Πόσο προστατευμένη είναι η ανθρωπότητα και η ζωή στον πλανήτη από τη διαστημική απειλή κομητών και αστεροειδών; Ομάδα Ελλήνων επιστημόνων μετέτρεψαν τη Σελήνη... σε «εργαστήριο» προσπαθώντας να δώσουν απαντήσεις.
Μία διαστημική απειλή, ενδεχομένως άγνωστη σε εμάς, τους κοινούς θνητούς, αποτελεί «πονοκέφαλο» για όσους καταπιάνονται με την κατασκευή δορυφόρων ή γενικότερα διαστημικών οχημάτων. Μέσα σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, οι πανάκριβες αυτές κατασκευές, μνημεία και σύμβολα του τεχνολογικού μας πολιτισμού, μπορεί να καταστούν άχρηστες εξαιτίας μίας απειλής που έρχεται από τα πέρατα του ηλιακού συστήματος.
Οι διαστημικές «σφαίρες» για τους δορυφόρους προέρχονται από τις πτώσεις κομητών, αστεροειδών καθώς και τα θραύσματα αυτών, τα λεγόμενα μετεωροειδή. Αντικείμενα, τα οποία βρίσκονται ή δυνητικά μπορούν να βρεθούν κοντά στη Γη. Ονομάζονται Near-Earth Objects (NEO). Και πώς μπορούν οι μηχανικοί να εξασφαλίσουν επαρκή θωράκιση όταν στα εργαστήρια με το ζόρι καταφέρνουν να μελετήσουν κρούσεις βλημάτων με μέγιστη ταχύτητα 5 χλμ/δευτ., ενώ οι διαστημικές «σφαίρες» πιάνουν ταχύτητες έως και 50 χλμ/δευτ.;
Τα νέα, ωστόσο, είναι ενθαρρυντικά και έρχονται από την Ελλάδα! Σύντομα, οι κατασκευαστές διαστημικών οχημάτων θα μπορούν να ανατρέχουν στις μελέτες μίας ομάδας Ελλήνων επιστημόνων, Αστροφυσικών κι όχι μόνο, οι οποίοι μετέτρεψαν τη Σελήνη… σε «εργαστήριο» για να μελετήσουν τη συχνότητα και τις συνέπειες των πτώσεων ΝΕΟ. Καθώς η Σελήνη είναι πάρα πολύ κοντά στη Γη, σε κλίμακα ηλιακού συστήματος, ό,τι αντικείμενα προσπίπτουν επάνω της, στατιστικά τα ίδια πέφτουν και στον πλανήτη μας, καθώς αυτά τα δύο σώματα «συνταξιδεύουν» στον διαστημικό χώρο. Επομένως, μελετώντας τις προσκρούσεις στη Σελήνη, αναλογικά μπορούμε να βρούμε τον ρυθμό εισροής NEO στην ατμόσφαιρα της Γης, αλλά και να βρούμε το ποσοστό αυτών που μπορούν να χαρακτηριστούν «επικίνδυνα». Όλα αυτά στο πλαίσιο του προγράμματος NELIOTA (Near Earth Οbjects Lunar Impacts and Optical Τransients) που υλοποιείται από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών με υποστήριξη και χρηματοδότηση από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA). Ενδεικτικό της φύσης του προγράμματος ότι εντάσσεται στο πρόγραμμα της ESA για την άμυνα της Γης από διαστημικά θραύσματα, Space Situational Awareness.
Κάμποσες φορές κάθε μήνα, ανάλογα με τη φάση της Σελήνης, αλλά και τις καιρικές συνθήκες, ο θόλος του Αστεροσκοπείου στο Κρυονέρι Κορινθίας ανοίγει. Το τηλεσκόπιο διαμέτρου 1,2 μέτρων στρέφεται προς τη Σελήνη και πιάνει δουλειά για τις ανάγκες του NELIOTA. Δύο διαφορετικές κάμερες, προσαρμοσμένες στην κύρια εστία του τηλεσκοπίου, λαμβάνουν ταυτόχρονα —και σχεδόν ασταμάτητα- λήψεις από την ορατή μεν, αλλά μη φωτισμένη δε, πλευρά της Σελήνης. Συγκεκριμένα, κάθε κάμερα λαμβάνει 30 εικόνες το δευτερόλεπτο! Στόχος ο εντοπισμός πτώσεων ΝΕΟ στην επιφάνεια του φυσικού δορυφόρου της Γης.
