John Zarnecki ja tema Titani pinnauuringute pakett

10. Jun 2005

EELTEAVE INTERVJUU MÕISTMISEKS
John C. Zarnecki on sündinud ja elab Londonis. Õppinud füüsikat Cambridge’i ülikooli Queens’ College’is, kaitses doktoritöö röntgenastronoomiast. Praegu loeb ta kosmoseteaduse professorina loenguid Avatud Ülikooli planeediteaduste uurimisinstituudis Milton Keynes´is. Ta on ka Euroopa Kosmoseagentuuri ESA Titani-maanduri Hyugens Pinnauuringute Paketi (Science Surface Package, SSP) juhtivteadlane. Zarnecki oli ESA Marsi-maanduri Beagle II meeskonna liige ning on olnud seotud kosmoseprojektidega 30 aastat. Ta on avaldanud üle 150 artikli.

Euroopa Kosmoseagentuur, European Space Agency ESA on Euroopa Liidust täiesti sõltumatu organisatsioon. Enamik ESA liikmetest on küll ELi liikmed.
Selle põhikirja kohaselt ei tegelda sõjandusega. Olemuslikult on ESA avatud organisatsioon, mille liikmed on ka sellised väikeriigid nagu Island ja Luksemburg.
Osalejariikide panus on fikseeritud osa nende GNPst.

SSP – SURFACE SCIENCE PACKAGE, PINNAUURINGUTE PAKETT
http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=31193&fbodylongid=740
http://www.esa.int/SPECIALS/Cassini-Huygens/SEM9W82VQUD_0.html
Eesmärk: mõõta Titani pinna seisundit, koostist, füüsikalisi parameetreid.
Koosneb üheksast andurist, millest seitse töötasid otsesel kontaktil.

TITAN, SATURNI SUURIM KAASLANE
Titani avastas hollandlane Christiaan Huygens 1655. aastal. Seepärast kannab ka maandunud sond tema nime.

Ainus kuu päikesesüsteemis, millel on pilved ja paks planeedisarnane atmosfäär.
Nagu Kuul on ka Titani üks külg suunatud muutmatult oma planeedi poole.

Kaugus Päikesest 9,5 korda suurem kui Maal
Läbimõõt 5150 km
Mass 1/45 Maa massist
Keskmine tihedus 1,88 korda suurem kui veel
Pinnatemperatuur –180 ºC
Atmosfääri rõhk pinnal 1,5 korda suurem Maa omast
Atmosfääri koostis lämmastik, metaan, jälgi ammoniaagist, argoonist, etaanist
Päeva pikkus: 16 Maa päeva

Allikas: ESA

Siin pildil on kaamera väga pinna lähedal, viieteist-kahekümne sentimeetri kõrgusel. Titan on jäine, mitte kaljune keha, 70 protsendist jääst. See on vee ja süsivesinike jää. Oletatakse, et sond lõi pildi all vasakul nähtava munaka pooleks.
ESA

TIIT KÄNDLERI INTERVJUU JOHN C. ZARNECKIGA, ÜLESKIRJUTUS,
02. MAIL 2005

Alustasite oma teadusõpinguid, kui inimene hakkas hoogsalt kosmosesse lendama. Kuidas suhtuti Gagarini lendu Suurbritannias?
Olin siis 11 aastat vana. Minu jaoks oli see romantiline ja dramaatiline sündmus. Inimkond on lahkunud oma hällist. See võeti Britis vastu väga positiivselt. Meil eurooplastel polnud sellist poliitikat taga nagu ameeriklastel. Oli progressi tunne. Ja Gagarin oli romantiline ning karismaatiline kuju. Pärit lihtsast perekonnast. Mäletan, kui ta tuli Londonisse, ta oli suur kangelane. Mina seisin temast 20 jala kaugusel. Kool asus kilomeeter surnuaiast, kuhu Karl Marx on maetud. Ja tema tuli Marxi hauale. Meile anti vaba päev. Ei usu küll, et see sündmus tekitas mu huvi kosmose vastu.

Kas Suurbritannial oli oma kosmoseprogramm?
1960. aastatel olid meil püüdlused. ESA eelkäija ESRO (European Space Research Organisation) oli enamjaolt Briti, Prantsuse, Saksamaa organisatsioon. 1970. aastatel tuli pettumus. Ja seejärel 30 aastat ei võtnud Briti valitsus kosmost liiga tõsiselt. Meie teadlased olid küll ESAs esirinnas, kuid mitte valitsus. Vaid viimased viis aastat on UK hakanud võtma kosmost tõsiselt. ESA Marsiprogrammis AURORA – lähema 15- 20 aasta jaoks oleme nüüd esirinnas.

