Galileo
Galileo - bezzałogowa sonda kosmiczna wystrzelona przez amerykańską agencję kosmiczna NASA w celu badania planety Jowisz i jego księżyców. Nazwa sondy została nadana na cześć wielkiego włoskiego astronoma epoki renesansu Galileusza (wł. Galileo Galilei), który korzystając ze skonstruowanego przez siebie pierwszego teleskopu odkrył cztery największe księżyce Jowisza (Europę, Io, Ganimedesa i Kallisto), nazwane później na cześć odkrywcy księżycami galileuszowymi.
Pierwotnie planowano, że Galileo będzie wspomagana przez rakietę na paliwo ciekłe, która skróciłaby lot do dwóch lat. Miała być też pierwszą sondą wystrzeloną przez prom kosmiczny. Jednak tuż przed planowanym lotem, nastąpiła katastrofa Challengera. Wówczas zabroniono tego typu ładunków. Po trzech latach, sonda wyniesiona została w przestrzeń kosmiczną 18 października 1989 przez wahadłowiec Atlantis w misji STS-34. W pierwszym etapie wieloletniej podróży przez Układ Słoneczny Galileo dokonał bliskich przelotów kolejno obok Wenus (10 lutego 1990 roku) oraz dwukrotnie obok Ziemi (8 grudnia 1990 i 8 grudnia 1992 roku). Ich celem było wykonanie manewrów przyspieszenia sondy w polu grawitacyjnym planet. Wspomagała ją mniejsza, niż pierwotnie zakładano, rakieta na paliwo stałe.
W drodze do gazowego giganta sonda jako pierwsza wykonała bardzo bliskie przeloty w pobliżu dwóch planetoid - 29 października 1991 roku Gaspry i 28 sierpnia 1993 roku Idy. Przelatując obok Idy Galileo odkrył Daktyla, pierwszy poznany księżyc, który okrąża asteroidę. W lipcu 1994 sonda jako jedyna obserwowała bezpośrednio momenty uderzenia fragmentów komety Shoemaker-Levy 9 w atmosferę Jowisza.
W czasie lotu wyszła na jaw awaria anteny sondy, która nie rozłożyła się prawidłowo. Prawdopodobnie spowodowały to lata spędzone w magazynie. Zagroziło to realizacji zadań misji w układzie Jowisza. Planowano, że będzie przekazywać zdjęcia co kilka minut. Teraz, co kilka dni. Na szczęście po zastosowaniu techniki kompresji danych i unowocześnieniu sieci anten odbiorczych na Ziemi zdołano przeprowadzić większość z zaplanowanych obserwacji. Do ich transmisji na Ziemię wykorzystano antenę pomocniczą o małej przepustowości informacji.
Sonda Galileo po wielu zmianach trajektorii przybyła w grudniu 1995 roku do układu Jowisza. Wcześniej, 13 lipca 1995 od sondy odłączono próbnik, który 7 grudnia wszedł w atmosferę gazowej planety i przez 57 minut wykonywał bezpośrednie pomiary w jej górnych warstwach. Tego samego dnia sonda włączyła swój silnik główny i weszła na orbitę wokół planety.
Przez 7 lat sonda fotografowała Jowisza oraz jego księżyce. Na jej zdjęciach dostrzeżono na Io czynne wulkany, a na Europie ślady wskazujące na istnienie ukrytego pod lodem oceanu.
Naukowcy chcieli sprawdzić przede wszystkim czy pod lodową skorupą Europy nie ma płynnego oceanu wody. Pojazd kosmiczny nie został przez startem należycie odkażony. Obawiając się żeby sonda nie “zanieczyściła” jowiszowego księżyca ewentualnymi ziemskimi drobnoustrojami, co mogłoby tam spowodować ekologiczną klęskę, jeżeli ziemskie bakterie opanują hipotetyczne oceany tego księżyca Galileo została skierowana w czeluści Jowisza. 21 września 2003 roku, sonda spłonęła w jego atmosferze - z prędkością 50 km/s wpadła do atmosfery Jowisza i zamieniła się w rozgrzaną chmurę gazu.