Τηλεσκόπιο Κρυονερίου Κορινθίας
Γιατί όμως η μελέτη γίνεται στην επιφάνεια της Σελήνης και όχι παρατηρώντας την ατμόσφαιρα της Γης; Πέραν της απουσίας ατμόσφαιρας στη Σελήνη, γεγονός που εξασφαλίζει ότι όλα τα θραύσματα θα καταλήξουν στην επιφάνεια χωρίς να καταστραφούν από την τριβή, υπάρχει και ένας ακόμη πρακτικός λόγος: Μπορείς να καλύπτεις μεγαλύτερη επιφάνεια παρατήρησης. Οποιοδήποτε όργανο επάνω στη Γη μπορεί να καλύψει περιοχή έως μερικών χιλιάδων τετραγωνικών χιλιομέτρων της ατμόσφαιρας, καθώς εκεί παρατηρούνται τα μετέωρα, ενώ εάν εστιάσει στη Σελήνη μπορεί να καλύψει περίπου τρία εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα (υπολογίζοντας ότι κάθε φορά, οι επιστήμονες παρατηρούν το ¼ της επιφάνειας της Σελήνης που κοιτάει προς τη Γη).
«Χρησιμοποιούμε τη Σελήνη σαν εργαστήριο καθώς, ό,τι πέφτει, δημιουργεί έκλαμψη λόγω της μετατροπής της κινητικής του ενέργειας σε θερμότητα και ακτινοβολία» εξηγεί ο μεταδιδακτορικός ερευνητής του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών και μέλος της ομάδας του NELIOTA, Δρ. Αλέξιος Λιάκος, μιλώντας στο Sputnik.
Τις εκλάμψεις αυτές αναζητούν οι ερευνητές. Δεδομένου του τεράστιου αριθμού εικόνων που λαμβάνονται είναι προφανές ότι δεν μπορεί ένας άνθρωπος να τις εξετάσει όλες. Για τις ανάγκες του προγράμματος αναπτύχθηκε ένα εξαιρετικά σύνθετο λογισμικό, το οποίο, μεταξύ άλλων, αναλύει το σύνολο των δεδομένων και απομονώνει τις εικόνες που δυνητικά περιέχουν τις εκλάμψεις.
© ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: NELIOTA Ανίχνευση έκλαμψης στη Σελήνη
Στη συνέχεια, ο ερευνητής Αλέξιος Λιάκος αξιολογεί αυτές τις εικόνες προκειμένου να διαχωρίσει τις πραγματικές προσκρούσεις από ΝΕΟ από τις καταγραφές που μπορεί να προέρχονται από τεχνητούς δορυφόρους που περνούν μπροστά από τον σεληνιακό δίσκο και κοσμικές ακτίνες που προσπίπτουν στις κάμερες. Για να έχουμε μία αίσθηση μεγέθους, ας σημειωθεί ότι σε ένα βράδυ οι δύο κάμερες συλλέγουν δεδομένα συνολικού μεγέθους της τάξης του 1TB, ενώ οι καταγραφές που ενδιαφέρουν και καταχωρούνται είναι της τάξης των μερικών GB.
