Megtalálhatjuk az életet a Naprendszerben, de erről az információ nem jutna vissza a Földre

Nem csak barátokat keresnek

Az asztrobiológia az élet keletkezését, evolúcióját és elterjedését tanulmányozza a teljes világegyetemben. Egyrészt a természetes kíváncsiság motiválja ezt a keresést, de vannak gyakorlati okai is. Akkor is hasznos lehet ez a kutatás az emberiség számára, ha közben nem bukkanunk értelmes életre. Hiszen minél jobban megértjük a Naprendszer tágabb környezetét, annál jobban megértjük a saját bolygónkat és biológiánkat. A Föld és a földi élet is folyamatosan változik, így a más égitesteken és más ökoszisztémákban bekövetkező változások segítenek minket jobban megérteni, hogy milyen folyamatok hatására, milyen átalakulás várható a mi bolygónkon, hosszú és rövidtávon.

Ha van élet, hogyan jutunk el hozzá?

A Naprendszer bolygói számos információval szolgálnak azzal kapcsolatban, hogy hogyan alakult ki a Föld és rajta az élet, évmilliárdokkal ezelőtt. A mi napendszerünkben azonban a bolygók helyett, sokkal valószínűbb, hogy azok valamely holdján találhatunk megfelelő feltételeket az élet kialakulásához. A jelenlegi információk szerint erre legnagyobb esély a Titánon és az Enceladuson, a Szaturnusz holdjain, illetve a Jupiter körül keringő Európán van. 

Azonban ahhoz, hogy ezekre a távoli holdakra képesek legyünk eljutni, még sok időre és lényegesen kifinomultabb technikára lesz szükség. Ez azért van, mert sokkal nagyobb teljesítmény elérni ezeket az égitesteket, mint például a saját Holdunkat. Az űrhajóknak és eszközöknek jóval hosszabb utazást kell kibírniuk a világűr barátságtalan viszonyai között, és szükség van az információ sebességének nagyságrendi növelésére is. 

A Nap pusztító sugárzása

A Földön a légkör és a bolygó mágneses tere miatt nagyrészt védve vagyunk a Nap veszélyes sugárzásától, de ugyanez a védelem máshol nem áll fenn. Az a sugárzás, amit teljes napfogyatkozás esetén koronaként láthatunk, elkepesztő sebességgel szeli át az egész naprendszert és eljut minden bolygóra és égitestre. A szakemberek, köztük a heliofizikusok, igyekeznek minél több ismeretet szerezni a naptevékenységgel kapcsolatban. Ezek az információk segítenek abban, hogy az utazásokhoz és küldetésekhez minél ellenállóbb űrhajók és tudományos műszerek készülhessenek. Ezt segíti elő például a NASA Parker Solar Probe űrszondája, mely közelebb repült a Naphoz, mint eddig bármilyen más eszköz. Az általa közvetített adatok máris hozzájárultak a naptevékenység alaposabb megértéséhez. 

De a napszél, ami töltött részecskék folyamatos áramlása a Napból, csak az egyik olyan sugárzás, amivel a tervező mérnököknek meg kell küzdeniük. Vannak azonban ennél erőszakosabb és erőteljesebb aktivitások is. Például a hatalmas energiájú kitörések komoly aggodalomra adhatnak okot a fejlesztőknek. A kitörések jelentős plazma- és mágneses kilövellései képesek megzavarni az eszközök elektronikai részeit, vagy a Földdel való kommunikációt. Ezek olyan módon is károsíthatják az elektronikus alkatrészeket, hogy szikrákat és feszültséget okozhatnak, ezáltal megsemmisítve vagy megsértve bennük a kényes áramköröket és vezetékeket. Ugyanezek a töltött részecskék károsíthatják az űrhajók áramellátására szolgáló napelemek celláit is, roncsolva a cellák szerkezetét, ami tönkreteszi azok integritását és csökkenti a teljesítményüket. 

