A napkutatás története – 2.rész

Előző részünkben (katt ide az olvasásért) bemutattuk a napkutatás fejlődését az ókortól napjainking, illetve belekóstoltunk az űrkorszakba is a Pioneer-programmal. Folytassuk cikksorozatunkat, most a Helios-programmal és az ICE űrszondával.

Helios-A és Helios-B űrszondák

Ezek az első nem teljesen amerikai, illetve szovjet fejlesztésű világűrkutató szondák. 1966-ban Lyndon B. Johnson amerikai elnök Ludwig Erhardt német kancellárral együttműködési megállapodást kötött a világűr kutatása érdekében, még javában a Pioneer-program alatt.
A megállapodásban két Nap- és Naprendszerkutató űrszonda indítását fogalmazták meg. A program finanszírozását 70 százalékban az akkori nyugatnémet űrkutatási hivatal (DFVLR) állta, a maradék 30 százalékot a NASA. Pontosabban, a német Messerschmitt-Bölkow-Blohm cég tervezte és építette a Helios szondákat, míg a NASA biztosította a hordozórakétát és az összes többi indítási és irányítási infrastruktúrát.
A szondapáros első darabját, a Helios-A-t 1974. december 10-én indították Cape Canaverelből, SLC-41-es indítóállásról egy Titan IIIE Centaur rakétával. Ez volt a második indítása ennek a típusnak – tesztindítás sikertelen volt, ugyanis a Centaur fokozat hajtóműve nem indult be és később megsemmisült. A Helios-A indítása eseménytelenül zajlott le, teljes sikerrel. Egy elliptikus, Nap körüli pályára állt, 0,311 AU perihéliummal és 0,99 AU aphéliummal, 192 napos keringési idővel. A missziót több meghibásodás is nehezítette. Az antennák egyike nem nyílt ki, ezért a rádióplazma-érzékelő csak alacsony frekvenciájú hullámokat észlelt. Amikor a nagyfrekvenciájú antennát kinyitották, az ebből adódó hullámok több tudományos kísérletet is zavartak a szondán, illetve a jelvevőt is. Hogy ezt a zavarást lecsökkentsék, a kommunikációt csökkentett elektromos áramfelhasználással bonyolították le. A szondán a legnagyobb mért hőmérséklet 132 celsius fok volt, ez a magas érték néhány eszköz működését már befolyásolta, de a missziót nem hiúsította meg.

A második darabot, a Helios-B-t 1976. január 15-én indították Cape Canaveralből, ugyanarról az indítóállásról, ugyanolyan típusú Titan IIIE Centaur rakétán. A Helios űrszondák tömege 371 és 374 kilogramm között mozgott, mely jóval meghaladta a Pioneer-program eszközeinek bármelyikét. A Helios-B-t ugyanúgy elliptikus heliocentrikus pályára állították, 0,29 AU perihéliummal és 0,98 AU aphélimmal és 0° inklinációval. Ezen a szondán több változtatást eszközöltek, hogy kiküszöböljék a Helios-A-n észlelt hibákat. Javították a hajtóműrendszert és a navigációs és tájolási rendszert. Az űreszköz hőszigetelését, külső bevonatát is fejlesztették, ennek köszönhetően 15%-al nagyobb hőáramlatot is kibírt a szonda. A fejlesztések eredményeképpen közelebb tudták küldeni a Naphoz. Amikor elérte perihéliumát, elérte a 70 kilométer másodpercenkénti sebességet, amivel sebességrekordot állított fel a szonda (ezt később csak a Parker Solar Probe döntötte meg).
Fontos és pontos adatokat gyűjtöttek azokról a folyamatokról, amelyek a napszelet hozzák létre, illetve a bolygóközi anyagok, kozmikus sugárzás, és a napszél plazmájának a gyorsulásáról egy 10 éves periódus alatt, tehát több állítást összefüggésbe tudtak hozni, és hozzákapcsolni a naptevékenységi maximumhoz és minimumhoz. Az előbb említett folyamatok változását a Nap pólusainak vándorlása befolyásolja. Meghatározták az ún. Állatövi-fény porfelhőjének elhelyezkedését, összetételét és szétszóródottságát.

