Et tilbageblik over 40 års planetforskning

Dansk Rumfart nr. 33 – oktober-november 1997

Et tilbageblik over 40 års planetforskning

af Finn Willadsen, Dansk Selskab for Rumfartsforskning

Den 4. oktober 1957 blev verdens første satellit Sputnik 1 opsendt af det daværende Sovjetunionen, og dermed blev den praktiske anvendelse af rummet indledt. Inden der var gået et år, kom den første større opdagelse ved hjælp af en satellit, nemlig Van Allen-bælterne, som blev opdaget med den amerikanske Explorer 1 satellit i februar 1958. Van Allen bælterne er områder i rummet omkring Jorden, hvor der er en meget intens stråling. De er resultatet af vekselvirkningen mellem Jordens magnetfelt og Solvinden – en konstant strøm af ladede partikler, som udsendes af Solen.

Solen
Udforskningen af Solen, Solvinden og dens vekselvirkning med Jordens magnetfelt er stadig aktuel. Rumsonden Ulysses, der blev opsendt den 6. oktober 1990, er stadig aktiv og i kredsløb om Solen med en bane nogenlunde vinkelret på ekliptika. Den har allerede passeret over både Solens nord- og sydpol. Ulysses måler især Solens magnetfelt og solvinden. Missionen var oprindelig planlagt til kun at udføre én omkredsning af Solen; men det er blevet besluttet at forlænge missionen med i hvert fald endnu et omløb om Solen.

Data fra Ulysses bliver suppleret af rumsonden SOHO, som blev opsendt den 2. december 1995. Den måler solvinden i ekliptika inden den kommer i kontakt med Jordens magnetfelt. SOHO brugte ikke så meget brændstof, som det var planlagt, til at komme på plads i sin position. Derfor bliver det muligt at forlænge dens levetid til 10 år. SOHO skal dels måle solvinden og dels måle en række forhold på Solen, således at det bliver muligt bedre at følge med i, hvad der foregår i Solens indre.

Til supplement af SOHOs målinger var det planlagt at opsende fire satellitter kaldet Cluster til studiet af Jordens magnetfelt. Disse gik imidlertid tabt ved den første opsendelse af Ariane 5, men det vil blive forsøgt at sende 4 nye tilsvarende satellitter op omkring år 2000. De fire nye Cluster-satellitter skal måle Jordens magnetfelt og dets påvirkning fra solvinden med både tidslig og rumlig opløsning.

Opmåling af Jordens magnetfelt er også målet for den første rent dansk byggede satellit – Ørsted. Ørsted skal blandt andet foretage en meget nøjagtig opmåling af Jordens magnetfelt og partikelstrålingen i rummet omkring Jorden. Ved at komme før Cluster-satellitternes målinger bliver disse resultater ekstra interessante. Foreløbig er Ørsted sat til at skulle sendes op midt i 1998.

Månen – mest besøgt
Den første vellykkede sonde til et himmellegeme var Luna 1, der blev opsendt 2. januar 1959. Den er siden blevet fulgt af mange månesonder. Første rumsonde til at ramme et andet himmellegeme var den sovjetiske månesonde Luna 2, der blev opsendt 12. september 1959. Første rumsonde, der fotograferede Månens bagside, var den sovjetiske månesonde Luna 3. Den blev opsendt den 4. oktober 1959 – nøjagtig 2 år efter Sputnik 1 – og er den eneste rumsonde, der specifikt har haft Månens bagside som mål. Den første bløde landing på et andet himmellegeme var Luna 9, den 31. januar 1966. Første rumsonde i kredsløb om et andet himmellegeme var Luna 10, der gik i kredsløb om Månen den 3. april 1966.

De første mennesker, der så Månens bagside, var astronauterne på NASAs Apollo 8 – Frank Borman, James A. Lovell og William A. Anders, der den 21. december 1968 tog afsted på den første bemandede rejse til et himmellegeme. De landede igen på Jorden 27. december 1968 efter 10 omkredsninger af Månen.

