Bátor lépés a gázóriások felé – 40 éve startolt a Pioneer-10 (3. rész)
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2012.03.04 08:15.)

Annak ellenére, hogy – nagyon leegyszerűsítve – egy beáldozható szonda indult a Jupiter felé, lényegében annak kiderítésére, hogy az aszteroidaöv és az óriásbolygó sugárzása nem tesz-e kárt benne, a Pioneer-10 óriási ismerethalmazzal indította útjára a külső Naprendszer kutatását.

Időrendben először a Földtől „kifelé” eső bolygóközi tér űridőjárásáról nyert adatokat az űrszonda. A napszelet detektálva először sikerült héliumatomokat kimutatni a bolygóközi térben, amely felfedezés később kiegészült nagy energiájú alumínium és nátrium ionokkal. A napszelet illető mérések kiegészültek sebességmérésekkel is. A Jupiter elérése előtt például 451 km/s sebességű részecskeáramlást érzékeltek a műszerek. A napszél megfigyelésével párhuzamosan a kozmikus sugárzást is kutatták a műszerek. Előzetes feltevések szerint az alacsony energiájú kozmikus sugárzás csak a Naptól távol képes behatolni a Naprendszer belső régióiba a napszél „turbulenciái” okozta szóródása miatt. A szonda azt a határt kereste, ahol az – elméleti számítások alapján – a szóródás megszűnik és megjelenik a kozmikus sugárzás. Ám furcsa módon a feltevést nem igazolták a mérések, a szonda nem talált ilyen határt.

A Pioneer-10 először szállított adatokat a kisbolygóövből. A Földről távcsövekkel csak az aszteroidák legnagyobb darabjait lehet detektálni, inkább csak feltevések voltak a „nagyobb darabok közötti” térről. A feltevések viszonylag üres térről szóltak és be is igazolódtak. Mindössze a 10-100 mikrométer közötti porszemcsék gyakorisága háromszorozódott meg az övön belül (a Föld és a kisbolygóöv között pedig viszonylag konstans értéket mutatott), 1 milliméternél nagyobb részecskével gyakorlatilag nem találkozott a szonda. Ezek az értékek egyben bizonyossá tették, hogy egy szonda sértetlenül átszelheti az aszteroidaövet.

Félig-meddig az aszteroidaövhöz köthetők az állatövi fénnyel kapcsolatos megfigyelések is. A szonda fotopolariméterével az állatöv mentén megfigyelhető fénylést vizsgálták a tudósok, először megerősítve a feltételezést, hogy a jelenség nem a Földhöz, mint bolygóhoz kapcsolódik, az egész bolygóközi térben megfigyelhető. A fénylés intenzitása a Naptól távolodva négyzetesen csökkent, majd az aszteroidaövben a fényessége állandó maradt, aztán az övön kívül újra csökkent. Ezzel egyfajta közvetett bizonyítékot szolgáltatott a kisbolygóöv, hogy valóban a bolygóközi por okozza a fénylést, hiszen ott volt intenzívebb, ahol bizonyítottan sok a por.

Természetesen először sikerült részletesebb adatokhoz jutni egy gázóriásról, egyenesen egy „mini naprendszerről”. A Pioneer-10-zel indult el az a „hagyomány”, hogy akárhány szonda járt az óriásbolygó(k)nál, az mindig meglepetésekkel szolgált. Így például a gravitációs mérések nagyobb tömegűnek találták a Jupiter-rendszert, mint azt előzőleg kalkulálták (maga a Jupiter a Föld Holdjával összemérhető tömeggel, míg az egész rendszer ennek duplájával több, mint amit az előzetes számítások jeleztek). A részletesebb mérések kimutatták azt is, hogy például az Io hold 23 százalékkal nagyobb tömegű, mint az előre kalkulált érték. A holdak anyagának sűrűségére is pontos adatokat szolgáltattak a mérések. Ezek szerint a Jupitertől való távolság növekedésével a holdak anyagsűrűsége csökken. Először állapították meg a tudósok, hogy a belső két Galilei-hold kőzethold – az Io sűrűsége pl. meghaladja a Holdét –, míg a külső holdak inkább vízjégből vannak. A holdak felszínén uralkodó átlaghőmérséklet pedig –145°C. A megfigyelések azt is kimutatták, hogy legalább két hold – az Io és az Európa – egy nagy hidrogénfelhőben kering az anyabolygó körül.