Hiába van információ, ha nem jut el a Földre

A kommunikációs eszközök és csatornák fejlesztésére szintén szükség van, hiszen hatalmas távolságokról kell, relatív rövid idő alatt információkat közvetíteni az égitest és a Föld között. A jelenleg használatos rádiófrekvencia adatsebessége rendkívül lassú. A NASA Deep Space Network-je 3 nagy és erőteljes műholdat használ az űrhajókból érkező rádiójelek fogadására. 

A Cassini-Huygens Szaturnusz küldetése jól példázza, mennyire nehezítik a tudományos munkát a kommunikációs nehézségek. Ugyanis a Cassini olyan adatokat tudott összegyűjteni, melyekhez azután soha nem tudtak hozzáférni a kutatók. A legfontosabb adatok megérkeztek, azonban nem volt elég az adatátvitel sebessége ahhoz, hogy a gyakrabban és rendszeresen érkező további adatok elérjenek a Földre, amik pedig további fontos eredményekhez és felfedezésekhez vezethettek volna. Ez egy olyan nehézség, ami mindenképpen mielőbbi megoldást követel.

Meg kell sokszorozni az adatok sebességét

Az egyik lehetséges alternatíva az optikai vagy lézeres kommunikáció. Ebben az esetben az adatokat egy keskeny fénysugárba kódolják, ami így tízszer vagy akár százszor jobb adatátviteli sebességet eredményez, mint amire a rádióhullámok képesek. A kis optikai vevőkészülékek a Földön bárhol elhelyezhetőek, és mind a megépítésük, mind a működtetésük olcsóbb a jelenleg használt eszközöknél. Viszont a vevők kiterjedt hálózatára van szükség, például annak érdekében is, hogy ne jelentsenek akadályt a felhők, amik könnyedén blokkolják a lézerjeleket. Elegendő optikai vevőkészülék esetén mindig lesz olyan eszköz, amely képes a jelek fogadására, mert nem takarják éppen felhők. 

Rendkívül nehéz megoldandó feladat a sikeres kommunikáció biztosítása, mivel ehhez az információt küldő űrhajónak tudnia kell, hogy hol lesz a Föld az információ érkezésének pillanatában. Csak így tudja garantálni, hogy biztosan a megfelelő helyre tudja továbbítani a jeleket. Ez azért is különösen nehéz, mert mind az űrhajó, mind a bolygó állandó mozgásban van, és a jel sávszélessége olyan szűk, hogy minimális eltérés is sikertelen továbbítást eredményez. Olyan ez a helyzet, mint a labdarúgásban a hosszú passz. A hátvédnek oda kell rúgnia a labdát, ahova a csatár akkor ér, amikor kicselezte az őt védőket, és helyzetbe kerülhet, nem pedig oda kell rúgni a passzt, ahol a csatár éppen tartózkodik. 

Pontos kézbesítés nélkül nincs siker

Az idén bevezetésre kerülő Laser Communications Relay Demonstration a következő lépés lesz az optikai kommunikáció megteremtéséhez. Ezt az űrhajót arra fogják beprogramozni, hogy képes legyen kiszámítani a mozgás alapján a pontos pályát, ezzel pedig lehetőség lesz a lézersugár földet érésének pontos helyét is meghatározni a későbbiekben. A jelek sikeres küldéséhez és fogadásához azonban, szükség van még a földi infrastruktúra kiépítésére is. 

Izrael szerint egy nagyobb hálózatépítési program keretében lőnének majd fel olyan műholdakat, melyek alkalmasak arra, hogy továbbítsák a kommunikációs jeleket az űrhajók egymás között, illetve a Földdel történő kapcsolattartás során. A műholdak a megérkezett információt addig tárolják, amíg a „célpont”, legyen az akár a bolygó, akár egy űrhajó, megfelelő irányba áll a pontos továbbításhoz. Ez a hálózat biztosítaná, hogy minimalizálható legyen a kommunikációra fordított idő, energia és eszközök mennyisége. Így lehetővé válna, hogy a Titánon landoló, vagy az Európa hold körül keringő űrhajókkal gyorsan és akadályok nélkül kommunikáljunk innen, a Földről. 

A cikket fordította Papp Helga.