De første mennesker, der landede på Månen, var Neil A. Armstrong og Edwin E. Aldrin, der landede den 21. juli 1969 i Stilhedens Hav. De landede med landingsmodulet Ørnen hørende til NASAs Apollo 11 mission, der blev opsendt 16. juli 1969 og landede i Stillehavet den 24. juli 1969. Apollo 11 blev ikke blot den første bemandede landing på et himmellegeme, men også det første rumfartøj, der vendte tilbage fra et himmellegeme medbringende prøver af overfladen. Apollo 11 blev opfyldelsen af den årtusind gamle drøm om at rejse til Månen og en stor del af verden fulgte færden på TV. Apollo 11 landsatte dog også en mængde videnskabeligt udstyr, som fungerede flere år efter at selve missionen var forbi.

Det første køretøj, der blev landsat på et himmellegeme, var den sovjetiske Lunokhod 1 månebil, der blev opsendt 10. november 1970. Det første bemandede køretøj blev landsat på Månen af NASAs Apollo 15 der blev opsendt 26. juli 1971. Den sidste bemandede mission til Månen var NASAs Apollo 17, der forlod Månen 14. december 1972. De sidste prøver af Månen var en boreprøve fra 2 meters dybde som blev taget af Luna 24, der forlod Månen 1976.

Herefter var der en pause i månesonderne frem til Japans opsendelse af Hiten i januar 1990 og Clementine, som NASA opsendte den 25. januar 1994. Japans Lunar A var planlagt til opsendelse allerede i august i år, men er blevet udsat. Det bliver Japans første forsøg på at landsætte en sonde på et fremmed himmellegeme, idet sonden udover et omkredsningsmodul, vil landsætte et jordspyd. Det er tanken herved at måle varmeudstrømningen gennem Månens overflade. NASA-sonden Lunar Prospector var planlagt opsendt til oktober, men er ligeledes blevet udsat, nu til den 23. november i år. Den skal blandt andet undersøge om der findes en isforekomst i bunden af et månekrater på Månens sydpol, som data fra Clementine har antydet. Sonden er planlagt til at fungere i et år og har som generelt formål at kortlægge Månens resourcer og overfladesammensætning.

De første månemissioner sigtede på at udvikle teknologiske muligheder foruden de videnskabelige målinger. De kommende missioner sigter derimod mod specielle spørgsmål, som helst skal have relevans for en senere praktisk udnyttelse af Månen. Den næste amerikanske månesonde – Lunar Prospector – har en pris på 480 millioner kroner, og det er under halvdelen af standarden på en milliard kroner for NASAs nye billige missioner.

Mars – fornyet interesse
Et andet populært mål for rumsonder har været planeten Mars. Således var den første sonde med Mars som mål Sovjetunionens Mars 1, der blev opsendt den 1. november 1962. Kontakten til sonden blev dog tabt længe inden målet. Den første vellykkede Marssonde var NASAs Mariner 4, der blev opsendt fra Cape Canaveral 28. november 1964. Den nåede Mars den 15. juli 1965 og sendte de første nærbilleder af Mars tilbage til Jorden.

Den første sonde, der gik i kredsløb om en anden planet, var NASAs Mariner 9, der blev opsendt den 30. maj 1971 fra Cape Canaveral. Den 14. november 1971 gik Mariner 9 i kredsløb om Mars, hvor den foretog en kortlægning af Mars' overflade i mere end 10 måneder med en opløsning på 1 kilometer. Mariner 9 tog samtidig de første nærbilleder af en fremmed planets måne og det første nærbillede af himmellegemer i asteroidestørrelse. Mariner 9 fotograferede begge Mars' måner Phobos og Deimos.

De første landingsmisssioner til Mars var de to sovjetiske sonder Mars 2 og Mars 3, der blev sendt til Mars i 1971. Mars 2 landede dog kun en vimpel uden videnskabelige instrumenter, og Mars 3's landingsdel sendte kun et halvt TV-billede fra overfladen, inden den ophørte med at fungere.

I to årtier stammede det meste af vores viden om Mars fra NASAs to Viking-sonder, der blev opsendt henholdsvis den 20. august og 9. september 1975. De gik i kredsløb om Mars henholdsvis den 19. juni og 7. august 1976. Landingerne skete den 20. juli og 3. september 1976. De to landingsstationer sendte data fra Mars-overfladen i flere år.

Phobos 2, der blev opsendt 12 juli 1988, gik i kredsløb om Mars 23 januar 1989. Kontakten gik tabt den 27. marts 1989 – inden den fik udført det eneste forsøg nogensinde på at "lande på" en fremmed planets. Phobos 2 nåede dog at tage de hidtil mest detaljerede nærbilleder af Mars-månen Phobos.

