ASTRONAUTYKA - EKSPLORACJA UKŁADU SŁONECZNEGO

5. Eksploracja Układu Słonecznego

5.1. Jaka sonda kosmiczna odleciała najdalej od Słońca ?

Cztery sondy, które przekroczyły trzecią prędkość kosmiczną, znajdują się obecnie (koniec roku
2002) w następujących (zaokrąglonych do jedności) odległościach względem Słońca:

Voyager-1: 87 AU

Pioneer-10: 80 AU

Voyager-2: 70 AU

Pioneer-11: 60 AU

AU - jednostka astronomiczna równa średniej odległości Ziemi od Słońca, czyli około 149,6
miliona km; aphelium orbity Plutona to 48 AU.

Ciekawostką jest to, Ŝe sondy Voyager 1,2 nadal funkcjonują i wykonują badania naukowe
przestrzeni kosmicznej (stopniowo redukowane wraz ze zmiejszaniem się wydajności
energetycznej ich generatora RTG). Rozplanowano dla nich zadania do roku 2025, gdy skończą
się zapasy paliwa w generatorze radioizotopowym RTG, zasilającym sondy w elektryczność.
Jeśli tak zakończy się misja Voyagerów, to uŜyteczne dla ludzkości byłyby przez blisko 60 lat!

Dane z 13 sierpnia 2006:

Voyager-1: 100 AU

Pioneer-10: 91,2 AU

Voyager-2: 80,4 AU

Pioneer-11: 70,4 AU

Voyager 1 i 2 nadal funkcjonują poprawnie - według planu naziemnej kontroli misji.

5.2. Czy moŜna przeprowadzić terraformowanie Marsa ?

Istnieją juŜ takie plany np. naszkicowane przez C.Sagana czy R.Zubrina.

Kluczem do procesu jest wywołanie efektu cieplarnianego np. poprzez uwolnienie zasobów CO

z czap polarnych i regolitu, co prawdopodobnie zwiększyłoby gęstość atmosfery kilkukrotnie
doprowadzając do wzrostu ciśnienia przy powierzchni do poziomu 500 hPa (połowa
ziemskiego). MoŜna tego dokonać poprzez umieszczenie na orbicie wokółmarsjańskiej luster
słonecznych ogrzewających powierzchnię lub wykorzystując zmodyfikowane genetycznie
bakterie.

Atmosfera ostatecznie wzbogacona będzie w tlen pozyskany na drodze fotosyntezy za pomocą
bakterii i roślin zdolnych przetrwać w atmosferze beztlenowej, a poźniej stopniowo wprowadzać
się będzie coraz to bardziej efektywne rośliny.
Stosując ten proces przy aktualnej technologii ziemskiej, naleŜy się liczyć z tym, Ŝe potrwa to
parę tysięcy lat, lecz wiele procesów moŜe dokonywać się bez bezpośredniego nadzoru
człowieka.

Problem jednak będzie, jeśli twórcy nie doczekają końca swego dzieła, ale mimo wszystko Mars

Strona 1 z 4

posiadłby wówczas odprysk ziemskiego Ŝycia, być moŜe w przyszłości wytwarzając na drodze
ewolucyjnej własne istoty inteligentne.

5.3. Jakie cenne minerały/pierwiastki moŜna wydobywać na
KsięŜycu ?

Nasza współczesna wiedza o minerałach księŜycowych oparta jest głównie na wynikach badań
próbek gruntu przywiezionych na Ziemię przez załogowe wyprawy programu Apollo. Wykryto w
nich praktycznie te same minerały, co występujące na Ziemi, otwierając tym drogę do
przyszłego zagospodarowania KsięŜyca.
Na uwagę zasługuje zwłaszcza oszacowanie ilości dostępnego izotopu helu He

. Na Ziemi jest

on wielką rzadkością, a na KsięŜycu występuje w ilościach o parę rzędów wielkości większych.
Hel He

ciekawi fizyków jądrowych, poniewaŜ reakcja syntezy termojądrowej jest stosunkowo

prosta przy zastosowaniu tego substratu. Być moŜe po skonstruowaniu reaktorów
termojądrowych (gorących), paliwo do nich pozyskiwać się będzie przede wszystkim z
KsięŜyca.

