2004. január – Üstökösport hoz a Csillagpor

81P/Wild 2 — az üstökös

Az üstökös 1997. január 15-én,
az előző napközelség alkalmával
(M. Tichy és Z. Moravec,
Klet Obszervatórium)

Naprendszer kialakulásakor az olyan égitestek, mint a bolygók, de még a kisbolygók egy
része is a bennük felhalmozódó rádióaktív anyagok miatt olvadt, vagy részben olvadt
állapotba került, ősi anyaguk átalakult, alkotóelemei sűrűség szerint különváltak. Ezért,
ha a Naprendszer őstörténetére, a kezdetekkor volt anyageloszlásra vagyunk kíváncsiak, hiába
keresgélünk a talpunk alatt, és hiába hozunk anyagmintát a Holdról vagy más bolygókról.
Olyan égitesteket kell vizsgálni, amelyek túl kicsik voltak ahhoz, hogy megolvadjanak és az
elmúlt 4,5 milliárd évben viszonylag kevés külső behatás érte őket. Ideális célpontok
lehetnének a Naprendszer nagyon távoli szegleteiből hozzánk érkező üstökösök, ám ezeket a
hosszúperódusúnak mondott vándorokat maximum egy-két évvel a napközelségük előtt, a Jupiter
távolságában fedezik fel, helyetük pedig az esetek 99,9 százalékában még akkor is kedvezőtlen
lenne egy oda irányuló expedicióhoz, ha egy teljesen felkészített szonda várakozna egy
hordozórakéta tetején az indítóálványon, és a kutatóknak csak vissza kéne számolniuk. Maradnak
tehát azok a rövidperiódusú üstökösök, amelyek néhány év alatt megkerüli a Napot, így pályájuk
jól ismert és gyakran kerülnek a Föld tágabb környezetébe. Ezzel megoldjuk az eszköz odajuttatásának
problémáját, ám egy üstökös pont azért üstökös és nem kisbolygó, mert a Nap hatására szilárd magjának
anyaga párolog, a kiszabaduló gáz és por pedig létrehozza a fejet és a csóvát. Így viszont elveszítjük
az ősi, külső hatásoktól mentes felszínt és anyagot, amely annyira érdekelne minket. A helyzet
megoldhatatlannak tűnik, ám van megoldás.

Bár a csóva hossza a földpálya átmérőjével is vetekedhet, a kométák tömege a néhány km átmérőjű magban
koncentrálódik, melyet a jóval nagyobb tömegű bolygók gravitációs hatásukkal kilendíthetnek pályájáról.
Már számtalan esetben sikerült megfigyelni, ahogy a hatalmas Jupiter megváltoztatta egy-egy régen ismert
üstökös pályáját, egyszer közelebb, egyszer távolabb sodorva azokat a Naphoz. Ezek a változások igen
jelentősek lehetnek, ami már elvezet minket a Wild 2-üstököhöz.

Az égitestet a svájci Paul Wild fedezte fel egy 1978. január 6-án készített fotólemezen. A viszonylag
fényes, nagyobb távcsövekkel vizuálisan is megfigyelhető üstököst a hónap folyamán többször is lefotózta,
így hamarosan kiderült, hogy a kométa 6,17 év alatt járja körbe a Napot, vagyis a rövidperiódusú
üstökösök csoportjába tartozik. Ami azonban a Stardust program számára érdekessé tette, azt a későbbi
számítások mutatták meg, ugyanis az égitest mozgását visszafelé követve kiderült, hogy 1974-ben
jelentősen, 0,2 Csillagászati Egységre (Cs.E.) megközelítette a Jupitert és pályája negyon erős
háborgásokat szenvedett. A keringési idő 40 évről 6,17 évre, a napközelpont távolsága pedig 4,9 Cs.E.-ről
1,5 Cs.E.-re csökkent. Mindez azt jelenti, hogy Wild második rövidperiódusú üstököse (a sikeres csillagász
1980-ban és 1990-ben további kettőt fedezett fel) korábban alig került kapcsolatba a napsugárzással,
így a lehetőségekhez képest érintetlen állapotban hordozhatja ősi anayagát. Ideális célpont.