Galileo wykonał zdjęcia: Jowisza, Księżyca, Ziemi, komety Shoemaker-Levy 9, Europy i Ganimedesa.
W czasie podróży przez pas planetoid wykonała zdjęcia Idy, Gaspry i Daktyla.
Cassini-Huygens
Cassini-Huygens - wspólna bezzałogowa misja kosmiczna NASA, ESA i Włoskiej Agencji Kosmicznej ASI, mająca na celu badanie Saturna oraz jego księżyców. Szczególnym obiektem jej badań jest Tytan. Sonda składa się z dwóch głównych elementów: orbitera Cassini, nazwanego na cześć astronoma Giovanniego Domenico Cassiniego, oraz próbnika Huygens, ochrzczonego tak na cześć astronoma Christiaana Huygensa.
Pojazd wystrzelony 15 października 1997 roku przy pomocy rakiety nośnej Titan IV, wszedł na orbitę Saturna 1 lipca 2004. Przedtem, już 11 czerwca 2004, przeleciała 2000 km od Febe, jednego z najbardziej oddalonych od planety księżyców. 25 grudnia 2004 od sondy odłączył się próbnik Huygens. 14 stycznia 2005 dotarł on do Tytana, jednego z księżyców Saturna i po wejściu w atmosferę i opadnięciu na powierzchnię przekazał za pośrednictwem sondy Cassini dane naukowe. Cassini jest pierwszym pojazdem, który wszedł na orbitę Saturna i czwartym, który zbliżył się do tej planety. Sonda wykonała bardzo dokładne zdjęcia pierścieni Saturna. Na podstawie przeprowadzanych wcześniej symulacji komputerowych podejrzewano związek między istnieniem księżyców oraz istnieniem i kształtem pierścieni planety. Dzięki zdjęciom udało się te podejrzenia potwierdzić.
Dzięki zdjęciom otrzymanym z sondy Cassini było możliwe również odkrycie czterech księżyców Saturna: Daphnis, Methone, Pallene i Polideukesa.
BepiColombo
BepiColombo – planowana wspólna sonda kosmiczna ESA i JAXA (będzie to pierwsza wspólna misja tych agencji kosmicznych) do badania Merkurego. Oba próbniki dotrą do celu w 2019 roku. W związku z ograniczeniami budżetowymi anulowano projekt lądownika (MSE).
BepiColombo ma być największym do tej pory statkiem kosmicznym napędzanym silnikiem jonowym zasilanym energią słoneczną. Silnik ten będzie, dość nietypowo, służył głównie do hamowania, a nie rozpędzania statku, gdyż BepiColombo będzie leciał w kierunku Słońca (spadał w jego kierunku) i aby móc wejść na orbitę Merkurego, będzie musiał utrzymywać odpowiednią prędkość, zwiększającą się z wyniku przybliżania się do Słońca, i nie rozpędzać się nadmiernie.
Nazwa sondy pochodzi od włoskiego matematyka i inżyniera, Giuseppe (Bepi) Colombo, który wynalazł manewr asysty grawitacyjnej, bez którego niemożliwe byłyby dotychczasowe loty międzyplanetarne. Colombo pomógł NASA w ustaleniu trajektorii lotu sondy Mariner 10. Wysłany w 1973 r. Mariner 10, był do 14 stycznia 2008 roku jedynym statkiem kosmicznym, który dotarł do planety Merkury. Wykonał on pierwszy manewr asysty grawitacyjnej z pomocą Wenus.
Deep Impact
Deep Impact - sonda kosmiczna wystrzelona przez NASA 12 stycznia 2005 roku z przylądku Canaveral, której celem jest zbadanie składu jądra komety Tempel 1. Nigdy dotąd tego typu misje nie były prowadzone. Lot sondy odbywał się z prędkościa 10,3 km/s i był przewidziany na 174 dni.
