Ταξίδι στον Δία

Ο δρ Σταμάτης Κριμιζής μάς μιλάει για την έξοδο των «Voyager» στον Γαλαξία και για τη μελλοντική κατάδυση στους ωκεανούς που φιλοξενούν τα φεγγάρια του Δία

Το «JUICE» αναμένεται να πραγματοποιήσει μετρήσεις στα παγωμένα φεγγάρια του Δία Ευρώπη, Καλλιστώ και Γανυμήδη, του οποίου προβλέπεται να γίνει τεχνητός δορυφόρος

Αποτελεί έναν από τους πλέον διακεκριμένους διαστημικούς επιστήμονες στον κόσμο. Μέσω των πειραμάτων του έχει «ταξιδέψει» στο Διάστημα με τις σπουδαιότερες αποστολές της Αμερικανικής Υπηρεσίας Διαστήματος (NASA) και σύντομα αναμένεται να κάνει το ίδιο και με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA). Μόνο που αυτή τη φορά έχει θέσει ως όρο της συμμετοχής του τη συμμετοχή της χώρας του, της Ελλάδας.

Ο δρ Σταμάτης Κριμιζής, επόπτης του Γραφείου Διαστημικής Ερευνας και Τεχνολογίας της Ακαδημίας Αθηνών, πρόεδρος του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνας και Τεχνολογίας (ΕΣΕΤ) της Ελλάδας και ομότιμος διοικητής διαστημικών προγραμμάτων στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς, στις ΗΠΑ, μίλησε στο «Βήμα» για τη διάλεξη που έδωσε την Παρασκευή στο Ιδρυμα Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ) στην Κρήτη γύρω από τα 35 χρόνια ακούραστης διαστημικής εξερεύνησης των «Voyager» 1 και 2 και με τον μοναδικό αφηγηματικό του τρόπο, γεμάτο ζωντάνια και χιούμορ, μας πήγε για λίγο ως... τα άστρα.

Οι ακούραστοι «Ταξιδευτές»

Το «Voyager 2» της NASA εκτοξεύτηκε στις 20 Αυγούστου 1977 από το Κέιπ Κανάβεραλ, στη Φλόριδα των ΗΠΑ


«To 1977, όταν και εκτοξεύθηκαν τα "Voyager", αρχικός σκοπός μας ήταν η εξερεύνηση του Δία και του Κρόνου. Είχαμε προγραμματίσει τα καύσιμα για κάτι τέτοιο, αλλά στην πορεία είδαμε ότι εκμεταλλευόμενοι τη βαρύτητα του Κρόνου θα μπορούσαμε να φτάσουμε ως τον Ουρανό και τον Ποσειδώνα και αυτό ακριβώς κάναμε» μας λέει ο δρ Κριμιζής.

«Ανάμεσα στους αντικειμενικούς σκοπούς της αποστολής συγκαταλεγόταν και η μελέτη του διαπλανητικού χώρου - του χώρου όχι μόνο ανάμεσα στους πλανήτες αλλά και πέρα από αυτούς. Το ηλιακό μας σύστημα καθώς ταξιδεύει μέσα στον Γαλαξία φτάνει σε ένα σημείο όπου η επιρροή του Ηλίου μας είναι περιορισμένη και αρχίζει η επιρροή του Γαλαξία. Αυτό το σημείο δεν ήταν γνωστό. Οταν εκτοξεύσαμε την αποστολή το '77, υπήρχαν θεωρίες κατά τις οποίες το σημείο αυτό βρισκόταν γύρω από την τροχιά του Δία, δηλαδή στα 750 εκατ. χλμ. από τον Ηλιο. Αποδείχθηκε λοιπόν ότι το πρώτο "σύνορο" ήταν στα 14,1 δισ. χλμ. από το άστρο μας. Και έκτοτε ταξιδεύαμε σε έναν ενδιάμεσο χώρο που λέγεται Ηλιόπαυση - και, σύμφωνα με τα μοντέλα, μετά την Ηλιόπαυση θα βγαίναμε στον Γαλαξία. Αυτό το περιμέναμε με μεγάλη προσμονή» εξηγεί ο διακεκριμένος έλληνας ακαδημαϊκός.

