GRAIL: το προγραμματισμενο τελος μιας επιτυχημενης δορυφορικης αποστολης
Δ. Δεληκαράογλου, ΣΑΤΜ ΕΜΠ.
Τον Σεπτέβριο του 2011, το τεύχος 6 του περιοδικού με τον χαρακτηριστικό τίτλο "Δοκιμάζοντας επιτυχημένες γεωδαιτικές τεχνικές ... στη Σελήνη", είχε αφιερωθεί στην περιγραφή και
στις προσδοκίες από τη πρόσφατη τότε γεωδαιτική αποστολή GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) των δίδυμων δορυφόρων σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Τα δύο πανομοιότυπα δορυφορικά σκάφη,
με τα χαριτωμένα προσωνύμια τους 'Tom και Jerry' ή 'Ebb και Flow' (Πλημμυρίδα και Άμπωτη) είχαν κύριο στόχο, μέσω της μέτρησης του βαρυτικού πεδίου της Σελήνης, με πρωτοφανείς λεπτομέρειες, να μελετήσουν την
εσωτερική δομή του πλησιέστερου πλανητικού συντρόφου της Γης.
Οι μετρήσεις χαρτογράφησης του πεδίου βαρύτητας της Σελήνης είναι παρόμοιες με αυτές που έγιναν για το πεδίο βαρύτητας της Γης με την αποστολή
GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), στην οποία είχε αναφερθεί αναλυτικά αντίστοιχο άρθρο στο τεύχος 8 του περιοδικού.
Τα νέα βαρυτικά δεδομένα που προέκυψαν από την αποστολή, δημιούργησαν τον ακριβέστερο έως σήμερα χάρτη του πεδίου βαρύτητας της Σελήνης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, και δείχνουν ότι ο σεληνιακός φλοιός έχει πάχος 35 έως 45 χιλιόμετρα και είναι κατά 10 έως 20 χιλιόμετρα, πιο λεπτός από ότι γνωρίζαμε μέχρι σήμερα. Επιπλέον, κάτω από μερικές περιοχές, φαίνεται πως δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου φλοιός, γεγονός που σημαίνει ότι εκεί ακριβώς υπάρχει ένα «παράθυρο» προς το βαθύτερο γεωλογικό στρώμα, τον μανδύα της Σελήνης που βρίσκεται μεταξύ φλοιού και πυρήνα.
Βάσει των νέων αυτών επιστημονικών ενδείξεων, εικάζεται ότι ο ανώτερος σεληνιακός φλοιός δεν περιλαμβάνει πολλά πυκνά πετρώματα, αλλά αποτελείται κυρίως από πορώδη υλικά, που υπέστησαν κατακερματισμό στο παρελθόν. Παρατηρούνται επίσης διάσπαρτοι μεγάλοι υπόγειοι τάφροι, μήκους 500 χιλιομέτρων, που αποτελούνται από βαρύτερο και πυκνότερο υλικό, το οποίο πιθανώς είναι στερεοποιημένο μάγμα, που ανέβηκε ψηλότερα μετά τις προσκρούσεις μετεωριτών και αστεροειδών που προκάλεσαν κρατήρες στην επιφάνεια της Σελήνης, θρυμμάτισαν τον φλοιό και ίσως οι επιπτώσεις τους να φτάνουν μέχρι και τον μανδύα της.
Τα πρώτα αυτά ευρήματα οδηγούν σε νέες θεωρήσεις πως η Σελήνη και η ίδια η Γη, ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη δημιουργία τους, υπέστησαν καταιγισμό μετεωριτών από το διάστημα, κατά πολύ εντονότερο από ότι εκτιμούσαν ως τώρα οι επιστήμονες. Η ανακάλυψη αυτή είναι σημαντική γιατί δίνει στους επιστήμονες στοιχεία που μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση των γεωλογικών μυστηρίων και του πλανήτη Άρη, όπου πιστεύεται οτι κάποτε υπήρχε ένας ωκεανός νερού και εάν θρυμματίστηκαν τα στρώματα του υπεδάφους του, όπως διαπιστώνεται ότι έγινε στη Σελήνη, τότε μπορεί μεγάλες ποσότητες νερού να διείσδυσαν στο εσωτερικό του πλανήτη και να βρίσκονται ακόμα εκεί.
Μετά από σχεδόν 12 μήνες λεπτομερούς παρατήρησης και την ακριβέστερη από κάθε προηγούμενη καταγραφή των μεταβολών του βαρυτικού πεδίου της Σελήνης η αποστολή GRAIL τερματίστηκε με απόλυτη επιτυχία στις 17 Δεκεμβρίου 2012, αλλά με ένα ξεχωριστό τρόπο.
Τέσσερεις μέρες νωρίτερα, την Παρασκευή 14 Δεκεμβρίου, οι ελεγκτές της τροχιάς των δύο δορυφόρων από τη NASA έστειλαν μια εντολή που έθετε τα δύο διαστημικά σκάφη σε μια 'βουτιά αυτοκαταστροφής' και
προγραμματισμένης πρόσκρουσης στην επιφάνεια της Σελήνης.
