Η προχθεσική αποστολή της NASA αποτελεί θρίαμβο του φυσικού Β. Αγγελόπουλου

Του Ματθαιου Τσιμιτακη

Ο 45χρονος ερευνητής από τη Θεσσαλονίκη, φυσικός του Πανεπιστημίου Berkeley των ΗΠΑ, Βασίλης Αγγελόπουλος μόνο ευτυχής μπορεί να αισθάνεται αυτές τις μέρες. Η πρόταση που κατέθεσε πριν από μια δεκαετία περίπου στη NASA για μια εντελώς νέα προσέγγιση των αποστολών δορυφόρων για τη μελέτη άγνωστων φαινόμενων, τελικά έγινε πραγματικότητα μετ’ εγκωμιαστικών σχολίων την περασμένη Παρασκευή. Και έγινε αυτή η μέρα άλλο ένα ορόσημο στην ιστορία της εξερεύνησης του Διαστήματος, αφού εισάγει τη φιλοσοφία της μελέτης δυναμικών συστημάτων σε αντίθεση με τις σημειακές μετρήσεις που κυριαρχούσαν έως σήμερα. Είναι η πρώτη από μια σειρά αποστολών «αστερισμών» –όπως τις αποκαλεί η NASA εφεξής– που θα σπαρθούν στον διαπλανητικό χώρο, αλλάζοντας την προσέγγιση της διαστημικής έρευνας.

Οι πέντε δορυφόροι του προγράμματος THEMIS (Τime Ηιstory of events and macro scale interruptions during sub storms), που εκτοξεύθηκαν από το ακρωτήριο Κανάβεραλ, θα τοποθετηθούν σε διαφορετικές τροχιές και θα μετρήσουν τη συμπεριφορά της μαγνητόσφαιρας και τη δημιουργία ηλιακών καταιγίδων και (κυρίως) υποκαταιγίδων.

Εννιά χρόνια από την ιδέα στην πράξη

Οι ηλιακές καταιγίδες, οι οποίες απασχολούν τους επιστήμονες από την αρχή της ιστορίας της εξερεύνησης του Διαστήματος δημιουργούνται από τις δυνατές εκλάμψεις στην επιφάνεια του Ηλίου. Απελευθερώνουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας με τη μορφή «πλάσματος», δηλαδή ιονισμένων αερίων (σωματίδια σε πολύ υψηλές ενέργειες). Το «πλάσμα» ταξιδεύει στο ηλιακό σύστημα και βομβαρδίζει τους πλανήτες του με τεράστια ποσά ενέργειας. Οσοι από τους πλανήτες διαθέτουν μαγνητικό πεδίο γύρω τους, όπως η Γη, ο Ερμής, ο Δίας και ο Κρόνος, προστατεύονται από αυτές τις καταστροφικές εκρήξεις. Χωρίς το μαγνητικό πεδίο απλά δεν θα μπορούσε να αναπτυχθεί ζωή στον πλανήτη μας.

Ομως υπάρχει κι ένα λίγο πιο εξωτικό φαινόμενο που συνδέεται με αυτές: Κάποιες φορές οι πιο ισχυρές από αυτές τις καταιγίδες διαπερνούν τη μαγνητική ασπίδα της Γης και συσσωρεύουν ενέργεια (άγνωστο πού και πώς, μέχρι στιγμής) σε δεξαμενές πλάσματος εντός του μαγνητικού πεδίου του πλανήτη μας. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται από σωματιδιακή (κινητική) σε ηλεκτρομαγνητική. Οταν ξεσπά μια επόμενη ηλιακή καταιγίδα, αυτά τα ποσά ενέργειας μετατρέπονται ξανά σε σωματίδια και δημιουργούν εντός της μαγνητόσφαιρας τις «υποκαταιγίδες», οι οποίες με τη σειρά τους καταστρέφουν κυκλώματα δορυφόρων, δημιουργούν προβλήματα στα δίκτυα μεταφοράς ενέργειας στο Βόρειο Ημισφαίριο και παράγουν το εντυπωσιακά όμορφο Βόρειο Σέλας. Αυτά που γνωρίζουμε τόσο για τη λειτουργία της μαγνητόσφαιρας της Γης όσο και για τα φαινόμενα των ηλιακών καταιγίδων και υποκαταιγίδων είναι ακόμα παρά πολύ λίγα.

Το πρόγραμμα THEMIS θα μελετήσει την εξέλιξη του φαινόμενου στο διάστημα τη στιγμή που αυτό λαμβάνει χώρα, συνδυάζοντας παρατηρήσεις από πολλά κομβικά σημεία ταυτόχρονα. Τόσο στη μαγνητόσφαιρα δηλαδή όσο και στην επιφάνεια του πλανήτη μας.

