Pages

Friday, September 15, 2017

Miujiza ya CASSINI: Chombo cha utafiti wa anga la mbali kilichovunja rekodi ya mafanikio

[​IMG]
CASSINI ikiwa kati ya Saturn mwezi wa Titan amboa ni mkubwa zaid kati ya miezi 60 inayozunguka Saturn

Utangulizi

Leo ni siku ya kihistoria na mafaniko makubwa kwa wanasayansi wa elimu ya anga duniani (astronomers) kwani majira ya saa tisa mchana kwa saa za Tanzania chombo kilichokaa angani kwa miaka 20 kikifanya utafiti kilifikia mwisho wa uhai na kazi yake. Tarehe 15 Octoba mwaka 1997 (miaka 20 iliyopita), wanasayansi walituma chombo cha anga (spacecraft) kilichoitwa CASSINI HUYGENS kwenda kwenye anga la sayari ya Saturn kufanya utafiti. Safari hii (Space Mission) iliandaliwa kwa ushirikiano wa kituo cha anga cha Marekani (National Aeronautics and Space Administration - NASA) wakishirikiana na taasisi ya anga ya Ulaya (European Space Agency - ESA) na kile cha Italia Space Agency (ASI). Chombo hiki kilikua ni jaribio la nne ya kutuma vyombo vya kitafiti katika sayari hii na ni hiki pekee ambacho kilifanikiwa kuingia katika anga la Saturn na kuzunguka katika orbit yake zadi ya mara 20 kikikusanya taarifa.




Sayari ya Saturn

[​IMG]
Sayari ya Saturn inavyoonekana na pete inayofanywa na gesi zilizoganda, michanga na vipisi vya miamba

Sayari ya Saturn

Sayari ya Saturn ndio sayari ya mbali zaidi kuonekana kwa macho tangu enzi za kabla ya Kristo kukiwa hakuna vyombo maalum kama ilivyo sasa. Ilipewa jina hili likitokana na jina na mungu wa kilimo wa Warumi aliyejulikana kama Saturnus. Saturn ni ya pili kwa ukubwa katika Mfumo wa Jua (Solar System) baada ya Jupiter ikiwa na ukubwa mara 95 ya ule wa sayari dunia trunayoishi sisi. Kwa mpangilio ni ya sita kutoka Jua ambalo linazungukwa na sayari zote. Inafuata baada ya Mercury, Venus, Earth (Dunia), Mars, na Jupiter. Ni sayari pekee ambayo inayozungukwa na PETE (Planetary rings) zinayong’aa na kupendeza sana kama sehemu ya anga lake. Pete hii imefanywa na wingu la gesi ambazo zimeganda na kuwa kama barafu huku sehemu kubwa ikiwa ni maji pamoja na mchanga na vipande vya miamba. Pete hii ambayo ina vipete zaidi ya elfu moja ina unene wa kama kilometa moja lakini imesambaa zaidi ya kilometa laki mbili na nusu kwa mapana yake. Saturn iko umbali wa kilometa bilioni 1.43 (1,430,000,000km) kutoka duniani.

Hata hivyo CASSINI ililazimika kusafiri kilimeta bilioni 3.4 kwa kuwa haikua inasafiri katika mstari ulionyooka. Kila ilipokua inapia karibu na sayari nyingine ililazimika kwanza kuingia kwenye orbit (mzunguko) yake ili kupata msukumo zaidi utokanao na nguvu ya gravity (gravitational force) ya sayari hiyo kabla ya kuendelea na safari. Wakati ikifanya hivyo iliendelea kukusanya data katika anga la sayari husika. Hivyo chombo cha CASSINI kilichukua MIAKA SABA kufika anga la Saturn. Wakati kinaelekea Saturn, kilikua kinakimbia kwa mwendokasi wa takribani kilometa laki moja na sitini kwa saa (160,000km/h) na kilipoingia kwenye anga la Saturn kilikua kinakimbia wastani wa kilometa laki moja na kumi kwa saa (110,000km/h) kwa saa. Mwendokasi huu ni mkubwa sana kwani safari ya kuizungunguka dunia kwa ndege ya Boeing 787 inayokimbia takribani 910km kwa saa inachukua masaa 44 pekee. Hivyo CASSINI ingeweza kuizunguka dunia mara 6 kwa lisaa limoja pekee. Kama utasafiri na Boeing 787 kwenda Saturn bila kusimama utachukua miaka 152.