A holdak mellett természetesen a fő megfigyelési terület a Jupiter volt, a mágneses mező, a sugárzás, az atmoszféra tulajdonságai, a hőháztartás. A kutatók leginkább a sugárzásra (pontosabban a mágneses erővonalak által övekbe összegyűjtött töltött részecskékre) voltak kíváncsiak. A mérések tízezerszeres sugárzás intenzitást mutattak a Földnél mérhetőhöz képest. A műszerek rögzítette eredményeken túl a gyakorlati hatások még érdekesebbek voltak: a sugárzás hamis parancsokat generált a szonda irányítórendszerében a sugárzási öv átrepülésekor. Ezeket az előre telepített biztonsági parancsok ellensúlyozták, azonban adatvesztések érték az adattárolót. Ez a későbbiekre előrevetítette, hogy a jövendő szondák komolyabb sugárvédelemmel kell startoljanak (és ennek nyomán a már tervezés alatt levő Voyager szondák sugárvédelmét át is tervezték a JPL-nél). A magnetoszféra átrepülése is hozott érdekességeket, leginkább amikor a hintamanőver után a bolygót elhagyva a kifelé repülő szonda összesen 17-szer lépett be és ki a magnetorszférából, amely ezek szerint dinamikusan változtatja az alakját.

A Jupitert elhagyván a tudományos megfigyelések lecsökkentek, de a szonda így sem repült eseménytelenül. Nagyjából 20 CSE távolságban járt a Pioneer-10, amikor a rádióadásának Doppler-eltolódásából a tudósok egy apró, de egyértelmű jelenségre figyeltek fel: a szonda jobban lassul, mint azt az elméleti számítások jósolták. A jelenség Pioneer-anomália néven vonult be az űrkutatás történelembe, és több mint 20 évig megoldatlan volt. Bár tételesen elfogadott magyarázat még ma sincs rá, egészen a közelmúltig kellett várni egy jó magyarázatra. Eszerint az antenna hátsó oldaláról a világűrbe visszaverődő infravörös elektromágneses sugárzás nyomása a felelős az extra lassulásért.

(Képek: NASA)

És volt még egy egészen különleges „eredménye” a szondának, vagy még pontosabban a mögötte álló tudós társadalomnak. A Pioneer-10 – némi vitát követően – magával vitt egy földönkívülieknek szóló üzenetet is. Az ötlet nem sokkal a felbocsátás előtt merült fel. Egy angol újságíró járt a JPL-ben, és látván a készülő szondát, felvetette, hogy ha már a csillagok közé küldünk egy ember alkotta eszközt, miért nem teszünk rá valamilyen üzenetet. A felvetés több helyen is elhangzott, de volt egyvalaki, akinél a legtermékenyebb talajra hullott a mag, Carl Sagannál. Sagant azonnal felvillanyozta az ötlet. „Letámadta” az űrhivatalt – és nyert. A NASA elfogadta a tervet, Sagan 3 hetet kapta, hogy kidolgozza és legyártsa az üzenetet, ami egy plakett képében készült el. A plakettre kerülő üzenetet Sagan mellett Sagan felesége és Frank Drake, SETI-őrült csillagász készítették el.

A plakett mondanivalója a „kik vagyunk, hol élünk és mikor élünk” mottó köré épült, valamint rákerült még egy „rejtjelkulcs” is. A „kik vagyunk” szekciót egy férfi és egy női alak képviseli – hátuk mögött a szonda rajzával, a méretarányok szemléltetéseként. A „hol élünk” kérdéskör két ábrát is kapott. Az egyik a Naprendszer sematikus ábrája, amelyen a Nap és a kilenc bolygó sorakozik. Egy nyíl jelöli, hogy a szonda a harmadik bolygóról származik, a másik pedig a Nap relatív helyzetét jelöli 14 ismert pulzárhoz és a Tejútrendszer középpontjához viszonyítva. Ez utóbbi ábra egyben az időt is kijelöli, amikor a szonda elindult. Megfejtési kulcsként pedig rákerült még az ábrára a hidrogénatom hiperfinom átmenetének piktogramja is, amely számítási egységet is ad az üzenet többi részéhez az azt esetleg megtaláló és értelmezni kívánó földönkívüliek kezébe.