Διαστημικές αποστολές στη… γειτονιά του Ήλιου

Στο διάλογό του “Τίμαιος” ο Πλάτωνας, αλλά και στο έργο του “Περί απίστων” ο Παλαίφατος, διηγούνται την παράλογη ιδέα του Φαέθωνα, γιου του Ήλιου, να οδηγήσει το πατρικό άρμα πολύ κοντά στη Γη πυρακτώνοντας τμήματά της με αποτέλεσμα ο Δίας να τον κατακεραυνώσει, καταρρίπτοντάς τον στον Ηριδανό ποταμό… Ένα παράδειγμα από την αρχαία μυθοπλασία που προειδοποιεί γλαφυρά για το τι μπορεί να συμβεί αν ο Ήλιος και η Γη πλησιάσουν πολύ. Λίγες μόνο χιλιετίες αργότερα, ο άνθρωπος επιχειρεί να προσεγγίσει τον Ήλιο μέσω κατασκευασμάτων του τα οποία, εν είδει αρμάτων με ρομποτικούς αναβάτες, αντιστρέφουν τώρα την ιστορία του Φαέθωνα.

Το διαστημόπλοιο Helios (Ήλιος) του Αμερικανικού Οργανισμού Διαστήματος (NASA) κατέχει από το 1976 το ρεκόρ του ανθρώπινου αντικειμένου που πλησίασε περισσότερο το μητρικό μας αστέρα. Το σκάφος προσέγγισε τον Ήλιο σε απόσταση 63 ηλιακών ακτίνων, ή 44 εκατομμυρίων χιλιομέτρων περίπου, διαπερνώντας ακόμα και την τροχιά του Ερμή, του κοντινότερου στον Ήλιο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος (ας σημειωθεί ότι η Γη απέχει από τον Ήλιο περίπου 215 ηλιακές ακτίνες, ή 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα). Με βάση τον τρέχοντα προγραμματισμό το διαστημόπλοιο Solar Orbiter (Ηλιακός Δορυφόρος) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) θα καταρρίψει αυτό το ρεκόρ στις αρχές τις επόμενης δεκαετίας. Η αποστολή έλαβε την τελική έγκριση από τον Οργανισμό τον Οκτώβριο του 2011, με προγραμματιζόμενη εκτόξευση κατά το 2017 και επταετή χρόνο ζωής. Η τροχιά του σκάφους θα είναι ελλειπτική με διαδοχικά περιήλια και αφήλια, δηλαδή ελάχιστες και μέγιστες, αντίστοιχα, αποστάσεις από τον Ήλιο. Ένα εντυπωσιακό στοιχείο της τροχιάς του Solar Orbiter είναι η χρήση των πεδίων βαρύτητας των πλανητών Γη και Αφροδίτη, τα οποία το σκάφος θα χρησιμοποιήσει ως “βαρυτικές σφεντόνες”, επιφυλάσσοντας για τον εαυτό του το ρόλο της πέτρας. Μια πρωτιά της αποστολής θα είναι η τηλεπισκοπική παρατήρηση του Ήλιου έξω από την εκλειπτική, δηλαδή το επίπεδο περιστροφής της Γης γύρω από τον Ήλιο, με σκοπό την λεπτομερέστερη παρατήρηση των ηλιακών πόλων. Συνεπώς, οι παρατηρήσεις του Solar Orbiter αναμένονται με αγωνία, αφενός λόγω της νέας προοπτικής παρατήρησης και αφετέρου λόγω της μικρής, σχετικά, απόστασης από τον Ήλιο. Στο μέσο περίπου της αποστολής του ο Solar Orbiter θα φτάσει στο πρώτο του περιήλιο, στις 61 ηλιακές ακτίνες, ή 42 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τον Ήλιο, καταρρίπτοντας έτσι το ρεκόρ του Helios μετά από τέσσερις δεκαετίες.

Παράλληλα σχέδια υλοποιούνται και στην άλλη πλευρά του Ατλαντικού. Με βάση τα ως τώρα δεδομένα το 2018 θα εκτοξευτεί από τη NASA η αποστολή Solar Probe Plus (Ηλιακός Ερευνητής). Η επίσης επταετής αποστολή θα πραγματοποιήσει ελλειπτική τροχιά γύρω από τον Ήλιο με διαδοχικά περιήλια και αφήλια και χρήση της Αφροδίτης ως βαρυτική σφεντόνα. Στα τελευταία τρία περιήλια της αποστολής, κατά τα μέσα της επόμενης δεκαετίας, το σκάφος θα φτάσει στις 8.5(!) ηλιακές ακτίνες από την επιφάνεια του Ήλιου, ή περίπου στα 6 εκατομμύρια χιλιόμετρα, συντρίβοντας κυριολεκτικά κάθε προηγούμενο ρεκόρ.

