Elindult a Holdhoz a GRAIL űrszondapáros

Űrszondák sora fényképezte már a felszínét, 12 ember járt rajta, kőzetmintákat hoztak vissza onnan, mégis van még mit kutatni a Holddal kapcsolatban. A GRAIL az égitest gravitációs terének feltérképezésére indult.

A mérésektől azt várják, hogy többet tudhatunk meg égi kísérőnk belső tömegeloszlásáról, felépítéséről. Mi zajlott le a Hold belsejében kialakulása után? Van-e az égitestnek magja? Ha igen, hogyan keletkezett és fejlődött? Miért különbözik annyira a Hold innenső és túlsó oldalának felszíne? Ehhez hasonló kérdésekre keresik majd a választ a kutatók a ma (szeptember 10-én), magyar idő szerint 15:08:52-kor indult két GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) űrszonda segítségével. (Ez volt a napi két lehetséges startidőpont közül a második. Pénteken, az eredetileg tervezett indítási napon, mint ahogy ma 14:29-kor is, a légkör magasabb rétegeiben a szél túlságosan erősnek bizonyult.) A Delta-2 Heavy hordozórakéta a floridai Cape Canaveral 17B jelű indítóállásából emelkedett a magasba. A kétfokozatú rakétát oldalt kilenc szilárd hajtóanyagú segédrakéta is segítette. Ez volt a nagysikerű Delta-2 típus utolsó startja Floridából, 22 évnyi szolgálat után.

A repülés megkezdése után kb. 80 perccel, 8 percnyi időkülönbséggel válnak el a szondák a rakéta második fokozatától, hogy megkezdjék külön-külön útjukat a Hold felé. Ez az út meglehetősen komplikált lesz: 4,2 millió km útba, három és fél hónapba telik, mire a GRAIL-A és a GRAIL-B lefékez és pályára áll a Hold körül. A két szonda először a Nap-Föld rendszer L1 Lagrange-pontja környezetébe jut el, onnan jön aztán vissza. A bonyolult manőverek oka, hogy a közvetlenül a Hold felé indított szondák jelentős mennyiségű hajtóanyagot kell magukkal vigyenek, hogy a Holdhoz képest nagy relatív sebességüket kellően le tudják csökkenteni. A GRAIL szondák viszont kicsik (starttömegük kb. 300 kg), kevés üzemanyaggal rendelkeznek, ezért úgy tervezték pályájukat, hogy mire a Hold közelébe érnek, ne sokkal különbözzön a sebességük az égitestétől. Cél volt a takarékosság is: ha több hajtóanyagot vittek volna magukkal, emiatt vagy nagyobb teljesítményű, vagy két külön rakétát kellett volna indítani.

A tervezett pálya előnye továbbá, hogy a start esetleges késlekedése esetén is úgy lehet intézni a manővereket, hogy a két szonda pont december 31-én illetve január 1-jén érjen a Holdhoz. A déli pólus felől érkező űreszközök fedélzeti hajtóműveik 38 perces működtetésével állnak először 11,5 órás periódusú elnyúlt ellipszispályára. Ezt alakítják utána – nagyjából egy hónap elteltével – olyan poláris körpályákká, amelyeken a két „űrszondatestvér” szorosan követi egymást. E precíz kötelékrepülés megvalósítása lesz a földi irányítók legkényesebb feladata.

A két űreszköz a Hold körül. (Fantáziakép: Lockheed Martin / NASA / JPL-Caltech)

Az azonos felépítésű szondákból álló páros tagjai rádiójelek segítségével mérik egymás pontos távolságát, ami 100 és 225 km között változik majd. A 82 napig tartó tudományos mérési szakasz 55 km magas pályáról március 8-án kezdődik. Az adatokból a Hold körüli gravitációs mező térbeli változásaira lehet következtetni. Ennek alapján az égitest belső felépítésére vonatkozó modelleket pontosíthatják. A módszer ugyanaz, mint amit a Föld esetében a 2002-ben indított GRACE műholdakkal is alkalmaznak. A GRAIL szondák programja a jövő júniusi holdfogyatkozásig tart, ami a várakozások szerint az energiaellátás nélkül maradó, és csak kis akkumulátorokkal felszerelt űreszközök végét jelenti majd. A szondapáros tehát a decemberi és a jövő júniusi holdfogyatkozás közti napsütötte időszakot tudja kihasználni a működésre. A program megjósolható vége, 2012. június 4. után röviddel (napokon belül) annyira lecsökken a pályamagasságuk, hogy az égitest felszínébe csapódnak.

A becslések szerint a Hold innenső oldalának jelenleg ismert gravitációs térképéét százszor, a jószerivel ismeretlen túlsó oldaléét ezerszer meghaladó részletességű adatokhoz jutunk a GRAIL mérései nyomán. Ezután a Hold lesz az az égitest, amelyről a legjobb térbeli felbontású, űreszközökkel gyűjtött globális gravitációs adatok állnak majd rendelkezésre, beleértve a Földet is. (A Föld légköre megakadályozza, hogy ilyen alacsonyan keringjenek körülötte a műholdak.)

A GRAIL lesz az első űrprogram, amelynek keretében kötelékrepülést hajtanak végre egy másik égitest körül. A kutatók remélik, hogy a módszert hosszabb távon akár máshol is alkalmazhatják. Egy lehetséges célpont a Jupiter Europa holdja, ahol a felszín alatt feltételezett óceán áramlásait lehetne kimutatni ezzel a technikával.

Kapcsolódó cikkek:
Már a starthelyen a GRAIL
Növekszik Földünk lapultsága?
Óriáskráter a jég alatt
A Föld édesvízkészletei az űrből
Műholdakkal „látható” a talajvíz változása

Kapcsolódó linkek:
GRAIL információk (Spaceflight Now)
GRAIL honlap (NASA)