Εάν πράγματι διαπιστωθεί ότι πρόκειται για έκλαμψη που προέρχεται από πτώση ουράνιου σώματος, ο ίδιος ερευνητής αναλαμβάνει να υπολογίσει την ένταση της έκλαμψης (φωτομετρία), τη θερμοκρασία της κρούσης, τη θέση του συμβάντος στην επιφάνεια της Σελήνης και τέλος να ενημερώσει τον ιστότοπο όπου καταχωρούνται όλα τα δεδομένα. Τελικός στόχος είναι να προκύψει η στατιστική αυτών των σωμάτων (μέγεθος, διαστάσεις) αλλά και ένας χάρτης της Σελήνης όπου θα φαίνονται όλες οι καταγεγραμμένες πτώσεις μετεωροειδών και σήμερα έχει την εξής μορφή:
© ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: NELIOTA Οι επιβεβαιωμένες και οι υποψήφιες εκλάμψεις στην επιφάνεια της Σελήνης
Συγκεκριμένα, μέχρι τη στιγμή που γράφονταν αυτές οι γραμμές, είχαν καταγραφεί 37 πλήρως επιβεβαιωμένες εκλάμψεις και ακόμη 18 υποψήφιες σε μία διάρκεια περίπου 67 ωρών παρατήρησης της Σελήνης.
Τι συμβαίνει όμως με τους πόλους της Σελήνης; Γιατί ο χάρτης δεν εμφανίζει πτώσεις στα σημεία αυτά; Απλούστατα διότι το τηλεσκόπιο δεν στοχεύει εκεί καθώς σε αυτές τις περιοχές καλύπτεται μικρότερη σεληνιακή επιφάνεια, λόγω του προσανατολισμού των καμερών επάνω στο τηλεσκόπιο. Οι περιοχές που εξετάζονται είναι συγκεκριμένες, με ένα μικρό περιθώριο διακύμανσης, ανάλογα με τη φάση, τη λίκνιση και την απόσταση της Σελήνης. Ωστόσο, στατιστικά μιλώντας, οι προσκρούσεις και στα υπόλοιπα μέρη της Σελήνης αναμένεται να έχουν περίπου τον ίδιο ρυθμό.
© ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: NELIOTΑ Οι περιοχές της Σελήνης που κατά βάση γίνονται οι παρατηρήσεις
Υπάρχουν όμως και άλλοι περιορισμοί. Οι παρατηρήσεις γίνονται φυσικά κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν δεν υπάρχει νεφοκάλυψη, και το σημαντικότερο, όταν η Σελήνη βρίσκεται σε φάσεις μεταξύ 10%-45% (και το αντίστροφο 45%-10%) με το 100% να είναι η πανσέληνος. Το τελευταίο συμβαίνει διότι το διάχυτο φως από το φωτισμένο κομμάτι της Σελήνης επηρεάζει αρνητικά τις παρατηρήσεις. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι η Σελήνη είναι κατάλληλη για παρατηρήσεις από 5 έως 10 νύχτες κάθε μήνα, αναλόγως εποχής, και με διαφορετική διάρκεια κάθε ημέρα.
Η πρώτη καταγραφή πρόσκρουσης από το NELIOTA έγινε την 1η Φεβρουαρίου 2017, ενώ η επίσημη περίοδος των παρατηρήσεων ξεκίνησε την 1η Μαρτίου 2017 και προγραμματιζόταν να διαρκέσει 22 μήνες. Ωστόσο, η ιστορία του NELIOTA ξεκινά πολύ νωρίτερα, όταν ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος αναζήτησε έναν αξιόπιστο φορέα υλοποίησης προγράμματος στο πλαίσιο του Space Situational Awareness, προκειμένου να επιστραφεί στην Ελλάδα τμήμα των χρημάτων που εισφέρει κάθε χρόνο ως κράτος-μέλος. Το «γάντι» που έριξε η ESA σήκωσε η Κύρια Ερευνήτρια Άλκηστις Μπονάνου. Με μεθοδικές προσπάθειες και με τη συνδρομή και άλλων ερευνητών του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, στις αρχές του 2015 εξασφαλίστηκε η υλοποίηση ενός προγράμματος από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών. Το πρόγραμμα που θα έτρεχαν για τα επόμενα χρόνια ονομάστηκε NELIOTA και αναπτύχθηκε με υψηλές προσδοκίες.
