A jelenlegi munkám közben lehetőségem nyílt arra, hogy egy nagyon különleges csillagászati obszervációban vegyek részt. Azt hiszem egész nyugodtan hívhatom különlegesnek, hiszen mind a helyszín, mind a mód egyedülálló volt.

Mielőtt kitérnék a személyes élményeimre, jöjjön pár információ-morzsa, melyek segíthetnek jobban megérteni a csillagászok munkáját (legalábbis annak egy kis rétegét).  

Talán sok ember elképzelésében szerepel az a nem túl helytálló kép egy csillagászról, hogy egy távcső mögött állva simogatja hatalmas ezüstös szakállát, miközben óriási, sárga csillagokkal és holdsarlóval megspékelt kék bársonysüvege alatt hümmögve tűnődik a világ mikéntjéről.

A valóság sajnos ennél sokkal prózaibb. Ha sikerül távcsőidőt igényelni, akkor az adott csillagász odautazik az obszervatóriumba vagy pedig - manapság már inkább ez történik - ún. távészlelés történik. Ekkor vagy a csillagász végzi az obszervációt onnan ahol dolgozik/lakik vagy pedig a távcső-operátor végzi el a méréseket.

Atomok és molekulák nyomában...

Itt most leginkább az infravörös- és a rádió-tartományt lefedő csillagászatról (azon belül is a milliméteres és szub-milliméteres) és távcsövekről beszélek majd.

Az említett hullámhossztartományokban a világűrben zajló folyamatokat lehet atomi szinten tanulmányozni. Adott fizikai körülmények között (hőmérséklet, nyomás, sűrűség stb.) atomok, ionok, molekulák ütköznek egymással és porszemcsékkel, amelynek következtében újabb molekulák alakulnak ki vagy éppen esnek szét alkotóelemeikre.

Miért izgalmas ez? Azért, mert ezek az élet miniatűr alapköveinek nyomon követéséről szólnak. Ezen apró, atomi szintű folyamatoknak köszönhetjük a komplexebb molekulákat, az élethez elengedhetetlen szerves molekulaláncokat (pl. aminósavak), a vizet, illetve a csillagok - majd később esetleg a bolygók - születését (évmilliós időskálán).

A Herschel űrtávcső által az Orion-ködben (ez egy hatalmas csillagkeletkezési terület) észlelt molekulák egy része. Minden egyes kis vonal egy-egy atomhoz vagy molekulához tartozik (forrás: innen).

Építsünk távcsövet! De hova?

Mivel az előbb röviden és igen leegyszerűsítve tálaltakat meg is kell tudni figyelni, ezért a földi telepítésű távcsöveket - ha lehet - minél magasabb helyre teszik, de az sem hátrány, ha minél szárazabb a levegő.

Ez nem azért van, mert a csillagászok másodállásban hegyi zergék, hanem van egy kellemetlen tulajdonsága a földi légkörnek: az említett (és még más) hullámhossztartomány(ok)ban a légkör áteresztőképessége (vagy, ha úgy jobban tetszik, akkor átlátszósága) nem túl jó.

Grétsy tanár úr szavaival élve: álljunk meg egy szóra! Mi az, hogy nem átlátszó a légkör? Ez azt jelenti, hogy a teljes elektromágneses spektrum (a gamma-sugaraktól egészen a nagy hullámhosszúságú rádiójelekig) egyes részei különböző mértékben nyelődnek el a földi atmoszférában, azaz nem jutnak el a földfelszínig.

A földi atmoszféra miatt az egyes hullámhossztartományokba eső sugárzások nem jutnak le a felszínig (forrás: innen).

Bizonyos sugárzások számára nem probléma átjutni a légkörön (pl. a látható fény és a cm-estől a néhány méterig terjedő rádióhullámok), de alapvetően a legtöbb sugárzásnak komoly erőfeszítésébe telik eljutni valameddig a légkörön belül.