Mars Global Surveyor blev opsendt den 7. november 1996, og den gik i kredsløb om Mars den 12. september i år. Mars Global Surveyor skal opmåle og overvåge Marsoverfladen i over 3 år både med hensyn til vejr og topografi. En anden Marssonde – Mars Pathfinder – blev opsendt 2. december 1996 og landede på Mars den 4. juli 1997. Mars Pathfinder medførte en lille marsbil kaldet Sojourner. Mars Pathfinder medførte desuden dansk måleudstyr, der skal afgøre om støvet på Marsoverfladen er afsat under vand. Både landeren og Sojourner medførte et kamera, der sender hundredevis af billeder fra Marsoverfladen tilbage til Jorden. Mars Pathfinder og Sojourner har afsluttet første del af sine planlagte målinger, men er i så god stand, at det er blevet besluttet at forlænge missionen udover den måned, som var den oprindelige plan. Mars Pathfinder og Sojourner er således stadig aktive på Marsoverfladen, selvom deres batterier ikke fungerer mere.

Mars Global Surveyor og Mars Pathfinder er dog kun fortroppen for en større flåde af marssonder, der er planlagt til opsendelse i de kommende år. En af disse – Planet B – bliver japansk, men langt de fleste bliver opsendt af NASA i en serie kaldet Mars Surveyor. Planerne omfatter både flere sonder til at gå i kredsløb om Mars og en række, der skal lande på Mars. I januar 1999 er det planen at opsende "1998 Mars Surveyor lander" og den skal lande nær Mars' sydpol og grave sig ned i pol-isen på Mars. Det er håbet, at NASA efter årtusindskiftet kan hente prøver af Marsoverfladen tilbage til Jorden.

Et andet perspektiv ved studiet af Mars er spørgsmålet om livets opståen og eksistensen af liv udenfor Jorden. Mars har i mere end 100 år været anset for det bedste sted at søge efter liv udenfor Jorden og i 50-erne troede man at der groede mos på Mars. Nu mere end 21 år efter den første landing på Mars ved vi stadig ikke, om der er eller har været liv på Mars. Det var der næppe nogen der havde ventet efter opsendelsen af Sputnik 1.

Venus – for ugæstfri
Før starten på rumalderen var det en udbredt opfattelse, at overfladeforholdene på Venus var gunstige for liv. Venus er altid dækket af skyer og ingen overfladedetaljer var kendt før de første rumsonder ankom til Venus.

Den første rumsonde med Venus som mål var Venera 1, der blev opsendt 12. februar 1961 – to måneder før Gagarins berømte tur. Forbindelsen til denne sonde blev dog tabt, inden den nåede Venus. Den første vellykkede sonde til Venus, og den første vellykkede planetmission overhovedet, var Mariner 2. Mariner 2 blev opsendt 27. august 1962 og den 14. december 1962 fløj den forbi Venus. Mariner 2 ændrede opfattelsen af overfladeforholdene på Venus radikalt med fundet af temperaturer på over 500 °C og tryk på over 90 atmosfære. Bemandede rejser til Venus vil ikke være mulige med den teknologi vi kender i dag.

Den første bløde landing på en anden planet var den sovjetiske sonde Venera 7, der 15. december 1970 landede på Venus overflade. Den første landsætning af en ballon i en anden planets atmosfære var de sovjetiske VEGA sonder, der blev opsendt henholdsvis 15. og 21. december 1984. Sonderne nåede Venus 11. og 15. juni 1985, hvor de sendte balloner med måleinstrumenter ned i Venus atmosfære. Rumsonderne fortsatte herefter videre til mødet med Halleys komet. Ballonerne tilbagelagde omkring 11.000 kilometer i Venus' atmosfære. Det var første gang et transportmiddel med stor aktionsradius var blevet landsat på en anden planet - eller et andet himmellegeme for den sags skyld. Ballonerne med tilhørende udstyr var udviklet i et samarbejde mellem Sovjetunionen og Frankrig.