Φτηνή και πρακτική

Ο Βασίλης Αγγελόπουλος, που χαρακτηρίζεται από τους συναδέλφους του εδώ ως ένας, όχι μόνο καλός επιστήμονας αλλά και ακέραιος άνθρωπος, χρειάστηκε τρία χρόνια μέχρι να πείσει τη ΝΑΣΑ να χρηματοδοτήσει την αποστολή και έξι για να καταφέρει να την ετοιμάσει.

«Για πρώτη φορά κάναμε αυτήν την πρόταση, το 1998. Τότε ήταν ένα σύμπλεγμα τεσσάρων δορυφόρων, πολύ πιο απλών και γι’ αυτό απορρίφθηκε. Επανήλθαμε βελτιώνοντας την πρόταση ξανά και ξανά, ώσπου το 2001 την έκαναν δεκτή. Από τέσσερις απλούς δορυφόρους που προτείναμε στην αρχή φτάσαμε σε πέντε δορυφόρους πολύ πιο εξελιγμένους. Και από τα 12 εκατομμύρια δολάρια καταλήξαμε στα 200 εκατ. δολ.», θυμάται ο Βασίλης Αγγελόπουλος από την άλλη άκρη της τηλεφωνικής γραμμής, στο ακρωτήριο Κανάβεραλ, όπου τον βρήκαμε να ετοιμάζει τις τελευταίες λεπτομέρειες της αποστολής. Τα νούμερα που αναφέρει ακούγονται μεγάλα, είναι στην πραγματικότητα όμως μικρά για τα δεδομένα οποιασδήποτε διαστημικής αποστολής, κάτι που συντέλεσε στο να θεωρηθεί το πρόγραμμα THEMIS επαναστατικό!

Πριν από πέντε χρόνια μια άλλη αποστολή cluster (σύμπλεγμα δορυφόρων) των ESA και NASA κόστισε δύο δισ. δολλάρια. Ο Β. Αγγελόπουλος και οι συνεργάτες του κατόρθωσαν να φτιάξουν μια φτηνή, αλλά θελκτική αποστολή κάτι που τώρα βρίσκει μιμητές. «Καταφέραμε να κάνουμε αρκετά μικρούς τους δορυφόρους, αρκετά ολοκληρωμένα τα κυκλώματα. Κάναμε μια φτηνή πρόταση, χωρίς να κόψουμε τίποτα από την επιστημονική υποδομή για την έρευνα που χρειάζεται. Ούτε από τους ανιχνευτές κόψαμε ούτε από την ανάλυση δεδομένων μετά. Απλώς στοχεύσαμε σωστά σε ένα αντικείμενο μόνο».

Και άλλες αποστολές

Η επιτυχία του THEMIS οδήγησε τη ΝΑΣΑ στο να εγκρίνει άλλες τουλάχιστον τρεις αποστολές «αστερισμούς». Στην περίπτωση μάλιστα του προγράμματος «Magnetospheric Constellation», σχεδιάζεται η εκτόξευση 50 δορυφόρων για την καταγραφή των φαινόμενων της μαγνητόσφαιρας. «Οι ηλεκτρομαγνητικές αυτές καταιγίδες πλήττουν τους δορυφόρους μας και είναι κρίσιμο στον καιρό μας γιατί τα κυκλώματα των δορυφόρων γίνονται ολοένα και πιο μικρά, όλο και πιο πολύπλοκα. Το πρόβλημα που είχαμε πριν από δέκα χρόνια είναι σήμερα εκατό φορές μεγαλύτερο».

Κάθε δορυφόρος από τους πέντε του THEMIS, διαθέτει τρεις ανιχνευτές. Οι δύο μετράνε ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο, ενώ ο τρίτος σωματίδια (ηλεκτρόνια και πρωτόνια). Σπέρνοντας τους πέντε δορυφόρους σε διαφορετικά σημεία των μαγνητικών διόδων ο Β. Αγγελόπουλος και οι συνεργάτες του ελπίζουν να βρουν πού συσσωρεύεται το πλάσμα στο πεδίο της Γης και πώς γίνεται η μετατροπή από ηλεκτρομαγνητική σε σωματιδιακή ενέργεια και το ανάποδο.

Θα βελτιώσουμε την παραγωγή ενέργειας

Ο Βασίλης Αγγελόπουλος γεννήθηκε και μεγάλωσε στη Θεσσαλονίκη. Πήρε το πρώτο πτυχίο του από το Αριστοτέλειο και το μεταπτυχιακό του από το UCLA, όπου και πρωτοεργάστηκε ως ερευνητής. Προσελήφθη στο John Hopkis το 1993 και το 1995 πήγε στο Berkeley, όπου βρίσκεται ακόμα. Ερχεται συχνά στην Ελλάδα, την οποία αγαπάει ιδιαίτερα, όπως λέει, και έχει δύο παιδιά.