Mivel  a csillagászok finnyásak, ezért nekünk az sem túl jó, ha sok vízpára van jelen, mert az űrből érkező, számunkra érdekes jelek egy részét blokkolják.

Mit lehet tenni? Minél magasabbra és szárazabb levegőjű helyekre telepítjük a távcsöveket, hogy az adott jeleknek minél kisebb légrétegen kelljen áthaladnia amíg a detektorokig elérnek és a vízpára mennyisége is minél kevesebb legyen (egyébként az optikai távcsöveknek is hasonlóan jól jönnek ezek a kondíciók). Ezért vannak a legnagyobb távcsövek olyan helyeken, mint pl. Hawaii, a chilei Atacama-sivatag stb.

Az 5100 méteren lévő NANTEN2 rádióteleszkóp a chilei Atacama-sivatagban (forrás: innen).

Természetesen adódik a másik véglet. Az űrtávcsövek (pl. Herschel) pont a fentebb említett problémákat küszöbölik ki, hiszen messze a légkörön túl vannak, így annak zavaró hatásai megszünnek.

Azonban van egy nem elhanyagolható hátrányuk: rendkívül drágák még úgy is, hogy a technológiák előállítása egyre olcsóbb. Az is egy komoly hátrány, hogy ha nem éppen szoftveres probléma van a távcsővel, akkor nehéz szerelőt felküldeni, aki elhárítja a felmerülő nehézségeket.

A Herschel űrtávcső a laborban (forrás: innen).

Repülő obszervatóriumok

A légkör csillagászokra gyakorolt kedvezőtlen hatását már korán felismerték. Mivel azonban a légkörön kívülre helyezett távcsövekről még csak egy sötét sufniba zárt, fánkon és cigarettán élő kisszámú tudós álmodozott, adódott a gondolat, hogy miért ne lehetne egy kisebb távcsövet felrakni egy repülőre vagy akár ballonokra?

Ezáltal - ha elég magasra sikerül feljutni, akkor ezzel a vízpára jelentős hányadát ki lehetne küszöbölni - olyan távolban zajló érdekes fizikai folyamatokba nyerhetünk betekintést, amelyekre addig nem volt mód.

Nagyjából a XX. század derekán engedték fel az első ballonokat, amelyekkel az infravörös, mikrohullámú, röntgen és gamma tartományokban végeztek méréseket. Ezeknek igen fontos szerepe volt pl. a kozmikus háttérsugárzás feltérképezésében.

A 60-as évek közepén kelt életre a NASA első olyan repülőgépe (Galileo), amely kifejezetten csillagászati megfigyelésekre specializálódott (az 1965-ös napfogyatkozást szerették volna hosszabb ideig megfigyelni úgy, hogy a totalitás sávjában repülnek). Ez egy Convair 990-típusú gép volt és egészen 1973-ig működött, amikor is utolérte a balsors (egy másik repülővel összeütközött).

A Galileo obszervatórium. Az apró nyílásokon keresztül történt a napfogyatkozás megfigyelése (forrás: innen).

Aztán a 70-es évek elején, egy újabb teljes napfogyatkozást követve, egy speciálisan átalakított Concorde-dal több, mint egy órán át repültek Afrikán keresztül.

Kis kitérő. Miért olyan jó dolog egy teljes napfogyatkozást hosszú ideig megfigyelni egy repülőről?

Például a Nap-korona (a legkülsőbb és legforróbb rész, mely csak akkor válik láthatóvá, ha valami kitakarja a napkorongot) szerkezetének megfigyelésével a Nap belsejében zajló folyamatokról kaphatunk információt.

Ezen a gyönyörű HDR (High Dynamic Range) fotón nagyon szépen láthatóvá váltak a Nap mágneses erővonalai (forrás: innen).

De a napfogyatkozások segítettek abban is, hogy igazolni lehessen Einstein általános relativitás-elméletét. Az elmélet szerint minden tömeggel rendelkező test meghajlítja maga körül a tér-időt (annál jobban, minél nagyobb tömegű az adott test). Ha ez igaz, akkor a távoli csillagok fénye is elhajlik, amikor a Napunk mellett elhalad.