Den sidste sonde med Venus som mål var NASAs Magellan-sonde, der blev opsendt fra rumfærgen Atlantis den 4. maj 1989. Den 10. august 1990 gik den i kredsløb om Venus og begyndte en meget nøjagtig radaropmåling af Venus overflade. Magellan kan se detaljer helt ned til 120 meter. Den 12. oktober 1994 blev missionen afsluttet ved at sonden brændte op i Venus atmosfære. Inden da havde Magellan dog fungeret meget længere og foretaget flere målinger end planlagt. Magellan-sonden har dermed kortlagt Venus bedre end planlagt – Sondens formål var netop en nøjagtig opmåling af Venus overflade. Udover selve kortlægningen blev der gjort en række andre videnskabelige opdagelser.

Der er i øjeblikket ikke nogle planer om at sende nye sonder til Venus i den nærmeste fremtid.

Merkur – har kun haft en enkelt gæst
Den første og hidtil eneste rumsonde til Merkur var Mariner 10. Før denne rumsonde var hverken overfladedetaljer eller rotationsperiode kendt for Merkur. Mariner 10 skrev endvidere historie ved at være den første interplanetare rumsonde, der lavede en gravity assist manøvre, og den første til at besøge mere end een planet udover Jorden og den første til at nå en planet længere væk end de to nærmeste, Mars og Venus. Mariner 10 blev opsendt 3. november 1973, 5. februar 1974 passerede den Venus og nåede Merkur første gang 29. marts 1974. Den 21. september 1974 og 16. marts 1975 kunne Mariner 10 atter sende billeder og målinger ned fra Merkur. Mariner 10 passerer stadig Merkur, men fungerer ikke mere.

En rumsonde, der skal gå i kredsløb om Merkur, har været kandidat til at komme med i ESAs Horisont 2000 program. Den blev dog ikke valgt. Merkur har ellers fået fornyet aktualitet efter nogle radarmålinger fra Jorden, der antyder eksistensen af vand-is på en del af den overflade, som Mariner 10 ikke tog billeder af.

Jupiter og dens måner – fuld af overraskelser
Den første rumsonde til Jupiter var Pioneer 10, som passerede Jupiter 4. december 1973. Pioneer 10 blev ikke kun den første rumsonde, der nåede en af de ydre planeter, det bliver også den første der forlader Solsystemet. En række rumsonder har desuden brugt Jupiter til gravity assist manøvrer: Voyager 1, Voyager 2 og Ulysses.

Den seneste rumsonde til Jupiter er Galileo, som ankom til Jupiter den 7. december 1995. Den medførte en mindre sonde, der blev sendt ned gennem Jupiters atmosfære. Galileo er endnu i kredsløb om Jupiter og i gang med at undersøge både planeten og dens måner. Galileo er således den første rumsonde til at sende en sonde ned i atmosfæren på andre planeter end Mars og Venus. Galileo er desuden den første rumsonde til at gå i kredsløb om andre planeter end Venus og Mars. Galileo er den første rumsonde, der laver gravity assist manøvrer med en måne om en fremmed planet. Galileo har iøvrigt været den første sonde der tog nærbilleder af asteroider og det første billede af en asteroidemåne.

Galileosonden er i øjeblikket igang med en omfattende udforskning af Jupiter og dens måner. Denne mission var planlagt at slutte med udgangen af 1997; men det er besluttet at forlænge missionen med flere år. Jupiter-systemet vil således være under tæt observation de kommende år.

Studiet af Jupiters måner ved hjælp af rumsonder har bragt flere store overraskelser: Vulkaner på månen Io, flydende vand tæt ved overfladen på månen Europa og selvstændigt magnetfelt om månen Ganymedes.

Saturn – får "snart" besøg
Saturn har været besøgt af to rumsonder Voyager 1 og Voyager 2. Fra disse to sonder stammer det meste af vores viden om Saturn. Der er planlagt en stor mission kaldet Cassini, der skal studere Saturn-systemet og den medbringer en kapsel kaldet Huygens. Cassini-missionen er udsat på grund af tekniske problemer, men foreløbig sat til opsendelse midt i oktober, og den skulle så kunne nå frem til Saturn i år 2004. Huygens skal lande på Saturn-månen Titan og den bliver den første europæisk byggede sonde eller kapsel, der lander på et fremmed himmellegeme.

