14 January 2015

Píosa staire: Huygens – ag tuirlingt ar ghealach dhiamhair Shatairn, Tíotán.

Mheabhraigh giolc de chuid ESA ar ball dom an méid a bhí ag tarlú deich mbliana ó shin agus ar scríobh mé aiste faoi ag an am don Roth.



Go luath sa bhliain 2005, sroichfidh an tóireadóir Huygens dromchla Thíotáin, gealach de chuid Shatairn. Is é seo an chéad spásárthach riamh le tuirlingt ar chorp de chuid an chórais gréine seachtrach. Is árthach de chuid Ghníomhaireacht Spáis na hEorpa (ESA) é Huygens, atá mar chuid de chomh-mhisean idir an Ghníomhaireacht sin agus an Ghníomhaireacht Náisiúnta um Spás agus Aerloingseoireacht (NASA). Seoladh Huygens agus an máthair-árthach Cassini ar an 15 Deireadh Fómhair 1997 ó Cape Canaveral ar bord roicéid den déanamh Titan-IVB/Centaur. Ainmníodh an t-árthach as Christiaan Huygens (1629-1695) réalteolaí as an Ísiltír, agus fionnachtaí fháinní Shatairn, agus i 1655, an ghealach is mó dá chuid, Tíotán.

Corp diamhair é Tíotán. Tá sé níos mó ná Mearcair, agus níos troime ná Plútón; níos éadroime de bheagán ná Ganymede, atá ar an ngealach is mó i gcóras na Gréine. Ar chúis nach dtuigtear fós, tá brú atmaisféar uair go leith níos mó ná brú atmaisféar an Domhain ar dhromchla na gealaí. Tá atmaisféar tiubh oráiste ag Tíotán. Is é an t-atmaisféar seo a spreagann suim na n-eolaithe; creideann siad go bhfuil sé an-chosúil le hatmaisféar an domhain óig, sula raibh aon bheatha ann. Tá atmaisféar Tíotán lán de nítrigin agus d'orgánaigh. Tá sé chinn de hidreacarbóin simplí aitheanta ann, chomh maith le cúig nítríl. Tá toitcheo tiubh ann, agus creidtear gurbh de bharr comh-dhlúthanna simplí na ngáis orgánach maraon le polaiméir, a gineadh as móilíní cosúil le HCN agus C2H2, atá seo amhlaidh. Creidtear go bhfuil an dath oráiste le feiscint ón spás de bharr na bpolaiméir. Ceist amháin atá ag cur fiosrachta ar na heolaithe ná ceist an mheatáin – briseann solas na Gréine meatán síos de shíor, agus is mar thoradh air seo a ghintear na móilíní orgánacha. Ach fós, tá a lán meatáin san atmaisféar – cad as a dtagann sé mar sin? Ar an domhan s’againne is ó neacha beo a thagann an meatán. Ardaíonn sé seo an cheist an bhfuil, nó an raibh, beatha ar Tíotán. Is dóichí áfach, gurbh aigéan mheatáin an fhoinse. Tá an teocht ar dhromchla Tíotáin 180 céim faoin reophointe, dá bhrí sin, níl aon uisce leachtach ar an ngealach. Ní heol dúinn aon chás ina bhfuil beatha ann gan teacht aici ar uisce leachtach.

De bharr go bhfuil an t-árthach ag díriú ar Thíotán, tá réalteolaithe ag díriú a n-aird air freisin, agus tá forbairt leanúnach ar an méid eolais atá ann faoi. Thóg an t-árthach Voyager 1 na céad íomhánna i 1980. De réir na híomhánna sin, is atmaisféar teimhneach atá ag an ngealach. Bhí an cuma air go raibh an t-atmaisféar aonchineálach. Chuir an t-atmaisféar tiubh bac ar aon radharc ar an ndromchla. Ach ó shin i leith, tá íomhánna  níos cruinne curtha ar fáil ag Spásteileascóp Hubble, agus ag réadlanna ar an Domhan. Tuigtear anois go bhfuil paistí geala agus dorcha ar an ngealach. Creidtear gurbh de bharr mór-roinne agus aigéan a bheith ann atá seo amhlaidh. Creidtear freisin go bhfuil séasúir éagsúla ann, de bharr tomhasanna a thaispeáin scamaill mheatáin in aice le mol theas an ghealaigh ag amanna áirithe, ach iad a bheith in easnamh ag amanna eile.