Safari ya CASSINI

Kikiwa njiani kuelekea Saturn, CASSION kilipita karibu na sayari kadhaa kama ifuatavyo: kiliondoka katika anga la sayari dunia Agosti 1999, kilipita anga la sayari Venus mara mbili yaani April 1998 na July 1998, na kiliipita sayari mama ya Jupiter Disemba mwaka 2000.Kutokana na umbali wa km 1.2B kutoka duniani hadi Saturn, chombo cha CASSINI kilikua kinachukua dakika 64 hadi 84 kwa radio yake kutuma data hadi kufika duniani. Pia walioko duniani walipokua wanawasilina nacho, wakituma data inachukua muda huo kufika. Yani kama unapiga simu, unapotamka neno la kwanza “HALOO” inabidi usubiri dakika 84 ndio unayempigia asikie sauti yako naye akijibu “HALOO” itakufikia baada ya dakika 84. Hivyo hadi usikie sauti yake ya kujibu utakua umesubiri kwa takribani masaa 2 na dakika 48.

[​IMG]

Cassini ikiwa karibu kabisa na Saturn

Malengo ya Utafiti wa CASSINI

Malengo ya kupekea chombo hiki katika sayari ya Saturn ilikua kuchunguza anga lake, miezi (moons) inayozunguka sayari hii, pete inayozunguka sayari hii, uso wa juu una kitu gani, umbile na muundo wa sayari hii, na iwapo kuna uwezekano wa kuwepo uhai/maisha. Pia kilitakiwa kufanya utafiti wa kina zaidi kwenye moja ya miezi (moons) inayozunguka sayari hiii unaoitwa Titan ambao katika tafiti za awali ulionesha dalili ya kuwa na uwezekano wa maisha. Hivyo CASSINI ilikua na vyombo viwili moja kikiwa ni CASSINI yenyewe na cha pili ni Roboti iliyoitwa HUYGENS PROBE. Roboti hii ilitua kwa mafanikio kwenye mwezi wa Titan mwaka 2005 na kuanza kurusha data zilizolenga kutafiti mfumo wa Titan. CASSINI ilitarajiwa kufanya utafiti kwa muda wa miaka 4 pekee lakini iliendelea kuongezewa muda kutokana na mafanikio makubwa ya ukusanyaji data. Iliongozwa kuzunguka anga la Saturn na miezi yake kwenye mizunguko (orbits) zaidi ya 20 ikipita juu ya PETE na kati ya PETE na Sayari yenyewe.

[​IMG]

Roboti iliyoshushwa na CASSINI katika mwezi wa Titan kufanya utafiti. Betri zake zilidumu kwa masaa 72 lakini ilituma data nyingi zinazoonesha mwezi huu kufanana na hali dunia kwa namna nyingi