4 lipca 2005 nastąpiło uderzenie specjalnego elementu (tzw. impactora) w kometę Tempel 1, co utworzyło krater o średnicy 120 m i głębokości 25 m. Sonda wykonała zdjęcia odsłoniętego jądra komety, dostarczając wielu nowych informacji. Uderzenie impaktora, poruszającego się z prędkością 37 000 km/h, było porównywalne z wybuchem 4,5 ton dynamitu. Należy jednak pamiętać że to impaktor poprzedzał kometę w ruchu orbitalnym wokół Słońca będąc od niej wolniejszym o 10,2 km/s (więc w rzeczywistości to kometa uderzyła w impaktor, taranując go jak przeszkodę na swoim torze).
Mars Odyssey 2001 Orbiter
Mars Odyssey 2001 Orbiter - to sonda kosmiczna wysłana 7 kwietnia 2001 w kierunku Marsa przez NASA w ramach programu Mars Exploration Program. Pojazd wszedł na orbitę wokół planety 24 X 2001 roku. Główną misją Odyssey jest poszukiwanie śladów wody i lodu wodnego na i pod powierzchnią Marsa oraz badanie aktywności wulkanicznej. Po osiągnięciu głównych celów, NASA zaaprobowała wydłużenie misji do sierpnia 2006 roku. Obecnie, statek kontynuuje badania naukowe oraz służy jako przekaźnik utrzymując łączność między Ziemią a pojazdami misji MER Spirit i Opportunity.
2001 Mars Odyssey to pozostałość po programie Mars Surveyor 2001 Project, pierwotnie zakładano wysłanie dwóch oddzielnych statków: orbitera Mars Surveyor 2001 Orbiter i lądownika Mars Surveyor 2001 Lander. Misję lądownika odwołano w ramach reorganizacji programu Mars Exploration Program. Orbitera przemianowano na 2001 Mars Odyssey, w ramach hołdu składanego Arthurowi C. Clarke’owi, i jego dziełu, “2001 Space Odyssey” (2001 Odyseja Kosmiczna). Statek został zbudowany przez Lockheed Martin Astronautics i laboratoria Jet Propulsion Laboratory. Konstrukcja w znacznej mierze oparta została na planach sondy Mars Climate Orbiter.
Sonda wykonała serię manewrów przed wejściem na docelową orbitę marsjańską:
- okołoziemska orbita parkingowa, od 7 IV 2001 (15:12 UTC): 195 x 215 km; 52°
- okołosłoneczna orbita transferowa, od 7 IV 2001 (15:24 UT): 10,982 x 1,384 j.a.; 3,05°
- ucieczka z ziemskiego pola grawitacyjnego, 10 IV 2001 (ok. 19:00 UT)
- zbliżenie do Marsa: 24 X 2001 (02:26 UT)
- eliptyczna orbita przechwytująca oraz hamowanie atmosferyczne, od 24 X 2001 do 11 I 2002: 272 x 26818 km; 93,42° (perymartius nad północnym biegunem Marsa)
- korygowanie orbity, od 11 I 2002 do 30 I 2002: 201 x 500 km (w styczniu 2002)
- polarna orbita docelowa, 30.I.2002: 400 x 400 km, 2h; 90°
Statek dotarł do Marsa 24 października 2001. Orbitę przechwytującą osiągnął odpalając główny silnik na 19,7 min. Następnie poprzez regularne, okresowe wchodzenie w wyższe partie atmosfery Marsa, sonda wyhamowywała i zacieśniała orbitę zbliżając ją coraz bardziej do kołowej. Manewr hamowania atmosferycznego pozwolił na zaoszczędzenie około 200 kg paliwa. Główna misja sondy trwała 917 dni (do lipca 2004). Obecnie 2001 Mars Odyssey wykonuje misję rozszerzoną, w tym służy za istotny element komunikacji między Ziemią a łazikami MER. Sonda transmituje ok. 85% wszystkich danych nadsyłanych przez nie.
Misja 2001 Mars Odyssey otrzymała również (jako jedyna w historii?) własną oficjalną muzykę towarzyszącą. Jest nią symfonia chóralna “Mythodea”, napisana przez Vangelisa.
