B. A doua viteza cosmica
Cum se stie, pentru a se putea plasa un satelit pe orbita, trebuie sa i se imprime acestuia o viteza de egala cu prima viteza cosmica corespunzatoare inaltimii respective (7,9 km pe secunda la suprafata Pamantului, 7,85 km pe secunda la 250 de km altitudine si asa mai departe descrescand pe masura ce inaltimea orbitei este mai mare). Cand viteza initiala este exact cea necesara (prima viteza cosmica sau viteza circulara), satelitul descrie o orbita circulara cu centrul in centrul Pamantului. In acest caz viteza satelitului este aceeasi in oricare punct al orbitei. Daca, insa, la introducerea pe orbita se imprima satelitului o viteza mai mare decat viteza circulara, orbita satelitului se alungeste, luand forma unei elipse. Continuand sa marim viteza initiala, orbita se alungeste tot mai mult, pana la infinit; este cazul vitezei de 11,2 km pe secunda - a doua viteza cosmica, pentru care orbita satelitului nu se mai inchide, ea devenind hiperbola, corpul parasind orbita Pamantului.
2. Sondele spatiale
A. Generalitati
Sondele spatiale sunt sateliti mai speciali, destinati fie sa se plaseze pe orbita in jurul Soarelui, fie sa efectueze o lunga calatorie, in spatiu, inainte de a intalni astrul pe care au fost programati sa il studieze. Misiunea unei sonde spatiale este complexa si costisitoare.
Intalnirea, departe de Pamant, dintre un corp ceresc si o sonda spatiala, necesita o pregatire indelungata si participarea unui mare numar de specialisti din cele mai diferite domenii. Sonda trebuie sa fie lansata intr-o perioada stabilita foarte exact (care depinde de pozitia relativa a Pamantului fata de corpul ceresc vizat). Ea trebuie sa faca o lunga calatorie: de la patru pana la sase luni pentru Venus, aproape un an pentru Marte, mai multi ani pentru Jupiter si planetele situate mai departe .
Cum, in general, nu revin pe Pamant, ele trebuie sa dispuna de instrumente capabile sa functioneze, fara erori, mult timp in vidul spatial si sa poata trasmite, prin radio, toate informatiile pe care le culeg.
B. Cum se ajunge la o planeta
Ca o sonda sa ajunga la o planeta, s-ar putea crede ca este suficient ca aceasta sa urmeze o traiectorie in linie dreapta. Cum planetele se invartesc aproape toate in acelasi plan (in afara de Mercur si Pluto), traiectoria cea mai economica, este o elipsa tangenta in acelasi timp si la orbita Pamantului (in momentul lansarii sondei) si la cea a planetei vizate (in momentul sosirii sondei). Aceasta este traiectoria Hohmann, dupa numele inginerului german care a calculat-o pentru prima oara. Din pacate aceasta traiectorie, desi cea mai economica, este si cea mai lunga: durata calatoriei variaza de la 3 luni si jumatate pentru a ajunge la Mercur, pana la 45 de ani jumate pentru a ajunge la Pluto. Pe de alta parte ea impune ca lansarea sondei sa aiba loc la o data foarte bine precizata (din cauza miscarii relative a planetelor) si care nu se repeta decat o data la patru luni pentru Mercur la nouasprezece luni pentru Venus, la douazeci si sase de luni pentru Marte si asa mai departe. Pentru eliberarea de aceste constrangeri, se folosesc nu orbite tangente la cea a Pamantului si a planetei vizate, ci orbite care le intersecteaza.
In acest fel, datorita si vitezei initiale mai mari, calatoria sondelor este mai rapida si specialistii pot avea la dispozitie cateva saptamani pentru o lansare spre Marte sau Venus.
C. Orbita si traiectoria
Astazi, pentru lansarea unei sonde spre o planeta, se incepe, intotdeauna, prin plasarea ei pe o orbita de asteptare in jurul Pamantului. Aceasta permite stabilirea, cat mai exact cu putinta, a caracteristicilor propulsiei care urmeaza sa fie aplicata la adevarata lansare spre planeta aleasa. Acest lucru are loc in urma punerii in functiune a unui motor, dupa cate ture pe orbita de asteptare.
Chiar daca aceasta tehnica este mare precizie adeseori necesita efectuarea unei corectii de traiectorie in cursul misiuni. Odata ajunsa in apropierea planetei, dupa mai multe luni sau mai multi ani, sonda va trebui sa franeze pentru a se sateliza: pierzand din viteza, ea se plaseaza, pe orbita, in jurul planetei.
D. Instumentele de cercetare
Sondele sunt prevazute cu diferite calculatoare, captatoare, si detectoare. Cu ajutorul acestor instrumente ele studiaza particulele, radiatiile si micrometeoritii pe care in intalnesc in mediul interplanetar. Sondele destinate studierii unei planete sau a unei comete au, in general, una sau mai multe camere video, aparate pentru detectarea si analizarea atmosferei, un instrument pentru masurarea temperaturii si asa mai departe.
Survolarea unei planete permite obtinerea de informatii privind atmosfera acesteia: grosime, densitate, compozitie .
Plasata pe orbita in jurul planetei, sonda poate efectua aceleasi masuratori de mai multe ori. Cu ajutorul unui radar, ea studiaza relieful astrului. In sfarsit, daca sonda coboara pe planeta, ea poate sa inceapa o studierea amanuntita a solului: compozitie chimica, proprietati fizice, activitate seismica, nivelul radiatiilor si asa mai departe.
In orice caz, analiza foarte exacta a traiectoriei unei sonde planetare, contribuie la o mai buna cunoastere a masei pe care o are planeta de care s-a apropiat si a valorii fortei gravitationale de la suprafata acesteia.
Ce este ajutorul gravitational ?
Cand o sonda survoleaza o planeta, ea poate folosi o parte din atractia pe care planeta o exercita asupra sa pentru a-si curba traiectoria, a-si mari viteza si a-si "lua avant" spre o alta planeta: aceasta este tehnica ajutorului gravitational care a permis in special sondei americane Voyager 2 sa survoleze planete Jupiter, Saturn, Uranus si Neptun.
F. Primii pasi .
Discutia despre zborul spre Marte a iesit, de fapt, din cadrul strict teoretic o data cu lansarea din Uniunea Sovietica, la 2 ianuarie 1959, a primei rachete purtatoare care a atins si depasit viteza de scapare (11,2 km/s). S-a demonstrat, astfel, posibilitatea trecerii la explorarea Lunii si a planetelor vecine, cu ajutorul aparatelor cosmice automate.
Pasul spre Marte facut prin lansarea mentionata, a fost important nu atat prin marimea sa, cat prin semnificatia sa deosebita. Containerul cu aparate stiintifice, lansat atunci in directia Lunii, nu mai era un satelit artificial al Pamantului, ci constituia o categorie noua de tehnica astronautica, iar evolutia sa reprezenta o forma noua, calitativ superioara, de zbor in Cosmos.
Racheta purtatoare a primei statii interplanetare sovietice, a luat startul in seara de 2 ianuarie 1959. Pornirea s-a facut dupa metoda obisnuita de lansare a rachetelor purtatoare de obiecte cosmice: racheta a urcat cativa km vertical, dupa care, la comanda sistemului automat de dirijare, a inceput sa se incline treptat. Pe masura consumarii combustibilului din rezervoare au fost desprinse de racheta partile devenite incarcatura de prisos (neutilizabila), ramanand, in final, pe o traiectorie spre Luna, numai ultima treapta a rachetei, impreuna cu obiectul purtat.