Πώς το «Voyager» έφτασε στην «έξοδο»

«Στο πλαίσιο του δικού μας πειράματος, το οποίο μετρά τη ροή των σωματιδίων στον ηλιακό άνεμο, είχαμε κάνει ορισμένες παρατηρήσεις οι οποίες έδειχναν ότι τα μοντέλα που αναφέρονταν στη θέση της "εξόδου" προς τον Γαλαξία ήταν τελικά λανθασμένα. Δεν είχαν προβλέψει πολλά πράγματα. Η ταχύτητα του ηλιακού ανέμου στην περιοχή της Γης είναι 1,5 εκατ. χλμ./ώρα. Στο σημείο όπου έχουμε φτάσει τώρα, δηλαδή γύρω στα 18,5 δισ. χλμ. από τον Ηλιο, ο ηλιακός άνεμος έχει πέσει γύρω στο μηδέν, δεν κινείται προς τον Γαλαξία. Σταμάτησε γιατί αντιμετώπισε το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία, το οποίο δεν αφήνει τον ηλιακό άνεμο να προχωρήσει παραπάνω. Σύμφωνα με τη θεωρία, κάτι τέτοιο προβλεπόταν. Οταν το "Voyager" θα έφτανε κοντά στο μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία, θα άρχιζε να χάνει την ταχύτητά του και να αυξάνεται η θερμοκρασία του. Δεν είχαν προβλέψει όμως ότι κάτι τέτοιο θα συνέβαινε προτού ακόμη φτάσει κοντά στην "έξοδο"» επισημαίνει ο δρ Κριμιζής.

Ο χειρισμός ενός διαστημικού σκάφους που επί 35 χρόνια περιπλανιέται στο Διάστημα αποτελεί πραγματικό θαύμα. «Ξέρετε τι είναι να έχεις ένα διαστημικό σκάφος εκεί έξω τόσο καιρό και να του στέλνεις εντολές, να προσπαθείς να αλλάξεις την κατεύθυνση με την οποία κάνει μετρήσεις και να υπακούει στις διαταγές σου; Πραγματικά δεν το περιμέναμε» τονίζει.

Χάρη στα δεδομένα που στέλνει ακόμη το «Voyager» οι επιστήμονες είδαν ότι οι ηλιακές μετρήσεις στο σημείο όπου βρίσκεται τώρα είναι τόσο στάσιμες ώστε να μοιάζουν με... «έλος». «Πριν από λίγους μήνες είδαμε μια τρομερή ελάττωση των σωματιδίων του ηλιακού ανέμου και μια αύξηση των κοσμικών ακτίνων. Οι κοσμικές ακτίνες είναι ακτινοβολία η οποία έρχεται έξω από τον Γαλαξία, εκτός του ηλιακού μας συστήματος δηλαδή, και ταξιδεύει σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός. Ξαφνικά, λοιπόν, στις 25 Αυγούστου οι κοσμικές ακτίνες αυξήθηκαν και τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου εξαφανίστηκαν. Τότε, λοιπόν, είπαμε: "Α, βγήκαμε στον Γαλαξία"».

Επικοινωνία ως το 2025

Σύμφωνα με τον ειδικό, το «Voyager» αποτελεί το μοναδικό ανθρώπινο κατασκεύασμα που είναι ικανό να βγει από το ηλιακό μας σύστημα. «Αν γίνει αυτό, τότε θα μιλάμε για μια κοσμοϊστορική ανακάλυψη» υπογραμμίζει ο ίδιος. «Πρόκειται για την προσπάθεια του ανθρώπου να ανακαλύψει το επόμενο σύνορο. Είναι, δηλαδή, το ελατήριο για τη βασική έρευνα σε όλους τους τομείς, από τη Βιολογία ως τη Φυσική κτλ. Το "Voyager" είναι το πρώτο κατασκεύασμα της ανθρωπότητας που θα ξεφύγει από τη βαρύτητα του Ηλίου».

To «Voyager» θα συνεχίσει να ταξιδεύει. Η επικοινωνία του ωστόσο με τη Γη κάποια στιγμή θα σταματήσει λόγω του ενεργειακού «θανάτου» του.

