratory,
Pasadena, Kalifornia

A magyar nyelv különbséget tesz az űr és az üres szavak között: az egyiket hosszú ű-vel, a másikat rövid ü-vel írja. Ez nekünk fontos különbség, mert az űr nem üres.

Az űrkutatás és az űr használata korunk egyik legkiemelkedőbb tudományos és technikai jellemzője. A hidegháború befejezése után az amerikai űrprogram nagy átalakuláson, átszervezésen ment át. Az átalakulás ma is folyik, két alapvető jellemzője már most világos:

a) az űrprogram egy részének "iparosítása" a közvetlen hasznot kereső magántőke bevonásával,

b) az űrprogram állami támogatást kapó - adófizetők pénzét használó - részének céltudatos irányítása az élet lehetőségeinek kozmikus fizikai jellegű felkutatására Naprendszerünkben, majd azon túl is az ismert Univerzum más tájain.

Ezért az űrkutatás mai kifinomult lényege azonos azzal a szándékkal, hogy a térben és időben (ami az űrben eggyéolvad) "messzetekintve" jobban megértsük, sikeresebben kibontakoztassuk és tudatosan ápoljuk emberi létünk feltételeit bolygónkon, a Földön. A "messzetekintés" eszméjét két nagy témacsoportba lehet összefoglalni:

a) az élet nyomainak keresése a Föld bolygón túl,

b) galaxisok, csillagok, bolygórendszerek kialakulásának és viselkedésének kutatása, megértése.

Az élet nyomainak keresése Naprendszerünk bolygóira és azok holdjaira vonatkozik, ott is végső soron - érthető okokból - a víz nyomkeresésére korlátozódik. De a második témacsoport mélyén is az élet fizikai körülményeinek megértése rejlik, hiszen a Föld bolygón zajló életfolyamatok a Nap sugárzási behatásának elkötelezett függvényei.

Ha tehát az űrkutatás jövőbeli főcélját kérdezik, azt kell válaszolnunk: meg szeretnénk érteni azt a fizikai valóságot, amit Életnek nevezünk. Azért kell elhagynunk a Földet, hogy megtudjuk: a földi bioszféra mennyire specifikus, vagy mennyire általánosan jellemzi az Életet. Kivételes, netán egyedi tünemény-e a Mindenségben, vagy olyan természeti jelenség, amely mindenütt megjelenik, ahol a megfelelő fizikai-kémiai föltételek összetalálkoznak? Mennyire szükséges a fotoszintézis az élethez? Esetleg a szabadenergia más forrása is szóba jöhet? - kérdezzük. Hiszen tudjuk, hogy az óceánok mélyén kialakult geotektonikai árkokban geotermikus energia (végső soron: radioaktivitás) is táplál kemoszintézis alapjául szolgáló reakciókész vegyületeket. Ma a fizikusok, de már a kémikusok is kezdik sejteni, hogy az életnek más formái is létezhetnek. Mindazonáltal úgy gondoljuk, hogy az élet egyik előfeltétele a víz, H₂O jelenléte. Ezért keresünk jeget a Hold pólusain, ezért vizsgáljuk a jeget (vagy vizet?) a Marson, meg a Jupiter Európa nevű holdján. Vajon hol van még víz (jég) a Naprendszerben?

Bevezetőként szeretném bemutatni a laboratóriumot, ahol most már 31. éve dolgozom. A Jet Propulsion Laboratóriumot (a Lökhajtási Kutatólaboratóriumot) Kármán Tódor a 2. világháború alatt alapította néhány diákjával, hogy segítse az Amerikai Légierő gépeit a gyorsabb (repülőgép-anyahajó fedélzetéről történő) fölszállásban. Ennek nagy szerepe volt a csendes-óceáni hadszíntéren. Nagy auditóriumunk Kármán Tódorról van elnevezve. Aki kintről idejön, ma is azt érzi, hogy Kármán Tódor laboratóriumába lépett be. Én 1956 után mentem Norvégiába, ott doktoráltam reaktor-automatikából, ott találkoztam először Kármánnal. Ennek hatására kétéves NATO-ösztöndíjat kaptam, és úgy határoztam, hogy ezután is Amerikában maradok (1969). Ekkor indult a Mars-program.

A szovjet szputnyik megjelenése után fontos tudományos (presztizs-)kérdés lett a rakétatechnika. A JPL-t átvette a Kaliforniai Műegyetem (CalTech), ami egy privát műszaki egyetem. Ezen a Műegyetemen mintegy 2000 ember dolgozik, ebből 1500 a diák és 500 az oktató. A JPL a CalTechnek egy külön intézete lett, ahol most már 5000 ember dolgozik. Én tehát nem vagyok állami alkalmazott. Egyetemi alkalmazott vagyok, noha a JPL háromszor akkora, mint anyaegyetemünk, a CalTech többi (oktatási) része.

