Cztery nowe swiaty

W ostatnich miesiącach cztery sondy kosmiczne odwiedziły cztery miejsca w Układzie Słonecznym, do których dotąd nie dotarł żaden ziemski próbnik. W kolejności osiągnięcia celu były to: japoński Hayabusa-2 i planetka Ryugu, amerykański OSIRIS-REx i planetka Bennu, także amerykański New Horizons i formalnie bezimienna jeszcze planetka 2014 MU69 oraz chiński Chang’e-4, który wylądował na odwróconej od Ziemi stronie Księżyca.

Cztery sondy, z których dwie wyposażone są w różnorodne aparaty mobilne, a niektóre mają przywieźć na Ziemię próbki gleby, już teraz ukazały nam mocno zaskakujące pod względem kształtu czy budowy zewnętrznej światy, których zbadanie może przynieść odpowiedzi na fundamentalne w astronomii pytania, dotyczące wczesnej fazy powstawania naszego układu.

Zmasowany atak

W 2003 r. Japońska Agencja Kosmiczna JAXA wysłała w kierunku planetki Itokawa sondę Hayabusa (jap. sokół). Miała ona zbadać planetkę, pobrać z niej niewielką, jednogramową próbkę gruntu i przywieźć ją na Ziemię oraz umieścić na powierzchni „skoczka” MINERVA – miniaturowego robota, odbijającego się od planetki i fotografującego ją. W 2005 r. sonda dotarła do planetki i rozpoczęła jej badania. Jednak zarówno zrzut skoczka, jak i dwie próby pobrania próbki w zasadzie zakończyły się fiaskiem – skoczek minął Itokawę, a Hayabusa uległa poważnej awarii. Po trwających półtora roku wielkich wysiłkach udało się ją częściowo przywrócić do życia i skierować ku Ziemi.
Dopiero w 2010 r. kapsuła powróciła na naszą planetę. W jej wnętrzu znaleziono zaledwie około półtora tysiąca ziaren pyłu o średnicy około 10 mikrometrów. Pomimo formalnego sukcesu misji, JAXA zdawała sobie sprawę, że misję należy powtórzyć, unikając oczywiście popełnionych błędów. Zmodernizowana sonda o masie startowej 590 kg otrzymała nazwę Hayabusa-2.
Wystrzelona została 3 grudnia 2014 r., a jej celem została planetka Ryugu, mająca średnicę około 920 m. Tym razem w skład sondy weszły dodatkowo aż cztery pojazdy – trzy skoczki MINERVA-II (MIcro-Nano Experimental Robot Vehicle for Asteroid), każdy o masie 1,1 kg, obdarzone zdolnością przemieszczania się za pomocą podskoków i niemiecko-francuski MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) o masie 9,7 kg. Sonda została dodatkowo wyposażona w pocisk z dwukilogramowym ładunkiem wybuchowym. Oprócz dwóch próbek z różnych miejsc Ryugu, ma ona pobrać trzecią – z wnętrza kilkumetrowej średnicy krateru, który powstanie w wyniku zdetonowania wspomnianego pocisku tuż nad jej powierzchnią.
Po roku od startu sonda przeleciała w pobliżu Ziemi, dzięki temu manewrowi uzyskała dodatkowe 1,6 km/s, po czym uruchomiła silniki jonowe. Funkcjonowały one sumarycznie blisko rok, co pozwoliło osiągnąć Ryugu 27 czerwca 2018 r. Sonda nie weszła na orbitę planetki, lecz porusza się w jej sąsiedztwie po identycznej orbicie heliocentrycznej na tzw. wysokości bazowej, wynoszącej 20 km. Już pierwsze zdjęcia Ryugu wykazały, że ma ona dziwny kształt, zbliżony do sześcianu. W dodatku na jednym z biegunów spoczywa płaski, kilkudziesięciometrowej średnicy głaz o wyraźnie jaśniejszym zabarwieniu.
W końcu lipca i w sierpniu wykonano serię trzech zbliżeń do planetki, kolejno na wysokość 6 km, 5 km i 851 m, za każdym razem powracając na wysokość bazową. Następnie sonda wykonała manewr boczny o wartości 9 km, podczas którego pozostawała w odległości 20 km względem powierzchni Ryugu. We wrześniu wykonano dwie operacje obniżania pułapu.
Podczas pierwszej, nazwanej Touchdown 1 Rehearsal 1 (TD1-R1), celem było zejście do pułapu poniżej 40 m i symulacja zetknięcia i pobrania próbki gruntu. Operacja została wykonana 11 września, jednak przerwano ją na wysokości 600 m, gdyż lidar nie był w stanie zarejestrować odbicia sygnału od ciemniejszej, niż zakładano, powierzchni planetki i nastąpił powrót do wysokości bazowej. 20 września Hayabusa-2 ponownie zaczęła opadać i następnego dnia na wysokości około 55 m nad Ryugu, przy prędkości zniżania 10 cm/s wyrzucono z niej w kierunku powierzchni skoczki MINERVA-II-1 ROVER 1A/Mimizuku (jap. puchacz) i MINERVA-II-1 ROVER 1B/Fukuro (jap. sowa), po czym sonda rozpoczęła ponowne wznoszenie do wysokości bazowej.
Oba pojazdy tymczasem opadły na powierzchnię, przekazując obrazy zarówno podczas opadania, jak i z samej powierzchni. Następnie rozpoczęły 10-20 metrowe skoki (1A wykonał ich dziewięć, a 1B cztery), nadal przekazując obrazy i pomiary temperatury powierzchni. Kolejne zejście ku powierzchni zainicjowano 2 października. Następnego dnia, z pułapu 51 m zrzucono na powierzchnię robota MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), który działał przez 17 godzin i 7 minut, a sama sonda powróciła na pozycje bazową 8 października.
15 października z sukcesem wykonano operację TD1-R1-A, podczas której sonda zbliżyła się do powierzchni na 22 m. Kolejną operację (TD1-R3) wykonano 24/25 października, gdy z wysokości 13 m zrzucono na powierzchnię znacznik celu Target Marker B. 27 października, bezpośrednio po powrocie do wysokości bazowej, rozpoczęto operację BOX-C. W jej pierwszej części sonda zeszła 30 października 5,1 km, a w drugiej, 1 listopada, na 2,2 km. Następnie rozpoczęto powrót do wysokości bazowej, którą osiągnięto 5 listopada.
W tym czasie miano zgodnie z planem pobrać pierwszą próbkę gruntu, jednak obrazy ze skoczków pokazały, że na powierzchni Ryugu jest dużo głazów i kamieni, a regolitu bardzo niewiele. W tej sytuacji pobranie próbki za pomocą specjalnej ssawy odłożono na 18-24 lutego 2019 r., by opracować odpowiednią strategię.
Ponieważ zbliżał się okres koniunkcji Ryugu ze Słońcem, gdy komunikacja z sondą była niemożliwa, 23 listopada dla bezpieczeństwa rozpoczęto wznoszenie sondy do pułapu 110 km, który osiągnięto 11 grudnia. Powrót na wysokość bazową nastąpił 25 grudnia. Według obecnego planu generacja krateru ma nastąpić w marcu-kwietniu, później zostanie zrzucony skoczek MINERVA-II-2, a w końcu roku rozpocznie się podróż powrotna. Powrót kapsuły na Ziemię spodziewany jest w grudniu 2020 r.