Saturns Måne, Titan, har meget overraskende vist sig at have en tæt atmosfære - tættere end Jordens atmosfære – hovedsageligt bestående af kvælstof ligesom Jordens atmosfære. Muligvis har Titan endda søer af metan på overfladen.

Uranus og Neptun – får ingen besøg
Uranus har kun været besøgt af én rumsonde, nemlig Voyager 2, der fløj forbi Uranus i januar 1986. Neptun har også kun været besøgt en enkelt gang - Voyager 2 passerede planeten den 24. august 1989. Fra disse møder stammer det meste af vores viden om Uranus og Neptun. Der er ikke aktuelle planer om yderligere missioner til hverken Uranus eller Neptun.

Asteroider og kometer – ny viden
Ved sin tilbagekomst i 1986 blev Halleys komet mødt af ikke mindre end 5 rumsonder: Giotto (Europa), Vega 1 (Sovjet), Vega 2 (Sovjet), Sakigeke (Japan) og Suisei (Japan). Halleys komet er dog ikke den første komet, der er blevet besøgt af en rumsonde. Det var ICE (International Cometary Explorer), der 11. september 1985 passerede kometen Giacobini-Zinner.

På sin vej ud imod Jupiter tog Galileo de første nærbilleder af asteroider. Siden er asteroiderne blevet mål for særskilte missioner. NASA's sonde Near, passerede asteroiden 253-Mathilde den 27. juni i år, og det er planen at Near den 10. januar 1999 skal passere asteroiden 433 Eros. Missionen har som hovedmål at gå i kredsløb om asteroiden og herfra kortlægge og studere 433 Eros.

ESA planlægger at opsende en sonde kaldet Rosetta i januar 2003, der skal gå i kredsløb om og lande på kometen Wirtanen i september 2006. Denne mission suppleres af to missioner til at hente prøver af en komet nemlig Stardust fra NASA til opsendelse i februar 1999 og Muses C fra Japan til opsendelse i januar 2002.

40 års status
I løbet af de 40 år, der er gået siden opsendelsen af Sputnik 1, har alle planeterne i Solsystemet haft besøg af en rumsonde med undtagelse af den yderste planet, Pluto. NASA har dog planer om en mission kaldet Pluto Express, men her er financeringen usikker. Tre planeter – Merkur, Uranus og Neptun har dog kun haft besøg af en enkelt rumsonde.

Desuden har alle store måner (7 i alt) på størrelse med Jordens måne haft besøg af rumsonder. Endvidere er der flere, endnu aktive rumsonder på vej ud af Solsystemet, således at der også foregår løbende insitu-målinger længere væk end den yderste planet Pluto (i perioden 1979-1999 vil Pluto dog være nærmere Solen end den næstyderste planet Neptun).

Den nye trend indenfor planetforskningen med mange mindre missioner må siges at have fået en god start med Clementine, Pathfinder og Surveyor. Det lover godt for fremtiden.

Hvad blev der af drømmen om rumrejser ?
Når vi passerer 40 års jubilæet for den første satellit Sputnik 1, vil det være naturligt at se på de forventninger man havde i begyndelsen.

Mange havde forventninger, som absolut ikke er blevet indfriet. Det er indenfor bemandede rumrejser og kolonisering af planeterne. Der har kun været bemandede rejser til Månen, samt ophold på fartøjer i kredsløb om Jorden. Bemandet rumfart har mere været ture i rummet end egentlige rejser. Bemandet rumfart har dog spillet en rolle indenfor udforskning af Solsystemet ved de bemandede månerejser og reparationen af Hubble rumteleskopet. Men det har været undtagelser i forhold til det generelle billede, og drømmen om at rejse til planeterne er forblevet en drøm.

På den anden side er der foretaget målinger på fjerne steder i Solsystemet, og mange overraskende opdagelser er blevet gjort. Dette har været med til afgørende at ændre vores opfattelse af mange forhold i Solsystemet. Udforskningen af Solsystemet ved hjælp af rumsonder er afgjort en aktivitet i fremgang og en aktivitet, som stadig giver nye og overraskende videnskabelige resultater. Så for den videnskabelige udforskning af Solsystemet må forventningerne til rumsondernes muligheder absolut siges at være indfriet. Næsten hver gang en rumsonde har besøgt en planet, måne, komet eller asteroide har astronomibøgerne måttet skrives om.