Μια Disco σφαίρα στο διάστημα

Από σελίδα της NASA 9 Οκτωβρίου 2001

Σπουδαστές και επιστήμονες συνεργάζονται σε ένα πείραμα που γίνεται στο μακρυνό διάστημα, προκειμένου να ελέγξουν τα εξωτερικά όρια της γήινης ατμόσφαιρας.

Κανονικά όταν ένα διαστημικό σκάφος φεύγει μακριά από τη γήινη τροχιά, η ελπίδα των επίγειων ελεγκτών είναι πως αυτό θα μείνει επάνω στο διάστημα για αρκετό χρόνο. Αλλά τον περασμένο μήνα η NASA προώθησε κάτι διαφορετικό: ένα δορυφόρο του οποίου η αποστολή είναι να πέσει από τον ουρανό. Επιστρέφοντας δηλαδή στη Γη να βρίσκεται εκτός ελέγχου και με καμιά ελπίδα να διασωθεί. Αυτός άλλωστε είναι ο προορισμός του. 

Το όνομά του δορυφόρου είναι Starshine 3, και φαίνεται τόσο περίεργο όσο οι σκοποί της αποστολής του. Ο δορυφόρος είναι΄μια σφαίρα με πλάτος ενός μέτρου, στον οποίο στερεώνονται 1500 καθρέφτες, φτιαγμένους από σπουδαστές .
Οι παρατηρητές του ουρανού μπορούν εύκολα να τον δουν δεδομένου ότι πετά υπερυψωμένος, περιστρεφόμενος και ακτινοβολώντας όπως μια μεγάλου μεγέθους σφαίρα της disco.

Δεξιά : Ο δορυφόρος Starshine 3.

Ο "Starshine 3 βρίσκεται σε μια αποστολή για να εξερευνήσει τον εξωτερικό φλοιό της γήινης ατμόσφαιρας και να ανακαλύψει τι συμβαίνει στους δορυφόρους όταν βρίσκονται εκεί," εξηγεί ο καθ. Gil Moore, ο σκηνοθέτης του έργου του Starshine -- ένα μοναδικό πρόγραμμα που συνδυάζει την έρευνα με την εκπαιδευτική εργασία.

"Το έργο του Starshine είναι μια κοινοπραξία εθελοντών -- Πανεπιστήμια, κυβερνητικές αντιπροσωπείες, ιδιωτικές εταιρίες -- που καθοδηγούνται από το Αμερικανικό Ερευνητικό Εργαστήριο του Ναυτικού και το Διαστημικό Πρόγραμμα Επιχορήγησης," λέει. Οι σημαντικότεροι όμως συμμετέχοντες, είναι οι σπουδαστές. Περίπου 40.000 αυτών από όλα τα μέρη του κόσμου, βοηθούν να τελειοποιήσουν τους καθρέπτες του Starshine 3.

Και τώρα που η "σφαίρα disco" είναι στο διάστημα, οι σπουδαστές πρόκειται πάλι να βοηθήσουν στον έλεγχο του Starshine 3 καθώς πέφτει .... πρώτα αργά, έπειτα με μεγαλύτερη βιασύνη... πίσω στη Γη.

Το Starshine 3 χάνει ύψος λόγω της ατμόσφαιρας.

Δεξιάt:Στρώματα της ΓήΙνης ατμόσφαιρας. Η τροπόσφαιρα είναι το πρώτο στρώμα πάνω από την επιφάνεια της Γης.Είναι το στρώμα στο οποίο συμβαίνουν τα φαινόμενα του καιρού. Πολλά αεροσκάφη jet πετούν στην στρατόσφαιρα επειδή είναι πολύ σταθερή. Η στρατόσφαιρα δε περιέχει το στρώμα του όζοντος. Τα μετέωρα αναφλέγονται στην μεσόσφαιρα. Τα φαινόμενα του σέλαος συμβαίνουν στο κάτω στρώμα της θερμόσφαιρας, ενώ οι δορυφόροι όπως ο Starshine 3 και διαστημικά οχήματα όπως ο Space Shuttle έχουν την τροχιά τους στην ανώτερη θερμόσφαιρα.

Ο δορυφόρος βρίσκεται σε ύψος 470 χλμ επάνω από τη Γη σε μια περιοχή που οι επιστήμονες καλούν θερμόσφαιρα. Ο αέρας σε εκείνο το ύψος είναι πολύ αραιός -- περίπου 10¹² φορές λιγότερος πυκνός από τον αέρα στο επίπεδο της θάλασσας. Πράγματι, φαίνεται περισσότερο σαν το διάστημα παρά ένα μέρος της Γης. Η θερμόσφαιρα είναι εκεί που βρίσκεται ο διεθνής διαστημικός σταθμός (ISS), ο space shuttle και πολλοί άλλοι δορυφόροι που είναι σε τροχιά.