— Γιατί είναι σημαντικό να καταλάβουμε τι συμβαίνει στη μαγνητόσφαιρα;

— Επειδή πρόκειται για βασικό φυσικό φαινόμενο, το οποίο δεν συμβαίνει μόνο στη Γη, αλλά και στον Ερμή, τον Κρόνο, τον Δία και σε άλλους πλανήτες. Επίσης συμβαίνει σε άλλα συστήματα, όπως τις μαύρες τρύπες, οι οποίες εκτοξεύουν πολύ μεγάλες ποσότητες ενέργειας, που μετράμε μέχρι και εδώ στη Γη. Ο μηχανισμός που δημιουργεί αυτές τις ενεργοποιήσεις στις μαύρες τρύπες πιθανόν να έχει μεγάλη σχέση με τον ίδιο μηχανισμό που δημιουργεί τις υποκαταιγίδες. Τη Φυσική που μαθαίνουμε εκεί, θα τη χρησιμοποιήσουμε αργότερα και στο εργαστήριο, όπως για παράδειγμα στα πειράματα για σύντηξη και παραγωγή ενέργειας.

Ηλιακές καταιγίδες

— Λέτε ότι υπάρχουν θύλακοι συσσώρευσης ηλιακής ενέργειας, ιονισμένου αερίου, το οποίο ενεργοποιείται κάθε φορά που έχουμε ηλιακή καταιγίδα. Πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό το εξωτικό φαινόμενο;

— Οι θύλακοι αυτοί, δεν περιέχουν σωματιδιακή ενέργεια, αλλά ηλεκτρομαγνητική. Παρατηρούμε μια μετατροπή της ενέργειας καθώς ο ηλιακός άνεμος χτυπάει τη Γη, από κινητική σε ηλεκτρομαγνητική, η οποία συσσωρεύεται στο μαγνητικό πεδίο της Γης καθώς αυτό συμπιέζεται από τον ηλιακό άνεμο. Με τις ηλιακές καταιγίδες, αυτή η ενέργεια εκλύεται και μετατρέπεται σε σωματιδιακή ενέργεια ξανά. Αν κατανοήσουμε με ποιον μηχανισμό δημιουργούνται οι υποκαταιγίδες, τότε είναι εξαιρετικά πιθανό να καταλάβουμε πώς παράγονται και οι μεγάλες ηλιακές καταιγίδες και άρα να προστατεύσουμε αποτελεσματικά τους δορυφόρους και τους αστροναύτες μας αλλά και τα συστήματα διανομής ενέργειας στο Βόρειο Ημισφαίριο.

— Τι αλλάζει στη διαστημική με τις αποστολές αστερισμούς;

— Ο διαστημικός χώρος είναι ένας πολύπλοκος χώρος. Δεν μπορούμε πια να κάνουμε σημειακές μόνο παρατηρήσεις. Οπως οι ατμοσφαιρικοί φυσικοί και οι μετεωρολόγοι χρησιμοποιούν πολλούς σταθμούς για να καταλάβουν πώς εξελίσσεται ο καιρός και πώς κινούνται οι αέριες μάζες από το ένα στρώμα στο άλλο, έτσι κι εμείς θέλουμε να καταλάβουμε πώς λειτουργεί ο διαστημικός καιρός. Και είμαι ευτυχής γιατί τώρα θα μπορούμε να δούμε και πώς εξελίσσονται οι σχέσεις ανάμεσα στα διαφορετικά σημεία του συστήματος που μετράμε.

Ελληνική συνεργασία

— Στο ερευνητικό κονσόρτσιουμ του THEMIS υπάρχει ελληνική συνεργασία;

— Βεβαίως, το Ινστιτούτο Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης του Αστεροσκοπείου Αθηνών είναι μέλος της ομάδας μας. Ο διευθυντής του, ο Γιάννης Δαγκλής, είναι ένας από τους λίγους στον κόσμο ειδικούς στις ζώνες Βαν Αλεν. Πρόκειται για δύο ζώνες ενεργειακών σωματιδίων γύρω από τη Γη, οι οποίες αυξάνονται σε ενέργεια και ένταση όταν εκλύονται οι μαγνητικές καταιγίδες. Ο κ. Δαγκλής θα είναι πολύ χρήσιμος στην ανάλυση των δεδομένων, αφού μπορεί να αναλύσει και να κατανοήσει αυτές τις αλλαγές.