Az Európai Űrügynökség (ESA) 2019. március 4-ei kezdettel kiírt egy pályázatot, amelynek keretein belül minden kutató- vagy tudományos csoport előterjeszthetett egy javaslatot az ügynökség Voyage 2050 felhívására. Az indítvány a Cosmic Vision tervezési szakasz lejárta utáni időszakra, azaz a 2030-as évek közepétől számított két évtizedre vonatkozott.

„Most, hogy a Cosmic Vision határozott alakot öltött, és a 2030-as évek közepéig tartó küldetéseink számára biztos tervnek tekinthető, meg kell határoznunk azt a technológiát és tudást, amelyre szükségünk lesz az évtizedek múlva induló küldetéseinknél, és ezért kell minél hamarabb kijelölnünk tudományos témákat a Voyage 2050 tervhez” – nyilatkozta Günther Hasinger, az ESA tudományos igazgatója. 2021. június 11-én meg is született a döntés. Ennek értelmében a majdnem száz előterjesztett javaslatból kiválasztották a három fő témát, amelyek köré a Voyage 2050 épülni fog.

Az első nagyszabású küldetés (large-class mission) témája az óriásbolygók holdjai. A nemzetközi együttműködéssel lezajlott Cassini–Huygens misszió és az ESA hamarosan induló JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) űrszondájának örökségét gyarapítva a küldetés új, fejlett eszközökkel kutatná a kapcsolatot a holdak felszínközeli környezete és belső szerkezete között, valamint az élet lehetséges előfordulását jelző biomarkereket. A küldetés részei lehetnek felszíni leszállóegységek és drónok is.

A második téma A mérsékelt exobolygóktól a Tejútrendszerig nevet viseli. Galaxisunk a sötét anyag és a csillagközi anyag mellett több száz millió csillagot és bolygót tartalmaz, de az ismereteink róluk egyelőre meglehetősen hiányosak. Habár az exobolygók további kutatása kiemelt fontosságú, hogy Európa megőrizze vezető szerepét ezen területen a CHEOPS, PLATO és ARIEL küldetések vége után is, nehéz döntést kell hoznia az érintett tudományos közösségnek, hogy a Tejútrendszer középső, a csillagközi por miatt nehezen vizsgálható régióit vagy a mérsékelt klímájú Naprendszeren kívüli bolygókat kutassuk – ezzel kapcsolatban az ESA még nem jutott elhatározásra.

A harmadik téma a korai univerzum új vizsgálati módszereivel kapcsolatos. A témában indítani kívánt küldetések olyan alapvető fizikai és asztrofizikai kérdésekre keresik majd a választ, mint például hogy hogyan kezdődött a világegyetem, illetve hogyan alakultak ki és fejlődtek az első kozmikus szerkezetek és fekete lyukak. E kérdések megválaszolására új mérési módszereket alkalmaznak majd, mint például a gravitációs hullámok nagy pontosságú észlelése vagy a kozmikus háttér-sugárzás magas érzékenységű spektroszkópiai vizsgálata.

A fő témák mellett számos közepes kategóriájú küldetést (medium-class mission) tervez az ESA a Voyage 2050 keretein belül a csillagászat, az asztrometria, a fizika és az asztrofizika tudományterületein.

A Voyage 2050 céljai – Az élet nyomában

A Szaturnusz és a Jupiter összes holdja egy összetett bolygórendszer része, amelyek megismeréséhez át kell lépnünk a múlt-beli és a folyamatban lévő küldetések határain. A holdak egymással kölcsönhatásban álló rétegekből állnak, a magtól az exoszférán át a magnetoszféráig. Például a Ganymedes a mágneses mezőjével saját magnetoszférát alkot a Jupiterén belül. A Titan felszíne és légköre is a környező plazma és mágneses mező nagy amplitúdójú ingadozásainak van kitéve. Az Enceladus csóvája is kölcsönhatásba lép a plazmával, és ez egy áramlási rendszer kialakulásához vezet, amely a Szaturnusz „sarki fényeit” okozza. E folyamatok kutatása nemcsak azért fontos, hogy megértsük a mai állapotokat, hanem azért is, hogy megismerjük a potenciálisan lakható égitestek eredetét és fejlődését. A külső Naprendszer sok holdja, köztük a legkisebbek is, szerves anyagokat tartalmaznak. A legnagyobb jeges holdak és az Enceladus azonban sokkal nagyobb jelentőségűek az asztrobiológiai vizsgálatokat tekintve, mivel kielégítik a lakhatóság minden előfeltételét: folyékony víz, hőenergia, összetett kémiai folyamatok és szerkezeti stabilitás. Az összetett kémiai reakciók megindulása szempontjából kulcsfontosságú a folyékony víz érintkezése az égitestben lévő szilikátkőzetekkel. A belső szerkezet ismerete tehát alapvető szerepet játszik annak megítélésében, hogy mennyire kedvezőek a feltételek az összetett kémiai folyamatokhoz.

A Voyage 2050 küldetései a jeges holdakkal kapcsolatos alábbi kutatásokra irányulnak:

• Az óceánbolygók lakhatósága, a belső szerkezet jellemzése, a felszín alatti óceánok és a holdak teljes topográfiájának feltérképezése erre alkalmas műszerekkel.

• Biomarkerek keresése és a prebiotikus kémiai folyamatok azonosítása a felszínen, a légkörben és az óceánbolygók belsejében távérzékeléssel, illetve in situ módszerekkel.

• A belső és a felszíni környezet kapcsolatának vizsgálata, különös tekintettel annak mechanizmusára.

A Ganymedesnél a JUICE, az Europa esetében az Europa Clipper foglalkozik e kérdésekkel. A Voyage 2050 küldetés ezért főleg más jeges holdakat célozna meg, különösen a Titant és az Enceladust, de akár egy kisebb küldetés az Europát is érintheti.

A technológia várhatóan nem jelent majd nagy kihívást a keringőegységek elkészítésével és pályára állításával kapcsolatban. A napelemes technológia fejlesztése kulcs-fontosságú volt az ESA programjában az elmúlt években, és ennek köszönhetően nagyobb energiaigényű, fejlettebb műszerek is felszerelhetők a szondákra. Habár a felszín közvetlen vizsgálata örvend a legnagyobb tudományos érdeklődésnek, ez nagy technológiai kihívást jelent. Az ESA terveiben emiatt lényeges szerepet tölt be az ezt lehetővé tevő eszközök fejlesztése a minél nagyobb tudományos siker eléréséhez.

Kisvárdai Imre

Eötvös Loránd Tudományegyetem

Természettudományi Kar

A megjelent cikk a 2021-es Űrtan évkönyv egyik írásának rövidített változata

Cikkünk a Külgazdasági és

Külügyminisztérium támogatásával készült