Przejdź do treści

2019 - podsumowanie odkryć w astronautyce

img

Rok 2019 zaczął się od historycznego przelotu sondy New Horizons obok planetoidy Arrokoth w Pasie Kuipera. W kolejnych miesiącach informowaliśmy na łamach Uranii o postępach w badaniach Marsa, manewrach wykonywanych przez sondy obok asteroid czy próbach lądowania na Księżycu. Czas zacząć serię podsumowań od tego co wydarzyło się w mijającym roku w badaniach kosmosu.


Sprawdź podsumowania 2018 roku

Astronautyka • Rok w zdjęciach • Starty rakietowe



Przelot sondy New Horizons obok planetoidy Arrokoth w pasie Kuipera

img
Kompozycja obrazów składająca się na obiekt Arrokoth, obok którego przeleciała sonda New Horizons na przełomie 2018 i 2019 roku. Obraz ten łączy najwyższą rozdzielczość uzyskaną przez panchromatyczną kamerę na sondzie z kolorami zbliżonymi do tego co widziałoby ludzkie oko. Źródło: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko.

W Nowym Roku sonda NASA New Horizons przeleciała obok planetoidy Arrokoth (zwanej wtedy Ultima Thule). Od tego czasu jest to najodleglejszy obiekt zbadany z bliska przez statek kosmiczny.

Arrokoth to podwójna planetoida kontaktowa, która powstała miliardy lat temu we wczesnych etapach formowania się Układu Słonecznego. Jej budowa i cechy mogą wiele powiedzieć o historii planet wewnętrznych takich jak nasza Ziemia.

W pierwszych tygodniach 2019 roku dostawaliśmy coraz dokładniejsze obrazy tego do tej pory tajemniczego, odległego świata. Instrument LORRI na sondzie spisał się wzorowo i pod koniec lutego zobaczyliśmy najdokładniejsze obrazy planetoidy.

Potem zespół pracujący na danych z misji prezentował coraz więcej szczegółów dotyczących Arrokoth. Już w maju naukowcy podsumowali pierwsze znaleziska z danych przesłanych przez sondę. Mierzący 36 km obiekt powstał najprawdopodobniej z dwóch orbitujących wokół siebie mniejszych planetoid, w zjawisku określanym przez naukowców jako łagodne łączenie. Tego nad czym debatują teraz naukowcy to sposób w jaki te pierwotne planetoidy wytraciły swoją energię, aby się złączyć. Mogło to zajść na skutek działania oporu aerodynamicznego wytwarzanego przez gaz mgławicy wczesnego Słońca albo utratę materiału skalnego.

Największy krater - Maryland, powstały prawdopodobnie na skutek zderzenia z innym obiektem mierzy około 8 km średnicy. Mniejsze kratery to mieszanka zderzeń z innymi skałami, zapadliska lub dziury powstałe na skutek sublimacji lodu. Arrokoth okazał się być zgodnie z przewidywaniami bardzo czerwony, bardziej nawet niż odwiedzony przez tą samą sondę Pluton w 2015 roku. Na powierzchni planetoidy potwierdzono obecność metanolu, lodu wodnego i cząsteczek organicznych.

Sonda New Horizons mknie przez Pas Kuipera i znajduje się już w odległości 6,6 mld km od Ziemi. Przesył danych zarejestrowanych podczas przelotu obok Arrokoth potrwa do połowy 2020 roku. Statek nadal prowadzi też badania naukowe. Z daleka obserwowane są inne obiekty Pasa Kuipera i mierzone jest lokalne środowisko pyłowe i plazmowe.


Przełomowe badania Słońca przez sondę Parker Solar Probe

Img
Wizja artystyczna sondy Parker Solar Probe na tle Słońca. Źródło: NASA/JHUAPL.

W sierpniu 2018 roku NASA wysłała w kierunku Słońca sondę Parker Solar Probe. Statek został skierowany na orbitę heliocentryczną i z pomocą siedmiu asyst grawitacyjnych Wenus z każdą orbitą zbliżać się będzie coraz bardziej do naszej gwiazdy.