A fényelhajlás felnagyított és leegyszerűsített vázlata (forrás: innen).

Tehát megmérik egy (vagy több) a Nap közvetlen közelében látható csillag(ok) pontos helyzetét a napfogyatkozás alatt, majd mondjuk fél évvel később ismét megmérik (ne feledjük, hogy Napunk "vándorol" az égen a háttércsillagokhoz képest, tehát az adott csillag(ok) fél év múltán az éjszakai égbolton látható(ak)). A két pozíció közötti apró eltérést sikerült kimutatni, így igazolást nyert az elmélet.

A NASA következő generációs repülő obszervatóriuma a Kuiper Airborne Observatory (KAO) volt. Ez volt hivatott a szerencsétlenül járt Galileót pótolni. Körülbelül 20 évig szolgálta a tudományt ez az átalakított Lockhead C-141A Starlifter. A fedélzetén egy 91.5 cm-es távcső kapott helyett, amellyel az infravörös tartományban végezte a megfigyeléseit.

A Kuiper obszervatórium. A szárnyak előtti ajtó mögött bújik meg a távcső (forrás: innen).

Olyan csillagászati mérföldkövekkel ajándékozta meg a tudományt és az emberiséget, mint például az Uránusz gyűrűinek felfedezése (egyébként az összes gázbolygó rendelkezik gyűrűrendszerrel, nemcsak a Szaturnusz), a Plutó légkörének azonosítása, az űrben található víz eredetének és eloszlásának tanulmányozása, vagy éppen a nehezebb elemek (vas, nikkel, kobalt) kialakulásának nyomon követése a híres 1987-es szupernóva-robbanás (SN 1987A) megfigyelésével.

Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA)

Már a KAO nyugdíjbavonulása (1995) előtt elkezdtek körvonalazódni a NASA legújabb repülő obszervatóriumának tervei. Most erről és a fedélzetén személyesen is átélt időről szeretnék egy kicsit bővebben írni.

A SOFIA nem teljesen amerikai projekt, mert kb. 20%-nyi részben a németek is képviseltetik magukat a DLR által (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt). Maga a repülőgép egy speciálisan átalakított Boeing-747SP, melynek utazómagassága 12 km, de tud ennél feljebb is menni.

A gép hátuljában kapott helyett a 2.5 méter átmérőjű teleszkóp, amellyel az infravörös tartományban érkező jeleket tudja fogni. A legfontosabb tudományos célkitűzések a következők: a fizikai és kémiai folyamatok tanulmányozása a csillagkeletkezési régiókban, magának a csillagkeletkezésnek a jobb megértése, naprendszerbeli égitestek (üstökösök, bolygók) megfigyelése stb.

A gép törzsét három fő részre lehet osztani: az orrában (a pilótafülke alatti rész) sorakoztak a tudósoknak és "civileknek" szánt ülések; majd következtek a speciálisan kialakított asztalok a kezelőszemélyzetnek valamint a műszerek; a leghátsó részben egy fallal leválasztva pedig maga a teleszkóp foglal helyet.

A teleszkóp kamráját egy nyitható ajtó választja el a külvilágtól. Mielőtt kinyitják az ajtót, a kamrát lehűtik a külső hőmérsékletre, hogy minél kisebbek legyenek a hirtelen hőmérséklet-különbségből adódó deformációk a teleszkóp tányérján.

Nyilván felmerülhet a kérdés, hogy miként lehet stabilan tartani egy teleszkópot, ami egy repülőn csücsül. Ugye a gép környezetében rengeteg turbulencia lehetséges (már csak a nyitott kamraajtó miatt is) illetve a hajtóművek által generált rezgések sem tesznek jót a nagy pontosságú csillagászati megfigyeléseknek.