«Αποφασίσαμε να φτιάξουμε κάτι μεγαλειώδες, πρωτότυπο και πολύ ισχυρότερο από όσα υπήρχαν μέχρι τώρα», υπογραμμίζει ο Δρ. Λιάκος, συγκρίνοντας το NELIOTA με ανάλογα προγράμματα, μικρότερου όμως βεληνεκούς, που υλοποιούνται εντός Ευρώπης, αλλά και από τη NASA.
Το αστεροσκοπείο που τελικώς επελέγη ήταν αυτό του Κρυονερίου Κορινθίας. Υπήρχε όμως ένα πρόβλημα. Κατασκευασμένο στις αρχές της δεκαετίας του 1970 προκειμένου να αντικαταστήσει το αστεροσκοπείο της Πεντέλης που πέραν των πολλών χρόνων λειτουργίας αντιμετώπιζε και πρόβλημα με τη φωτορύπανση της Αθήνας, το τηλεσκόπιο στο Κρυονέρι λειτουργούσε για δεκαετίες χωρίς επαρκή συντήρηση και με ξεπερασμένο εξοπλισμό. Έτσι, από τον αρχικό προϋπολογισμό των 700.000 ευρώ για την υλοποίηση του NELIOTA, περίπου τα 300.000 ευρώ δόθηκαν αποκλειστικά για τον εκσυγχρονισμό και συντήρηση του τηλεσκοπίου το οποίο μεταμορφώθηκε μεταφορικά, αλλά και κυριολεκτικά, καθώς άλλαξε ο τύπος του για τις ανάγκες του προγράμματος.
Τα ευρήματα του NELIOTA ξεπέρασαν τις προσδοκίες και η ESA συνέστησε την παράταση του προγράμματος για άλλα δύο χρόνια, το οποίο αναμένεται να διαρκέσει έως τις αρχές του 2021.
Τι συνιστά όμως την παγκόσμια καινοτομία του προγράμματος που το διαφοροποιεί από άλλα αντίστοιχα; «Καινοτομία του προγράμματος είναι η ταυτόχρονη παρατήρηση σε δύο διαφορετικά μήκη κύματος, με την οποία μπορούμε να κάνουμε σωστή αξιολόγηση του φαινόμενου», επισημαίνει ο Δρ. Λιάκος, αναφερόμενος στις δύο κάμερες που έχουν προσαρμοστεί στο τηλεσκόπιο.
© SPUTNIK / ΜΑΤΘΑΙΟΣ ΠΑΠΑΟΙΚΟΝΟΜΟΥ-ΣΙΔΕΡΗΣ Οι δύο κάμερες που έχουν προσαρμοστεί στο τηλεσκόπιο για τις ανάγκες του NELIOTA
Το σημαντικότερο όμως, το οποίο αποτελεί και παγκόσμια καινοτομία, είναι ο υπολογισμός της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται από τις προσκρούσεις των ΝΕΟ. Ο Δρ. Λιάκος αναλαμβάνει να εξηγήσει: «Η θερμοκρασία ενός αντικειμένου στο διάστημα μπορεί να υπολογιστεί μόνο εάν έχεις ταυτόχρονη πληροφορία σε τουλάχιστον δύο διαφορετικά μήκη κύματος. Εμείς κάνουμε αντιπαραβολή των λαμπροτήτων των εκλάμψεων στα δύο μήκη κύματος με τις αντίστοιχες γνωστών αστέρων, οι οποίοι παρατηρούνται κάθε 15 λεπτά. Με αυτόν τον τρόπο είμαστε σε θέση να υπολογίσουμε το "χρώμα" της έκλαμψης, άρα και τη θερμοκρασία της».
