Ogon kota a definitywna awaria satelity KEPLER

Misja satelity KEPLER wystrzelonego w marcu 2009 przez NASA została nagle przerwana. Była ona w ostatnich dwóch - trzech latach jednym z bardziej spektakularnych działań w poznawaniu Kosmosu.

W Salonie24 ciekawe teksty o misji KEPLERa napisali

NU Z GLIWIC: Nowe odkrycia Keplera - 26 nowych planet

i

ZBIGWIE: O BOŻE! WSZECHŚWIAT JEST PEŁEN PLANET!

Satelita KEPLER na obrazku artysty

Przypomnę że satelita KEPLER został umieszczony na orbicie wokółsłonecznej nieco większej niż orbita Ziemi co powoduje że w swoim ruchu orbitalnym wokół Słońca jest coraz bardziej wyprzedzany przez Ziemię i stale się od nas oddala.

Zadaniem satelity było wyszukiwanie w Naszej Galaktyce planet podobnych do Ziemi zarówno z racji ich wielkości jak i odległości od jej słońca tak aby warunki fizyczne na niej mogły były podobne do ziemskich, przede wszystkim aby na ich powierzchni mogła znajdować się woda w stanie ciekłym.

Wycinek kopuły niebieskiej penetrowanej przez teleskop KEPLER był niewielki, około 100 stopni kwadratowych czyli tylko 0,28% otaczającego nas nieba.
Teleskop satelity został skierowany w stronę gwiazdozbiorów Łabędzia, Lutni i Smoka.

Technika wyszukiwania

Teleskop mierzył zmiany jasności gwiazd. Autorzy pomiaru założyli, że precyzja pomiaru jest tak wysoka, że zauważalne mogą być zmniejszenie jasności gwiazdy kiedy pomiędzy tą gwiazdą i Ziemią przejdzie tej gwiazdy planeta.

Widziane z Ziemi przejście Wenus na tle Słońca

Ponieważ pojedyncze zmniejszenie jasności ciała niebieskiego nie musi oznaczać "zasłonięcia" przez jej planetę, dla stwierdzenia istnienia planety MUSI zostać dokonana obserwacja CO NAJMNIEJ TRZECH takich przejść dokonanych w jednakowych odstępach czasu.

Jak długo na to się czeka? Spróbuję oszacować. Jeżeli chcielibyśmy znaleźć dokładnie planetę krążącą wokół swojej gwiazdy tak, jak Ziemia, miałaby ona czas obiegu równy naszemu rokowi. Na trzy jej przejścia należałoby czekać dwa lata o ile obserwując mielibyśmy dużo szczęścia zauważając tranzyt planety na początku obserwacji lub trzy jeżeli tego szczęścia mielibyśmy mniej.

Dla planet krążących bliżej gwiazdy lub kiedy masa gwiazdy byłaby większa od masy Słońca ten czas były krótszy.

Taka metoda pomiaru wyłapuje wyłącznie planety krążące na płaszczyznach przecinających punkt położenia satelity KEPLER. Pomimo tego ograniczenia, przez cztery lata obserwacji kiedy KEPLER monitorował zmiany jasności 150 tysięcy gwiazd w przeszukiwanym regionie stwierdzono istnienie kilkudziesięciu planet orbitujących w podobnych jak Ziemia warunkach. Misję KEPLERa zaplanowano do 2016 roku.

Niestety miesiąc temu 15.maja 2013 dziennikarze donieśli o awarii drugiego koła zamachowego w tym satelicie.

Niestety, oznacza to definitywny koniec tej misji. Dla precyzyjnego kierowania teleskopu w satelicie KEPLER zastosowano metodę przez niektórych nazywaną metodą spadającego kota. Spadający z wysoka kot dla ustawienia lotu łapami do dołu porusza odpowiednio ogonem. Kręcąc w lewo powoduje obrót swojego ciała w przeciwną stronę, podnosząc ogon do góry powoduje uniesienie karku.

Dla orientacji swojego teleskopu w przestrzeni, zamiast korekcyjnych silników rakietowych, KEPLER używał kół zamachowych. Jeżeli w satelicie zostanie umieszczone koło, mające, na przykład, moment bezwładności milion razy mniejszy niż moment bezwładności całego satelity, to spowodowanie obrotu tego koła o jeden obrót wywoła obrót satelity wokół osi obrotu tego koła  w przeciwną stronę o jedną milionową kąta pełnego czyli o kąt około 1,3 sekundy łuku. Większy obrót koła zamachowego spowoduje większy a mniejszy obrót odpowiednio mniejszy obrót satelity. Obrót ten dokonywany jest wokół osi koła zamachowego. Aby móc swobodnie orientować satelitę w przestrzeni należy używać co najmniej trzy takie koła umieszczone na nierównoległych do siebie osiach. Satelitę KEPLER wyposażono w cztery takie koła. Kilka miesięcy temu zatarło się jedno z nich. Nadzieja na to, że czynnik smarujący może sam nasmarować oś tego koła w warunkach nieważkości okazała się płonna. Dla ukierunkowywania KEPLERa używano odtąd trzy pozostałe koła. Stwierdzone 15. maja tego roku zatarcie drugiego koła zamachowego wyłączyło KEPLERA z działania na zawsze. <smutek

Satelity KEPLER nie da się już naprawić tak, jak kiedyś naprawiono wadę w optyce teleskopu satelity HUBBLE. HUBBLE krążył na orbicie wokół Ziemi a KEPLER został ustawiony na orbicie wokół Słońca o promieniu około 2 miliony kilometrów większej niż promień orbity Ziemi. Dlatego obiegając Słońce 6 dni dłużej niż Ziemia oddala się stale od niej tak, że za około 30 lat znajdzie się dokładnie po przeciwnej niż Ziemia stronie Słońca.

Satelita KEPLER kosztował około 600 milionów dolarów czyli prawie tyle co nasz Stadion Narodowy i na razie NASA nie planuje podobnej misji chociaż jej niezaprzeczany sukces projektu KEPLER w porównaniu do klęski innych kosmicznych programów amerykańskich może skłonić podatników i Kongres USA do hojności. Nadzieja też w Chinach.

Czy jednak warto? Z ewentualnymi mieszkańcami pozasłonecznych planet ludzkość skontaktować się nie będzie w stanie. Misja KEPLERa potwierdziła natomiast już w pewnym sensie paradygmat, że Wszechświat w makroskali jest wszędzie podobny. To jest bardzo ważne stwierdzenie będące podstawą współczesnej kosmologii. Ale niektórzy specjaliści, jak na przykład nasz bloger Eine w to powątpiewają, więc może takie badania kontynuować warto?