Sateliţii copiilor*

*Text publicat pe Forum Romania libera in decembrie 2001

‘Sateliţii copiilor’, acesta-i numele pe care sînt tentat să-l dau unei ‘Porţi Stelare’ foarte concrete, cunoscută sub acronimul STARSHINE, prescurtarea de la Student-Tracked Atmospheric Research Satellite for Heuristic International Networking Experiment , ce aminteşte titlul unui cântec de mare succes lansat în anii şaptezeci în musicalul rock ‘Hair’, compus de William Oliver Swofford.

Proiectul STARSHINE, program educaţional eşalonat pe 11 ani, adresându-se copiilor de şcoală din toată lumea pentru a ajuta la construcţia unor sateliţi şi a învăţa despre cauzele naturale ce le modifică orbitele, a planificat cinci sateliţi, din care până acum au fost lansaţi numai trei. Unul dintre ei a şi ‘murit’, era vorba despre Starshine 1, instalat pe orbită pe data de 5 iunie 1999, la 387 kilometri deasupra Pământului, de misiunea STS-96 a navetei Discovery.

După opt luni şi jumătate, coborând pe o spirală, satelitul Starshine 1 a intrat în atmosfera Pământului , undeva deasupra Oceanului Atlantic, lângă ţărmul brazilian, arzând complet şi planificat la înălţimea de 80 km. Printr-o coincidenţă din care nu încercăm să desprindem vreo semnificaţie, moartea satelitului Starshine 1 s-a întâmplat doar la câteva zile după moartea autorului melodiei ‘Good morning, Starshine’.

‘Deci totul a început cu un eşec ?’, ar putea suna o întrebare grăbită. Nu, dimpotrivă, aceasta-i dovada unui succes. Nici un fel de resturi ale sateliţilor Starshine nu aveau voie să ajungă până la suprafaţa Pământului ; preţul cerut de companiile de asigurări pentru un asemenea risc era de 100 de milioane de dolari!

Într-adevăr, poate că numele Starshine nu este chiar cel mai grăitor pentru ilustrarea acestui program, titulatura revelatoare ar fi fost ‘proiectul stelei căzătoare’ (Project Falling Star) ; pentru că scopul fiecăruia dintre cei cinci sateliţi este o reintrare planificată şi spectaculoasă în atmosfera Pământului. După cum spunea fizicianul Max Born, de câte ori vezi o ‘stea căzătoare ‘ trebuie să-ţi spui o dorinţă, iar aceasta se va împlini. Dorinţa autorilor proiectului, profesorul de astronautică Gil Moore şi soţia sa Phyllis, a fost de a folosi aceşti ‘sateliţi ai copiilor’ la antrenarea elevilor din şcolile Pământului la studiul interacţiunii mecanice între un obiect orbital pe o traiectorie joasă şi atmosfera planetei noastre. Bineînţeles, satelitul Starshine 1 a avut şi defectele sale, ce nu au fost ascunse. De exemplu, el nu putea să se rotească în jurul axei sale, defect ce a fost remediat la următorul satelit pus pe orbită, Starshine 3. Deci numerotarea sateliţilor nu s-a făcut în ordinea cronologică a lansării lor.

Satelitul Starshine 3 a fost lansat dintr-un loc mirific prin puritatea şi sălbăticia naturii sale, insula Kodiak, situată la 250 km de Anchorage, capitala statului Alaska, ultimul ‘stat frontieră’ american, lângă ţărmurile căruia înoată balenele, pe câmpiile căruia pasc bizonii şi aleargă caii sălbatici. Dintre toate cosmodroamele lumii, Kodiak este cel mai recent inaugurat; anterior misiunii Starshine 3, de pe Kodiak mai fuseseră lansate trei misiuni suborbitale, de fapt trei tiruri aproape normale ale unor rachete din dotarea forţelor aeriene americane. Lansarea lui Starshine 3 a suferit o serie de amânări, prima fiind provocată de atacul de la World Trade Center din 11 septembrie 2001, ducând la întreruperea legăturilor aeriene în SUA timp de câteva zile. Au urmat amânări produse de vremea nefavorabilă, de un radar care nu funcţiona, apoi de o puternică furtună solară. Abia pe 29 septembrie 2001, racheta Lockheed Martin Athena 1 a ridicat spre cer încărcătura ei din patru sateliţi, numiţi în comun Kodiak Star, iar individual: PICOSat, PCSat, Sapphire şi Starshine 3.