«Εκεί δεν υπάρχει τριβή που θα μπορούσε να προκαλέσει βλάβες στο σκάφος. Η επικοινωνία μας όμως υπολογίζουμε ότι θα τερματιστεί γύρω στο 2025. Αυτό θα συμβεί γιατί η ισχύς της πυρηνικής μπαταρίας που κουβαλά συνεχώς ελαττώνεται. Μετά το 2020 περίπου δεν θα έχουμε αρκετό ηλεκτρικό ρεύμα για τη λειτουργία όλων των πειραμάτων που "τρέχουν". Στην επιστημονική ομάδα έχουμε ήδη αρχίσει τις συζητήσεις για την απενεργοποίηση ενός ή δύο πειραμάτων ώστε να λειτουργούν τα υπόλοιπα - με τον τρόπο αυτόν θα μπορούμε τουλάχιστον να λαμβάνουμε δεδομένα. Η μπαταρία έχει αυτή τη στιγμή 264 βατ» μας εξηγεί ο δρ Κριμιζής.

«Ζουμερή» αποστολή στον Δία

Το JUpiter ICy moons Explorer, γνωστό και ως «JUICE», αποτελεί τη νέα αποστολή της ESA με σκοπό την εξερεύνηση των δορυφόρων του Δία, Γανυμήδη, Ευρώπη και Καλλιστώ. To «JUICE», το οποίο θα είναι σχεδιασμένο να διεκπεραιώσει συνολικά 11 πειράματα και αναμένεται να εκτοξευθεί από τη Γαλλική Γουιάνα το 2022, εκτιμάται ότι θα φτάσει στον Δία το 2030.

«Θα είναι η πρώτη φορά που ευρωπαϊκό διαστημικό σκάφος θα εξερευνήσει την περιοχή του Δία και θα γίνει δορυφόρος σε ένα από τα φεγγάρια του, τον Γανυμήδη. Τους φυσικούς δορυφόρους του Δία τους έχουμε ήδη δει με το "Voyager" πριν από 30 χρόνια, όταν και έγιναν βασικές ανακαλύψεις, με λίγα όμως δεδομένα. Χρειάζεται, λοιπόν, αντί να κάνουμε ένα "πέρασμα" με ένα διαστημικό σκάφος και να διενεργήσουμε περιορισμένο αριθμό μετρήσεων, να μείνουμε εκεί για συνεχείς μετρήσεις».

To πείραμα Particle Environment Package (PEP), τον συντονισμό του οποίου έχει αναλάβει το Σουηδικό Ινστιτούτο Διαστημικής Φυσικής (IRF) και στο οποίο συμμετέχει ο δρ Κριμιζής, θα αναλάβει τη μέτρηση των φορτισμένων και των ουδέτερων σωματιδίων στη γειτονιά του Δία. «Πρόκειται για ένα πείραμα που έχουμε σχεδιάσει σε συνεργασία με ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς, στις ΗΠΑ, και με ευρωπαίους συναδέλφους. Είναι παρόμοιο με εκείνο του "Voyager" και του "Cassini" που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο αλλά με πολύ πιο προηγμένη τεχνολογία» περιγράφει ο έλληνας αστροφυσικός.

«Κατάδυση» στους εξωτικούς ωκεανούς

Η επιφάνεια των φεγγαριών του Δία καλύπτεται από πάγο νερού. Γι' αυτό και η εξερεύνησή τους είναι μια πραγματική πρόκληση για τους επιστήμονες.

«Κάτω από τον πάγο κρύβεται ένας υπόγειος ωκεανός. Αυτό το γνωρίζουμε από μετρήσεις που έχει ήδη κάνει το "Voyager". Δεν γνωρίζουμε όμως βασικά στοιχεία όπως π.χ. το πάχος του πάγου της επιφάνειας, το βάθος του ωκεανού, τη σύστασή του ή το αν υπάρχουν οργανικές ουσίες στην επιφάνεια. Το "JUICE" με τα πειράματα που θα περιλαμβάνει θα κάνει όλες τις απαραίτητες μετρήσεις. Βασικός επιστημονικός στόχος είναι να κοιτάξουμε αν υπάρχουν συνθήκες για βιολογική δραστηριότητα στους ωκεανούς αυτούς - νερό προφανώς υπάρχει, η ενέργεια υπάρχει, διότι υπάρχουν παλιρροϊκές έλξεις ανάμεσα στους δορυφόρους, και πιθανόν να υπάρχουν και ουσίες οργανικές, π.χ. άνθρακας. Γνωρίζουμε ότι υπάρχει οξυγόνο και πιθανώς άνθρακας, ωστόσο δεν ξέρουμε σε τι ποσοστά» μας λέει ο δρ Κριμιζής.