Kas ESA mitte ei kartnud minna Marsile ja ei jätnud selle töö ameeriklastele?
Jah, teil on absoluutselt õigus. Ja tegu ei olnud mitte ainult rahaga, vaid ka psühholoogiliste põhjustega. Puudus enesekindlus. Muutus sai alguse lähetusest Halley komeedile 1985.-86. aastatel. See oli esimene kord, kui tegime midagi, mida ameeriklased ei teinud. Venelastel tegeles sellega Vega kosmoselaev. See toimis ja suurendas enesekindlust. Sellest alates hakkasid tekkima ka kosmoseambitsioonid.
Nüüd on Euroopa GPS-süsteem. Galileo. Huygens oli fantastiline. See oli muidugi koostöö NASAga, kuid teostatud Euroopa tööstuse poolt. Marsi programm on alles alguses. Olen kindel, et lõppude lõpuks saavad NASA ja ESA Marsi-programmid kokku.

Kas sedalaadi tegevused on praegu saladus? Kas ESAga ühinemisel uuriti teie lojaalsust? Kas midagi hoitakse saladuses Ameerika eest?
ESA ei ole Euroopa Liit. See on täiesti sõltumatu organisatsioon. Enamik ESA liikmetest on küll ELi liikmed. Nende koostöö kosmoses algas hiljuti, Galileoga. Olen ESAga töötanud 20 aastat. Selle põhikirja kohaselt ei tegelda sõjandusega. See tähendab, et olemuslikult on kõik avatud. Muidugi tulevad mängu ärisaladused. ESA on avatud organisatsioon, mis näiteks tervitaks Eesti taolist maad. Kas teil on olnud selles osas diskussioone? Te olete küll väike maa, kuid liikmed on ka Island ja Luksemburg.

Pole meil sellist diskussiooni. Ehkki nõukogude ajal ju Tõravere teadlased kosmoseprogrammides oma seadmetega osalesid. Meil on häid astronoome. Võibolla olete kuulnud Ernst Öpikust?
Jah, muidugi. Olen kohanud ta lapselast. Ta on parlamendi liige ja kosmoseasjade väga suur toetaja. Neljapäeval on meil parlamendivalimised. Loodan, et ta valitakse tagasi.
(Järelmärkus: valiti ka.)

Arvan, et meie poliitikud kardavad suurt raha, mis ESAs osalemine tähendaks.
Kuid osalejariikide panus on fikseeritud osa nende GNPst.

Planeetide uurimiseks on kaks võimalust. Vaadata neid eemalt, Maalt või selle ümbert ja ehitada selle tarbeks kavalamaid riistu. Või siis saata kosmoselaevad kohale. Miks neid kohale saata on mõtet?
Teleskoobid on lahutusvõime poolest märkimisväärselt edenenud. Kuid ka võimsaim teleskoop ei suuda saavutada sellist lahutusvõimet, nii nagu on Mars Expressi piltidel. Maalt ei näe isegi murdosa neist detailidest. Me saame orbiidil tiirlejalt pidevalt andmeid. Maandur omakorda saab teha individuaalsete kivimite analüüsi. Titan on selle kohta suurepärane näide. Sellel on atmosfäär, udu. Seda me Maalt ei näe.

Räägime nüüd teaduslikumatest asjadest. Kui edukas oli Titani maanduri Huygensi laskumine?
See oli märkimisväärselt edukas. See oli fantastiline edu. Sinna jõuda ja selles keskkonnas hakkama saada, laskuda pinnale, teha kogu aeg mõõtmisi ja siis veel saata pinnalt 70 minuti jooksul andmeid.

Te unistasite viiest minutist.
Jah. Kuid kui me seadmete projekteerimisel oleksime teadnud, et see on nii kaua tegus, oleksime need teistsugused teinud. Teaduslikult on praegu muidugi väga varajased päevad. Eelmisel nädalal saatsime esimese artikli Nature’sse. Seal on vaid kiired esialgsed teated. Nii et lähiaastatel on ees suur töö. Kuid juba praegu näeme piltidelt, milline lummav pind on Titanil.

Kas maandumine oli vedel või tahke?
See ei olnud vedel maandumine ses mõttes, et vedelikku oleks pritsinud. Minu instrumendid töötasid just nimelt maandumise ajal. Olen üsna kindel, et Huygens maandus liivataolisesse pinnasesse, mis on moodustunud jääteradest. Seitse- kaheksakümmend protsenti veejääd ja ülejäänud süsivesinike, näiteks metaani jääd. See kruus on märg. Hiljuti oli sadanud. Päeva, kuu, kümne aasta eest. Mass-spektromeeter näitas metaanihulga kolmekümneprotsendist tõusu ühe-kahe minuti jooksul pärast maandumist. Maandumine soojendas pinda, ja kuna see on tõenäoliselt niiske vedelast metaanist, siis see aurustus. Me näeme piltidelt jõgesid või jõesänge, kaldajoont, veerkive. See kõik kõneleb vedeliku kasuks.