Több különböző üstököst is vizsgáltak a szondák, közülük egynek a csóváját is megközelítették. A rádió- és plazmahullám-detektorok rádiókitöréseket észleltek, amiket napflerek kutatásához használtak a naptevékenységi maximum idején. Kozmikus sugárzást mérő egységek a Nap és bolygóközi anyag (por, egyéb naprendszert kitöltő anyagok) hatását vizsgálták a kozmikus sugarak terjedésére, amelyek a Napból erednek, valamint galaktikus forrással rendelkeznek. Napfogyatkozásokkor alkalom nyílt pontosabb napkorona-vizsgálatra. Ilyen alkalomkor, a földi irányítók egy jelet küldtek az űrszondának, – és ha épp a napkorona mögött helyezkedik el optimális helyzetben, akkor a küldött jel a napkoronán keresztül eljut a szondához, ami az adott jelet visszaküldi a Földre ugyanazon az úton.
A napkoronán visszaérkező jel terjedésének a változása információkat szolgáltatott a napkorona sűrűségének ingadozásáról. Ezek mellett rengetek egyéb napfizikai és űridőjárási adatot küldött vissza a Földre. Egy igazán sikeres program volt, a legközelebbi Napközelben való elrepülés 43 millió kilométerre közelítette meg a Napunkat (Helios-B, 1976).  Az űrszondák 18 hónapra voltak tervezve, de jócskán túlteljesítettek. A Helios-A működött a legtovább, az utolsó telemetriai adatcsomag 1986. februárjában érkezett a Földre. Ezután a programot sikeresnek és befejezettnek tekintették, a szondák mai napig heliocentrikus pályán keringenek.

International Cometary Explorer/International Sun-Earth Explorer 3 (ICE/ISEE-3)

Az amerikai-európai fejlesztésű International Sun-Earth Explorer űrszondasorozat harmadik, s egyben utolsó darabja (az első két darab Föld körüli pályán végzett kutatást, illetve fogadta az ISEE-3 jeleit). Célja a Föld mágneses mezeje és a napszél közötti kölcsönhatás vizsgálata. Az előzőkhöz képest jelentősen nagyobb, 479 kilogramm a tömege. Maga a szonda hasonlított az elődeihez, napelemtábláit a henger alakú test oldalán helyezték el, melyek együttesen 173W elektromos áramot termeltek. 1978. augusztus 12-én indították egy Delta 2000-es hordozórakétán Cape Canaveralből. Kutatása során vizsgálta a napszél és a Föld mágneses mezejének legkülső részének a kölcsönhatását. Feladata volt még a Naptól 1AU távolságban lévő régió sugárzási adatainak mérése, a Föld mágneses mezejét érő napszél ún. lökéshullámainak részletesebb vizsgálata. Magát az űrszondát az L1 Lagrange-pont körüli halo pályára helyezték el, és onnan végezte el a méréseit. Miután az L1-nél befejezte a küldetését, az irányítók úgy döntöttek, hogy új misszióra küldik az eszközt. A szonda új feladata a napszél és üstökösök légköre közötti kölcsönhatás kutatása lett.

1982-ben a szonda beindította a hajtóműveit és kilépett az L1 körüli halo pályáról és egy átviteli pályára lépett. Ezután többször megkerülte az L2 Lagrange pontot, keresztülhaladva a Föld mágneses mezejének a „csóváján”. Tizenöt manőver a hajtőművekkel, és öt hintamanőver a Hold körül véglegesen kirepítette az ISEE-3-at a Föld-Hold rendszerből és heliocentrikus pályára állt. A Hold melletti legközelebbi elrepülés mintegy 120 kilométerre közelítette meg a felszínt 1983-ban. Ekkor kapta a szonda az új nevét, az International Cometary Explorer-t. Az új pályájának köszönhetően 1985-ben megközelítette a Giacobini-Zinner-üstököst mintegy 7800 kiométerre, átszáguldva a csóváján. A szonda 1986-ban átrepült a Halley-üstökös csóváján, a minimális távolság 28 millió kilométer volt. (1910-ben a Halley 20 millió kilométerre közelítette meg a Földet). 1997-ben a NASA leállította az ICE missziót, és csak egy helymeghatározási jelet hagytak meg. A szondát a NASA szimbolikusan a Smithsonian Institutionnek ajándékozta. 1999-ben és 2008-ban is fogták a jelét, 2014-ben utoljára.
A következő részben három másik napkutató szondát fogunk alaposan megvizsgálni.