5.4. Czy moŜliwa jest budowa orbitalnych elektrowni ?

Technicznie rzecz biorąc, to jest moŜliwa nawet i dziś budowa elektrowni orbitalnej, która
przetwarzać będzie energię słoneczną.
Istnieją jednak główne dwa problemy:

finansowanie przedsięwzięcia,

bezkonfliktowe przekazanie energii na Ziemię.

Jeśli chodzi o drugi problem, który moŜe być rozpatrywany w aspektach ścisłych, to obecnie
naukowcy raczej przychylają się do koncepcji transmisji wiązek mikrofalowych o stosunkowo
niskiej gęstości energetycznej. UmoŜliwi to ominięcie ograniczeń związanych z moŜliwym
sklasyfikowaniem takiej instalacji jako ofensywnej broni kosmicznej i uniknie się takŜe
zarzutów ze strony ekologów co do katastroficznej szkodliwości takiej wiązki (np. dla
przelatujących ptaków).

5.5. Gdzie najlepiej ulokować bazę na KsięŜycu ?

W trakcie trwania programu Apollo wydawało się, Ŝe w bliskiej przyszłości nastąpi budowa
stałej, załogowej bazy księŜycowej. Niestety, jej koszty przestały być akceptowalne zarówno
dla społeczństwa USA jak i ZSRR, krajów wówczas przodujących w badaniach kosmicznych.

Obecnie planuje się, Ŝe jeśli juŜ powstawać będzie taka baza, to w duŜej mierze finansowanie
jej działalności odbywać się winno ze źródeł komecyjnych. MoŜliwe jest to do spełnienia jeśli

Strona 2 z 4

nada się jej charakter turystyczny z licznymi atrakcjami. Dla tak określonych zadań najlepiej
nadają się okołobiegunowe obszary KsięŜyca, gdzie to na bazie istniejącego krateru zbudowana
byłaby baza przykryta od góry szklana kopułą, utrzymująca ziemską atmosferę wewnątrz.
Bliskobiegunowe jej zlokalizowanie pozwoli takŜe na dość prostą konstrukcję luster słuŜących
do oświetlania bazy promieniami słonecznymi, a takŜe do jej dogrzewania przez praktycznie
cały czas bez względu na pozycję KsięŜyca względem Ziemi i Słońca (w innych szerokościach
selenograficznych noc trawałaby nawet i dwa tygodnie).
Istnieje teŜ prawdopodobieństwo znalezienia lodu w tych obszarach (dane z sondy Clementine,
Lunar Prospector), co ułatwiłoby jej funkcjonowanie i potaniło koszty eksploatacji.

5.6. Jaką najwiekszą prędkość osiągnął statek kosmiczny ?

Mniejsza o prędkość względem Słońca, bo tu przodują wszystkie sondy, które przekroczyły III
prędkość kosmiczną (Pioneer 10 i 11, Voyager 1 i 2). Do czasu samobójczego lotu sondy
Galileo największą prędkość względną (względem Jowisza) miał atmosferyczny próbnik
wypuszczony z sondy Galileo na Jowisza. Jego względna prędkość wynosiła około 47 km/s.
21 września 2003 sama sonda Galileo, zgodnie z planem NASA zanurzyła się w atmosferze
Jowisza w samobójczym locie z prędkością 48,26 km/s względem Jowisza.

5.7. Jak długo leci się na Marsa ?

Czas podróŜy zaleŜy od przyjętej trajektorii misji oraz zasobów energetycznych.
RozwaŜmy następujące trajektorie:

Hohmanna (minimalnoenergetyczna),

Bezpośrednia,

Opozycyjna.