Laboratóriumunk feladata a Naprendszer kikutatása emberi űrutazás nélkül. A munka eredménye: közelképek a Naprendszer égitestjeiről. Mindet összevetve tízezrével vannak földolgozott fényképeink. Kintről a Földet is fényképezzük, hogy összehasonlíthassuk a többi égitest fényképeivel. Külön tudomány, hogy ezeket a képeket miként hozzuk vissza a Földre és hogyan dolgozzuk fel azokat. Mi üzemeltetjük azokat az óriási rádióantenna-rendszereket, amelyek Kaliforniában, Spanyolországban, Ausztráliában kapcsolatot tartanak a Naprendszert bejáró automata űrhajókkal. Ez kutatómunkánk dialektikája.

Laboratóriumunk űrszondái már bejárták a Naprendszert. Megnéztük a Holdat, amelynek sarkvidékeken fehér foltocskák látszanak, ezek arra utalnak, hogy a mélyben lehet vízjég. A Clementina nevű űrhajó megerősítette, hogy vízjég van a Hold völgyeinek árnyékos oldalán.

Közelről fényképeztük a Merkurt. A Vénusz körül keringő Magellan űrszonda radarjával jól megnézte az Esthajnalcsillagot és azt látta, hogy az nem is olyan barátságos, mint a neve: 300° forróság és 200 atmoszféra nyomás van a felületén. A Kleopatra vulkánkráter 105 km átmérőjű, de nem tudjuk, 1000 vagy 1 000 000 000 éve működött. A Magellan űrszonda két éve fejezte be mérési és térképezési munkáját a Vénusz bolygónál.

A Mariner űrszonda most a Jupiter körül csatangol, de korábban a Vénuszt közelítette meg, onnan küldött fölvételeket 12000 m magas hegységekről. Igazából azért ment a Vénusz közelébe, hogy a szembe mozgó Vénusszal történő gravitációs "ütközés" megnövelje a mozgási energiáját, miként a gyorsan közeledő falon rugalmasan visszapattanó golyó energiája nagyobb lesz, mint a beesési mozgási energia volt. Ez a többlet tette lehetővé a Mariner számára, hogy a Nap gravitációs potenciálvölgyéből távolabbra másszon kifelé.

A Marsról a Viking küldött első közvetlen információt 1976-ban és az után. A Mars Global Surveyor már harmadik éve térképezi a Mars felületét. Saját 1971 és 1994 közt végzett munkám talán legemlékezetesebb momentuma volt; amikor az Nyomkereső (Pathfinder) 1997-ben leszállt a Mars felszínére. Ennek a szondának 500 millió km utazás után a mozgó-forgó Marson 1 km² méretű célterületre kellett megérkeznie, és útközben rakétával csak egy-két kisebb pályakorrekcióra volt lehetőség. A szonda 16 óriási léggömbbe volt pakolva, amik talajt érés előtt 2 másodperc alatt fúvódtak föl. A rugalmas léggömbök által védett szonda leérve tizenhatszor pattant föl (10 emelet magasra), mielőtt a talajon megnyugodott. Amikor kiengedték a gázt, a kidobott autópályán a Sojourner legördült a talajra. A Sojourner automataautó elindult, hogy földi irányítás nélkül felkutassa a környezetet. A Sojournert egy szimpatikus és intelligens amerikai feketebőrű tanárnőről nevezték el, diákjai javaslatára, akiket megkértek: javasoljanak nevet az intelligensen önálló kutatás jelképeként. (Az autócska számára földi irányítás nem jöhetett szóba a rádióhullám órás futásideje, késése miatt. A Sojournernek önállóan gyorsan döntenie kellett: merre kanyarodjon, mit csináljon. Mint a robotika szakértője, ennek az intelligens automatairányításnak a megszerkesztését vezettem.) - 1999 októberében a Mars Surveyor már néhány méteres (autó nagyságú) tárgyakat is megmutat nekünk. Már a Viking jelzett hatalmas szakadékokat. (Kanyonokat?) Most pedig egyes nagyfölbontású fölvételek rövidebb és fiatalabbnak tűnő vízmosásokat mutattak, amiket a "geotermikus" energia által megolvasztott mélységi jég által termelt és a nagy nyomás által kinyomott időleges vízfolyások kelthettek. Ezek a képek arra utalnak, hogy a marstalajban már 50 méteres mélységben is remélhető folyékony víz. Tervezik, hogy egyszer majd lefúrnak 100 méterre és hajszálcsövességgel hoznak a felszínre marsi vízmintát. Most, július végén döntik el, mi legyen a marskutatás programja 2000 után.

A Galilei űrszonda egy hosszú kiküldetés során áthaladt a kisbolygók övezetén és most a Jupiter holdjait figyeli. Az egyik kisbolygót fényképezve fölfedeztette velünk, hogy a kisbolygónak saját holdja van! A Jupiter bolygó Io nevű holdján vulkánkitörés magasba szökő csóváját fényképezte le (1996).