Maga a teleszkóp relatíve könnyű és egy gyűrűrendszeren fekszik, amelyekben nyomás alatt levő olaj van. Ezzel az apróbb rezgések gyakorlatilag ki is vannak zárva a távcső életéből. A turbulenciát úgy próbálják meg kiküszöbölni, hogy a teleszkóp rögzítési pontjait piciny motorokkal mozgatják a repülőgép hirtelen fellépő mozgásaival ellentétesen.

A megfigyelni kívánt célpontot nem egyszerű a távcső látómezejében benne tartani, de a rengeteg giroszkóp és nagy sebességű kamera ezeket segítik elő. Ezek szolgáltatják a pozíció-információkat az előbb említett apró motoroknak, s ez alapján történik a korrigálás. Ezt úgy kell elképzelni, hogy amikor a gép rázkódik a turbulencia miatt, akkor a teleszkóp mozdulatlanul áll, az adott égi objektumra koncentrálva.

Leszállás előtt, miután bezárták a teleszkóp kamrájának az ajtaját, elárasztják az egész kamrát nitrogén-gázzal, hogy megelőzzék a nedvesség kicsapódását a teleszkóp tányérjára és a többi nagyon érzékeny műszerre.

Munka a SOFIA fedélzetén

Amikor megtudtam, hogy lehetőségem nyílik, hogy dolgozhassak a SOFIÁ-n, akkor egyből az ugrott be, hogy ez milyen hihetetlen kiváltság. Ugyan a gép több városban is volt már, s ekkor "civileknek" is fel lehet rá menni, de valós munka közben nem sokaknak adatik meg, hogy feljussanak a fedélzetre és dolgozzanak is.

A repülőgép bázisa a NASA Armstrong Repüléskutatói Központjában van, amely a kaliforniai Palmdale-ben található. Ez egy nem túl nagy és izgalmas városka Los Angeles-től nagyjából egy órányi autózásra északi irányban. Hatalmas széles utcák, poros, sivatagos környezet és 60 mérföld per órás sebességkorlát. Mármint a városban (nem mindenhol természetesen).

Előkészületek

Mivel ez egy speciális repülőgép illetve maga a gép a NASA fennhatósága alatt álló területen van, ezért már egy-két héttel az aktuális ott tartózkodás előtt ki kellett tölteni pár formanyomtatványt.

Mielőtt bárki felszállhatna a gépre egy speciális oktatáson kell részt vennie, ahol elmondják, hogy nem érdemes a gépen rágyújtani és nem lehet használni a mikrohullámú sütőt sem. Mondjuk alapból nem értem, hogy miért van egy olyan gépen mikrohullámú sütő, amely infravörös- és rádió-tartományban óhajt méréseket végezni. Mindegy, lényeg a jó felszereltség, elvégre a NASA gépe vagy mi.

Az oktatásra sem olyan egyszerű bejutni, mert az előbb említett előzetes papírmunka nem megfelelő elvégzése esetén (értsd rossz kitöltés) nem biztos, hogy megkapjuk az áhított belépőt.

Az oktatáson pár mondatot szólnak a résztvevőkhöz, aztán levítetenek egy mókás oktatófilmet. A végén egy "Van kérdés?" is elhangzik, de olyan hangsúllyal, hogy mindenki tudja: ez csak egy költői kérdés.

Amikor előjön a gyermeki én...

A felnőttek bizonyos helyzetekben úgy viselkednek, mint a gyerekek. Pontosabban előtör belőlük a gyermek. Nincs ez másképpen a csillagászokkal sem. Így aztán az oktatás végeztével mindenki próbálta a pilóták és a régóta a repülőn szolgálók kabátját magára ölteni, majd fotókat készítettünk egymásról. Igen, nem véletlen a többes szám. Bevallom, hogy én is elgyengültem. Hiába na, a gyermeki lélek előtörése...:-)

Ezután egy kicsit bejártam a hatalmas, de éppen üres kongó hangárt, amelyben a speciális obszervatórium pihenni szokott. A sarokban egy apró tesztgép bújt meg szégyenlősen, mintha tudná, hogy hamarosan egy sokkal nagyobb és erősebb testvére követel majd magának helyet.