Aerogel — az anyag, ami nincs

Megvan hát az anyag forrása, ráadásul nem is kell végigcsinálni a leszállni, anyagmintát venni,
felszállni, Föld felé venni az irányt bonyolult és veszélyes műveletsort, hiszen az üstökös a
napsugárzás hatására ontja magából a port és a gázt. Egyszerűen át kell repülni az anyagfelhőn,
begyűjteni belőle egy keveset és visszahozni a Földre. Egyetlen problémát kell kiküszöbölni: egy
ilyen randevú alkalmával az űreszköz és az üstökös között relatív sebességkülönbség néhány tucat
km/s is lehet, vagyis a puskagolyónál 10-20-szor gyorsabban száguldó prszemcséket kéne sérülésmentesen,
felizzás és az anyagi összetétel megváltozása nélkül összegyűjteni. A megoldást egy hihetlen anyag, az
aerogél megalkotása jelentette. A szilícium alapu anyag 99,8%-a levegő, sűrűsége ezredrésze az üvegének
és 39-szer jobban szigetel, mint az üveggyapot. A Wild 2 füstszemcse méretű, 6 km/sec sebességgel
érkező szilárd részecskéit fogta be.

Az álátszó "csodaanyag". Balra egy becsapódó részecske nyoma az aerogélben
a földi tesztek során

Stardust — az űrszonda

A Stardust aerogéllel töltött porgyűjtő cellái

Az alig 1 m³-es, 385 kg induló tömegű eszköz a NASA Discovery programjának negyedik szondája.
Hét évig tartó, 4,4 milliárd km-es (kb. a Plútó jelenlegi naptávolsága!) útját 1999. február 7-én kezdte
meg egy Cape Canaveral-ról induló Delta II hordozórakéta tetején. Mindössze egy Föld melletti elhaladásra
volt szükség, hogy január 2-án összetalálkozzon a bolygónktól 390 millió km-re járó, 2003. szeptemberi
napközelsége után távolodó üstökössel. A navigációs kamera és saját hajtóművei segítségével 240 km-re
sikerült megközelítenie az 5,4 km átmérőjű üstökösmagot, amelyről a legjobb felvételet 1 percel a közelítés
előtt, kb. 500 km távolságból készültek. A felvételek minősége minden várakozást felülmúlt, így már csak a
2006. január 15-ei visszaérkezés van hátra, amikor a 46 kg-os visszatérő kapszula Utah területén eléri a
földfelszínt. A kapszulában nem csak üstököspor lesz, hanem igazi intersztelláris "csillagpor" is, melyet
2000-ben és 2002-ben több hónap alatt gyűjtött a bolygóközi térből.

A Stardust repülésének fontosabb
állomásai

 1999.02.07.  
Start

 2000.02-05.  
1. intersztelláris por gyűjtés

 2001.01.15.  
Földközelség, hintamanőver
(6000 km-rel a felszín felett)

 2002.04.18.  
A Stardust naptávolban
(407 millió km, 2,72 Cs.E.)

 2002.08-12.  
2. intersztelláris por gyűjtés

 2002.11.02.  
Annefrank kisbolygó megközelítése
(3000 km)

 2004.01.02.  
Wild 2-üstökös megközelítése
(240 km)

 2006.01.15.  
A porgyűjtő kapszula leszállása Utah-ban

A Stardust szerkezete

Az üstökösmag

Balra a Halley-üstökös a Giotto szonda felvételén (1986)
jobbra a Deep Space 1 felvétele a Borrelly-üstökösről (2001)

A Halley-üstökös 1986-os és a 19P/Borrelly-üstökös 2001-es megközelítése után a 81P/Wild 2
lett a harmadik kométa, amelyről felvétel készült. Igaz csak egyetlen, tízezred másodperces
expozíciós idejű kép van a birtokunkban, ám ennek felbontása sokkal jobb, mint a két korábbi
esetben. A meglepő módon kerekded üstökösmag kráterekkel teljesen telített, a formák pedig
rendkívül durvák, különösen a korábban megszokott lágy felszínű kisbolygók és üstökösök után.
Úgy tűnik, hogy egy nagyon ősi felszínt látunk, bár meg kell jegyezni, hogy sejtelmünk sincs
arról, milyen felszíni alakzatokat hozhat létre a magból kiáramló por és gáz. A "nyers" képen
egyébként több anyagsugár is látható, melyeket a kiáramló anyag hoz létre.

Már az eddigi eredmények alapján is elmondhatjuk, hogy a Stardust az egyik legsikeresebb
űrszonda a Naprendszer kutatásának történetében, hiszen az eredeti ötlet, az újszerűség és
a rendkívüli technikai megoldások mellett a siker sem maradt el.

{mosimage}
A Wild 2-üstökös kráterekkel telített felszíne (balra) és gázsugarai (jobboldali kép)
a Stardust felvételén