PICOSat era un satelit tehnologic demonstrativ, incorporand patru experimente, între care teste cu o baterie flexibilă din polimeri, precum şi folosirea GPS pentru a studia impacturile ionosferice asupra semnalelor din comunicaţii şi navigaţie. PCSat, prescurtarea de la Prototype Communications Satellite, a fost proiectat de studenţii de la U.S. Naval Academy pentru a fi utilizat ca releu de radioamatori. Sapphire reprezintă şi el un satelit studenţesc, destinat testării sensorilor pentru infraroşii în spaţiu ; satelitul are de asemenea o cameră digitală şi un sintetizator de voce pentru a converti mesaje de text în voce umană pe frecvenţe destinate radioamatorilor. În fine, Starshine 3 este un satelit al elevilor din 26 de ţări ce participă la proiect pe bază de voluntariat.Racheta Athena 1 a ajuns pe orbita prescrisă, la o oră şi cinci minute după lansare, unde a largat primii trei sateliţi, cei plătiţi de Departamentul Apărării, la 500 de mile deasupra Pământului. Şaisprezece minute mai târziu, racheta a coborât pe o traiectorie mai joasă, exact acolo unde-i ‘franjul’, ori marginea atmosferei terestre. Satelitul Starshine 3 a fost instalat pe orbita polară înclinată cu 67 de grade faţă de planul ecuatorului, la două ore şi zece minute după startul rachetei Athena 1. Satelitul Starshine 3 este echipat şi cu un mic radio-transmiţător. Semnalul său a fost captat prima oară de un radioamator de la staţiunea antarctică Palmer, care l -a contactat imediat pe directorul proiectului STARSHINE, după care un jubilant Gil Moore a anunţat succesul pe postul NASA TV.

Aşa cum am lăsat deja să se înţeleagă, ordinea sateliţilor din proiectul STARSHINE a fost 1 ; 3 ; 2. Aceasta s-a întâmplat datorită condiţionării instalării lui Starshine 2 de misiunea STS-108 a navetei Endeavour, cu un take -off amânat de nenumărate ori. În fine, pe 6 decembrie 2001 Endeavour şi-a început misiunea. În cala navetei se afla şi satelitul Starshine 2, construit înaintea lui Starshine 3. El a a fost primul minisatelit la care s-au aplicat învăţămintele deduse din lecţia oferită de Starshine 1 ; astfel, versiunea Starshine 2 a incorporat pentru prima oară un mecanism de rotire a satelitului în jurul unei axe trecând prin centrul său de greutate, folosind un jet de azot.

Proiectul STARSHINE antrenează participarea copiilor şcolari prin realizarea de piese funcţionale efectiv incorporate în sateliţi, precum şi prin urmărirea evoluţiei lor încet coborâtoare, dar spectaculoase, prin atmosferă. Care sunt piesele tehnologice pregătite de copii ? Nişte mici discuri de aluminiu , cu diametrul de un ţol, şlefuite până la, hai să nu -i zicem perfecţiune, căci ar însemna ceva de neatins, ci până la un maximum de putere reflectoare. Copiii sunt responsabili pentru şlefuirea acestor oglinzi de aluminiu ce sunt fixate apoi la exteriorul sateliţilor sferici Starshine . „Noi le dăm toate materialele de care au nevoie, iar ei le pregătesc până ce devin plane şi strălucitoare”, spune Gil Moore. Pentru primul satelit Starshine, Moore şi soţia lui Phyllis au depus o muncă herculeană la distribuirea kiturilor cu materiale şcolilor participante, apoi la colectarea oglinzilor finisate. Proiectul Starshine a permis copiilor de şcoală de pe tot globul să participe la pregătirea pieselor pentru sateliţii ‘Disco Ball’, cum au mai fost supranumiţi . Fiecare şcoală înscrisă la proiect a primit două discuri de aluminiu, diferite tipuri de paste şi lubricant pentru şlefuire, foi cu instrucţiuni şi o casetă video demonstrativă.

