A LISA Pathfinder új feladata
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2017.05.11 07:15.)

Küldetése utolsó hónapjaiban váratlan feladat megoldására használják amerikai kutatók az ESA LISA Pathfinder űrszondáját: mikrometeoritokat vizsgálnak.

A LISA Pathfinder az Európai Űrügynökség (a NASA közreműködésével épített) 2015-ben indított űrszondája, egy nagyszabású, a gravitációs hullámokat kereső küldetés technológiai előkísérlete (lásd korábbi cikkeinkben). Legújabban a NASA kutatói olyan projektet indítottak, amelyben – kihasználva a LISA Pathfinder rendkívüli érzékenységét – fel akarják térképezni a Nap és a Föld közötti (L1) Lagrange-pont (ahol a szonda működik) környezetében a kisbolygók és az üstökösök porlásából származó mikrometeoritok eloszlását.

Az ESA LISA Pathfinder űrszondája „másodállásban” mikrometeorit-detektorként is használható. (Forrás: NASA Goddard Space Flight Center)

A részecskék legtöbbjének tömege mikrogramm nagyságrendű, azaz apróbb homokszem nagyságúak. Sebességük azonban elérheti a több tízezer km/órát, így még az apróbb szemcsék is kárt tudnak okozni az űreszközökben. Feltérképezésük és az ütközések gyakoriságának mérése hozzájárulhat a Naprendszer keletkezésének jobb megismeréséhez, de gyakorlati célokat is szolgálhat, mert segítheti a Földtől hasonló távolságban működő űreszközök mikrometeoritok elleni védelmének fejlesztését.

Az űrszonda belsejében két egyforma, 46 mm-es, kocka alakú, platinából és aranyból készült próbatest lebeg. Eredeti feladatát tekintve ezek parányi, a gravitációs hullámok hatására fellépő elmozdulásait mutatja ki a szonda. Pontos működéséhez azonban minden külső hatást semlegesíteni kell, így például a Nap sugárnyomása vagy a mikrometeoritok okozta elmozdulásokat. Tulajdonképpen arról van szó, hogy az űrszonda felépítménye minden külső hatástól megvédi a próbatesteket így azok tényleges tehetetlenségi pályán mozognak (az L1 pont, illetve a Nap körül). Minden külső hatás az űreszköz testét éri, így az elmozdulhat, elfordulhat a próbatestekhez képest, miközben azok zavartalanul folytatják mozgásukat tehetetlenségi pályájukon. Az eredeti helyzet fenntartása érdekében (nehogy pl. a szonda testének sebességváltozása miatt a belsejében kialakított üregben lévő próbatestek nekiütközzenek az üreg falának) folyamatosan korrigálni kell a külső hatásokat. Ezt olyan pontossággal tudják megvalósítani, hogy az ESA szakembereinek becslése szerint a LISA Pathfinder helyzete tízezerszer stabilabb, mint bármely korábbi tudományos űreszközé.

Fantáziarajz a hajtóműveit működtető LISA Pathfinder szondáról. (Kép: NASA / ESA)

Ezért egy-egy becsapódás után a szonda a hideg nitrogéngázzal működő hajtóműveivel visszaállítja eredeti helyzetét. (A hatások parányiak, a mikrohajtóművek maximális teljesítménnyel működve is csak akkora tolóerőt fejtenek ki, mint amekkora egy szúnyog súlya.) Ebből a kutatók következtetni tudnak a becsapódás helyére, a becsapódó test mozgásának irányára és impulzusára, amiből rekonstruálni tudják a mikrometeorit eredeti pályáját. Ennek ismeretében akár azt is meghatározhatják, melyik ismert kisbolygóból vagy üstökösből származhat a porszemcse.

A LISA Pathfindert a közelmúltban letérítették a Lagrange-pont körüli, Lissajous-görbe alakú pályájáról, a szonda azóta heliocentrikus pályán mozog, azaz a Nap körül kering (de immár a Föld keringésétől függetlenítve). A pályaváltoztatáshoz mindössze 1 m/s-mal (3,6 km/óra) kellett megváltoztatni a sebességét, amihez a mikrohajtóműveit csaknem egy héten keresztül folyamatosan „padlógázzal” kellett működtetni. A módosítás előnye, hogy már nem kell törődni a Lissajous-pálya fenntartásával, így a szonda teljes hátralévő, néhány hónapos működési idejét a tudományos vizsgálatokra fordíthatják.

A LISA Pathfinder egy olyan küldetés technológiai előkészítése, amelyikkel ki lehet mutatni a gravitációs hullámokat. Ezek forrása például a fantáziarajzon látható esemény lehet: szoros közelségben egymás körül keringő két csillagmaradvány, egy fehér törpe és egy neutroncsillag. (Kép: ESO / L. Calçada)