Ακόμα κι αν η θερμόσφαιρα είναι σχεδόν αραιή, είναι ακόμα αρκετά πυκνή για να μειώσει την τροχιακή ενέργεια από τους δορυφόρους με τη βοήθεια της αεροδυναμικής έλξης. Σύντομα αφότου ανυψώθηκε, ο Starshine 3 άρχισε να χάνει ύψος -- πέφτοντας μερικά μέτρα κατά τη διάρκεια των κάθε 90 λεπτών τροχιάς γύρω από τον πλανήτη μας. Το ίδιο πράγμα συμβαίνει στον ISS, και το φαινόμενο οποίο απαιτεί περιοδικές επανωθήσεις.

"Ο Starshine 3 θα κατεβεί αργά κατά τη διάρκεια των επόμενων 4 ετών," λέει ο Moore. Δεδομένου ότι βυθίζεται συνεχώς στα πιό πυκνότερα στρώματα της ατμόσφαιρας, το ποσοστό της τροχιακής μεταβολής του θα επιταχύνεται διαρκώς.

Τελικά, όταν βυθιστεί κάτω από την στρατόσφαιρα, το Starshine 3 θα φλεγεί ολοσχερώς. "Το τέλος του θα είναι θεαματικό," πρόσθεσε. Εάν η επανείσοδος συμβει τη νύχτα, η εκθαμβωτική αυτή βολίδα θα έριχνε αρκετό φως, τόση ώστε να διαβάσουν μια εφημερίδα οι νυχτερινοί αναγνώστες!

Δεν υπάρχει βέβαια κανένας κίνδυνος για κανένα στο έδαφος, σημειώνει ο Moore. "Σχεδιάσαμε τον δορυφόρο έτσι ώστε κατά 100% θα καεί ολοσχερώς περίπου 80 χλμ ψηλά." Εκτός από μερικές μικρές βίδες χάλυβα, το σώμα του διαστημικού σκάφους αποτελείται εξ ολοκλήρου από αργίλιο -- μια ουσία που θα ατμοποιηθεί κατά τη διάρκεια της πυρακτωμένης καθόδου του. "Δεν είχαμε καμία επιλογή," πειράζει ο Moore. "Ειδάλλως εγώ θα έπρεπε να αγοράσω ένα ασφαλιστήριο συμβόλαιο 100 εκατομμυρίων δολαρίων, με ένα ασφάλιστρο των $50.000." Το αργίλιο ήταν φτηνότερο.

Πάνω: Το Starshine 1, ένας ξάδελφος του Starshine 3 με μέγεθος μιας μπάλας του βόλεϋ, εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα της Γης πέρυσι.

Κανένας δεν ξέρει ακριβώς πότε ή που το Starshine 3 θα επιστρέψει επειδή η θερμόσφαιρα είναι απρόβλεπτη. Η γήινη ανώτατη ατμόσφαιρα "αναπνέει", ανταποκρινόμενη στη μεταβαλλόμενη ηλιακή δραστηριότητα. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών (όπως το 2000 και το 2001), γύρω από την αιχμή του κύκλου της 11-ετούς ηλιακής κηλίδας, το αστέρι της γειτονιάς μας είναι ισχυρό και μερικές φορές μια ακανόνιστη πηγή ακραίας υπεριώδους (EUV) ακτινοβολίας. Τα κύματα EUV θερμαίνουν την θερμόσφαιρα και την αναγκάζουν "να απλωθεί,", επιταχύνοντας έτσι την πτώση των δορυφόρων.

Δεξιά : Βρόχος μαγνητικών πεδίων πάνω από μια ομάδα ηλιακής κηλίδας όπου το καυτό αέριο καίγεται λαμπρά στα ακραία υπεριώδη μήκη κύματος. Τέτοια ακτινοβολία θερμαίνει την θερμόσφαιρα του πλανήτη μας και αυξάνει την έλξη της στην Γη-βάζοντας σε τροχιά τους δορυφόρους.

Ένας αρχικός στόχος λοιπόν της αποστολής είναι να ερευνήσει την σχέση αιτίου και αιτιατού, μεταξύ δηλαδή της ηλιακής δραστηριότητας και της μείωσης της ακτίνας της τροχιάς.

Οι υπολογισμοί παρουσιάζουν έντονο ενδιαφέρον για τους αρμόδιους για το σχεδιασμό της αποστολής του ISS και τους πιλότους των διαστημικών σκαφών που πετούν μέσω του σμήνους των αντικειμένων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη. "Ελπίζουμε ότι ο Starshine 3 θα βελτιώσει τις προβλέψεις μας ακόμη περισσότερο," λέει ο Gil Moore.