Do tej pory sonda wykonała już trzy bliskie przeloty obok Słońca. Ostatnie zbliżenie miało miejsce 1 września 2019 roku. Statek znalazł się wtedy niecałe 25 mln km od Słońca. 26 grudnia statek po raz drugi przeleciał w pobliżu Wenus. Pole grawitacyjne planety wyhamowało sondę na tyle, że kolejnym razem zbliży się ona do Słońca na rekordową odległość 19,4 mln km.

4 grudnia 2019 r. w czasopiśmie naukowym Nature naukowcy opisali w czterech artykułach pierwsze odkrycia dokonane dzięki danym zgromadzonym przez sondę po pierwszych przelotach.

Sonda zaobserwowała, że w pobliżu Słońca wiatr słoneczny nie jest stabilnym i uporządkowanym przepływem plazmy, jak wskazują na to obserwacje prowadzone z Ziemi. Sonda zarejestrowała na przykład gwałtowne odwracanie biegunów pola magnetycznego przemieszczające się w przestrzeni. Już w odległości 30 mln km udało się potwierdzić przypuszczenia naukowców o obrotach wiatru słonecznego. Z perspektywy naszej planety wiatr słoneczny rozchodzi się promieniście, ale w pobliżu Słońca strumienie te układają się rotacyjnie. Sonda zobrazowała też zanikający pył kosmiczny w pobliżu naszej gwiazdy. Zgodnie z przewidywaniami wszechobecny pył zanika w pobliżu Słońca. Pierwsze objawy zanikania występują 11 mln km od naszej gwiazdy i pył robi się coraz rzadszy aż do granic obserwacyjnych podczas pierwszych przelotów sondy czyli wysokości 6,5 mln km.

img
Wizualizacja lokalnych przebiegunowań pola magnetycznego plazmy wiatru słonecznego, rozchodzących się w przestrzeni. Zjawisko to zostało bezpośrednio zaobserwowane przez sondę Parker Solar Probe podczas pierwszych zbliżeń do Słońca. Źródło: NASA's Goddard Space Flight Center/Conceptual Image Lab/Adriana Manrique Gutierrez.

Jesteśmy pewni, że o sondzie Parker Solar Probe będzie jeszcze głośno w kolejnych latach!


Odcinek Astronarium poświęcony koronie słonecznej.


Rok asteroid - misje sond Hayabusa2 i OSIRIS-REx

img
Zdjęcie wykonane asteroidzie Ryugu przez sondę Hayabusa2 w dniu wylotu 13 listopada 2019 r. Źródło: JAXA, Chiba Institute of Technology, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Meiji University, University of Aizu, AIST.

Od połowy 2018 roku japońska sonda Hayabusa2 bada asteroidę Ryugu. Węglisty obiekt krążący na podobnej do Ziemi orbicie dał nam w tym roku wiele ciekawych odkryć.

22 lutego statek dotknął powierzchni asteroidy i pobrał z niej próbkę regolitu. 5 kwietnia 2019 r. sonda zrzuciła na jej powierzchnię materiał wybuchowy, który utworzył sztuczny krater. Następnie 11 lipca statek wylądował drugi raz, w pobliżu miejsca, gdzie doszło do wybuchu. I tym razem także manewr zakończył się pobraniem materiału skalnego.

O odkryciach japońskiej sondy pisaliśmy na Uranii wielokrotnie. W maju donosiliśmy o zaskakującej naukowców suchości obiektu, bardzo dużej porowatości i jednolitości jej powierzchni. W sierpniu podsumowaliśmy wnioski pochodzące z analizy fotografii asteroidy, jakie zostały wykonane przez zrzucony na nią lądownik MASCOT.

