„A Hold jelenti az első mérföldkövet a csillagok felé vezető úton”

-Arthur C. Clarke-

Az idézetben szereplő első mérföldkövet az Apollo program eredményeként a 60-as, 70-es években ünnepélyes keretek közt „adta át” az emberiség. Ezt követően azonban a csillagok felé vezető út építése nem csak a kezdeti lendületből vesztett, hanem a ráirányuló figyelem intenzitásából is. Az űrrepülő küldetések még meg-meg értek egy látványos bejátszást és egy 30 másodperces kommentárt a híradók „egyéb külföldi hírek” rovatában, de ezeket az eseményeket leszámítva igazán csak a Mars Pathfinder és a Sojourner rover tudott kitörni a szürkeségből. Az alábbi fotó még a megyei hírlapokat is megjárta annak idején:

Távol a kamerák világától azonban nem állt meg a munka, és noha az emberi űrrepülés jelentőségét tekintve abszolút a perifériára szorult, számos szonda szelte a végtelen űrt nagyszabású projektek keretében, hogy értékes információkkal szolgáljon valamelyik távoli égitestről. A tervek szerint idővel sorra vesszük a feledés homályába vesző, vagy inkább a reflektorfényt mindig is elkerülő küldetéseket, hogy rajtuk keresztül jobban átláthassuk, hol is tartunk most a világegyetem megismerése terén! Tovább után minden idők egyik legproduktívabb űrmissziójával kezdjük, mellyel több íráson át foglalkozunk majd: a Szaturnuszt célba vevő Cassini szondával.

A Cassini űrszonda megalkotásának gondolata egészen a 80-as évek elejéig nyúlik vissza, amikor először vetődött fel a Szaturnusz, és az azt körülvevő holdak – különös tekintettel a Titánra, Naprendszerünk legnagyobb holdjára – közelebbről történő megvizsgálásának lehetősége. Hosszas politikai egyeztetés – a NASA és az Európai Űrkutatási Hivatal (ESA) közt nem volt teljesen felhőtlen a viszony, éppen ez a küldetés fűzte szorosabbra a kapcsolatokat - és számos tanulmány után a 80-as évek végére kristályosodott ki egy közös NASA-ESA küldetés, mely végül 1997 október 15-én indulhatott útnak egy Titan 4B/Centaur hordozórakéta hátán. 1997-ben tehát már készen állt a berendezés, ám ha jól belegondolunk, a kilövés maga is 15 éve történt. Ez annyit tesz, hogy maga az űrszonda majd 20 éves elektronikai megoldásokat tartalmaz, és ezekkel működik mind a mai napig. A fedélzeti számítógépek összképessége minden bizonnyal messze elmarad egy mai telefonétól a számítási kapacitás terén, és mégis: nem csak elrepült a Szaturnuszig, de mind a mai napig működik is, ráadásul magával vitte a Huygens leszállóegységet, amely automatikus vezérlés mellett 2005-ben megvetette lábát a Titán felszínén. Ez volt az első alkalom, hogy ember alkotta berendezés landolt a külső Naprendszer egy égitestjén, így nyugodtan nevezhetjük történelmi pillanatnak is 2005. január 14-ét. De ne rohanjunk ennyire előre!

Felvetődhet a kérdés: miért a Szaturnuszt vettük célba? A válasz a Szaturnusz körüli égitestek rendszerének komplexitásában és változatosságában keresendő. A hatalmas bolygó ugyanis nem csak a legszebb mind közül a sajátos gyűrűrendszere miatt – mely szintén a vizsgálódások tárgyát képezi –, de a legkülönlegesebb égi kísérőkkel is rendelkezik a Naprendszerben. Megismerésükkel azt remélhetjük, hogy a Naprendszer életének kezdeti szakaszáról is többet megtudhatunk.

A Titán tulajdonképpen a Földhöz sok szempontból leginkább hasonlító égitest az általunk ismertek közül. Felszínét vastag felhőtakaró óvja a fürkésző tekintetektől, ugyanakkor a jelenlévő nagy mennyiségű szerves anyag igencsak táplálja a kutatók kíváncsiságát. A Huygens szonda révén olyan információkhoz jutottunk, amelyek teljesen megreformálták ezen távoli világról alkotott elképzeléseinket. A Titán azonban nem az egyetlen a holdak garmadájából, amely speciális érdeklődésre tarthat számot: magyarázatra szorult az Iapetus „menetirányba” néző sötét arca (fénykép), vagy hogy nagy mérete ellenére miért nem vált gömb alakúvá a Hyperion nevű holdacska, de nagy meglepetéseket tartogatott az Enceladus is, mely eredetileg a Voyager által megfigyelt „csatornákkal” irányította magára a figyelmet (lenti fénykép). Mindezekről későbbi írásokban lesz majd szó.