Η συντριβή των δίδυμων δορυφόρων επιλέχθηκε ως αναγκαία κατάληξη της αποστολής, αφού δεν είχαν πια αρκετά καύσιμα για να παραμείνουν στο απαιτούμενο τροχιακό ύψος και να συνεχίσουν τις επιστημονικές μετρήσεις τους.
Κινούμενοι στις φθίνουσες τροχιές τους, σε ύψος μόλις 23 χιλιoμέτρων από την επιφάνεια της Σελήνης,
πενήντα λεπτά πριν την πρόσκρουση οι δύο δορυφόροι, πυροδότησαν τους κινητήρες τους, έτσι που να καεί όλο το υπόλοιπο καύσιμο τους, επιτρέποντας στους
επιστήμονες της NASA θα συγκρίνουν τα μοντέλα τους για την κατανάλωση καυσίμων, με την ποσότητα που πραγματικά είχε απομείνει, όπως αυτή εκτιμήθηκε με βάση το χρόνο που διάρκεσε η καύση.
Για τις τελευταίες στιγμές της αποστολής, μέσω του NASA ΤV μεταδόθηκε ζωντανός σχολιασμός που μπορείτε να δείτε στο βίντεοκλιπ 2.
Εικόνα ή βίντεο που να κατέγραψε την πρόσκρουση δεν υπήρχε καθώς την στιγμή που έγινε, αυτή η πλευρά του φεγγαριού ήταν στο σκοτάδι.
Σύμφωνα με τον προγραμματισμό της NASA, στις 00.28 ώρα Ελλάδας την Τρίτη 18/12/12 οι δίδυμοι δορυφόροι, ανερχόμενοι από το νότιο ημισφαίριο προς το βόρειο ημισφαίριο της Σελήνης, με ταχύτητα περίπου 7 χιλιάδων χλμ/ωρα, αυτοκαταστράφηκαν προσκρούοντας πρώτα ο Ebb και 20 δευτερόλεπτα μετά ο Flow, σε ένα βουνό κοντά στον βόρειο πόλο της Σελήνης. Το σημείο επιλέχθηκε ώστε να βρίσκεται πολύ μακριά από άλλες τοποθεσίες στην επιφάνεια της Σελήνης όπου υπάρχουν συντρίμια ή αντικείμενα άλλων διαστημικών αποστολών στον φυσικό μας δορυφόρο.
Η ΝASA έδωσε στη δημοσιότητα το βίντεοκλιπ 3 με σχετικό animation της τελευταίας τροχιάς πτήσης των δίδυμων δορυφόρων και το ακριβές σημείο στο οποίο κατέπεσαν.
Ικανοποιώντας την πρόταση της επιστημονικής ομάδας της αποστολής GRAIL, η NASA ανακοίνωσε ότι η τοποθεσία
πτώσης των δίδυμων δορυφόρων ονομάστηκε προς τιμή της Σάλι Ράιντ (Sally Ride), της πρώτης Αμερικανίδας
που πέταξε στο Διάστημα με το διαστημικό λεωφορείο Challenger το 1983.
Η Σάλι Ράιντ, που πέθανε τον Ιούλιο του 2012, συμμετείχε στο σχεδιασμό και την υλοποίηση ποικίλων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων για την αξιοποίηση των δεδομένων
της αποστολής GRAIL, μεταξύ των οποίων ήταν και η χρήση των λεγόμενων MOONCAM (Σεληνιακή κάμερα) που μετέφεραν οι δύο δορυφόροι και επέτρεπαν σε σπουδαστές από όλο τον κόσμο
να επιλέγουν πιθανές τοποθεσίες στην επιφάνεια της Σελήνης στις οποίες θα εστίαζαν οι σεληνιακές κάμερες.
Σε τροχιά παραμένει μια άλλη αμερικανική αποστολή στη Σελήνη, ο Δορυφόρος Σεληνιακής Αναγνώρισης (LRO, Lunar Reconnaisance Orbiter), ενώ αρκετές χώρες (Κίνα, Ιαπωνία, Ινδία, Ρωσία) και ομάδες χωρών (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος) έχουν προγράμματα εξερεύνησης της Σελήνης σε εξέλιξη. Εκτιμάται ότι οι επιστήμονες θα χρειαστούν χρόνια για να μελετήσουν όλα τα δεδομένα που έστειλε η αποστολή GRAIL.
Εικόνα 1 - Απεικόνιση των διακυμάνσεων του βαρυτικού πεδίου της Σελήνης, όπως καταγράφηκαν από την αποστολή GRAIL.
To κόκκινο αντιστοιχεί σε περιοχές του φλοιού με μεγάλη πυκνότητα, το μπλε σε λιγότερο πυκνές περιοχές.
Τα νέα βαρυτικά δεδομένα που προέκυψαν από την αποστολή, δημιούργησαν τον ακριβέστερο έως σήμερα χάρτη του πεδίου βαρύτητας της Σελήνης, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, και δείχνουν ότι ο σεληνιακός φλοιός έχει πάχος 35 έως 45 χιλιόμετρα και είναι κατά 10 έως 20 χιλιόμετρα, πιο λεπτός από ότι γνωρίζαμε μέχρι σήμερα. Επιπλέον, κάτω από μερικές περιοχές, φαίνεται πως δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου φλοιός, γεγονός που σημαίνει ότι εκεί ακριβώς υπάρχει ένα «παράθυρο» προς το βαθύτερο γεωλογικό στρώμα, τον μανδύα της Σελήνης που βρίσκεται μεταξύ φλοιού και πυρήνα.