Misja kosztowała 297 milionów USD, w tym opracowanie i zbudowanie statku oraz instrumentów naukowych - 165 mln. USD., wystrzelenie - 53 mln. USD., kontrola misji i przetwarzanie danych naukowych - 79 mln. USD.
Beagle 2
Beagle 2 - brytyjski lądownik, który w roku 2003 miał wylądować na powierzchni Marsa, jednak w czasie tej procedury łączność między nim a statkiem matką Mars Express została utracona. Potwierdzenie lądowania miało dotrzeć na Ziemię 25 grudnia 2003 roku, jednak tak się nie stało. Dnia 6 lutego 2004 Beagle 2 został oficjalnie uznany za utracony.
Lądowanie pojazdu na Marsie było częścią misji Mars Express, prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną.
Sonda kosmiczna
Sonda kosmiczna – zautomatyzowany, bezzałogowy statek kosmiczny przeznaczony do prowadzenia badań naukowych w przestrzeni pozaziemskiej.
Sondy kosmiczne wynoszone są przez rakiety lub na pokładzie wahadłowców. Wyposażone w kamery i aparaturę naukową, zbierają dane i przesyłają je na naszą planetę drogą radiową.
Loty sond kosmicznych wzbudzają dużo mniejsze zainteresowanie niż loty załogowe. W praktyce okazało się, że działające poza ziemią roboty badawcze dostarczyły nauce dużo więcej informacji niż ludzie. Najważniejszą zaletą maszyn, jest brak konieczności zabierania ogromnych ilości tlenu i wody. Utrzymanie ludzkiego organizmu przy życiu poza Ziemią jest bardzo kosztowne. Jeden lot promu kosmicznego odpowiada wysłaniu na Marsa około pięciu robotów badawczych. Strata sondy kosmicznej powoduje wielki smutek jej konstruktorów, a śmierć siedmiu astronautów żałobę narodową. Zwolennicy lotów załogowych podkreślają jednak, że ryzyko oraz koszty wysyłania ludzi w kosmos, równoważy otwarcie dla ludzkości nowej przestrzeni rozwoju. Jednak nawet w załogowych lotach kosmicznych sondy są niezbędne. Zautomatyzowane statki Progress dostarczają na stacje kosmiczną zapasy.
Największy problem przy zastosowaniu sond kosmicznych w odległym kosmosie, to opóźnienie komunikacji. Wyłącznie roboty na Księżycu mogą być zdalnie sterowane przez ludzi. Marsjańskie łaziki w najgorszym przypadku muszą czekać aż pół godziny na reakcję operatora. Tyle czasu fale radiowe biegną w obie strony. Sondy wyposażane są jednak w coraz szybsze komputery, które pozwalają im na samodzielne podejmowanie decyzji i prowadzenie badań.
Niektóre sondy kosmiczne spełniają swoje zadania krążąc na orbicie wokół Ziemi jako jej sztuczne satelity. Oprócz celów naukowych służą one zastosowaniom komercyjnym. Mogą pomagać meteorologom w przewidywaniu pogody, służyć komunikacji, czy jako satelity geostacjonarne transmitować programy telewizyjne. Sieć sond umieszczonych na niskich orbitach tworzy system nawigacyjny GPS, dzięki któremu możliwe jest dokładne określenie pozycji na całej kuli ziemskiej.
Jednak dla nauki najważniejsze okazały się sondy badające planety Układu Słonecznego i przestrzeń kosmiczną poza nim. Sondy jako nasze zdalne oczy i uszy dotarły w pobliże komety Halleya, kilku planetoid i na wszystkie planety Układu Słonecznego.
Najdalej zawędrowały sondy kosmiczne Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 i Voyager 2, które opuściły już Układ Słoneczny i pomknęły ku innym gwiazdom naszej galaktyki. Na ich pokładzie umieszczono informacje o mieszkańcach planety ludzi. Zakodowane przez naukowców przesłanie dotrze w pobliże najbliższych gwiazd za więcej niż 40 000 lat. Sondy kosmiczne stanowią ważny element w badaniach dotyczących Słońca. Sonda SOHO stale obserwuje naszą niespokojną gwiazdę ostrzegając nas przed nagłymi uderzeniami wiatru słonecznego.
