Το διαστημικό σκάφος Μαγγελάνος

Το διαστημικό σκάφος Μαγγελάνος

του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου –συγγραφέα

Το Μαγγελάνος (Magellan) ήταν διαστημικό σκάφος που στάλθηκε σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη Αφροδίτη για να τον εξερευνήσει με τη χρήση ραντάρ. Ήταν το πρώτο μη επανδρωμένο τηλεκατευθυνόμενο διαστημικό σκάφος που εκτοξεύθηκε από την NASA, μετά το πρόγραμμα Βόγιατζερ [1977] στο οποίο τα δύο ομώνυμα σκάφη (1-2) είχαν προορισμό τους εξωτερικούς πλανήτες του ηλιακού συστήματος.

Ήταν επίσης το πρώτο από τα διαστημικά σκάφη με προορισμό το βαθύ διάστημα που εκτοξεύτηκαν από Διαστημικό Λεωφορείο. Ακολούθησαν το Οδυσσέας, και το Γαλιλαίος. Στο σκάφος αυτό για πρώτη φορά δοκιμάστηκε η ειδική τεχνική ελέγχου του ύψους και της τροχιάς του σκάφους όταν αυτό επιβραδύνεται λόγω τριβής με την ατμόσφαιρα του πλανήτη. Η τεχνική αυτή αεροπέδηση, επιτρέπει την ελεγχόμενη επιβράδυνση («φρενάρισμα») του σκάφους χωρίς κατανάλωση καυσίμων. 

Το Μαγγελάνος δημιούργησε την πρώτη, αξεπέραστη χαρτογράφηση υψηλής ανάλυσης της επιφάνειας της Αφροδίτης. Η μορφή της επιφάνειας του πλανήτη αυτού ήταν άγνωστη, καθώς ο πλανήτης καλύπτεται από πυκνά νέφη. Η δυσκολία ξεπεράστηκε με τη χρήση της τεχνικής της απεικόνισης ραντάρ, καθώς το ραντάρ μπορεί να διαπεράσει την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης και να «δει» μέσα από αυτή.Το Μαγγελάνος έδωσε λεπτομερείς απεικονίσεις και αναλύσεις κρατήρων, λόφων, κορυφογραμμών, και άλλων γεωλογικών σχηματισμών, συγκρίσιμες με αυτές της φωτογραφικής χαρτογράφησης άλλων πλανητών! [Ας σκεφτούμε ότι οι φωτογραφίες του Μαγγελάνου σχηματίζονται με την εκπομπή και επιστροφή δι' ανακλάσεως υπερήχων του ραντάρ προς την επιφάνεια ενός μη ορατού αντικειμένου.]

Ο σφαιρικός χάρτης της Αφροδίτης που προέκυψε από τις παρατηρήσεις του Μαγγελάνου παραμένει ο λεπτομερέστερος. Η Ρωσία σχεδιάζει να στείλει το 2016 με το Βενέρα Δ΄ ένα ραντάρ στο διάστημα που θα μπορεί να επιτύχει την ίδια, ίσως και καλύτερη ποιότητα εικόνων. Η αποστολή ονομάστηκε προς τιμή του Φερδινάνδου Μαγγελάνου, Πορτογάλου πρωτοπόρου εξερευνητή του δέκατου έκτου αιώνα, που έκανε τον πρώτο περίπλου της Γης. Η εκτόξευση του Μαγγελάνου έγινε με την βοήθεια του διαστημικού λεωφορείου Ατλαντίς, στη διάρκεια της αποστολής STS-30 [4/5/1989]. Το Ατλαντίς μετέφερε το σκάφος σε χαμηλή γήινη τροχιά, όπου και το απελευθέρωσε. Στη συνέχεια πυροδοτήθηκε ο πύραυλος στερεών καυσίμων, στέλνοντας το Μαγγελάνο στο μακρινό 15 μηνών ταξίδι του. Το Μαγγελάνος περιστράφηκε μιάμιση φορά γύρω από τον Ήλιο και μπήκε σε τροχιά γύρω από την Αφροδίτη (10/8/1990).

