Grand Tour, külső Naprendszer kutatás

A NASA-nál az 1970-es évek elején a bolygók keringését tanulmányozva szakemberek rájöttek, hogy a külső óriásbolygók ritka együttállása előtt állnak a kutatók: ha körültekintően számítják ki a pályát, akkor egyetlen szondával végiglátogatható lehet az összes gázóriás. A repülés a „Grand Tour” nevet kapta. A küldetés előtt két megválaszolatlan kérdés állt:

• vajon sérülés nélkül átjuthat-e egy űreszköz az aszteroida-övön?
• a gyakorlatban működik-e a hintamanőver?

Az előbbi kérdés megválaszolására a Pioneer–10 és Pioneer–11 szondapárost küldték, mintegy előőrsként. Úgy tervezték, hogy ha a két szonda baj nélkül átjut a Mars és a Jupiter közötti kisbolygóövön, akkor indítható az „igazi” űrszonda. A két Pioneer probléma nélkül eljutott a Jupiterhez, ahol azonban érdekes meglepetés várta őket: a bolygó vártnál erősebb sugárzási övezete. Ezen mérések még éppen idejében érkeztek, hogy az építés alatt álló Voyager szondák sugárvédelmét megerősítsék. A hintamanőver működőképességét pedig az 1973-ban indított Mariner–10 merkúrszonda Vénusz melletti elrepülésével kívánta igazolni a NASA. 1974. február 5-én erre is sor került, az űreszköz, kihasználva a Vénusz gravitációját, pontosan a Merkúr felé lendült.
A két sikeres „előtanulmány” után indulhatott a Voyager-program. Az űrkutatás történetének egyik csúcsaként számon tartott Voyager küldetés párosra az 1970-es évek végén került sor, és a célja a külső nagybolygók elérése volt – igaz elsőre csak mellettük való elrepüléssel. Először a Voyager–2 startolt 1977. augusztus 20-án, majd nem sokkal később, 1977. szeptember 5-én a Voyager–1 is elindult, hogy az első állomáshoz, a Jupiterhez már előbb érjen el. A Voyager-1 előbb sikeresen elrepült a Jupiter, majd a tökéletes hintamanőver után a Szaturnusz mellett. Itt aztán a fő cél a gyűrűrendszer vizsgálata volt, le is mondtak a tervezők a további gázbolygók eléréséről, így a gyűrűk melletti elrepülés után a gravitációs hinta kilendítette a szondát a Naprendszer fő síkjából, és a Voyager elindult kifelé csillagrendszerünkből, így ma a legmesszebbre jutott ember alkotta űreszközként tartjuk számon. A Voyager-2 kicsit később, 1979. július 9-én érte el a Jupitert, majd 1981. augusztus 25-én a Szaturnuszt. A második hintamanőver is jól sikerült, a szonda irányt vett az Uránusz felé, amelyet 1986. január 24-én ért el. A siker továbbra is kitartott a program mellett és 1989. augusztus 24-én az utolsó gázóriást, a Neptunuszt is „begyűjtötte”. Végül a Neptunusz után ez a szonda is kifelé folytatta útját a Naprendszerből. A két Voyager tekintélyes felfedezés-listát tudhat magáénak: felfedezték a Jupiter, az Uránusz és a Neptunusz gyűrűit, tucatnyi holdat találtak, valamint először juttatták részletes képekhez a kutatókat a két legkülső bolygóról. A meghosszabbított küldetés során kijutnak majd a Naprendszerből, és mindkettő az emberiség üzenetét is magával viszi a csillagközi térbe.

A gázóriások körül
A Voyagerek sikere után és a Naprendszerre legnagyobb hatást gyakorló bolygók részletesebb megismerésére a két legnagyobb planétához célzott, csak az adott célpontot és holdrendszerét felmérő, orbitális pályára állított szondákat küldött a NASA. Elsőként a Jupiter és holdrendszerének felderítését vették célba az amerikaiak. 1989. október 18-án az Atlantis űrrepülőgép fedélzetéről startolt a Galileo űrszonda, hogy sorozatos hintamanővereket követően, az óriásbolygó körüli pályára álljon (az odaúton két kisbolygó, a Gaspra és az Ida mellett is elrepült, utóbbi mellett felfedezett egy, az aszteroida mellett keringő aszteroida-holdat – az első ilyen típusú égitestet –, a Dactylt). A szonda két részből állt: egy keringő és egy leszálló egységből. A leszálló egység a pályára állás előtt levált az anyaszondáról és ejtőernyőn alámerült a bolygó légkörébe. 58 percnyi és 150 km ereszkedés alatt sok használható adatot gyűjtött és továbbított a légkörről. Az egység az alsóbb rétegekbe érve elolvadt és elpárolgott. A Galileo keringő egység a sikeres pályára állást követően közel nyolc évig működött és küldött adatokat. A Jupiterről nagyságrenddel növelte a tudásunkat: ammóniát fedezett fel a felhőkben, megerősítette az Io hold vulkáni aktivitásáról küldött Voyager felfedezést, kimutatta az Europa hold felszíne alatt rejlő víz óceánt és még számos kevésbé szenzációs eredményt ért el.
A NASA – és az ESA – következő gázbolygó-szondája a Cassini–Huygens küldetés volt a Szaturnusz rendszerének kutatására. A program nem sokkal a Galileo sikerei után indult be és hét évi repülés után ígért eredményeket. A szonda kettős küldetés volt: a NASA építette a keringésre szánt anyaszondát, az ESA pedig egy kisebb leszálló egységet, a Huygenst, amelyet nem a bolygóra akartak eljuttatni, hanem a legnagyobb hold, a Titán felszínére szántak. A startra 1997. október 15-én került sor Cape Canaveralen. Ezúttal is hármas hintamanővert alkalmaztak (Vénusz–Föld–Jupiter) és a Cassini 2004. július 1-jén sikerrel pályára is állt a Szaturnusz körül. Fél évvel később, 2004. december 25-én a Huygens levált az anyaszondáról, ahová 2005. január 14-én szállt le. Bár a Cassini küldetése még most is zajlik, máris számos felfedezést köszönhetünk a szondának. Közeli képek készültek a Szaturnusz kisebb holdjairól (Iapetus, Enceladus, Phoebe), betekintést nyerve – főként jégből álló – belső felépítésükbe, megerősítette a szonda a gyűrűrendszer „küllőinek” Voyager általi felfedezését, magán a gyűrűrendszeren is beható vizsgálatot végezve közben, és a fényképek felfedték a Titán régóta feltételezett metántavait.