13 listopada Hayabusa2 opuściła asteroidę i udała się w kierunku Ziemi. W 2020 roku sonda wypuści w pobliżu naszej planety kapsułę powrotną, która przetrwa wejście w atmosferę i wyląduje na spadochronach w Australii.

img
Nightingale - główny kandydat na miejsce lądowania sondy OSIRIS-REx w celu pobrania próbek z asteroidy Bennu. Źródło: NASA/Goddard/University of Arizona.

Inną asteroidę badała w tym roku amerykańska sonda OSIRIS-REx. Wykonała ona w tym roku m.in. pierwsze w historii bliskie obserwacje wyrzutów materii z powierzchni asteroidy Bennu. 6 stycznia, zaledwie tydzień po tym jak sonda weszła na orbitę wokół Bennu, zaobserwowano pierwszy taki wyrzut. W kolejnych miesiącach udało się uchwycić kolejne takie zdarzenia.

Naukowcom udało się też potwierdzić istnienie efektu YORP, polegającego na zmniejszaniu okresu rotacji asteroidy z powodu jej nierównomiernego nagrzewania i ochładzania przez Słońce. Bennu przyspiesza obecnie z obrotem o jedną sekundę co 100 lat. Pomiary spektrometryczne wykazały obecność na asteroidzie magnetytu co wzmocniło już wcześniejsze przekonanie, że na macierzystym ciele, z którego Bennu pochodzi dochodziło do interakcji ciekłej wody ze skałą.

Zespół misji wybrał też już miejsce, na którym wyląduje statek, by pobrać materiał i wrócić z nim na Ziemię w 2023 roku. Naukowcy musieli zmienić strategię wyboru lądowiska dla sondy z uwagi na zaskakującą chropowatość jej powierzchni i bogactwo wystających głazów. Początkowo nie było nawet jednego miejsca, które spełniałoby zakładane minimalne wymogi bezpieczeństwa.


Pierwsze miękkie lądowanie na niewidocznej stronie Księżyca

img
Łazik Yutu2 na powierzchni Księżyca. Zdjęcie wykonane przez lądownik misji Chang'e 4. Źródło: CNSA.

3 stycznia 2019 r. Chiny osiągnęły coś, czego nie dokonała do tej pory żadna inna potęga kosmiczna - miękko wylądowały sondą na niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca. Najbardziej złożona chińska misja Chang’e 4 nadal trwa, a towarzyszący lądownikowi łazik Yutu2 pobił niedawno rekord długości działania na Księżycu, należący do tej pory do radzieckiego pojazdu Łunochod 1.

Pierwszy start dla misji Chang’e 4 odbył się w maju 2018 roku, kiedy na orbitę wokół punktu libracyjnego L2 Ziemia-Księżyc trafiła sonda Queqiao i dwa mikrosatelity Longjiang. Jest to pośrednik potrzebny do komunikacji lądownika z Ziemią. Sam lądownik wraz z łazikiem zostały wyniesione przez rakietę Długi Marsz 3B w grudniu 2018 r. Sonda trafiła najpierw na orbitę wokółksiężycową.

Historyczne lądowanie przeprowadzono 3 stycznia 2019 r. Sonda dotknęła księżycowego gruntu w Kraterze Von Karman w Basenie Biegun Południowy-Aitken - największym znanym kraterze uderzeniowym w Układzie Słonecznym. Około 12 godzin po lądowaniu łazik Yutu-2 wyjechał na powierzchnię Księżyca.

Już w majowym numerze prestiżowego czasopisma Nature naukowcy przedstawili pierwsze odkrycia misji. Łazik odkrył na powierzchni Księżyca materiał pochodzący z jego płaszcza.

Ambicje na najbliższą przyszłość są w Chinach jeszcze większe. Pod koniec przyszłego roku powinna wystartować misja Chang’e 5. Sonda ma pobrać około 2 kg próbek skał z powierzchni Księżyca, z którymi wróci następnie w specjalnym orbiterze na Ziemię.