A korábbi Voyagert követve a Cassini óriásszonda a Szaturnusz felé tart, idén decemberben találkozik majd a Galilei szondával a Jupiter környékén, majd 2004-ben kezdi meg földeríteni a Szaturnusz vidékét, onnan fog tudósítani. A róla leváló Huygens szonda leszáll majd a Titán-atmoszféra mélyébe. A légkörbe bocsátandó léghajó segíti majd a földerítésben. A Cassini expedíciónak budapesti származású (műszer) résztvevői is vannak!

Szondáink megfigyelték a Merkur, Vénusz, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz bolygókat és holdjaikat. Csak a legtávolabbit, legkisebbet és leghidegebbet, a Plutót hagytuk ki. Természetesen jó volna anyagmintát hazahozni, mindent molekulakémiailag pontosabban analizálni, "megtapogatni" és "megszagolni". Ilyen technika még nem létezik. Ez majd a 21, század feladata lesz.

Egy űrszonda most kezdett az Erosz kisbolygó körül keringeni, a Stardust pedig úton van egy üstökös felé. Készül vállalkozásunk, hogy egy űrszonda egy üstökös csóvájából gyűjtsön anyagot és azt 2004-ben dobja vissza a Földre. Lesz-e benne víz? Japán űrszonda 2003-ban leszállni készül egy kisbolygó felszínére. Ott a nehézségi gyorsulás a földinek 1/10000 része, ezért a szonda szökdécselve közlekedni fog. Mi olyan kocsit tervezünk, ami kisbolygón fölfújt légzsák-keréken fog közlekedni. Ezek új technikai kihívások.

A JPL és az Európai Űrügynökség közös szondája, az Ulysses az ekliptika síkjából kiemelkedő pályán keringve már ötödik éve vizsgálja a Nap mágnességét és sugárzási dinamikáját a Nap pólusainak irányából is. A szonda pályája nemrég váratlanul átszelte a Hyakutake üstökös óriási farokcsóváját.

A Föld körül keringő Hubble űrteleszkóp messzetekintő képek és spektroszkópiai adatok tömegével gazdagítja napról napra az Univerzumra vonatkozó ismereteinket. 2002-ben indul az Univerzumot infravörösben figyelő űrteleszkópunk. Föld körül keringő speciális szondák folyamatosan mérik a vizet: tengerek áramlási és hőmérsékleti dinamikáját, a légkör páratartalmát, a növényzet évszakos változásait, talajviszonyok alakulását. Érdemes is megjegyezni, hogy ezek szó szerinti értelemben globális mérések, nem látnak és nem ismernek államhatárokat, mivel felülről és kívülről látják a Földet, Egy jó évvel ezelőtt jelent meg egy cikk az amerikai sajtóban: minek pénzt költeni űrkutatásra, például időjárás-előrejelzés jogcímén, mikor a televízió úgyis bemondja a holnapra várható időt. A televízió támogatására kell pénzt fordítani! Óriási butaság, mert a tévé a meteorológiai mesterséges holdak által továbbított információkat használja. Ezóta az Amerikai Űrkutatási Hivatal (NASA) komoly figyelmet fordít űrkutatási tájékoztatásra. Pár napja az 1,2 millió példányszámú Los Angeles Times első oldalán közölt nagyméretű űrkutatási fölvételt bolygóholdak vulkanikus aktivitásáról.

Hadd foglaljam össze röviden, amit Naprendszerünk kutatásáról mondottam, A Föld felszínéről az űrbe távolodván mind gazdagabban tárulnak föl előttünk a kozmosz titkai. Közelfölvételeink földi tundrához hasonló tájakat, befagyott óceánokat mutattak a Földtől táv is, Kívülről visszatekintve bolygónkra mind jobban értjük és értékeljük a Földön virágzó élet - a mi életünk - lehetőségének fizikai-kémiai föltételeit: a tiszta légkör, tiszta víz, védett talaj, alkalmasan szűrt napfény életadó és életfenntartó erejét.

Mindezen vállalkozások célba éréséhez távolságok nagyon pontos, sok tizedesjegy precizitású mérésére volt szükség. Az űrkutatás szempontjából, tér-időbeli tájékozódásunk szempontjából óriási jelentősége volt a Bay Zoltán által bevezetett méter-szabványnak, ami pontos időmérésre és a fénysebesség változatlanságára vezeti vissza a méter hosszát. A távolságnak rádiójel-futásidő alapján történő szabatos mérésén alapul a hajók és repülők folyamatos földi helymeghatározását segíti a Globális Helymeghatározó Rendszer (Global Positioning System), amely geostacionárius pályákon lévő szondák pontos órajelei révén méri a távolságokat,

___________________