«Στη νέα αποστολή θα υπάρχουν, μεταξύ άλλων, όργανα για τη μέτρηση του φάσματος και της έντασης των ηλεκτρονίων, όργανα για την ανίχνευση και τη μέτρηση όλων των στοιχείων (υδρογόνο, ήλιο, θείο, οξυγόνο, άνθρακας, όλα αυτά που υποθέτουμε ότι υπάρχουν θα μετρηθούν με ακρίβεια). Πρόκειται για υπερβολικά ακριβείς αισθητήρες, η κατασκευή των οποίων στοιχίζει πάρα πολύ ακριβά».

Μικροτσίπ ελληνικά και κοσμογυρισμένα

Είναι η έκτη φορά που ο επιστήμονας θα «πάει» στον Δία. Εχει ήδη συμμετάσχει σε πέντε πειράματα αποστολών της NASA προς τον «γίγαντα» του ηλιακού μας συστήματος. Οπως λέει ο ίδιος, είναι όμως, παρ' όλα αυτά, η πρώτη φορά που η Ευρώπη στέλνει αποστολή εκεί και γι' αυτό του ζητήθηκε να βοηθήσει. «Τους είπα ότι δέχομαι αν λάβει μέρος και η Ελλάδα».

Στο πείραμα PEP ως συνεργαζόμενος ερευνητής λαμβάνει μέρος και ο Θεόδωρος Σαρρής, επίκουρος καθηγητής στο Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο, που μαζί με την ομάδα του έχουν σχεδιάσει μικροτσίπ με τεράστια ανθεκτικότητα στην ακτινοβολία.

«Για να καταλάβετε τι γίνεται στον Δία από πλευράς ακτινοβολίας, αν βάλετε το κινητό σας στην επιφάνεια της Ευρώπης ή του Γανυμήδη, σε 10 λεπτά όλα τα ηλεκτρονικά μέρη του θα έχουν αχρηστευθεί λόγω της ακτινοβολίας. Η τεχνολογία που ανέπτυξαν οι ερευνητές αντέχει δύο ολόκληρα χρόνια στη συγκεκριμένη ακτινοβολία. Τα μικροτσίπ έχουν λάβει αναγνώριση από την ESA και έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε διάφορες αποστολές, ακόμη και στη ρουκέτα Ariane, η οποία εκτοξεύει τους δορυφόρους επικοινωνίας και καιρού».

To «JUICE», σύμφωνα με τον ειδικό, θα παραμείνει στο Διάστημα για όσο αντέξει. Αντικειμενικός στόχος είναι να πραγματοποιήσει όλες τις επιστημονικές μετρήσεις μέσα σε διάστημα δύο ετών.

«Στην πραγματικότητα, ο χρόνος θα εξαρτηθεί από το πόσο θα αντέξουν τα κυκλώματά του στην ακτινοβολία. Γι' αυτό και η ελληνική συμμετοχή με τα ανθεκτικά στην ακτινοβολία μικροτσίπ είναι βασική. Σκοπός είναι να διενεργηθούν αρχικά μετρήσεις στην Ευρώπη και στην Καλλιστώ και στη συνέχεια στον Γανυμήδη, όπου το "JUICE" θα γίνει τεχνητός δορυφόρος».

Για να καταλάβουν ακριβώς τι υπάρχει εκεί σε λεπτομερές επίπεδο, οι επιστήμονες χρειάζονται περισσότερες μετρήσεις και σε διαφορετικά μήκη κύματος ώστε να μπορέσουν να προχωρήσουν σε διαφορετικές εκτιμήσεις.

Ραντάρ που «τρυπά» τον πάγο

«Το "JUICE" έχει ένα ειδικό ραντάρ το οποίο έχει την ικανότητα να περνά μέσα από τον πάγο και να φτάνει στην επιφάνεια του νερού. Με την αντανάκλαση των κυμάτων θα μπορεί να μετρήσει το πάχος του πάγου, αν είναι το ίδιο σε όλη την επιφάνεια του δορυφόρου ή περισσότερο στον Βόρειο ή στον Νότιο Πόλο κτλ. Πρόκειται για απόκτηση γνώσης σε πολύ λεπτομερές επίπεδο. Μέσω της διαδικασίας αυτής δημιουργούνται και τα μοντέλα για το πώς π.χ. σχηματίστηκε το φεγγάρι κτλ. Αν, π.χ., αποδειχθεί ότι σε ορισμένες περιοχές της Ευρώπης ο φλοιός έχει πάχος ενός χιλιομέτρου ή 100 μέτρων, αυτό θα μπορούσε να κατευθύνει την έρευνα στο μέλλον, μια μελλοντική προσεδάφιση ή γεώτρηση».