Oficjalny koniec misji Opportunity, badania Marsa przez łazik Curiosity i lądownik InSight

img
Autoportret łazika Curiosity wykonany 11 października 2019 r. przy odwiertach Glen Etive podczas 2553. marsjańskiego dnia misji. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Za sprawą NASA mogliśmy kolejny rok obserwować badania Marsa z perspektywy jego powierzchni. Oficjalnie pożegnaliśmy też łazik Opportunity, który zamilkł po globalnej burzy pyłowej jaka nawiedziła Czerwoną Planetę w 2018 roku. 13 lutego NASA przerwała wysiłki związane z próbą komunikacji z pojazdem. Opportunity pobił wszystkie możliwe oczekiwania inżynierów i naukowców. Zamiast pracy przez zakładane 60 dni, pracował 60 razy dłużej, przejechał ponad 45 km i wysłał na Ziemię ponad 200 000 zdjęć.

2019 był pierwszym pełnym rokiem działania lądownika InSight - pierwszej marsjańskiej sondy dedykowanej badaniom wnętrza Marsa. 6 kwietnia sonda zarejestrowała po raz pierwszy dźwięki “trzęsienia Marsa” czyli wstrząsów sejsmicznych planety. My zapamiętamy jednak lądownik głównie za sprawą przygód związanych z działaniem zbudowanego w Polsce Kreta.

Urządzenie penetracyjne wyprodukowane przez firmę Astronika przy udziale Centrum Badań Kosmicznych PAN miało umożliwić wbicie się głęboko pod powierzchnię próbnikowi ciepła HP3. Niestety struktura powierzchni w miejscu lądowania okazała się być bardzo problematyczna.

Kret najpierw ugrzązł płytko kilkadziesiąt centymetrów pod powierzchnią. Gdy opracowano już nową strategię wbijania i poczyniono pewne postępy, penetrator zaczął wygrzebywać się z gruntu. O perypetiach instrumentu z pewnością napiszemy jeszcze nie raz w 2020 roku.

Na bieżąco relacjonowaliśmy w tym roku wspinaczkę łazika Curiosity po coraz wyższych partiach u podnóża góry Mount Sharp. Od lutego 2019 roku pojazd zaczął przebywać w regionie Clay Bearing Unit, bogatym w minerały ilaste - miejsce to było jednym z powodów, dla którego to tam wysłano amerykański łazik. Nasze kolejne relacje na bieżąco opisywały działania łazika. W sierpniu świętowaliśmy 7 lat od czasu wylądowania pojazdu.

Dzięki pojazdowi mogliśmy po raz pierwszy zaobserwować sezonowe zmiany zawartości tlenu i metanu w atmosferze planety. Wyniki tych pomiarów zaskoczyły naukowców i przysporzyły kolejnych pytań o naturę generowania i zanikania tych gazów na Marsie. W lipcu pisaliśmy o detekcji gwałtownego lokalnego wzrostu stężenia metanu.

Do lotu w przyszłym roku przygotowywany jest też następca Curiosity - nienazwany jeszcze łazik Mars 2020. Mogliśmy w tym roku śledzić postępujący montaż systemu jezdnego, kolejnych instrumentów naukowych i modułów potrzebnych do działania na powierzchni planety. Bazujący na sprawdzonej konstrukcji pojazdu Curiosity nowy łazik NASA wyląduje w Kraterze Jezero. Po raz pierwszy z łazikiem poleci autonomiczny helikopter, który przetestuje możliwości powietrznej eksploracji planety. Łazik przygotuje też w czasie swojej misji serię próbek skał, które mogłyby zostać zabrane na Ziemię podczas kolejnej wyprawy w nadchodzącej dekadzie.

Europa także przygotowuje na start w 2020 roku swój pierwszy pojazd marsjański. W ramach kontynuacji misji ExoMars na powierzchnię Czerwonej Planety ma trafić pojazd Rosalind Franklin, który będzie poszukiwał śladów dawnego życia na planecie. Postępy realizacji misji opisywaliśmy na bieżąco na portalu Uranii, rozmawialiśmy też z inżynierem ESA odpowiedzialnym za konstrukcję systemu jezdnego łazika.