Βάσει των νέων αυτών επιστημονικών ενδείξεων, εικάζεται ότι ο ανώτερος σεληνιακός φλοιός δεν περιλαμβάνει πολλά πυκνά πετρώματα, αλλά αποτελείται κυρίως από πορώδη υλικά, που υπέστησαν κατακερματισμό στο παρελθόν. Παρατηρούνται επίσης διάσπαρτοι μεγάλοι υπόγειοι τάφροι, μήκους 500 χιλιομέτρων, που αποτελούνται από βαρύτερο και πυκνότερο υλικό, το οποίο πιθανώς είναι στερεοποιημένο μάγμα, που ανέβηκε ψηλότερα μετά τις προσκρούσεις μετεωριτών και αστεροειδών που προκάλεσαν κρατήρες στην επιφάνεια της Σελήνης, θρυμμάτισαν τον φλοιό και ίσως οι επιπτώσεις τους να φτάνουν μέχρι και τον μανδύα της.
Βίντεοκλιπ 1 - (α, επάνω) Dr. Maria Zuber, η επικεφαλής επιστήμων της αποστολής GRAIL, εξηγεί τα κύρια επιτεύγματα της αποστολής.
(β, κάτω) Εντυπωσιακή βιντεοσκόπηση της επιφάνειας της Σελήνης από μικρή απόσταση, με αποτέλεσμα την ακριβή εικόνα της μορφολογίας κάτω από την τροχιά των δύο δορυφόρων.
Τα πρώτα αυτά ευρήματα οδηγούν σε νέες θεωρήσεις πως η Σελήνη και η ίδια η Γη, ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη δημιουργία τους, υπέστησαν καταιγισμό μετεωριτών από το διάστημα, κατά πολύ εντονότερο από ότι εκτιμούσαν ως τώρα οι επιστήμονες. Η ανακάλυψη αυτή είναι σημαντική γιατί δίνει στους επιστήμονες στοιχεία που μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση των γεωλογικών μυστηρίων και του πλανήτη Άρη, όπου πιστεύεται οτι κάποτε υπήρχε ένας ωκεανός νερού και εάν θρυμματίστηκαν τα στρώματα του υπεδάφους του, όπως διαπιστώνεται ότι έγινε στη Σελήνη, τότε μπορεί μεγάλες ποσότητες νερού να διείσδυσαν στο εσωτερικό του πλανήτη και να βρίσκονται ακόμα εκεί.
Μετά από σχεδόν 12 μήνες λεπτομερούς παρατήρησης και την ακριβέστερη από κάθε προηγούμενη καταγραφή των μεταβολών του βαρυτικού πεδίου της Σελήνης η αποστολή GRAIL τερματίστηκε με απόλυτη επιτυχία στις 17 Δεκεμβρίου 2012, αλλά με ένα ξεχωριστό τρόπο.
Βίντεοκλιπ 2 - Σχολιασμός της NASA, για τα τελευταία λεπτά της τροχιάς των δορυφόρων GRAIL.
Βίντεοκλιπ 3 - Η τελευταία τροχιά των δίδυμων δορυφόρων 'Ebb και Flow'.
Σύμφωνα με τον προγραμματισμό της NASA, στις 00.28 ώρα Ελλάδας την Τρίτη 18/12/12 οι δίδυμοι δορυφόροι, ανερχόμενοι από το νότιο ημισφαίριο προς το βόρειο ημισφαίριο της Σελήνης, με ταχύτητα περίπου 7 χιλιάδων χλμ/ωρα, αυτοκαταστράφηκαν προσκρούοντας πρώτα ο Ebb και 20 δευτερόλεπτα μετά ο Flow, σε ένα βουνό κοντά στον βόρειο πόλο της Σελήνης. Το σημείο επιλέχθηκε ώστε να βρίσκεται πολύ μακριά από άλλες τοποθεσίες στην επιφάνεια της Σελήνης όπου υπάρχουν συντρίμια ή αντικείμενα άλλων διαστημικών αποστολών στον φυσικό μας δορυφόρο.
Εικόνα 2 - Sally Ride.
Σε τροχιά παραμένει μια άλλη αμερικανική αποστολή στη Σελήνη, ο Δορυφόρος Σεληνιακής Αναγνώρισης (LRO, Lunar Reconnaisance Orbiter), ενώ αρκετές χώρες (Κίνα, Ιαπωνία, Ινδία, Ρωσία) και ομάδες χωρών (Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος) έχουν προγράμματα εξερεύνησης της Σελήνης σε εξέλιξη. Εκτιμάται ότι οι επιστήμονες θα χρειαστούν χρόνια για να μελετήσουν όλα τα δεδομένα που έστειλε η αποστολή GRAIL.
Mission accomplished