Τέλος, από τα ερευνητικά δεδομένα που συλλέγονται, προκύπτει και το «διάγραμμα ψύξης της πρόσκρουσης», σε περιπτώσεις όπου αυτή έχει αποτυπωθεί σε παραπάνω από μία συνεχόμενες εικόνες, κάτι που έως τώρα ήταν ανέφικτο. Ακούγεται ίσως αδιάφορο, όμως είναι εξαιρετικά σημαντικό να μετρηθεί ο χρόνος που απαιτείται για να ψυχθεί το σημείο που χτυπήθηκε από το ΝΕΟ. Φανταστείτε, μας παρακινεί ο Δρ. Λιάκος, το κάψιμο από ένα τσιγάρο. Για κλάσματα του δευτερολέπτου η θερμοκρασία που αναπτύσσεται είναι της τάξης των λίγων εκατοντάδων βαθμών Κελσίου. Σκεφτείτε τώρα, συνεχίζει, ότι στο σημείο που χτυπά το ΝΕΟ η θερμοκρασία εκτινάσσεται σε μερικές χιλιάδες βαθμούς Κελσίου. Από τέτοια χτυπήματα, ένας δορυφόρος πρέπει να βγαίνει αλώβητος, η θωράκιση πρέπει να αντέξει…
Εταιρείες που κατασκευάζουν δορυφόρους θα μπορούν να αξιοποιούν τα δεδομένα του NELIOTA ώστε να υπολογίζουν την ποιότητα και το πάχος της θωράκισης ανάλογα με το ύψος που θα βρίσκεται το αντικείμενο εκτός γήινης ατμόσφαιρας.
Ωστόσο, η πρακτική εφαρμογή των δεδομένων που συλλέγονται και αναλύονται δεν τελειώνει εδώ. Όταν σε μερικά χρόνια θα θελήσουμε να κατασκευάσουμε ερευνητική βάση στη Σελήνη, λέει ο Δρ. Λιάκος, θα κληθούμε να επιλέξουμε αφενός σε ποια περιοχή θα χτιστεί και αφετέρου τι είδους θωράκιση θα πρέπει να έχει. Οι υπολογισμοί θα γίνουν βάσει (και) των παραπάνω στατιστικών μεγεθών. Αξίζει να σημειωθεί ότι, η πρώτη δημοσιευμένη εργασία από το NELIOTA σε διεθνές περιοδικό με κριτές (Bonanos et al., 2018, Astronomy & Astrophysics, 612, 76) δημοσιεύτηκε στις αρχές του 2018, ενώ αναμένεται να ακολουθήσουν και άλλες.
Υπάρχει, τέλος, και η Γη. Πόσο συχνά μετέωρα διανύουν την ατμόσφαιρα του πλανήτη; Τι ζημιές μπορούν να προκαλέσουν, αν φτάσουν στην επιφάνεια; Οι απαντήσεις θα δοθούν σύντομα χάρη στο NELIOTA και την πολύτιμη δουλειά των Ελλήνων ερευνητών.
Η ομάδα του NELIOTA απαρτίζεται από τους εξής από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών: Κύρια Ερευνήτρια Α. Μπονάνου (Επιστημονική Υπεύθυνη), Διευθυντής Ερευνών Μ. Ξυλούρης, Διευθυντής Ερευνών Π. Μπούμης, Διευθυντής Ερευνών Α. Δαπέργολας, Κύριος Ερευνητής Ι. Μπέλλας-Βελίδης, Ειδικός Λειτουργικός Επιστήμονας Α. Μαρούσης, Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Α. Λιάκος, Μηχανικός λογισμικού Α. Φυτσιλής, Μηχανικός λογισμικού Α. Νουτσόπουλος, υποστήριξη διαχείρισης έργου Κα Σ. Παπαθεοχάρη, τεχνικός Κος Γ. Δήμου. Από την ESA: Dr. D. Koschny, Mr. V. Navarro και Dr. R. Moissl. Ως επιστημονικοί σύμβουλοι: Διευθυντής ΙΑΑΔΕΤ & Καθηγητής Παν/μίου Κρήτης Β. Χαρμανδάρης, Καθηγητής Παν/μίου Αθηνών Κ. Τσίγκανος και Αναπληρωτής Καθηγητής ΑΠΘ Κ. Τσιγάνης.
Η ιστοσελίδα του προγράμματος είναι η neliota.astro.noa.gr, ενώ του Αστεροσκοπείου Κρυονερίου Κορινθίας kryoneri.astro.noa.gr.
Πηγή:sputniknews.gr