Wanasayansi wamepata data nyingi sana kutoka kwenye chombo cha CASSINI na safari yake imesaidia sana wanasayansi kupata uelewa mkubwa wa anga la juu. Kwa mfano kila sayari ambayo CASSINI iliipitia ikiwa inaelekea Saturn ilichukua picha nzuri na za karibu zaidi kuwahi kupatikana na kuzirusha duniani. Pia ilikusanya data kuhusu sayari hizi na kuongeza ufahamu uliokuwepo kwa sehemu kubwa. Pia uligundua uwepo wa miezi (moons) 7 mipya inayozunguka Saturn iliyokua haijulikani. Wakati dunia ina mwezi mmoja (the moon) Saturn inazungukwa na miezi 60. Mafanikio mengine makubwa ni utafiti wa kina uliofanyika katika mwezi mkubwa wa kuliko yote ya Saturn wa Titan ambapo data nyingi sana zilirushwa duniani. Titan ndio mwezi wa pili kwa ukubwa katika mfumo wa jua ukifuata mwezi wa Ganymede unaozunguka Jupita. Pia ni mwezi pekee wenye mazingira kama dunia na una miamba na maji yaliyoganda kuwa barafu. Kunanyesha mvua, kuna upepo, na kuna maziwa, bahari na mito ila sio ya maji bali ya gezi za methane na ethane katika hali ya kimiminika. Hizi ni sababu zilizopelekea roboti maalumu kutumwa kufanya utafiti wa kina zaidi. Kama vile haitoshi, CASSINI imesaidia kuelewa kwa undani juu ya Saturn kwamba uso wake umefanywa na gesi za hydrogen na Helium. Hiki ndicho kinafanya Saturn kuwa sayari kubwa kabisa iliyofunikwa na gasi zenye density ndogo kuliko maji. Hata hivyo inasadikiwa kuwa ndani kabisa mwa sayari hii kuna miamba. Pia CASSINI imetoa data zinazoeonesha Saturn inakabiliwa na vimbunga vikubwa vinakwenda kwa mwendokasi wa hadi zaidi ya km 1000 kwa sasa na mzunguko wake mmoja wa Jua ni mika kama miaka 29 ya duninia (mwaka mmoja wa Saturn).

[​IMG]
Baadhi ya taarifa muhim kuhusu Cassini kama zilivyolewa na NASA leo baada ya Cassini kufikia mwisho wa uhai wake

Kumaliza utafiti

Sababu kubwa ya kulazimika kumaliza utafiti wa CASSINI ni kuishiwa kwa nishati iliyokiwezesha kuwa angani kwa miaka 20 iliyotukokana na nguvu ya nuklia. Imewachukua wanasayansi zaidi ya miaka 10 kutafakari namna sahihi ya kumaliza safari ya kitafiti ya CASSINI kwa maana ya kujua wanafanya nini na chombo hicho. Mara nyingi vyombo vinavyotumwa kwenye utafiti hurudishwa duniani baada ya kazi ya utafiti. Vinaweza kutua baharini au kulipuka vinapofika duniani. Kuirudisha CASSINI kulikua na changamoto nyingi hasa umbali mkubwa ilipokua. Pili, kwa kuwa imepita na kukutana na miezi inayosadikiwa ina uwezekano wa kuwa na viombe hai, ilionekana kuirudisha duniani ingeweza kuja na madhara hasa maambukizo ya magonjwa tusiyoyajua ya viombe hao. Tatu ilionekana ikiachwa izunguke hadi igongane na maumbo (miezi ya Saturn) ivunjike, miezi hiyo ingeweza kuwa kati ya miwili inayosadikiwa kuwa na maisha. Kama hilo lingetokea, CASSINI ingeweza kuambukiza au kuleta madhara kwa viumbe wanaoishi katika miezi hio kama wapo. Mwisho ilionekana ni vema iongozwe kutua na kuteketea kwenye sayari ya Saturn (crushing landing) kwa kuungua moto. Hivyo safari ya kuelekea kutua Saturn ilianza mwaka jana na hadi April mwaka huu ilikua imefika karibu sana na uso wa Saturn hivyo kufanikiwa kutuma data nyingi, nzuri na za karibu zaidi na sayari pamoja miezi kadhaa. Hatimaye leo muda was a tisa mchana wamefanikiwa kuielekeza kutua kwa kasi kubwa na joto kali katika uso wa sayari na inategemewa kuwa itakua imeteketea. Hata hivyo, wanasayansi waliyokua wanaiongoza, walihakikisha antenna (dish) lake bado likitazama juu na likiwa na mawasiliano na dunia ili hadi inapogusa uso wa Saturn bado iweze kukukusanya data za muundo wake na kuzirusha duniani. Wanategemea kupokea data za mwisho ambazo zitakua ni za vitu vilivyoko kwenye uso wa Saturn ambazo inaweza ikawa imekusanya kabla haijatekea kabisa na iwapo antena yake bado imeweza kutuma signal duniani.