«Πολλοί λένε "ε, τώρα γιατί ανακατεύεστε εσείς στην Ελλάδα με το Διάστημα;". Σε τέτοιου είδους τεχνολογίες όμως θα μπορούσε να βασιστεί η ανάκαμψη της οικονομίας μας. Πιστεύω ότι μέσω της προώθησης των νέων τεχνολογιών και των μικρομεσαίων επιχειρήσεων θα αρχίσει η αναγέννηση των εξαγωγών προϊόντων υψηλού επιπέδου. Αυτό επιδιώκουμε στο ΕΣΕΤ. Με τον τρόπο αυτόν ελπίζουμε να καταφέρουμε να αντιμετωπίσουμε και το λεγόμενο "brain drain", το φαινόμενο που παρατηρούμε στις ημέρες μας κατά το οποίο τα νέα παιδιά φεύγουν στο εξωτερικό. Γιατί εδώ δεν μιλάμε για ανθρώπους που θα πάνε να δουλέψουν σε εργοστάσια αλλά για εξειδικευμένους επιστήμονες που θα αναζητήσουν εργασία σε πανεπιστήμια και μεγάλες επιχειρήσεις και είναι περιζήτητοι»αναφέρει ο δρ. Κριμιζής.

Ποιος είναι ο δρ Κριμιζής

Ο δρ Σταμάτης Κριμιζής

Ο δρ Σταμάτης Κριμιζής γεννήθηκε στη Χίο. Σπούδασε Φυσική στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, στις ΗΠΑ και το 1965 έλαβε το Διδακτορικό του από το Πανεπιστήμιο της Αϊοβα, όπου και υπηρέτησε ως καθηγητής.

Το 1968 μετακινήθηκε στο Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, όπου το 1980 έγινε επιστημονικός διευθυντής, το 1991 επικεφαλής της Διοίκησης Διαστήματος και το 2004 επίτιμος διευθυντής.

Είναι επικεφαλής ερευνητής σε διάφορες διαστημικές αποστολές της NASA, συμπεριλαμβανομένων και των Voyager 1 και 2, και στην αποστολή του Cassini-Huygens στον Κρόνο και στον Τιτάνα.

Εχει σχεδιάσει όργανα που έχουν ταξιδέψει και στους οκτώ πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος και με την εν εξελίξει αποστολή New Horizons, η οποία κατευθύνεται προς τον Πλούτωνα. Στο ενεργητικό του έχει περισσότερες από 530 δημοσιευμένες εργασίες σε επιστημονικά έντυπα, ενώ έχει γράψει και βιβλία σχετικά με τη φυσική του Ηλίου, τον μεσοαστρικό χώρο, τις πλανητικές μαγνητόσφαιρες και την ηλιόσφαιρα.

Εχει λάβει δύο φορές το Exceptional Scientific Achievement Medal της NASA και είναι μέλος των American Physical Society, American Geophysical Union, American Association for the Advancement of Science και American Institute of Aeronautics and Astronautics.

Το 2002 βραβεύθηκε με το τιμητικό COSPAR's Space Science Award, ενώ έχει αποσπάσει πολλές άλλες διακρίσεις όπως το Basic Sciences Award της Διεθνούς Ακαδημίας Αστρoναυτικής και το χρυσό μετάλλιο του CEAS (Council of European Aerospace Societies) τo 2011. Ως μέλος της Ακαδημίας Αθηνών από 2004 διευθύνει το Γραφείο Ερευνας της Επιστήμης του Διαστήματος. Από το 2006 ως το 2010 υπηρέτησε ως αντιπρόσωπος της Ελλάδας στο συμβούλιο του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και από τον Σεπτέμβριο του 2010 ως πρόεδρος έχει αναλάβει τα ηνία του Εθνικού Συμβουλίου Ερευνας και Τεχνολογίας (ΕΣΕΤ).