Nieustające badania Marsa z orbity

img
Lądownik InSight zarejestrowany przez kamerę HIRISE na sondzie Mars Reconnaissance Orbiter. Zdjęcie wykonano 23 września 2019 r. Źródło: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.

W 2019 roku europejska sonda Trace Gas Orbiter zakończyła pierwszy pełny rok orbitowania Marsa. Satelita przyczynił się do pogłębienia zagadki pochodzenia metanu na Marsie, odkrywając jego bardzo znikome ilości w wyższych warstwach atmosfery.

W lutym pisaliśmy o hipotezie naukowców, że do obecności ciekłej wody pod powierzchnią Marsa potrzebna byłaby niedawna aktywność wulkaniczna na planecie. W kwietniu napisaliśmy jak dane sondy Mars Express potwierdziły wystąpienie anomalii zwiększenia stężenia metanu, którą zaobserwował łazik Curiosity.

Wokół Marsa aktywnie działało w 2019 roku 6 sond: Mars Express, Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, TGO i Mars Orbiter Mission.

Nieudane próby lądowania na Księżycu sond z Izraela i Indii

img
Zdjęcie Księżyca zrobione w trakcie manewru lądowania, gdy sonda Beresheet znajdowała się na wysokości około 22 km. Źródło: SpaceIL.

Izrael i Indie mogły w tym roku dołączyć do elitarnego grona państw, które posadziły na powierzchni Księżyca własny sprzęt. Niestety w obu przypadkach misje skończyły się rozbiciem lądowników.

22 lutego 2019 r. na orbitę wokół Ziemi wyniesiony został statek Beresheet, zbudowany przez izraelską organizację SpaceIL. Sonda o własnym napędzie stopniowo powiększała orbitę, aż 4 kwietnia zaczęła okrążać Księżyc. 11 kwietnia podjęto próbę lądowania nad morzem księżycowym Mare Serenitatis. Niestety w ostatniej fazie lądowania awarii uległ jeden z żyroskopów. Dodatkowe problemy z komunikacją opóźniły reset systemu, i gdy silnik hamujący wznowił pracę sonda była już za nisko, by wyhamować i uniknąć twardego zderzenia z ziemią.

Indyjska sonda Chandrayaan 2 wystartowała 22 lipca 2019 r., na orbitę Księżyca weszła 20 sierpnia. 6 września przeprowadzono próbę lądowania. Wszystko przebiegało dobrze, aż do wysokości około 2 km, kiedy stacje naziemne utraciły kontakt z sondą. W grudniu NASA wizualnie potwierdziła rozbicie się lądownika Vikram. Na zdjęciach sondy LRO z listopada br. udało się znaleźć miejsce zderzenia sondy z powierzchnią i szczątki statku.


Pierwszy rok poszukiwań egzoplanet przez misję TESS, start europejskiej sondy CHEOPS

img
Mozaika złożona z 208 zdjęć pierwszego roku obserwacji teleskopu TESS. Obraz przedstawia niebo południowe. Źródło: NASA/MIT/TESS/Ethan Kruse. Wersja w pełnej rozdzielczości: link.

2019 był pierwszym pełnym rokiem działania Kosmicznego Teleskopu TESS - urządzenia NASA poświęconego poszukiwaniom bliskich planet pozasłonecznych.

W 2019 roku sonda zakończyła pierwszy rok naukowych obserwacji, wykonując pierwszy pełny przegląd południowego nieba. Do tego czasu potwierdzono już 29 egzoplanet odkrytych przez sondę, a ponad 1000 kandydatów czeka na weryfikację.