[​IMG]

Mizunguko (orbiting) ya CASSINI ikipita nje ya pete na kati ya pete na sayari ya Saturn zaidi ya mara 20 ikikusanya data mbalimbali.

Hitimisho

Gharama zote tangu chombo hiki kitumwe angani mwaka 1997 hadi leo kilipofanikiwa kuangamizwa juu ya uso wa Saturn zinakadiriwa kuwa zaidi ya shilingi Trilioni kumi za Tanzania. CASSINI HUYGEN kinasimama kama chombo cha utafiti wa anga kilichofanikiwa kuliko vyote katika historia ya tafiti za maumbo ya angani nje ya dunia katika mfumo wa jua. Kimesafiri kwa miaka 7 kikikusanya data njiani na miaka 13 kikikusanya data katika mazingira ya sayari ya Saturn. Data zilizopatika zinaweza kuendelea kuchambuliwa na kusaidia kuelewa elimu ya anga kwa miaka mingi ijayo.

Sina hakika sana wanasayansi wetu wanaendana na mabadiliko, ugunduzi na mafanikio haya makubwa ya kisayansi katika elimu ya anga kwa kiasi gani. Tafiti za mafanikio kama hizi, zinatakiwa kuwa changamoto katika mfumo wetu wa elimu na kuona ni kwa jinsi gani tunandaa watoto na vijana wetu kushindana na ukuaji wa sayansi na teknolojia duniani na tunawezaje kushiriki katika tafiti zenye kuleta tija na kuchangia maendeleo ya nchi yetu na kuboresha maisha. Nchi ya Ghana imepiga hatua kubwa katika eneo hili kwani moja ya vyuo vyake vikuu mwaka huu kilifanikiwa kurusha satellite yake kwenda angani. Tafiti kama hizi zinahitaji uhuru mkubwa wa kufikiri kwa wasomi wetu, kutoingiliwa katika mambo yahusuyo taaluma na tafiti zao (academic freedom), kupewa vifaa na rasilimali, na kujengewa mazingira mazuri ya kufanya kazi za tafiti. Sio lazima sana tuweze kurusha satelite yetu au kutuma vyombo angani, lakini tunaweza kutengeneza mazingira na watafiti wenye viwango vitakavyowawezesha kushirikiana na wengine wenye uwezo duniani. Utafiti huu wa CASSINI umeshirikisha nchi kama 50 hivi lakini sisi sio moja kati ya hizo. Changamoto hii ituinue pia kwenye maeneo mengine ya kitafiti za kisayansi hasa zile zenye manufaa ya moja kwa moja kwenye maisha ya watu wetu (sio lazima za anga pekee).


[​IMG]

Muundo wa chombo cha CASSINA
Unaweza kujisomea zaidi kuhusu safari ya CASSINI kupitia:
  1. Cassini: The Grand Finale: FAQ
  2. Cassini: The Grand Finale: Why Cassini Matters
  3. Cassini: The Grand Finale: Overview
Tahadhari
Mwandishi wa makala hii ni mtaalamu wa Mifumo ya Kompyuta na sio wa elimu ya anga (Astronomer). Ila ni mpenzi na mfuatiliaji wa mambo yahusiyo elimu na tafiti za maumbo ya anga la mbali. Hivyo, maelezo yake katika makala hii YANAWEZA kua na upungufu wa kitaalamu hapa na pale. Lengo la makala hii ni kushirikisha waswahili kama yeye wanaopenda elimu ya sayansi ya anga lakini wasio na taarifa za kutosha za mambo yanayoendelea katika tafiti na ambao lugha ya kingereza na kitaalamu vinaweza kuwa kikwazo katika kutafuta na kupata taarifa hizo.

Zingatia: Chazo cha picha zote ni maktaba ya NASA kwenye internet

Imeandikwa na Mwalimu MM

Unaweza mwandikia kupitia mmmwalimu@gmail.com

No comments:

Post a Comment