Kas Huygens saatis teateid ka Titani atmosfäärist?
See pole küll minu ala. Kuid me tahame mõista fotokeemiat, mis seal keerulisi molekule toodab. Maal tekkisid need teises keskkonnas ja said elu ehituskivideks. Huygensi laskudes mass-spektromeeter töötas. Cassini vaatab atmosfääri orbiidilt. Keeruline fotokeemia toimub atmosfääri ülakihtides. Seal on väga paks atmosfäär. Ülal on enam päikesevalgust. Huygens alustas oma tööd 180 kilomeetri kõrgusel. Ülalt võivad need keerulised molekulid aga alla sadada. Nii et jäine liiv võib ka süsivesinikest kaetud olla. See selgub andmetöötlusest.
Me näeme piltidelt tumedaid alasid, heledaid alasid. On need järved? On tõenäoline, et maanduti ühe sellise servale. Kaamera on kinni, vaatab vaid ette. Saatis meile 70 minuti jooksul identseid pilt. See on frustreeriv. Kuid samas ei tea, mis on sada meetrit teie seljataga. Arvame, et olime järve või kuivanud järve kaldal. Ja vaatasime sellest eemale. Ja sada meetrit selja taga on ilus vedela metaani järv.
Me ei oodanud, et side kestab nii kaua. Sellepärast kinnitasime kaamera kindlalt. Püüate vältida iga detaili, mis liigub. See võib üles ütelda.

Rääkige nüüd palun pinnase uurimise paketist, millega teie tegelesite.
Töötan selle projekti kallal alates 1988. aastast. Selle eesmärk oli uurida Titani pinnast. Nimigi ütleb seda – Surface Science Package, pinnase uurimise pakett, SSP. Ülejäänud viie instrumendi ülesandeks oli uurida atmosfääri. Meie probleem oli, et mitte keegi ju ei teadnud, kuhu me maandume. Ei saanud olla ka kindel, kas üldse ellu jäädakse. Seepärast rõhuti atmosfääri mõõtmistele. Jõudsime lõpuks üheksa erineva andurini. Need katsid siis võimalused vedela ja tahke maandumise vahel. Nii et andurid pidi olema võimelised mõõtma vedeliku murdumisnäitajat, aga ka löögijõudu. Laineid, temperatuuri, elektrijuhtivust. Kõik meie andurid töötasid, mis on fantastiline. Kuid kuna me ei maandunud vedelikus ei tootnud need kõik andmeid.
On suurepärane tunne, olles laboris pikkade aastate jooksul need andurid välja töötanud, näha, et need lõpuks ka töötasid. Mõnel juhul olid andmed hetkega selged. See rändas kolm ja pool miljardit kilomeetrit ja toimis!

On küll tõesti arusaamatu, kuidas see saab olla võimalik. Kui näiteks rongidega on nii palju õnnetusi.
Olin maandumispäeval Darmstadtis Euroopa Kosmosekeskuses ESOCis. Töötan selle projekti kallal alates 1988. aastast. Mõned kutsuvad mind uustulnukaks. See oli väga emotsionaalne hetk. Soovisin, et oleksin tol hetkel olnud itaallane. Inimesed nutsid, hõiskasid… See oli lihtsalt suurepärane.

Pole ju nii ammu, mil ESA Marsisaadik Beagle II kaotsi läks. See oli 2003. aasta jõulude ajal.
Töötasin ka Beagle II projekti raames. See jõulupäev oli mu tööelu halvim päev. Olen olnud kosmoseprojektidega tegev ligi kolmkümmend aastat. See oli esimene suur ebaõnnestumine. Huygensi puhul tegime tohutul hulgal katseid, ja paigaldasime üleliigseid seadmeid. Langevarjudega muidugi seda teha ei saa. Küll aga näiteks kelladega. Meil oli kolm identset kella. Ning nendega tehti enamushääletust, et absoluutselt õige aeg püsiks, mis siis ütleks, millal Huygens üht või teist ülesannet täitma peaks.

Vaatame seda kanoonilist pilti, mida Huygens Titanilt tegi. Mida me siin näeme?
Siin pildil on kaamera väga pinna lähedal, viieteist-kahekümne sentimeetri kõrgusel. Kui ümmargused on need veerised. See on ühelt poolt nõnda tuttavlik. Titan on jäine, mitte kaljune keha. –180 kraadi temperatuuri. Titan koosneb 70 protsendist jääst. Vesi, süsivesinikud. Määrati ka pinna peegeldusspekter. See näitab jää olemasolu. Me arvame, et meie maanduja lõi ühe munaka pooleks. Siin all vasakul on ju üks justkui poolik munakas.