Az üresen álló hangár

Miután elhagytuk a légibázist, a szálloda felé menet még megálltunk egy kisebb repülős múzeumnál, ahol olyan különlegességeket pillanthattunk meg, mint a Blackbird-öt vagy pl. egy olyan Boeing 747-est, amely az űrrepülőket szállította.

Nyugdíjba vonult űrrepülőgép-szállító

A nagy nap

Ha az ember fia fel akar szállni a SOFIÁ-val, akkor nem a megszokott "2 órával az indulás előtt kinnt kell lenni" ökölszabályt kell követnie, hanem már jóval előtte meg kell jelenni a bázison.

A felszállás előtt részt kell venni egy csoportos eligazításon, ahol az aznapi repülésben érintett összes embernek meg kell jelenni. Repülésirányító, pilóták, műszaki emberek, kiszolgáló személyzet, biztonsági emberek, kutatók stb. A létszámot maga a repülésirányító ellenőrzi a névsor hangos felolvasásával.

A középen álló szemüveges úriember a repülésirányító, míg a jobb oldalon ülő ember a kapitány

Apró kis (önző) mellékszál. Amikor az én nevem került felolvasásra, majd hangos "Yes"-szel feleltem a repülésirányító rám nézett a szemüvege fölött és ennyit szólt: "Zoltan...it's a cool name". Némi zavarral, de büszkén válaszoltam, hogy "Thank you, sir!". Bólintott, majd olvasta tovább a neveket. Hiába na, a gyermeki lélek újra előtört belőlem...

Mivel egy repülés alatt több csillagászati kutatócsoporthoz tartozó méréseket végeznek, ezért az adott csoportot képviselő kutatóknak be kell mutatkozni és röviden el kell mondani, hogy mivel foglalkoznak és mit fognak majd mérni.

Az aznapi repülési terv

Ezután minden egyes egység (pilóták, meteorológusok) szépen elmondják, hogy mi várható, mi a repülési terv. Utána nem volt más hátra, mint nekiindulni és belépni egy igen speciálisan kialakított gép gyomrába.

Odabent már folytak a lázas előkészületek a repülésre (pl. a detektrorok hűtése folyékony nitrogénnel). Az állandó személyzeten kívül voltunk mi, a csillagászok illetve egy német tanárokból álló csoport is, akikkel egy kisebb tévés-stáb is utazott.

Munkában a stáb

Az ok: a SOFIA tagja egy programnak (Airborne Astronomy Ambassador Program), melynek keretében mélyebb betekintést ad a fedélzeten zajló munkába azoknak az oktatással foglalkozó embereknek (tanárok, múzeumi és planetáriumi dolgozók), akik aztán népszerűsíteni tudják a csillagászatot az utca emberének. 

Miután elfoglaltam a helyem izgatottan vártam a felszállást a lemenő Nap fényében. Nem éppen business class volt, de még csak nem is turista osztály: a funkcionalizmus felülírt minden mást.

Az utastérben nem kellemesek a viszonyok (bár jobb, mint a teleszkóp-kamrában). Mivel rengeteg hő termelődik a sok műszer és számítógép miatt, az utastér a megszokottnál is jobban le van hűtve. A szigeteléssel sem bajlódtak annyit, s ebből kifolyólag a hajtóművek zajhatása sem elhanyagolható, amihez hozzájárulnak az utastérben keletkező zajok (műszerek).

Detektorok és műszerek sokasága. A fal túloldalán a teleszkóp helyezkedik el.

Említettem, hogy egy repülés alkalmával több tudományos projekt is van. A miénk nagyjából 2 és fél órát emésztett fel a teljes, nagyjából 10 órányi kerozin-égetésből. Az "üresjáratot" nézelődéssel, alvással (már ha tud valaki ilyen hidegben és zajban) esetleg mások verbális inzultálásával lehet eltölteni.