Copiii şcolilor participante la proiect au răspuns cu entuziasm: „Ideea de a lucra la o oglindă care va zbura pe o navă spaţială le-a stârnit interesul”, spunea un profesor de la o şcoală implicată ; „Putem atinge un obiect ce va pleca în cosmos”, declara impresionat de gândul acesta ‘trancendental’ unul dintre ei . „Punem oxid de aluminiu pe o placă de sticlă, pe care discul de aluminiu e supus unei deplasări în forma cifrei 8”, explica un alt copil mai puţin entuziasmat unui ziarist local ce se interesa de activităţile cu implicaţii spaţiale din şcoala lor. Dar intruziunea unui singur grăunte de praf între aluminiu şi sticlă poate strica totul. Menţinerea curăţeniei în timpul procesului de prelucrare şi atenţia intens focalizată pe fiecare detaliu sunt două aspecte importante ale pregătirii oglinzilor. Şlefuirea unei singure oglinzi la perfecţie necesită cinci ore ; în funcţie de şcoală, această activitate este efectuată de un singur elev, ori divizată într-o activitate de echipă, când fiecare copil are dreptul numai la 20 de minute de muncă. Pentru satelitul 1 s-au folosit 878 de oglinzi, 845 pentru minisatelitul 2, şi 1500 au fost lipite pe Starshine 3. Adunaţi, apoi mai puneţi un zero pentru aflarea numărului total de ore de muncă. Muncă brută ? Da, şi nu prea. Întrucât unitatea de optică geometrică aflată la adresa http://www.riverdeep.science îi învăţa pe elevi cum ‘lucrează’ oglinzile ; iar în timpul prelucrării le mai sunt prezentate, într-o formă uşor accesibilă, noţiuni de optică ondulatorie, folosirea ‘franjelor de interferenţă’ pentru testarea planeităţii oglinzilor , cu lumină aflată aproape la maximul sensibilităţii vizuale a ochiului omenesc, adică având lungimea de undă cam de o jumătate de micron. Ca să dea cele mai bune rezultate, oglinzile ‘starshine’ au voie să se abată de la planeitate doar cu maximum 10 lungimi de undă, ceea face 50 de microni. Oglinzile au fost testate la Marshall Space Flight Center, găsindu-se o eroare maximă de două lungimi de undă, însă majoritatea nu se abăteau cu mai mult de o jumătate de lungime de undă de la ideal, adică oglinzile ieftine de metal pregătite de copii s-au dovedit la fel de bune ca nişte oglinzi mult mai scumpe de cristal.

Întrucât oglinzile urmau să zboare în atmosfera înaltă, cu foarte mult oxigen atomic acţionând ‘sălbatic’ asupra metalului, ele au fost acoperite cu un strat protector din dioxid de siliciu. Oxigenul atomic provine din acţiunea razelor ultraviolete solare asupra oxigenului molecular. Fiind mai puţin densă decât oxigenul molecular, ‘atomica’ atmosferă înaltă a Pământului se umflă în vremea intensificării activităţii solare, când sunt expulzaţi protoni şi ultraviolete în exces. Activitatea solară e periodică, fiecare ciclu solar durează 11 ani, chiar pe această durată a fost gândit proiectul STARSHINE.

Răspunzând amortizării produse de atmosferă, orbita unui minisatelit Starshine îşi strânge mereu volutele, iar aceasta-i o indicaţie despre variaţia densităţii aerului la foarte mari înălţimi, acolo unde se află staţia ISS, care-i afectată şi ea de fenomen. La vizita din decembrie 2001 a navetei Endeavour, aceasta a îndeplinit şi funcţia de remorcher împingător, ridicând staţia orbitală cu 15 km.

Zburând pe orbita polară, satelitul Starshine 2, largat pe 16 decembrie 2001, este vizibil în lumina crepusculară, adică înainte de răsărit ori după apus, pentru orice observator terestru aflat între latitudinile de 62 de grade nord şi sud. Şcolile care participă la proiectul STARSHINE primesc instrucţiuni detaliate privind modul de observare a minisateliţilor cu oglinzi. Dar nici pentru eventualii outsideri, observarea şi participarea activă la program nu este interzisă. Poate că şi aici se ascunde o parte din frumuseţea programului, oricine se poate înscrie ‘din mers’. Mergeţi la un computer, intraţi pe internet, şi căutaţi http://www.heavens-above.com. Acolo trebuie să vă înregistraţi, ceea ce e gratuit şi nu implică riscuri. Lista ‘default’ a localităţilor de pe glob de unde se aşteaptă observatori este imensă. Dintr-un zel prea mare al celor care au alcătuit lista, Heavens Above.Com ne prezintă însă şi localităţi suplimentare, care nu există pe hartă. Astfel, situl respectiv îmi propunea să aleg între două Craiove, una pe coordonatele bine-cunoscute de mine, alta situată cu aproape două grade de latitudine mai la nord! Oricum, iată un sfat util pentru profesorii scolilor din Romania care vor să se înscrie acum la proiect: Aflaţi mai întâi coordonatele şcolii cu un GPS împrumutat, ori de pe o hartă obişnuită, printr-o interpolare ‘de bun-simţ’. Înscriind coordonatele pe situl arătat, puteţi afla exact orele la care vor putea fi observaţi minisateliţii elevilor, cu zece zile înainte, aşa că aveţi timp suficient pentru organizarea echipei de ‘observatori ai cerului’. Alături de rubricile zilei şi orei apar coordonatele cereşti ale satelitului, notate Alt., care înseamnă înălţimea unghiulară deasupra orizontului, şi Az., adică azimutul, exprimat pur şi simplu ca direcţie pe roza vânturilor. Datorită vizibilităţii crepusculare, înălţimea satelitului este cam de zece grade; pentru a vă face o idee despre ce înseamnă un grad, să spunem că aceasta este înălţimea unei persoane adulte, aflată în picioare la distanţa de 100 de metri de noi.

