Talán már idegesíti is mindenféle értelemben földhöz ragadt embertársainkat, hogy ilyen gyakorisággal hagyják el különféle ember által készített (néha belakott) alkotmányok Földünk felszínét. Legutóbb például a NASA küldött egy alapos csomagot, egyenesen bolygónk, a Hold felé irányozva. A Hold atmoszférája és a környezetében található por kutatásával foglalkozó (hivatalosan Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorernek, azaz LADEE-nak nevezett) szondát az erre a célra először bevetett Minotaur V hordozórakéta segítségével lőtték ki a Közép-Atlanti Regionális Űrkikötőből (igen, már ilyen is van), a NASA Wallops rakétasilójából, amely a virginiai Delmarva-félszigeten található. A Minotaur V-öt eredetileg egy interkontinentális ballisztikus rakétából (egy LGM-118 Peacekeeperből, népszerűbb nevén egy MX-ből) alakították át - előző életében még alighanem a mi fertályunkat tartotta sakkban, tekintélyes nukleáris robbanófejjel felszerelve. A rakéta által szállított 383 kilogramm tömegű szonda egy hónap alatt ér célt, majd Hold körüli (retrográd, azaz a holdforgással ellentétes irányú) pályára állítják, ami további 30 napot vehet igénybe. Ezután viszont kerek 100 nap áll a rendelkezésére ahhoz, hogy elvégezze azt a sok-sok feladatot, melyet földi gazdái (a NASA égisze alatt működő Ames Kutatóközpont és a Goddard Űrrepülő Központ) rábíztak. A holdi egyenlítő felett 20-60 kilométeres magasságban keringő műhold ugyanis névadója légkörét tanulmányozza: összetételét, annak változását a Nap általi megvilágítás függvényében, illetve lehetőség szerint még azt is, miként cirkulál a felszínről felszálló holdpor az égitest légkörében.
Ladikon, de ladikon
A tudósok sokáig azt hitték, hogy égi kísérőnknek nincs is légköre, felszínét szinte vákuum veszi körül - ám, mint egy korábbi cikkünkben (Üres óráinkra, Magyar Narancs, 2012. szeptember 27.) már rávilágítottunk, "igazi", az üresség értelemben vett vákuum voltaképpen nem is létezik.
Azután szépen gyűltek a bizonyítékok, amelyek arra utaltak, hogy a Hold körül is van valamiféle légkör - habár a jó sűrű földi atmoszférával összehasonlítva valójában alig-alig érdemli meg ezt a nevet. A silány holdi gázburok sűrűsége alig százbilliomod részét teszi ki a tengerszint magasságában mérhető földiének - ritkasága miatt nincs határozott rétegzettsége, és szinte semmit sem nyel el a Nap felől vagy a távoli űrből érkező sugárzásból, amely éppen ezért gyengítetlenül éri el a felszínt (ez pedig döntő fontosságú a Hold hipotetikus jövőbeli kolonizációja szempontjából). Ezenfelül a légkörben kimutatható mértékű cirkuláció sem dolgozik, ezzel szemben jelentős a veszteség a világűr felé (többek között már a gyenge gravitáció miatt is), amit rendre pótolni kell. Az ottani légkör anyagának egy része paradox módon idővel a laza, porózus talajba kerül vissza - éppen a tömegvonzás hatására! Másrészt, ha egy részecske eléri a Hold szökési sebességét (mely "mindössze" 2,37 km/s), akkor megfelelő mozgási pálya mellett teljesen elhagyja az égitest környezetét. Szintén a szomorú sodródás a sorsuk azoknak a partikuláknak, amelyek ionizálódnak, s egyszerűen elragadja őket a napszél mágneses mezeje, vagy éppen a Nap sugárnyomása tolja ki őket a bolygóközi űrbe.
Többek között éppen a hatvanas évektől indult holdexpedíciók, szondák, no meg a mind pontosabb műszeres távmérések járulékos hasznaként nagyjából fény derült a Hold körül mérsékelten hömpölygő gázburok összetételére is - annyit előre elmondhatunk: oxigén egy deka sincs benne. A köbcentiméterenként legfeljebb 80 ezres atomsűrűséggel bíró holdi légkörben főleg olyan gázokat találunk, melyek az égitest kérgében és köpenyében zajló, főleg radioaktív folyamatok révén szabadultak ki a holdkőzet fogságából: túlnyomórészt héliumot és argont. Az atmoszféra másik forrása a folytonos (sűrű légkör által nem gátolt) mikrometeorit-zápor, no meg a már említett napszél és a napsugárzás, amely például nátrium- és káliumatomokat szabadít fel a szilárd anyagból.