Η ιστορία του Solar Probe είναι εξίσου εντυπωσιακή με την αποστολή καθαυτή. Σαν ιδέα, κυκλοφορεί για δεκαετίες. Στα μέσα της δεκαετίας του 1990 η NASA προσχεδιάζει μια αποστολή “βολίδα” η οποία θα έπεφτε, κυριολεκτικά, μέσα στον Ήλιο, δίνοντας πρωτόγνωρα δεδομένα για 16 περίπου λεπτά, πριν πυρακτωθεί λόγω της μεγάλης θερμοκρασίας. Το εγχείρημα απορρίπτεται λίγο αργότερα ως εξαιρετικά ριψοκίνδυνο, εν μέσω εκατέρωθεν αντιδράσεων. Στη συνέχεια υπάρχουν μεγάλα προβλήματα κόστους της αποστολής, για να βρεθεί τελικά η χρυσή τομή με την παρούσα σχεδίαση.

Εντυπωσιακό είναι και το γεγονός ότι, λόγω της μικρής απόστασης από τον Ήλιο, ο Solar Probe Plus δε θα “βλέπει” καθόλου τον αστέρα! Όλα τα όργανα θα βρίσκονται προστατευμένα πίσω από κατάλληλη θερμική ασπίδα η οποία θα παρεμβάλλεται συνεχώς ανάμεσα στο σκάφος και τον ηλιακό δίσκο. Αντί για τηλεσκοπικές παρατηρήσεις, συνεπώς, η αποστολή θα εκτελεί κατά βάση επιτόπιες μετρήσεις στη σκιά, με αισθητήρες που θα καταγράφουν το τοπικό μαγνητικό πεδίο και τις συνθήκες του πλάσματος, δηλαδή της ιονισμένης ύλης που κυριαρχεί σε αυτό το εξωτικό περιβάλλον. Με τη θερμοκρασία στην εξωτερική επιφάνεια της θερμικής ασπίδας να ξεπερνά τους 2000 βαθμούς Κελσίου κατά τα περιήλια, η θερμοκρασία λειτουργίας των οργάνων αμέσως πίσω από αυτή θα είναι θερμοκρασία δωματίου, δηλαδή περίπου 25 βαθμοί Κελσίου! Έστω και στιγμιαία απευθείας έκθεση οποιουδήποτε επιστημονικού οργάνου στην ηλιακή ακτινοβολία από τόσο κοντινή απόσταση θα επιφέρει την άμεση καταστροφή του. Το σημαντικό ρίσκο της αποστολής, παρ’ όλα αυτά, ισοσταθμίζεται από τα αναμενόμενα επιστημονικά δεδομένα: σε απόσταση 9 – 10 ηλιακών ακτίνων γεννάται ο ταχύς ηλιακός άνεμος – η ροή, δηλαδή, σωματιδίων πλάσματος προερχόμενων από τον Ήλιο – ο οποίος με ταχύτητα πολλών εκατοντάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο φτάνει ως τις εσχατιές του ηλιακού μας συστήματος οριοθετώντας το από το μεσοαστρικό χώρο. Η ερευνητική αξία των πρώτων απευθείας δεδομένων από αυτή την περιοχή, συνεπώς, είναι ανυπολόγιστη.

Δε θα πρέπει να δημιουργηθεί η εντύπωση ότι οι αποστολές Solar Orbiter και Solar Probe Plus λειτουργούν ανταγωνιστικά. Τουναντίον, καταρτίζονται λεπτομερή σχέδια συνεργιών, που θέλουν τον Solar Orbiter να παρατηρεί τηλεπισκοπικά τον ηλιακό άνεμο ή τη διάδοση των ηλιακών εκρήξεων και τον Solar Probe Plus να καταγράφει τα φαινόμενα επιτόπου, περνώντας κατ’ ουσία από μέσα τους. Η συγκυρία είναι ιδιαίτερα ευτυχής και αναμένεται να αποφέρει πολύτιμα συνδυαστικά δεδομένα που θα μελετώνται για πολλά χρόνια. Και το κυριότερο: ευελπιστούμε ότι η εξονυχιστική μελέτη και προετοιμασία των αποστολών θα αποτρέψει γι αυτές το ενδεχόμενο ενός άδοξου τέλους τύπου Φαέθωνα. Με άλλα λόγια, ελπίζουμε ότι η “ύβρις” του να πλησιάσουμε τόσο πολύ το γεννήτορα του πλανητικού μας συστήματος δε θα μας οδηγήσει σε ένα σύγχρονο διαστημικό Ηριδανό.

*Ο Δρ. Μανώλης Γεωργούλης είναι Ερευνητής του Κέντρου Ερευνών Αστρονομίας και Εφασμοσμένων
Μαθηματικών της Ακαδημίας Αθηνών.