A küldetés sikerét jól jelzi annak időtartama. Eredetileg 2004-2008-ig szólt a „megbízatás”, de a kiválóan működő berendezés erőtartalékainak köszönhetően azt meghosszabbították 2010-ig. Ezt a második fázist nevezik 'equinox' küldetésnek, mely egy speciális égi konfigurációra utal. 'Equinox' alatt azt a pillanatot értjük, mikor az adott égitest egyenlítőjének síkja átmegy a Nap középpontján, vagyis amikor a forgástengely nem dől sem a Nap felé, sem azzal ellentétes irányba. Ha még egyszerűbben akarunk fogalmazni, akkor úgy is fogalmazhatnánk, hogy a napéjegyenlőségről beszélünk. A Szaturnusz esetében ez azért érdekes, mert ekkor a Nap a gyűrűk síkjába esik, vagyis azok élét világítja meg, lényegében sötétségbe burkolva „lapjukat” (a gyűrűk tulajdonképpen 2 dimenziósak, mert a rendszer 170000 mérföldes szélességéhez 10-15 méteres vastagság párosul). A megváltozott fényviszonyok számos olyan észlelést tesznek lehetővé, amelyek más körülmények közt nem lennének lehetségesek.

2010-ben még mindig nem ért véget a misszió, újabb 7(!!) évvel lett megtoldva, melynek ideje alatt „kitavaszodik” az északi félgömbön, ezzel a 13 év alatt az évszakok egy teljes spektrumát meg lehet figyelni, mely rengeteg járulékos információval szolgál (gondoljunk csak a Föld téli és nyári légköri jelenségeire, vagy a tengeráramlatok működésére).

Észrevehetjük a 2004-es kezdet, és a 97-es kilövés közt tátongó 7 éves űrt. Ez természetesen az utazással telt, hiszen a Szaturnusz roppant távolságra található a Földtől. Még a rádiójelek számára is 65-84 perc az út, amelynek köszönhetően a direkt irányítás gyakorlatilag lehetetlen, az űrszondának az esetek döntő többségében magáról kell gondoskodnia. Még hosszabb az út, ha takarékoskodni kell az üzemanyaggal. A Cassini egy igen nagy tömegű egység, össztömege elérte az 5,6 tonnát kilövéskor, melyből 3,1 tonna hajtóanyag volt. Gyorsítása ennek következtében rettentő energiaigényes, így a Szaturnuszra vezető röppálya megtervezése során minden lehetséges trükköt be kellett vetni és minden adódó segítséget ki kellett használni. Mi segíthet ilyen esetben? A Naprendszer többi égitestje és az úgynevezett gravitációs hintamanőver.

A gravitációs hintamanőver lényege igen könnyen összefoglalható: az űrszonda elhalad egy bolygó mellett, melynek erőtere megváltoztatja pályáját, és kihasználva a bolygó mozgását, a szonda nem csak irányt módosít, de fel is gyorsul. Egy roppant leegyszerűsített, idealizált eseten mutatjuk be a jelenséget (ábra). Az u sebességgel haladó bolygóhoz „szemből” közelít a v sebességgel mozgó szonda. A bolygóhoz viszonyítva sebessége tehát u+v. A bolygó gravitációs mezejének köszönhetően a szonda letérül egyenes pályájáról, és megfordul a bolygó mögött, közben a bolygóhoz viszonyított sebességnek nagysága nem változik, csak iránya. Végül a bolygóhoz viszonyítva továbbra is u+v sebességgel haladva elhagyja annak vonzáskörét, ám ekkor már az abszolút rendszerben nézve sebessége 2u+v lesz, hiszen a bolygó továbbra is u-val szeli égi pályáját. A valóságban az illusztráción szereplő pályagörbe természetesen nem lehetséges, de a realisztikus íven – hiperbola – haladó szonda valóban képes sebességét ily módon 2u-val növelni.

A Cassini pályája az egyik legbonyolultabb volt az űrkutatás történetében. A szonda ugyanis a Naprendszer belseje felé kezdte útját a külső területek felé: kétszer lendített rajta a Vénusz, majd egyszer „visszafelé” haladva a Föld, melyet pedig a Jupiter követett, ami végképp a Szaturnusz fele terelte a berendezést. 7 évbe tellett ez a lenyűgözően precíz számításokat igénylő túra, melynek eredményeként ez az ambiciózus célokkal érkező eszköz elérte küldetése színhelyét, és pályára állhatott a Naprendszer királynője körül. Hogy ott mire jutott, és miként is épült fel maga az űrszonda, arról a későbbiek során lesz szó.