Εικόνα 1: Φωτογραφία Αφροδίτης από το Μαγγελάνος

Η ΑΠΟΣΤΟΛΗ: Η δορυφορική τροχιά του Μαγγελάνου αρχικά ήταν ελλειπτική [απέχοντας από την Αφροδίτη 8.543 χλμ έως, μόλις, 294 χλμ.]. Το σκάφος κινούνταν από Νότο προς Βορράν ή αντίστροφα στη διάρκεια κάθε περιφοράς, πετώντας πάνω από τους Πόλους της Αφροδίτης. Το σκάφος ολοκλήρωνε μια τροχιά σε 3 ώρες και 15 λεπτά. Όμως, παρά τη σταθερή τροχιά του κατάφερε να φωτογραφήσει όλη την επιφάνεια της Αφροδίτη. Κατά τη διάρκεια του μέρους της τροχιάς του που τον έφερνε κοντύτερα στην Αφροδίτη, τα ραντάρ του Μαγγελάνου φωτογράφιζαν μια λουρίδα, σαν δρεπάνι, της επιφάνειας του πλανήτη, πλάτους 17-28 χλμ. Στο τέλος κάθε τροχιάς, το σκάφος μετέδιδε στη γη μια λουρίδα του χάρτη της επιφάνειας του πλανήτη. Η Αφροδίτη, όμως, περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της, και έτσι, καθώς ο πλανήτης περιστράφηκε κάτω από το διαστημικό σκάφος, το Μαγγελάνος συνέλεξε αλλεπάλληλες λουρίδες, καλύπτοντας ολόκληρη τη σφαίρα μέσα σε 243 γήινες ημέρες (μια πλήρη περιστροφή της Αφροδίτης). Το διαστημικό σκάφος συμπλήρωσε τη χαρτογράφηση στη διάρκεια δυο ακόμα περιστροφών [5ος/1991- 9ος/1992], φτάνοντας στο 98% της λεπτομερούς χαρτογράφησης. Χάρη στις αλλεπάλληλες φωτογραφήσεις οι επιστήμονες είχαν διαφορετικούς χάρτες όλης της επιφάνειας που τους επέτρεπαν να κάνουν συγκρίσεις ανακαλύπτοντας οποιεσδήποτε αλλαγές στην επιφάνεια από τον ένα χρόνο στον άλλο. Επιπλέον, επειδή η οπτική γωνία άλλαζε ελαφρώς από τον έναν κύκλο στον επόμενο, οι επιστήμονες μπόρεσαν να κατασκευάσουν τρισδιάστατες απόψεις της επιφάνειας της Αφροδίτης! στοιχεία βαρύτητας του πλανήτη. Στη διάρκεια αυτού του κύκλου, το Μαγγελάνος μετέδιδε ένα σταθερό ραδιοσήμα στη γη. Εάν περνούσε πάνω από μια περιοχή της Αφροδίτης με υψηλότερη βαρύτητα από την κανονική, το σκάφος θα επιταχυνόταν ελαφρώς στην τροχιά του. Αυτό θα προκαλούσε μια μικρή αλλαγή στη συχνότητα του ραδιοσήματος λόγω του φαινομένου Ντόπλερ.

