Kategorie
Kosmologia

Clementine i Lunar Prospector

Clementine i Lunar Prospector

Powiedziałem, że wodór występuje na Księżycu w koncentracjach sięgających zaledwie 50 ppm – w regolicie napromieniowywanym przez eony czasu geologicznego przez wiatr słoneczny. W zasadzie jest to stwierdzenie prawdziwe. Ale dane przekazane z pokładu dwóch sond kosmicznych, które niedawno badały powierzchnię Srebrnego Globu, sugerują możliwość, że w pewnych odizolowanych miejscach sytuacja przedstawia się inaczej.

Przez tysiąclecia Księżyc, podobnie jak Ziemia, był trafiany przez komety. Składają się one w większości z lodu. Przy uderzeniu kometa ulega odparowaniu (może nawet zjonizowaniu) i ze względu na wysoką temperaturę i słabą grawitację Księżyca większość powstałej pary natychmiast ulatnia się w przestrzeń kosmiczną. Niemniej w skomplikowanej dynamice kolizji między cząsteczkami pary wodnej i innych materiałów, wyrzuconych przez uderzenie, część cząsteczek pary może zderzyć się z innymi i odbić z powrotem w kierunku powierzchni, by tam, przy odrobinie szczęścia, opaść na nią w zacienionym miejscu. Ponieważ Księżyc nie ma atmosfery, która mogłaby transportować ciepło, w cieniu jest tam bardzo zimno. Opadająca tam para wodna natychmiast zamarza. Oczywiście, gdy tylko wzejdzie Słońce, robi się gorąco i szron ponownie odparowuje. Cyklicznego przechodzenia z postaci pary do postaci szronu i na odwrót raczej nie można określić spokojnym życiem. Powierzchnia Księżyca nie jest chroniona przed słonecznym promieniowaniem ultrafioletowym i prędzej czy później unosząca się swobodnie cząsteczka pary wodnej zostanie trafiona przez foton UV o dostatecznej energii, by rozbić ją na atomy wodoru i tlenu, które natychmiast uciekną w kosmos. Co się jednak dzieje, gdy podczas swoich wędrówek cząstka opadnie w miejscu, do którego świtało słoneczne nie dociera nigdy? Wtedy może zostać zamrożona na bardzo długi czas. Takie wiecznie zacienione miejsca powinny występować na Księżycu w rejonach depresji przy biegunach. Opierając się na podobnych założeniach, naukowiec z Jet Propulsion Laboratory, Bruce Murray, wysunął w latach sześćdziesiątych XX wieku hipotezę, że lodowe osady mogą występować w zacienionych kraterach na Księżycu.

Teoria wydawała się tak ekstrawagancka, że nikt nie traktował jej poważnie aż do lat dziewięćdziesiątych, kiedy to obserwacje astronomiczne ujawniły złoża lodu właśnie w tego typu miejscach w okolicach biegunów na Merkurym. Ze wszystkich planet Merkury krąży najbliżej Słońca – jest tam bardzo gorąco. Nikt nie spodziewał się znaleźć tam lodu. A jednak na tej najgorętszej i najbardziej suchej planecie Układu Słonecznego lód występuje w wiecznie zacienionych i zimnych kraterach. Skoro mamy lód na biegunach Merkurego, nic nie stoi na przeszkodzie, by mógł również występować na biegunach Księżyca.

Niestety, z Ziemi nie da się obserwować bezpośrednio biegunów Księżyca – uniemożliwia to zbyt duży kąt widzenia. Aby przyjrzeć się księżycowym złożom lodu, należy posłać na Srebrny Glob sondę kosmiczną.

Na początku lat dziewięćdziesiątych dyrektor działu rozwoju technicznego Sztabu Obrony Strategicznej (Strategie Defence Initiatiue), pułkownik Pete Worden (związany z programem DC-X), opracowywał projekt satelity, mającego przenosić zaawansowane czujniki, zdolne do wykrycia i określenia charakterystyk wrogich rakiet w momencie ich startu. Zaintrygowany sprawą lodu na księżycowych biegunach i innymi kwestiami planetologii oraz gospodarki zasobami pozaziemskimi, Worden zaproponował użycie sensorów SDI w sondzie mającej badać powierzchnię Księżyca.

W styczniu 1994 roku sonda Clementine (od imienia jego córki) została wysłana przez SDI na orbitę Srebrnego Globu. Sonda weszła na orbitę biegnącą nad biegunami i przez kilka miesięcy dokonywała pomiarów całej powierzchni Księżyca, demonstrując przydatność wykorzystanych na jej pokładzie czujników. Podczas badań Clementine dostarczyła najdokładniejszych map topograficznych oraz wielopasmowych naszego satelity, jakimi kiedykolwiek dysponowaliśmy. Niestety, nawet najczulsze sensory nie mogą przeprowadzić pomiarów w zacienionych kraterach – z definicji nie ma w nich bowiem ani odrobiny światła, które mogłoby pomóc w obserwacjach. Całe szczęście zespół Wordena, dowodzony przez naukowca z Lawrence Livermoore Laboratory Stu Nozette’a, miał w zanadrzu inny pomysł. Wykorzystali alternatywną metodę – odbicie fal radiowych od powierzchni Księżyca w momentach, gdy sonda znajdowała się w dogodnej pozycji do transmitowania sygnałów na Ziemię. W ten sposób udało się stworzyć rodzaj bista-tycznego radaru. Sygnał radarowy odbity od lodu ma nieco inne charakterystyki niż sygnał odbity od gruntu. Dzięki analizie transmisji radarowych przekazanych przez sondę naukowcy z zespołu Nozette’a orzekli, że prawdopodobnie na południowym biegunie znajdują się złoża lodu.

Misja Clementine wywołała sensację, może głównie dlatego, że została zrealizowana za 80 milionów dolarów, co czyni ją najtańszą amerykańską misją planetarną. Fakt ten wprawi! w niemałe zakłopotanie NASA i JPL, które w tym samym czasie wyłożyły miliard dolarów na misję Mars Observer, która zakończyła się porażką. Częściowo na skutek interwencji rozzłoszczonych ludzi z NASA sonda Clementine nie mogła wykonać planowanego przelotu do pasa planetoid po zakończeniu badań Księżyca, a niektóre jednostki nastawione przeciwko SDI z premedytacją starały się uniemożliwić Wordenowi zebranie funduszy na Clementine 2 i powtórzenie sukcesu. Niemniej tego typu odwet nic nie dał. Ludzie z NASA zostali zmuszeni do przemyślenia programu nisko budżetowych (150 milionów dolarów lub mniej) misji planetarnych „szybciej, taniej, lepiej” klasy Discovery, wykorzystując doświadczenia sondy Clementine. Choć dane dostarczone przez Clementine były przekonujące, brakowało ostatecznego ich potwierdzenia. Znaleziono mnóstwo konkurencyjnych wyjaśnień takich a nie innych wyników pomiarów radarowych. By sprawę wyjaśnić, NASA zdecydowała się wysłać, jako pierwszą z serii Discovery, sondę Lunar Prospector – wyposażoną w sprzęt, który raz na zawsze miał rozstrzygnąć sprawę księżycowego lodu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *