Svi znamo da Sovjetski Savez nikada nije lansirao kosmičke sonde ka spoljnjim planetama već da je ostao fokusiran na Mesec, Veneru i Mars. Tokom 70-ih i 80-ih NASA je unela revoluciju u proučavanje solarnog sistema sondama ’Pioneer 10 i 11’ i ’Voyager 1 i 2’. Uz njihovu pomoć, čovečanstvo je prvi put moglo da vidi jovijanske planete i plejadu čudnovatih satelita. Obzirom na ogromnu medijsku pompu koju su izazvale ove misije, SSSR je odlučio da ne stoji po strani već da i sâm istraži gasovite džinove Sunčevog sistema. Ovo je priča o projektu ’Ciolkovski’.
 |
Коsmička sonda „JuS“ programa „Ciolkovski“ za istraživanje Jupitera i Sunca. |
1986. godine, politika „Glasnosti“ i „Perestrojke“ Mihajla Gorbačova počela je polako da daje prve plodove. U kosmičkom programu, otvaranje je rezultiralo većim naglaskom – bar na papiru – na projekte za istraživanje kosmosa bespilotnim letilicama. Do tada, kosmički program SSSR-a je bio rezervisan za konstruktorski biro NPO „Lavočkina“. Za razliku od Amerikanaca, gde je famozna Nasina Laboratorija za mlazni pogon (JPL) od početka bila odgovorna za koordinaciju tih napora, Sovjetskom Savezu je nedostajala adekvatna ustanova koja bi nadzirala pitanja kosmičkih letilica. Zato su Sovjeti rešili da ИКИ (Institut za kosmička istraživanja), ustanova koja je zavisila od Akademije nauka SSSR-a, postane sovjetski JPL. Državni i vojni vrh je u bespilotnom programu video dobar način da promoviše kosmičke napore zemlje a u isto vreme da ojača veze sa drugim zemljama.
Ključajući u to vreme od novih planova za istraživanje Marsa, Venere, asteroida i kometa, „Lavočkin“ je između 1986. i 1987. godine izvršio preliminarnu studiju plana za istraživanje spoljnjeg Sunčevog sistema. Studija je tada dobila zvaničan šifrovani naziv „Ciolkovski“, a trebalo da je vodi Vladimir Perminov, glavni „Lavočkinov“ rukovodilac i konstruktor međuplanetnih sondi. Studija je obuhvatala misiju na Jupiter, Saturn i Sunce, a razmotrila je mogući dizajn buduće letilice, njenu trajektoriju i druge inženjerijske aspekte projekta. Novi program je uključivao potpuno novu porodicu sondi u koje su umesto solarnih panela bili inkorporirani plutonijumski termoelektrični generatori – RTG (rus. РИТЭГ – Радиоизо-топный Термоэлектрический Генератор), kao i sistem za komunikaciju na velikim daljinama, sa antenskim tanjirima prečnika 4 metra. Krajem 80-ih, kompanija „Lavočkin“ je dokazala da poseduje adekvatnu elektroniku neophodnu za spoljnji Sunčev sistem. Prema studiji, uz adekvatno finansiranje SSSR je mogao da konstruiše brod tehnološki adekvatan američkim. Glavni projekat u studiji „Ciolkovski“ bila je sonda „JuS“ (rus. ЮС,Юпитер Солнце). U stvari, ponekad se projekat “JuS” predstavlja kao sinonim za program “Ciolkovski”, ali uvek se treba podsetiti da se radi o dve potpuno različite stvari.
 |
Sonda „JuS“ za studiranje Jupitera i Sunca. Na šemi, gornji „tanjir“ je tzv. solarna sonda (СЗ).Težina sonde ka Suncu: 900-1.200 kg, u zavisnosti od brzine oko Jupitera. Prema projektu, trebalo je da priđe na око 4 mil. km od Sunca. |
’JuS’ sa proučavanje Jupitera i Sunca
Da, dobro si pročitao: Jupiter i Sunce u isto vreme! Iako čudno zvuči, najbolji način da se stigne dovoljno blizu Sunca je da se prvo proleti pored Jupitera. Kako je to moguće? Orbitni manevri zavise od energije neophodne da se stigne od jedne tačke u solarnom sistemu do druge, koja može (energija) da se izgazi preko tzv. delta-V. Ako krenemo sa Zemlje ka Suncu, treba da imamo na umu da brzina naše planete po orbiti iznosi oko 30 km/s, tj. moramo da izvedemo manevar kočenja iste jačine da bi ušli u direktnu trajektoriju ka našoj zvezdi. Trik za slanje sonde ka Suncu bez ikakvog dodatnog trošenja goriva jeste iskoristiti snažno gravitaciono polje džinovskog Jupitera. Očigledno, prvo moramo stići do Jupitera, ali nam je za standardno putovanje sa Zemljine niske orbite do neke spoljnje planete potrebno delta-V reda veličine od samo nekoliko km/s. Ovakav manevar je početkom 1992. godine izvela evropska solarna sonda “Ulysses”, koja je istraživala Sunčeve polove ali sa mnogo veće visine.
 |
Trajektorija do Jupitera. Lansiranje je trebalo da obavi raketa „Протон-K“ nosivosti preko 20 t. Prvi manevar ubrzavanja trebalo je da izvede IV stepen rakete (РБ), dok je drugi trebalo da izvede autonomni motorni modul (АДУ), odn. brod tipa „Фобос“ sa 3,1 tonom goriva. |
 |
|
“JuS”, težak između 900 i 1.200 kg, trebalo je da bude opremljen visokousmerenom paraboličnom dvoogledalnom antenom prečnika 3,2 metra i sa dve ili šest RTG jedinica (pojedinačne snage do 125 W[1]). Svaki brod je trebalo da bude podeljen na tri segmenta: autonomni pogonski blok (donji deo), trajektorni blok (sa RTG-ovima, avionikom i antenama) i solaru sondu. Namerno kažem “svaki brod”, jer su prema originalnom planu Sovjeti želeli da se drže oprobanog plana i šalju međuplanetne sonde u parovima. Radi stabilizacije, predviđeno je da se tokom leta sonde okreću oko podužne ose ugaonom brzinom od jedne rotacije u sekundi.
Šematski prikaz sonde „JuS“ i njenih sastavnih delova. Čitava misija je trebalo da traje 3-5 godina.
“JuS” misija je trebalo da startuje lansiranjem dva “Protona” 1995. i 1996. godine. Stigavši dve godine kasnije do Jupitera, sonde su trebale da prolete kroz satelitski sistem planete a onda u atmosferu gasovitog džina odbace po jednu 500-kilogramsku kapsulu – slično kao što je to uradila Nasin misija “Galileo”[2] – koje će biti izložene deceleraciji od 1500 g. Pored putovanja ka Suncu, “JuS” je trebalo da iskoristi Jupiterovu gravitaciju za promenu orbitne ravni koja bi ga dovela u položaj iznad ravni ekliptike. Na taj način letilica bi mogla da studira koronu u polarnim regijama Sunca, zonama od ogromnog interesa sa stanovišta solarne fizike. Nakon 1,7 godina leta, sonda bi prišla na manje od 4 miliona kilometara od površine Sunca (fotosfere) leteći impresivnom brzinom od preko 300 km/s (˃1.000.000 km/h). Solarna sonda je trebalo da ima oko 460 kg a trebalo je da se odvoji od pogonskog bloka “JuS”-a deset dana pre najbliže tačke Suncu. Najveće iskušenje inženjera solarne sonde svakako je bila termička zaštita. “Lavočkinovi” stručnjaci su proučavali različite konfiguracije konusa i diskova, odabravši ovu poslednju za finalni dizajn.
 |
Solarna sonda „JuS“ je oblikom podsećala na NLO. Zbog očekivane temperature od preko 2500° C, radi zaštite unutrašnje opreme osmišljen je specijalni štit od vanadijuma. |
“JuS” je trebalo da bude prva misija programa “Ciolkovski”, ali onda je trebalo da uslede slične misije na Saturn i druge spoljnje planete Sunčevog sistema. Sa “Ciolkovskim”, Sovjetski Savez je želeo da smanji tehnološki jaz između njih i Nase, a svoju zemlju uvede u novu eru kosmičkog istraživanja.
‘Plamen i Led’
Nažalost, nijedan od tih planova nije ugledao svetlost dana. SSSR se raspao 1991. godine i odneo sa sobom najveći deo snova jedne generacije. Međutim, tokom period 1993-1994 Rusija i Sjedinjene Države su započele proces približavanja kosmičkih programa[3] koji je trebalo da rezultira (i) projektom “Пламя и Лёд” (“Plamja i Ljod”), odn. “Flame and Ice”, tj. “Plamen i Led”. Ovaj projekat je samo spajao osnovne elemente programa “Ciolkovski” sa različitim predlozima nekih američkih kosmičkih sondi.
Misija “Plamen” je trebala da bude vrlo slična originalnom planu “JuS”, ali ovog puta brod bi bio sastavljen od jedne osnovne, američke sonde, i druge ruske. Ruska sonda je trebala da bude manja i manje ambiciozna od svog prethodnika “JuS”-a. Obe letilice su trebale da do Jupitera putuju zajedno (planirano je da obe budu lansirane raketama serije “Proton”), a onda da lete iznad Sunca na različitim udaljenostima. Američka sonda je trebalo da proleti na 5,6 miliona km iznad solarnih polova a onda da se približi na samo 2,6 mil. km od ekvatora. Ruska sonda ne bi prilazila bliže od 7 mil. km od ekvatora a proletala bi iznad polova na visini od 14 mil. km.
 |
„Plamja“: konfiguracija za lansiranje raketom „Proton“ sa američkom sondom (levo) i ruskom sondom (u sredini) (NASA). |
 |
Ostale razmatrane opcije misije „Plamja“ (NASA). |
 |
Detalj američke solarne sonde sa termičkom zaštitom na vrhu. Težina je trebala da bude oko 200 kg, sa 22 kg opreme (NASA). |
 |
Ruska solarna sonda u misiji „Plamen“. Trebala je da ima težinu 350 kg, sa 35 kg naučne opreme (NASA). |
 |
Trajektorije američke i ruske solarne sonde „Plamen“. Put od Jupitera do Sunca trajao bi oko 800 dana. (NASA). |
 |
Kasnije su mnogi planovi za istraživanje Sunca usvajali isti tip trajektorija. Ovde vidimo planiranu putanju Nasine sonde „Solar Probe +“ (NASA) |
Pored toga, misija “Led” je trebala da sa dve rakete “Proton” (ili možda manjom raketom 8K78M “Molnija”) lansira ka Plutonu dve letilice teške 120-140 kg. Letilice, američke proizvodnje, nosile bi po jednu malu rusku sondu (rus. “Снижающийся Зонд”, engl. “Drop Zond”, ”Spuštajuću Sondu”) težine ~6 kg za istraživanje Plutona i/ili Harona. Glavne letilice bi proletele na oko 15.000 km od Plutona (i na samo 5.000 km od Harona), dok bi “Drop Zondovi” bili otkačeni na udaljenosti od 34 miliona km i slali bi podatke sve do konačnog sudara sa površinom, uključujući i slike kamere sa “fish-eye” sočivom. Putovanje je trebalo da traje od 8 do 10 pa i 12 godina, u zavisnosti od datuma lansiranja[4].
 |
|
 |
Sonda „Led“ sa malom ruskom subsondom (NASA). |
 |
Ruska subsonda sa misije za Pluton „Led“. Bila bi lansirana sa „Leda“ mesec dana pred ciljem (NASA) |
 |
„Led“ nadomak cilja – Plutona, koji je u to vreme još uvek bio planeta. |
 |
|
 |
Lansiranje „Leda“ (NASA). |
 |
|
 |
Putanja prolaska sonde „Led“ pored Pluton i Harona (NASA). |
Od misija “Plamen” i “Led” nije bilo ništa, uglavnom zbog brutalne ekonomske krize koja se obrušila na Rusiju i koja je skoro likvidirala program kosmičkih letilica u zemlji tokom 90-ih. Američki udeo u misiji “Plamen” kasnije se preobrazio u ono što danas postoji kao „Solar Probe +“, dok je „Led“ rezultirao u program „New Horizons“. Danas možemo da pronađemo nasleđe programa „Ciolkovski“ u združenoj misiji „Laplace“, u kojoj bi Rusi participirali jednim lenderom za istraživanje spoljnjih planeta.
Interesantno je da Rusija i Sjedinjene Države nisu mogle tesno da sarađuju u bespilotnom istraživanju solarnog sistema, a ipak su se odlučili da da krenu na izgradnju komplikovane i skupe Međunarodne orbitne stanice. Prava šteta.
Konačno, mala refleksija. Šta bi se dogodilo sa sovjetskim programom automatskih sondi da se SSSR nije raspao? Da li bi bili svedoci nove generacije Marsovih rovera, Jupiterovih sondi i solarnih brodova? Nikada nećeno saznati.
[1] Nasina sonda „Pioneer 10“, prva koja je stigla do Jupitera, imala je četiri plutonijumske RTG jedinice ukupne snage od 155 W pri lansiranju. Dok je stigla do Jupitera, tri godine kasnije (1973), snaga im opala na 140 W. Za rad instrumenata bilo je potrebno oko 100 W.
[2] Njegova atmosferska sonda je bila teška 339 kg i imala prečnik od 1,3 m. Stigla je do atmosferu brzinom od 47,8 km/s a onda za samo 2 min. usporila padobranom na podzvučnu brzinu. Izbačena je u julu 1995, 5 meseci pre dolaska do Jupitera. Radila je 58 minuta – u tom trenutku izmeren je pritisak od 23 atm i temperatura od 153° C.
[3]Misli se na Komisiju Černomirdin-Gor za ekonomsku i tehnološku saradnji koju su 1993. dogovorili Bil Klinton i boris Jeljcin. Tada je postavljen temelj za Međunarodnu orbitnu stanicu.
[4] Amerikancima se ova misija jako dopala, pa su posle prekida saradnje sa Rusima nastavili da planiraju. Prvo su hteli da 2000. lansiraju misiju „Pluto Fast Flyby“ koja bi stigla do cilja 2013, zatim je sledeći projekat„Pluto Kuiper Express“ otkazan zbog prevelikih troškova, te je na kraju pokrenuta manja misija „New Horizons” koja sledeće godine stiže do Plutona.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