Έτσι οι επιστήμονες της NASA μπόρεσαν να κατασκευάσουν έναν λεπτομερή χάρτη του πεδίου βαρύτητας της Αφροδίτης. Στο τέλος του τέταρτου τροχιακού κύκλου, η τροχιά του σκάφους χαμηλώθηκε εσκεμμένα, χρησιμοποιώντας πρώτη φορά την τεχνική της αεροπέδησης. Ο ελιγμός έκανε το Μαγγελάνος να βυθίζεται λίγο-λίγο, ώστε με κάθε τροχιά η τριβή με την ατμόσφαιρα να το επιβραδύνει και να χαμηλώνει την τροχιά του. Το πείραμα ολοκληρώθηκε στις 3/8/1993. Η τροχιά του Μαγγελάνου απείχε από την Αφροδίτη το πολύ 541 χλμ προσεγγίζοντάς την ακόμη και στα 180 χλμ, ενώ η ταχύτητά του είχε αυξηθεί τόσο, που έκανε τροχιές μια φορά κάθε 94 λεπτά! Σ' αυτήν την πιο στρογγυλοποιημένη τροχιά, το Μαγγελάνος συνέχισε να συλλέγει στοιχεία βαρύτητας στο βόρειο και το νότιο πόλο της Αφροδίτης. Τον Απρίλιο του 1994, το Μαγγελάνος άρχισε τον έκτο και τελικό τροχιακό κύκλο, πραγματοποιώντας πειράματα με ραντάρ και ραδιοκύματα. Μέχρι το τέλος της αποστολής, το Μαγγελάνος είχε καταγράψει ευκρινώς τη βαρύτητα του 95% της επιφάνειας του πλανήτη. Το Σεπτέμβριο του 1994, το Μαγγελάνος χαμήλωσε περισσότερο την τροχιά του, μπαίνοντας στα εξωτερικά στρώματα της πυκνής ατμόσφαιρας του πλανήτη και έγειρε τους ηλιακούς συλλέκτες του, για να εκτελεστεί το λεγόμενο πείραμα του ανεμόμυλου. Με τη βοήθεια του υπολογιστή του και των προωθητήρων του διόρθωνε συνεχώς την ροπή του σκάφους, ώστε να μην περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του. Με τα στοιχεία αυτού του πειράματος, οι επιστήμονες υπολόγισαν την πυκνότητα της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης. Με έναν τελικό ελιγμό [11/10/1994] η τροχιά του Μαγγελάνου χαμήλωσε τελευταία φορά. Την επομένη χάθηκε το σήμα του, ενώ την μεθεπόμενη μέρα τα μέρη του που δεν είχαν καεί στην ατμόσφαιρα συνετρίβησαν στην επιφάνεια.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΣΚΑΦΟΥΣ: Τα κύρια μέρη του σκάφους ήταν κυρίως εξαρτήματα που περίσσεψαν από τα προγράμματα Βόγιατζερ και Γαλιλαίου. Το μήκος του ήταν 4,6 μέτρα, ενώ με πυραύλους και καύσιμα, ζύγιζε 3.460 κιλά. Το οκταγωνικό κύριο τμήμα, προωθητές και η κεραία που χρησιμοποιήθηκε και για την επικοινωνία και για την φωτογράφιση ραντάρ ήταν όμοια με το Βόγιατζερ 2. Οι υπολογιστές του σκάφους και οι μονάδες διανομής ρεύματος ήταν εφεδρικά εξαρτήματα από την αποστολή Γαλιλαίου. Κατασκευαστής του σκάφους ήταν η εταιρία Lockheed Martin. Δυο τετράγωνες φωτοβολταϊκές μονάδες, πλευράς 2,5μ. η κάθε μία, τροφοδοτούσαν το σκάφος με ηλεκτρικό ρεύμα 1.200 Watt. Οι φωτοβολταϊκές μονάδες σταδιακά εξασθένιζαν και στη διάρκεια της αποστολής γινόταν και πιο απαραίτητη η προσεκτική διαχείριση της κατανάλωσης ρεύματος προκειμένου να εξασφαλιστεί η λειτουργία του σκάφους. Οι χάρτες, από ραντάρ, του Μαγγελάνου είχαν αρχικά ανάλυση περίπου 120 μέτρων, αλλά, μετά από επεξεργασία, φαίνονται καθαρά όλα τα αντικείμενα και οι σχηματισμοί μεγέθους τουλάχιστον 75 μέτρων στην επιφάνεια του πλανήτη. Τέτοια χαρτογράφηση [επεξεργασίας SAR] εφαρμόσθηκε πρώτη φορά για χαρτογράφηση των γήινων ωκεανών από την δορυφορική διαστημική συσκευή Seasat [1978]. Εκτός από την απεικόνιση, το ραντάρ του Μαγγελάνου χρησιμοποιήθηκε επίσης για να εξακριβώνει το ύψος της τροχιάς και το υψόμετρο διάφορων περιοχών του πλανήτη, στέλνοντας σήμα και μετρώντας το χρονικό διάστημα μέχρι την άφιξη του ανακλώμενου σήματος.

Βιβλιογραφία: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/tmp/1989-033B.html

http://www2.jpl.nasa.gov/magellan/images.html