Kas seal on ka löögikraatreid? Ernst Öpik oli esimesi teadlasi, kes ennustas löögikraatrite olemasolu Marsil Ja see polnudki nii ammu, 1960. aastatel. Siis polnud veel Marsi kraatrite päritolu kindlalt teada.
Titan on selleski osas huvitav ja kummaline. Cassini on oma möödalennul pildistanud ning mõõtnud infrapunakiirgust. Sellel on ka radar. See on neist parim, kombanud kolm protsenti pinnast. Esimesed pildid näitavad, et seal on väga vähe kraatreid, kui üldse. Mis tähendab, et sealsed pinnaseprotsessid tasandavad kraatrid kähku. Millised need on? Võibolla see on ilmastik, võibolla vedelikud, võibolla tuuled. Võibolla siiski ka vulkanism. Nii et Titani pind üha muutub. See on aktiivne pind. See pole sugugi surnud taevakeha.

Kuhu minnakse tulevikus?
Veel ei tea, kas läheme tagasi Titanile või hoopis Europale. Me ju vaid kobasime pinda. Tahaksime tagasi minna õhupalliga. Atmosfäär on Titanil paks, külgetõmme väike. Väga hea koht õhupallile.

Kes seda otsustab?
ESA ja NASA on hiljuti loonud ühisrühma, kes teeb ettepaneku. Mina olen selle liige. Arvan, et peaksime minema Europale. Sealgi võib leida vedelaid kogumeid.

Mida arvata mehitatud lendudest Marsile?
See on vältimatu, see peab juhtuma. Iseasi, millal. Arvan, et see pole tehnoloogia, vaid organiseerimise ja raha probleem. See juhtub veel meie eluajal. See võib küll puhtast teadusest vahendeid välja tõmmata. Kuid inimtegevus ei koosne ainult teadusest. Sellest tuleb ülemaailmne pingutus.

On üllatav, et teie SSP koosneb tegelikult füüsikaliselt väga lihtsatest katsetest. Saate ka lihtsusest tähtsaid andmeid.
Me pidime olema lihtsad, sest ESA ei uskunud, et sond veel Titani pinnal töötab ja palju raha kulutada ei tahtnud. Alul taheti näha vaid kaht väikest andurit, ja mina jõudsin välja üheksani.
Meil töötas vildakuse mõõtja. Meil oli kolm langevarju. Põhilangevarju all toimus laskumine rahulikult. Teisega läks asi hulluks. Maandur kõikus 60 kraadi siia-sinna. Tähendab jõuti turbulentsesse õhukihti. Kui vaid pilvedest allapoole jõuda, 20 kilomeetri kõrgusele, hakkab turbulents pihta.
SSP üks andur mõõtis põrkejõudu kümnete millisekundite jooksul. Kolmesaja kilogrammine Huygens paiskus vastu pinda. Jõud hüppas äkki suuremaks, siis muutus pisemaks. Tähendab, et alul paiksus maandur vastu mingit tahket keha, siis aga jõudis sõredasse pinnasesse. Oleme teinud laborikatseis, seetõttu oskame paremini interpreteerida. Sõredal pinnasel võib olla tahke koorik.
Viimasel sajal meetril laskumisel saime sonarilt kummalise topeltkaja. Sond langes ja liikus ka külgsuunas. Ning registreeris mingi astangu Titani pinnal.
Huygensi kandesignaali püüdsid kinni teleskoobid Austraalias, USAs ja mujalgi. Need suutsid püüda signaali otse Huygensilt. Mitte küll modulatsiooni, vaid kandevsignaali. Veel viie aasta eest peeti seda teaduslikuks fantastikaks.
Meie Cassinil on ju peal viietest aasta tagune tehnika. Kaameragi lahutusvõime on vaid 60 000 pikslit. Kui praegu müüakse tavapoodides kaameraid, mis lahutavad miljoneid.

Nii et selles veeooperis tasub osaleda?
Imestan ikka, et kui palju võib Marsil vett avastada. Kakskümmend korda? Muidugi on ikka leitud midagi olulist, kuid mängitud on vee peale. Aga kohalesõit on vajalik.

Mis oli teie jaoks kõige üllatavam Titanilt saabunud teadetest?
Üllatav oli see, et sealne maastik on nii vaheldusrikas. Seal on vedelikukogusid, jäiseid alasid, kruusavälju, jõesänge, kaldajooni. Ja et see on samas nii maapärane, nii kodune. Kuid infot alles hakatakse töötlema.

Soovin selleks jõudu ja edu.

Kommenteeri

Telli Teadus.ee uudiskiri