Za pomocą teleskopu TESS byliśmy też w tym roku świadkami rozrywania gwiazdy przez czarną dziurę. Poniżej jeszcze kilka z artykułów opisujących tegoroczne odkrycia tej misji:


18 grudnia z kosmodromu w Kourou wystartowała rakieta Sojuz ST-A z pierwszą europejską sondą egzoplanetarną CHEOPS. Sonda nie będzie jednak odkrywać nowych planet pozasłonecznych, a badać te, które już zostały znalezione. Celem misji będą precyzyjne obserwacje rozmiarów egzoplanet i szacowanie ich średniej gęstości.


Odcinek programu Astronarium o poszukiwaniach drugiej Ziemi.


Kolejny rok badań Jowisza przez misję Juno

img
Biegun południowy Jowisza uchwycony przez kamerę JunoCam podczas 23. bliskiego przelotu obok atmosfery planety, który miał miejsce 3 listopada. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS.

2019 to też kolejny rok badania Jowisza przez sondę Juno. Amerykański próbnik co 53 dni zbliża się do atmosfery gazowego giganta, by badać go zestawem swoich instrumentów naukowych i dostarczać spektakularnych zdjęć.

W mijającym roku kontrolerzy misji nakazali statkowi wykonanie manewru modyfikacji orbity, aby wyprowadzić sondę z miejsca, gdzie miało zajść zaćmienie Słońca, mogące zamrozić na zawsze elektronikę sondy. Manewr ten przyczynił się do przypadkowego odkrycia nowopowstałego cyklonu w układzie burzowym na biegunie południowym.

Informowaliśmy też o odkryciu przez zespół misji zmian w wewnętrznym polu magnetycznym planety, wywoływanym prawdopodobnie na skutek wiatrów występujących w głębokich warstwach atmosfery.

Rozszerzona misja sondy Juno potrwa do lipca 2021 roku. Dzięki temu statek będzie mógł dokonać dokładnych pomiarów całej planety i zrealizować pierwotne cele misji. Z powodu problemów z systemem napędowym statek nie wszedł na początkową planowaną orbitę naukową o okresie 14 dni. Wydłużony czas między bliskimi przelotami (53 dni zamiast 14) powoduje, że zbieranie danych musi potrwać dłużej.


Start teleskopu Spektr-RG

img
Wizja artystyczna statku Spektr-RG. Źródło: DLR.

W 2019 roku wystartowała też jedna z najambitniejszych kosmicznych misji naukowych w historii Federacji Rosyjskiej. Rentgenowski teleskop Spektr-RG zbudowany przy współpracy z Niemiecką Agencją Kosmiczną DLR został wysłany 13 lipca 2019 r. na rakiecie Proton-M. Rakieta wysłała teleskop w kierunku punktu libracyjnego L2 układu Ziemia-Słońce.

Jest to pierwszy teleskop kosmiczny, który wykona wielokrotny przegląd całego nieba w zakresie światła rentgenowskiego o energiach 0,5-11 keV. W tym paśmie powinniśmy odkryć populację setek tysięcy supermasywnych czarnych dziur, a także wykonać pierwsze globalne obserwacje zmian czasowych promieniowania rentegnowskiego w przestrzeni kosmicznej.

Naukowcy mają nadzieję na dokładne zobrazowanie tysięcy gromad galaktyk i przybliżenie się do poznania natury ciemnej materii i ciemnej energii. Teleskop ma wykonać 8 przeglądów nieba w ciągu czteroletniej misji. Następne 3,5 roku zostaną przeznaczone do wykonania szczegółowych obserwacji miejsc wyznaczonych przez zespół naukowy.

Opracował: Rafał Grabiański

 

Na zdjęciu tytułowym: Grafika podsumowująca niektóre z przedstawianych w tym podsumowaniu wydarzeń. Na górze od lewej: autoportret łazika Curiosity (NASA/JPLCaltech), planetoida Arrokoth (NASA/JHUAPL). Na dole od lewej: łazik Yutu2 na Księżycu (CLEP), artystyczna wizja sondy Parker Solar Probe na tle Słońca (NASA).