Dla współczesnej astronomii przełomowe okazały się badania prowadzone przez sondy spoglądające ku odległym gwiazdom. Teleskop Hubble’a sfotografował szereg odległych supernowych, czym pomógł określić, jak szybko w swojej historii rozszerzał się Wszechświat. Sondy COBE i WMAP umożliwiły zbadanie niejednorodności promieniowania tła, które pochodzi sprzed 13,6 mld lat. Badacze zajmujący się kosmologią obserwacyjną mogli wykluczyć kilka z proponowanych hipotez dotyczących początków naszego Wszechświata.
Najważniejsze misje sond kosmicznych
- 1962 – Mariner 2 – badania Wenus
- 1972 – Pioneer 10, Pioneer 11 – badania Jowisza i Saturna, pierwsze sondy, które opuściły Układ Słoneczny
- 1973 – Łunochod 2 – badanie Księżyca
- 1976 – Viking 1, Viking 2 – poszukiwanie życia na Marsie
- 1977 – Voyager 1, Voyager 2 – badanie planet zewnętrznych: Jowisza, Saturna, Urana, i Neptuna
- 1989 – COBE – obserwacja promieniowania tła
- 1989 – Galileo – Jowisz i jego księżyce
- 1990 – Hubble Space Telescope – badania wszechświata
- 1997 – Mars Pathfinder – badanie Marsa (lądownik z pojazdem)
- 2003 – WMAP – badanie niejednorodności promieniowania tła
- 2004 – Mars Exploration Rover – badanie powierzchni Marsa za pomocą dwóch robotów
- 2005 – Cassini-Huygens – lądowanie na Tytanie
Mars Pathfinder
Mars Pathfinder - sonda kosmiczna NASA przeznaczona do badań Marsa. Sonda składała się z dwóch części: lądownika i sześciokołowego pojazdu o nazwie Sojourner. Był to pierwszy w historii badań Marsa pojazd sterowany z ziemi poruszający się po powierzchni obcej planety. Przejechał w sumie 52 metry. Pathfinder przesłał 16 tys. zdjęć z lądownika i 550 zdjęć z pojazdu. Dokonał także 15 analiz chemicznych skał i zebrał mnóstwo danych o czynnikach pogodowych panujących na Marsie.
Start nastąpił 4 grudnia 1996 z przylądka Canaveral na Florydzie. Sondę wyniosłą rakieta Delta II-7925, która zawierała część na paliwo stałe oraz trzystopniowe dopalacze. Podczas siedmiomiesięcznej podróży na Marsa dokonano czterech manewrów korekcji trajektorii. Do zamortyzowania upadku po raz pierwszy użyto poduszek powietrznych. Lądowanie nastąpiło 4 lipca 1997 roku na równinie Ares Vallis. Tego samego dnia sonda przesłała na Ziemię pierwsze zdjęcia łącznie z kolorową mozaiką równiny. W drugim marsjańskim dniu misji (lub Solu 2) pojazd Sojourner zjechał na powierzchnię i rozpoczął badania gleby za pomocą spektrometru rentgenowskiego (APXS). Przez następne dwa i pół miesiąca Sojourner badał skład chemiczny 15 kamieni i wykonał wiele eksperymentów stworzonych z myślą o ulepszeniu przyszłych pojazdów. Sonda działała do 27 września 1997 roku. Przyczyną utraty łączności było prawdopodobnie wyczerpanie się baterii trzymających ciepło, gdyż zaprojektowano je na jeden miesiąc działania.
Wiatr słoneczny
Wiatr słoneczny - strumień cząstek wypływających ze Słońca, składających się przede wszystkim z protonów i elektronów o dużej energii (rzędu 500 keV na cząstkę). Rozchodzą się one promieniście we wszystkich kierunkach. Ruch cząstek deformuje pole magnetyczne Słońca i galaktyki oraz wiatr galaktyczny w wyniku czego nie ma on symetrii sferycznej (przestrzeń “wypełniona” wiatrem słonecznym nie jest kulą). Jednocześnie pole magnetyczne Słońca spowalnia wiatr słoneczny, zmniejszając prędkość wiatru a tym samym ograniczając jego zasięg.
