A Cassini vizsgálódásai a Jupiternél
(Rovat: Cassini, Hazai kutatóhelyek és űripar , Távoli világok kutatói - 2003.10.26 10:31.)

A Cassini űrszonda 2004-ben megközelíti a Szaturnuszt. Mit észlelt a Jupiter közelében a magyar kutatók munkáját is dícsérő űreszköz?

Az Amerikai Egyesült Államok űrügynöksége (NASA) által 17 ország, köztük Magyarország részvételével szervezett űrprogram szondája, a Giovanni Cassini olasz származású francia csillagászról elnevezett nagyméretű űrszonda egy TitanIV/Centaur rakéta segítségével még 1997. október 15-én sikeresen elindult Cape Canaveralról. Ez a tudományos célú űrkutatás eddigi legnagyobb szabású vállalkozása, - célja 2004. és 2008. között a Szaturnusz bolygó környezetének vizsgálata, és egy leszálló egység (Huygens) eljuttatása a Titan holdra. A Cassini a Vénusz, majd a Föld és a Jupiter gravitációs lendítését kihasználva jut el a Szaturnusz közelébe 2004 júniusában. Az 5655 kg-os szonda 366 kg tömegű tudományos műszert, valamint az Európai Űrügynökség (ESA) által épített 373 kg-os Huygens leszálló egységet viszi magával.

A műszerek között optikai és mikrohullámú távérzékelők, valamint részecske, elektromágneses tér és hullám detektorok szerepelnek. Ezek közül az MTA KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet (RMKI) kutatói a magnetométer (MAG) és a plazma spektrométer (CAPS) létrehozásában vettek részt a földi ellenőrző berendezések és a kalibráló rendszerek megépítésével. A NASA díjjal ismerte el tevékenységüket. Az RMKI egy-egy munkatársa társkutatói szinten vesz részt a MAG és a CAPS kísérletben.

A Föld környezetének elhagyása után elvégzett hőmérsékletmérések és teszt adatok mindkét műszer normális működését mutatták. Az űrszonda a terveknek megfelelő pályán mozgott és 1999. június 24-én másodszor haladt el a Vénusz mellett. 1999. augusztus 18-án találkozott a Földdel, ekkor állt rá a szonda a Jupiterhez vezető pályára.

Az űrszonda 2000. december 31-én haladt el a legközelebb a Jupiter mellett, a találkozás során a Hubble űrteleszkóppal koordinálva végzett méréseket. A Jupiter körül keringő Galileo űrszonda 2000-ben még működött, így először fordult elő, hogy egy óriásbolygó környezetében két szonda végzett egyidejű méréseket. A Cassini pályája szinte súrolta a lökéshullámot, a szonda belépett a Jupiter magnetoszférájába is.

Ebben az időben és az utána következő hónapokban a szonda több mint negyven alkalommal metszette a bolygó fejhullámát, valamint néhányszor a magnetopauzát is. Ezek a megfigyelések abból a szempontból egyedülállóak, hogy a mérések kiterjedtek a bolygótól távoli tartományokra is, a legtávolabbi fejhullámon való átmenet mintegy 1000 Jupiter sugár távolságban történt. Az erre az időszakra vonatkozó MAG és CAPS adatokat az RMKI munkatársai átvették és integrálták adatfeldolgozó rendszerükbe. Több jellegzetes átmenet során részletesen megvizsgálták a fejhullám szerkezetét és a kisenergiájú ionok és elektronok eloszlását a hullám környezetében, valamint modellszámításokat végeztek a mérési eredmények értelmezése céljából. Az eredményeket nemzetközi referált folyóiratban publikálták.

A mágneses térre és a töltött részecskékre vonatkozó adatok feldolgozása során talált legérdekesebb eredmény az, hogy a bolygóktól távoli lökéshullám átmenetek esetében, amikor már a mágneses tér nem jó indikátora a lökéshullámon való átmenetnek, a plazma hirtelen hőmérséklet változása használható a lökéshullám helyének meghatározására. Az eredményeket két konferencián is bemutatták.

A Jupiter mágneses köpenyében végzett mérések másik érdekessége, hogy a magnetométer több alkalommal észlelte az ún. mirror típusú hullámok jelenlétét. Ezek a megfigyelések szintén a Jupiter bolygótól való nagy távolság szempontjából egyedülállóak. A londoni Imperial College egyetemmel és egy francia intézettel (Observatoire de Midi-Pyrénées, Toulouse) együttműködésben végezték a jelenség vizsgálatát, amelyről szintén referált folyóiratban számoltak be.

Folytatták azon hullámgerjesztési mechanizmusok vizsgálatát, amelyek a Titan környezetében várhatóak. Ezek az RMKI kutatói által korábban a Vénusz és a Mars környezetében talált folyamatok értelemszerű általánosítása. Mivel a Titan környezetének plazma paraméterei nem jól ismertek, a modellezést széles paraméter tartományra végezték el, annak érdekében, hogy a modell a kísérletekkel könnyen összevethető legyen.

A University of Michigan egyetemmel közösen modellezték a napszél kölcsönhatását a Jupiterrel. A Cassini által megfigyelt fejhullám átmenetek helyét hasonlították össze a magnetohidrodinamikai (MHD) modellszámítások eredményével. Ezekkel a vizsgálatokkal az MHD közelítés érvényességét ellenőrizték az óriásbolygók plazmakörnyezetében.

A Szaturnusz gyűrűjének modellezését kiterjesztették a Jupiterre. Feltételezték, hogy a belső magnetoszféra fő plazma forrása az ionoszféra. Megmutatták, hogy korábbi modellekkel ellentétben a plazma fékező hatása elhanyagolható, de a szemcsék töltésének szisztematikus változása meglepően rövid élettartamot eredményez. A modell jól reprodukálja a Jupiter gyűrű és halo tartományainak legtöbb megfigyelt tulajdonságát.

Az űrszonda kihasználva a Jupiter gravitációs lendítését elindult a Szaturnusz felé.

A Cassini 2004-től kezdődő méréseinek a tervezése a Szaturnusznál intenzíven folytatódik. Ez a tervezés az RMKI kutatóit érintő műszerek (MAG és CAPS) között a plazmadetektornál lényeges, mivel a szonda irányítottsága és a műszer mérési módja döntő fontosságú lehet a megfigyelések szempontjából. Ebbe a munkába is bekapcsolódtak, javaslatokat tettek a mérési módok kiválasztására. A szonda tervezett üzemmódjával kapcsolatos kérdésekről naprakész információ áll az RMKI rendelkezésére elektronikus levelezés segítségével.

Varga András