Traiectoria satelitului pe cerul crepuscular e trasată până la momentul intrării în umbra Pământului ; pe traiectorie sunt marcate cu liniuţe poziţiile după fiecare 15 secunde. Copiii ‘observatori’ vor fi învăţaţi mai întâi cum să surprindă mersul satelitului printre astre şi să-l poziţioneze pe harta cerească – trasă anterior la imprimantă – ‘personalizată’ a localităţii respective, la ora de observare. Ei mai au nevoie de cronometre digitale, există pe piaţă ceasuri electronice relativ ieftine ce au incorporată şi funcţia de cronometru. Când se vede primul flash al satelitului se porneşte cronometrul ; se numără apoi cinci flashuri, se opreşte cronometrul şi se citeşte rezultatul. Cifrele respective se vor trimite pe adresa gilmoore12@aol.com. Însă dacă vreţi să participaţi la un asemenea proiect începând chiar cu fabricarea oglinzilor, grăbiţi-vă! Căci NASA a aprobat deja transportul sateliţilor Starshine 4 şi 5 cu misiunea STS-114 din ianuarie 2003 a navetei. Ca să înscrieţi şcoala dumneavoastră pentru a primi kiturile cu oglinzi, accesaţi  http://www.azinet.com/starshine şi derulaţi ‘papirusul’ până găsiţi School Participation Request. Clickaţi şi completaţi cât mai repede toate rubricile. Succes!

În noua misiune, un satelit va fi mai greu, altul mai uşor, amândoi având aceeaşi configuraţie externă. Vă amintiţi de Galileo Galilei şi de celebra experienţă cu ghiuleaua de tun şi glonţul de muschetă lăsate să cadă la acelaşi moment din vârful turnului din Pisa ? Legenda spunea că amândouă au ajuns la sol exact în acelaşi timp, iar pe baza ei s-a formulat echivalenţa dintre masa inerţială şi masa gravitaţională. Ei bine, legenda e falsă. Deoarece corpurile sunt influenţate în mod diferit de interacţiunea cu aerul. Într-un fel, misiunea lui Starshine 4 şi 5 ‘speculează’ tocmai această abatere de la legendă. Astfel, prin trasarea mişcării celor doi sateliţi de mase diferite, se va putea afla cu o mai mare precizie densitatea atmosferei înalte a Pământului. O mulţime de resturi ale unor misiuni precedente se află chiar la înălţimile unde evoluează acum navetele şi staţia cosmică internaţională. Cunoaşterea densităţii atmosferei cu acurateţe mai mare va permite manevrarea mai bună a navetei spaţiale pentru evitarea ciocnirilor cu asemenea piese de mult uitate pe orbită.Titus Filipas

PS. Am trimis articolul prin e-mail unui fost coleg de facultate, domnului Costel Marghitoiu. Care imi raspunde: „Draga TitusAm citit articolul Satelitii copiilor, foarte interesant, dar nu ma prind daca e o fictiune, sau realitatea. Oricum ar trebui publicat pe undeva, pentru ca aduce ceva informatii care ar putea face placere multor minti curioase. Mai trimite-mi materiale din astea, imi plac.

CONSTANTIN MARGHITOIU”

Etichete: Alaska, Anchorage, Atmospheric Research Satellite for Heuristic, Costel Marghitoiu, Discovery, Endeavour, Galileo Galilei, GPS, ISS, Kodiak, Kodiak Star, Lockheed Martin Athena 1, Marshall Space Flight Center, Max Born, observatorii cerului, PCSat, PICOSat, Pisa, Poarta stelară, Project Falling Star, rock, Sapphire, STARSHINE, Starshine 3, stea căzătoare, Swofford, Titus Filipas, World Trade Center