A LADEE, mely a működéséhez szükséges energiát a felszínét borító 295 wattos napelemekből nyeri, pontosan arra kíváncsi, hogyan változik eme sovány légkör összetétele - attól függően, hogy a Hold sötét vagy Nap által megvilágított felén vizsgálódunk. E két komplementer terület kiterjedése nagyjából állandó, ám folyamatosan körbejárja a Hold felszínét. A Hold tengelyforgási ideje megegyezik a Föld körüli keringési idejével - ezért is látjuk folyton ugyanazt az oldalát (ezt a Hold billegése, azaz librációja némileg bonyolítja: valójában összesen a holdfelszín 59 százalékára van rálátásunk). Teliholdkor a számunkra látható felét világítja meg a Nap, újholdkor viszont éppen a túloldalát. Különösen érdekes kérdés, hogy mi történik a két zónát elválasztó határvonal, a terminátor mentén (ennek természetesen semmi köze a kaliforniai exkormányzóhoz!).
Először tehát a szonda spektrométere segítségével analizálni fogja a Hold légkörének összetételét és pontos sűrűségét - és időbeli változásukat (például az űridőjárástól függően). Mindez már csak azért is fontos, mert ha egyszer megint emberi lábak, de legalábbis automata holdjárók tiporják majd a Hold felszínét, tudnunk kell, milyen eredeti kiinduló állapothoz képest barmoljuk szét az ottani atmoszférát is.
Teliföld
Emellett még magyarázatot kell kapnunk az egykor a környéken járt asztronauták meglepő észleleteire is. 'k ugyanis Hold körül keringő űrhajójukból kitekintve azt tapasztalták, hogy a napkelte előtti és napnyugta utáni 10 másodpercben úgynevezett szürkületi (avagy krepuszkuláris) sugárzás lép fel, ami egyáltalán nem ismeretlen a sűrű földi légkörben (lásd a naplemente után a felhők mögül még az égboltra vetülő napsugarakat), de annál furcsább a Holdon. Most eme rejtély megfejtésére két hipotézist kell megvizsgálni. Az egyik szerint az égitest kérgéből felszabaduló csekély mennyiségű nátrium okozza ezt a jelenséget, a másik, még érdekesebb hipotézis szerint viszont a ciklikusan a Hold atmoszférájába kerülő holdpor. Ennek magyarázata nem egyszerű, hiszen ezen az égitesten nincs szél, s a tömegközlekedés sem tudja felverni a port - az a pár leszálló egység (no meg a hajtóműfúvókáik) éppen akkora galibát okozott, amit érzékelni is tudtak a Hold felszínén elhelyezett, ám a direkt napsugárzás miatt sajnos gyorsan tönkremenő műszerek. Nos, a most verifikálandó hipotézis szerint a Hold világos felén éppen a napsugárzás (UV és röntgen komponensének) ionizáló hatása játszik: az általa pozitívra töltött holdpor-részecskék a kölcsönös elektrosztatikus taszítás miatt kerülnek végül a légkörbe - majd onnan idővel részben vissza.
A Hold sötét oldalán viszont a napszél hatására negatívan töltődnek az anyagi részecskék. Ezek az úgynevezett szökőkútmodell alapján még jobban is feltöltődnek, mint a világosabb oldalon, így azután nagyobb magasságokig is eljuthatnak - amit már a Hold körül keringő szonda is érzékelhet. Ezt a jelenséget még tovább erősítheti, ha kísérőnk pályája éppen keresztezi a Föld mágneses csóváját. A terminátor mentén pedig komoly pormozgásokat is okozhat a két, ellenkezően feltöltött holdtérfél által kialakított elektromos erőtér. A Hold ezenfelül még egy több százezer kilométer hosszú, úgynevezett nátriumcsóvával is rendelkezik: a felszínéről folyamatosan kilépő atomos nátriumból a napszél a Nappal ellentétes irányba kinyúló csóvát formál. Számunkra külön érdekesség, hogy az elektromosan töltött holdporra vonatkozó vizsgálatokat (LDEX, azaz Lunar Dust Experience) egy magyar kutató, Horányi Mihály, a boulderi Colorado Egyetem professzora irányítja majd.
Nem tudjuk elégszer hangsúlyozni, hogy a holdi légkör s a benne lebegő por vizsgálata korántsem öncél. Ennek alapján lehet megtervezni a kommunikációs és mérőeszközöket, járműveket, kibernetikus szerkezeteket és egyéb berendezéseket a közeljövő akár robotalapú, akár emberi legénységgel végrehajtott Hold-expedícióihoz.
A LADEE a légköri pornak, illetve magának a légkörnek az analíziséhez szükséges spektrométereken felül még egy optikai jeltovábbítást szolgáló lézeres eszközt is magával visz. Amennyiben sikerül így adatokat küldeni a földi vevőállomásokra, talán leváltható lesz a mostani Föld-Hold-rádiókommunikáció.