Voyager 1
Voyager 1 - (pl. Podróżnik 1) bezzałogowa sonda kosmiczna NASA, wystrzelona z Przylądka Canaveral na Florydzie 5 września 1977 roku. Obecnie jest najdalszym i ciągle działającym obiektem wysłanym w przestrzeń kosmiczną przez człowieka. Od Ziemi dzieli ją odległość już ponad 100 j.a. Sygnał wysłany przez sondę w kierunku anten Deep Space Network potrzebuje około 14 godzin na przebycie tej drogi. Pierwotnym celem misji Voyagera 1 było zbadanie Jowisza i Saturna oraz ich księżyców. Obecnie główny cel stanowi badanie heliopauzy oraz pomiar właściwości fizycznych przestrzeni międzygwiezdnej. Dalsze badanie wiatru słonecznego jest niemożliwe po awarii w 1990 roku instrumentu umożliwiającego wykonywanie pomiarów.
Sondę początkowo planowano nazwać Marinerem 11 i włączyć ją do programu Mariner. Jej misja od samego początku miała wykorzystać technikę przyspieszania w polu grawitacyjnym planet, co pozwala na osiągnięcie dużych prędkości bez konieczności używania paliwa. Szczęśliwym trafem rozpoczęcie lotu zbiegło się w czasie z bardzo korzystnymi położeniem planet, które umożliwiło odwiedzenie wszystkich gazowych olbrzymów: Jowisza, Saturna, Urana i Neptuna przez jeden próbnik. Przy okazji cała seria asyst grawitacyjnych uczyniła z Voyagera 1 najszybszy obiekt wysłany przez człowieka w kosmos (Sonda New Horizons została wystrzelona w kosmos ze znacznie większą prędkością niż Voyager 1 jednak korzystając tylko z jednej asysty grawitacyjnej opuszczając układ słoneczny nigdy Voyagera nie wyprzedzi [1] ). Voyager 1 wystrzelony później niż Voyager 2 wyprzedził swoją siostrzaną jednostkę i pierwszy dotarł do dalszych planet Układu Słonecznego.
Podczas przelotu obok Jowisza wykonał on serię zdjęć i pomiarów dzięki którym odkryto wulkany siarkowe na Io.
Po przyspieszeniu w polu grawitacyjnym Jowisza Voyager dotarł do kolejnej planety Układu Słonecznego - Saturna. Największe zbliżenie nastąpiło 12 listopada 1980 roku. Skuszeni możliwością zbadania atmosfery Tytana, największego satelity planety, naukowcy zdecydowali się na przerwanie misji do dalszych planet i skierowanie sondy na trajektorię umożliwiającą zbadanie tego obiektu. Kolejne przyspieszenie w polu grawitacyjnym Tytana skierowało Voyagera 1 poza płaszczyznę ekliptyki, kończąc tym samym jego misję planetarną.
Sonda dotarła do krańców Układu Słonecznego. Obecnie wszyscy naukowcy z zespołu Voyagera zgadzają się, że statek kosmiczny znalazł się prawdopodobnie w obszarze tzw. szoku końcowego. Ocenia się, że komunikacja z sondą będzie możliwa do 2030 roku.
15 sierpnia 2006 o godzinie 11:23 polskiego czasu Voyager 1 dotarł na odległość 100 j.a. od Słońca.
W sierpniu 2007 r. Voyager 1 znajdował się w odległości 15 591 090 083 km (104,22 j.a., czyli ponad 14 godzin i 26 minut świetlnych) od Słońca. Sonda oddala się od niego z prędkością 17,115 km/s, czyli 61.614 km/h w kierunku gwiazdy AC+793888 w konstelacji Żyrafy. Za około 40.000 lat Voyager 1 minie gwiazdę AC+793888 w odległości około 1,6 roku świetlnego.