1. Trajektoria Hohmanna.
Omówiona została szczegółowo w dziale

Fizyka

2. Trajektoria bezpośrednia.
Wymaga największego zuŜycia energii, gdyŜ trajektoria ta wykorzystuje dla startu okres
największego zbliŜenia planet i w przypadku skrajnym staje się trajektorią fotonową (dla
podróŜy z prędkością światła). W realnym przypadku prędkości podróŜne ograniczają się do 30-
40 km/s wzgędem Słońca. Trajektoria ta wymaga za to największej zmiany prędkości przy
dolocie (hamowania), ale jest za to najkrótsza czasowo.

3. Trajektoria opozycyjna.
Start odbywa się, gdy Ziemia i Mars znajdują się po tej samej stronie Słońca i ponadto
wykorzystuje się asystę grawitacyjną w okolicach Wenus podczas lotu na Marsa lub podczas
lotu powrotnego. Pozwala minimalizować całkowity czas misji, ale kosztem skróconego pobytu
na Marsie.

Porównanie przykładowych planów podróŜy na Marsa.

Trajectoria

Hohmanna Bezpośrednia Opozycyjna

Czas podróŜy na Marsa

259 dni

70 dni

180 dni

Strona 3 z 4

Aktualizacja: 2008-04-21 21:30

FAQ-System 0.4.0, HTML opublikowal: (STS)

Źródło:

Kelsey B. Lynn

5.8. Dlaczego współczesne zdjęcia z Marsa są w większosći
czarno-białe ?

Chodzi o to, Ŝe matryca, Ŝeby była kolorowa, musi być zbudowana z komórek czułych na róŜne
długości fali. No i:
- po pierwsze: pociąga to za sobą pewne straty w rozdzielczości, bo zamiast gęsto
upakowanych "pełnowartościowych" pikseli, mamy gęsto upakowane subpiksele (np. RGB),
więc efektywna rozdzielczość spada (ewentualnie moŜna zastosować mniejsze subpiksele, ale
wtedy z kolei pogarsza się stosunek sygnału do szumu uzyskiwany z matrycy),
- po drugie: w powaŜnych misjach nie chodzi o kolorowe 'fotki', a o to, Ŝeby móc uzyskać np.
wycinkowe widma (istotne dla geologów, biologów) z dość szerokiego zakresu długości fali e-
m, a to jest znacznie prostsze i efektywniejsze w realizacji przez "uniwersalny" chip, czuły na
szeroki zakres widma doposaŜony w filtry, które przepuszczają ten wycinek, który akurat jest
nam w tej chwili potrzebny.

MoŜna się wręcz cieszyć, Ŝe akurat niektóre filtry pozwalają na uzyskanie czegoś zbliŜonego do
kanałów R, G i B, dzięki czemu moŜna sobie poskładać obraz przynajmniej w przybliŜeniu taki,
jakim by go mogły zobaczyć nasze oczy.

W przypadku takich sond jak MER (Spirit, Opportunity) wykorzystuje się kamery nawigacyjne o
mniejszych wymaganiach i w zasadzie jest tu miejsce na zastosowanie wersji kolorowej
zamiast monochromatycznej, ale pamiętajmy, Ŝe sprzęt do misji zatwierdzano pod koniec lat
90-tych XXw. i wówczas kolorowe matryce CCD miały jeszcze duŜą zawodność i niestabilność
temperaturową (jak na warunki kosmiczne). Podobnie z sondą Cassini, dla której sprzęt
zatwierdzano jeszcze wcześniej, więc postawiono na technologię sprawdzoną i niezawodną.

Czas podróŜy na Ziemię

259 dni

70 dni

430 dni

Czas pobytu na Marsie

457 dni

791 dni

30 dni

Całkowity czas misji

975 dni

930 dni

640 dni

Średnia dawka promieniowania

52 rem

58 rem

Czas przebywania w niewaŜkości

360 dni

140 dni

610 dni

Przelot w pobliŜu Wenus

Nie

Tak

Strona 4 z 4