Ez leginkább abban nyilvánult meg, hogy próbáltam rájönni a levegőben repkedő hárombetűs rövidítések jelentésére. Például szóltak, hogy majdnem volt egy RTB-énk, mire mondtam, hogy ismerek embereket akiknek majdnem volt TBC-jük. Aztán kiderült, hogy az RTB annyit jelent, hogy visszatérés a bázisra (Return To Base).

További opció a rádiózás hallgatása, amely az egyes egységek, pilóták között zajlik. Őszintén szólva, amikor a rádiózási etikettet oktatták az előző napi fejtágításon jobban kellett volna figyelnem, hogy melyik csatorna szám kihez tartozik.

Nagyon oda kell figyelni, hogy melyik gombot nyomja meg az ember és kinek mit beszél, mert könnyen előfordulhat olyan szituáció, mint amikor Jack Colt kiönti a lelkét Lugernek, miszerint: "Akkor jöttem rá, hogy Claire már nem szeret, amikor beleszart a cipőmbe". Mindezt abban a tudatban, hogy csak a társa hallja, ellenben a Föld teljes lakossága fültanúja volt eme vallomásnak.

Szolgálatban (bocsánat a rossz minőségért)

Hja, és van még valami! A gyermeki lélek újabb felszínre bukkanása várható, amikor is közlik az emberrel, hogy akkor tessék, fel lehet menni a pilótákhoz a fülkébe! Most is kirázott a hideg, ahogy visszaemlékeztem...

A csigalépcsőn felvezető igen rövid úton próbáltam valami értelmesnek tűnő kérdéseken agyalni, de nem ment. Csak arra tudtam gondolni, hogy a világ egyik legkülönlegesebb repülőgépének a pilótafülkéjébe fogok belépni. Egy olyan apró kis helyiségbe, ahol éppen a világ legjobb katonai és NASA pilótái vannak szolgálatban.

A fülke egyébként valóban meglepően apró, főleg három embernek (kapitány, másodpilóta és mérnök) plusz még két ülésnek. Leültettek a kapitány mögé, aki mondta, hogy nézzek ki nyugodtan. Hát nem sok mindent láttam odalent. Szóval inkább a gép belseje felé koncentráltam.

Lányos zavaromat látva egy kicsit mosolyogtak, de pont úgy, akik már hozzá vannak ehhez szokva. Kicsit beszélgettünk, amiből kiderült, hogy pl. nem csak katonai pilóták lehetnek a gépen, de jellemzően azért igen, a hívójelük a Boeing 747 Heavy és elsőbbségük van minden géppel szemben (kivéve az Air Force One-t), valamint, hogy ők is emberek.

Zajlik a munka

Kérdeztek párat, hogy mi a kutatási területem, bár inkább szerintem csak udvariasságból. Próbáltam röviden elmagyarázni, mert ugyan tudtam, hogy ez csak amolyan látszat kérdés, de amíg válaszolok, addig is a fülkében vagyok.

Gondoltam esetleg megkérdem a kapitányt, hogy járt-e már török börtönben vagy látott-e már falon pókot, de aztán csak elköszöntünk egymástól. Mindenesetre, ha valaha is újra odajutok meg fogom kérdezni.

Életem egyik legjobb élményét adta ez a pár perc. Visszatérve a rideg és hideg valóságba lassan következett a mi mérési szakaszunk. Azzal nagyjából minden rendben volt, szóval ezek után már csak lézengtem a gépen, nézelődtem.

A majd 10 órás út után hamar kiürül a gép

Hajnali 3 óra környékén rendben földet értünk és mindenki sietett elhagyni a gépet, hogy minél előbb a szállodákban lévő puha ágyikókba süppedjenek. A világ egyik legszofisztikáltabb repülőjével és legprofibb gárdájával tölthettem egy kis időt munka közben. Megint csak rádöbbentem, hogy mennyire szerencsés vagyok.

Remélem, hogy tetszett és sikerült valamennyit átadnom Nektek ebből az újabb életreszóló élményből.