Miniholdak a Föld körül
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2018.09.07 07:15.)

Az ideiglenesen befogott és a Föld körül keringő apró, természetes égitestek nemcsak tudományos szempontból izgalmasak, hanem a jövő űrrepülései célpontjai is lehetnek.

A Catalina Sky Survey 12 éve fedezte fel a Föld Holdon kívüli első, természetes kísérőjét, egy néhány méter átmérőjű, geocentrikus pályán keringő égitestet (2006 RH₁₂₀). Azóta nem sikerült újabb átmeneti időre befogott, a Föld körül keringő égitestet, úgynevezett TCO-t (temporarily-captured orbiter) vagy közkeletű nevén miniholdat felfedezni (jóllehet a tanulmány szerzői szerint a mikrohold megnevezés pontosabb lenne). Ezektől megkülönböztetik az ún. TCF-eket (temporarily-captured flybys), amelyek energetikailag a Föld–Hold-rendszerhez kötöttek, azonban nem tudnak egy teljes keringést végezni a Föld körül. A helyzet néhány éven belül, az LSST (Large Synoptic Survey Telescope) üzembe állítását követően változhat. Egy a Frontiers of Astronomy and Space Sciences folyóiratban nemrég megjelent cikk szerzői szerint több szempontból is előnyös lenne, ha rendszeresen sikerülne TCO-kat felfedezni. Segítségükkel vizsgálni lehetne a Föld–Hold-rendszer dinamikáját. Ellenőrizni lehetne az apró aszteroidák a fő kisbolygóövben történő keletkezésére és fejlődésére vonatkozó modelljeinket. Kis kezdősebességgel lehetne űrküldetéseket indítani a vizsgálatukra. A helyszínen lehetne megvizsgálni anyagukat, és így kidolgozni az aszteroidák anyagának helyszíni hasznosítási módszereit.

A 2006 RH₁₂₀ minihold pályája 2006–2007-ben, amikor a Föld–Hold-rendszer gravitációsan fogva tartotta. A felső képen a koordináta-rendszer origójában a fehér pont a Föld. Az alsó képen a Föld 2016 HO₃ jelű „kváziholdjának” x–y-síkra vetített pályája látható, a fehér ív a Föld Nap körüli pályája. (Kép: Paul Chodas / NASA / JPL)

A szerzők rámutatnak, hogy a miniholdak létezését sokáig lehetetlennek, vagy legalábbis valószínűtlennek tartották, ugyanakkor véleményük szerint ezt kis méretük és halványságuk okozta, miközben túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy könnyen fel lehessen őket fedezni. Nézetük szerint a múltban már több miniholdat is felfedeztek, különböző okokból azonban másnak minősítették őket. Az első igazolt miniholdat, az említett 2006 RH₁₂₀-at 2006-ben fedezték fel. Miután bebizonyították, hogy geocentrikus pályán mozog, egy ideig vita folyt arról, nem mesterséges eredetű-e (kiégett rakétafokozat), azonban radarmegfigyelések egyértelművé tették, hogy természetes objektumról van szó, amelyik kb. egy évig maradt a Föld–Hold-rendszerbe kötve, mialatt négy keringést végzett. Emellett azonban más, régebbi megfigyeléseket is TCO-kkal lehet magyarázni. Például egy 1913. február 9-én megfigyelt szokatlan meteorjelenség lehetséges magyarázata is az, hogy TCO-k léptek be a Föld légkörébe. Egyesek szerint TCO lehetett egy Csehországban 2014-ben megfigyelt meteor.

Az 1913. február 9-i szokatlan meteorjelenséget TCO-k légkörbe lépése magyarázhatja. A jelenséget Gustav Hahn torontói festőművész is megörökítette. (Kép: University of Toronto Archives (A2008-0023), copyright Natalie McMinn)

A szerzők ezután részletesen elemzik a miniholdak dinamikai sajátosságait, a befogásukat, melynek során heliocentrikus pályáról bolygó körüli pályára térnek át. Megállapítják, hogy a miniholdak azon aszteroidák közül kerülhetnek ki, amelyek a Földdel ko-orbitálisak, azaz keringési idejük megegyezik a Földével. Ezzel összefüggésben definiálják a kváziholdak fogalmát, amelyek a Földdel azonos keringési idejű pályán keringenek (vagyis mozgásuk 1:1 arányú rezonanciában van a Föld mozgásával), ezért a Földről nézve úgy tűnik, mintha a Föld körül, de attól nagy távolságban stabil pályán mozognának. A részletes dinamikai elemzés után a szerzők kitérnek arra, miért lehetnek érdekesek a miniholdak tudományos szempontból, illetve az űrküldetések szempontjából.

Tudományosan kis méretükön kívül azért érdekesek, mert viszonylag hosszú ideig maradnak fogva a Föld–Hold-rendszerben, így sokkal hosszabb, részletesebb megfigyelésükre van lehetőség, mint a Föld mellett elhaladó égitestek esetében. Érdekes a méteres átmérőjű testek belső szerkezetének vizsgálata, mert ezt eddig még nem vizsgálták (igaz, a nagyobb aszteroidákét is alig). A modellek a kohéziós erők által összetartott „homokváraktól” a szilárd struktúrákig terjednek. Távoli vizsgálatuknál is érdekesebb lenne azonban helyszíni kutatásuk. Egy kisebb űrszonda is elegendő lenne alakjuk, struktúrájuk meghatározásához, a regolit tulajdonságainak vizsgálatához és a felszínükről nagy felbontású képek készítéséhez. Egy ilyen égitest Földre hozása nehéz lenne, de az anyagukból vett, és eredeti állapotában megőrizve a Földre hozott minta sokat elárulna az aszteroidák ősi anyagáról. Ilyen mintákat eddig csak a Földre hulló meteoritokból vehettünk, azonban a légkörön való áthaladást csak a legstabilabb darabok élik túl.

Nyilvánvaló, hogy a miniholdak a jövő űrküldetéseinek fontos célpontjai lehetnek. Közel vannak, emiatt kis energia-befektetéssel már mai technológiánkkal is elérhetők, akár embereket szállító űrhajókkal is. Emellett a Földre veszélyes kisbolygók eltérítésének mechanizmusai is „kicsiben” kipróbálhatók, a jelenlegi hasonló tervek megvalósítási költségének töredékéért. Kipróbálhatók a különböző navigációs módszerek, amelyeket később az „igazi” kisbolygók megközelítésénél akarnak használni. Végül, de nem utolsósorban, a szerzők az űrbányászat módszereinek kipróbálási lehetőségének megemlítésével próbálják a befektetők számára vonzó célponttá tenni az apró égitesteket (azt természetesen nem teszik hozzá, hogy az égitestek bányászati célra történő hasznosítása a világűrjog jelen állása szerint az égitest méretétől függetlenül illegális – B.E.). Legfontosabb előnyük mégis az, hogy kis kezdősebességgel elérhetők. Ezen fellelkesedve azt a lehetőséget is megvizsgálják, hogy a minihold viszonylag kis sebességváltozását előidézve a Föld–Hold-rendszerhez kötött állapotának időtartama a többszörösére növelhető.