Spreagann na cosúlachtaí a chreidtear a bheith idir córas ceimiceach Thíotán agus ceimic an Domhain roimh teacht do bheatha ann, suim na n-eolaithe. Ní féidir eolas cuimsitheach ar thús na beatha a fháil ar an domhan seo amháin, toisc go bhfuil cúrsaí athraithe go mór sna milliún bliain ó shin. Cinnte, toisc a fhuaire is atá Tíotán, ní samhail chruinn den Domhan óg atá ann, ach tá na heolaithe dóchasach go gcuirfear leis an eolas atá acu ar conas mar a fheidhmíonn córas ceimiceach mar seo. Os rud é nach bhfuil aon réimse maighnéadach aitheanta thart ar an ngealach, creidtear nach bhfuil bolcáin ná a leithéid ann. Ach tá na heolaithe dóchasach go bhfuil créanna sileacha ar an dromchla; creidtear go raibh ról thábhachtach ag créanna dá leithéid i gcruthú na móilíní orgánacha as ar fhorbair móilíní na beatha níos moille.

Mar sin, is mó ceist atá le fuascailt ag Huygens. Chuige sin, tá sé uirlis ar bhord. Dreamanna éagsúla ó ollscoil ar fud na hEorpa agus an Domhain a d’fhorbair agus a smachtóidh gach uirlís acu, chun staidéar cuimsitheach a dhéanamh ar ghnéithe den atmaisféar.  Má thuirlingíonn an tóireadóir ar leacht, déanfar iniúchadh ar an leacht sin. Sá chás  gurbh ar chré nó ar charraig a thuirlingíonn sé, tá na huirlisí cuí chuige sin ann freisin.

Siad na huirlisí ná:
·         Uirlis Structúr Atmaisféarach Huygens (HASI): cuimsíonn an uirlis seo brathadóirí chun airí fisiceacha agus leictreacha an atmaisféir a thomhas, agus micreafón a sheolfaidh fuaimeanna thar nais ó Tíotán. Déanfar an teocht, an brú, agus neart an réimse leictrigh a thomhais. Tá brathadóir luasghéaraithe ann freisin chun eolas a chuir ar fáil ar shuíomh na dtomhasanna le linn an titim go dromchla.
  • An Crómatagraf Gáis agus Mais-speictriméadar (GCMS): Uirlis ildánach  í seo a dearadh chun anailís ceimiceach a dhéanamh ar ghás chun comhábhair éagsúla an atmaisféar a aithint agus a thomhas. Tógfar samplaí ag airde ard ós cionn an dromchla freisin, agus déanfar anailís orthu dé réir mar a bhíonn am ar fáil.
  • An Bailitheoir agus Pirealathóir Aerasóil (ACP): Baileoidh an uirlis seo samplaí ón atmaisféar agus téifear chuig trí phointe teochta éagsúla iad. Sa tslí seo déanfar scagadh orthu sul má chuirfear faoi bhráid an chrómatagraif iad.
  • An Íomhathóir Tuirlingthe agus Radaiméadair Speictreach (DISR): Tá roinnt brathadóirí san uirlis seo a dhéanfaidh íomhánna sa bhanda-raon iomlán ó ultraivialait go infridhearg. I measc rudaí eile, tá dhá cheamara ag féachaint anuas agus trasna a ghlacfaidh íomhánna den dromchla agus an t-árthach ag tuirlingt. Má tá airí ar an dromchla, tabharfaidh na pictiúir seo eolas faoin gcaoi ar shéid an ghaoth an t-árthach dá chosán.
  • Turgnamh Gaoithe Doppler (DWE): Tomhasfaidh an uirlis seo an aistriú Doppler sa mhinicíocht raidió idir an tóireadóir agus an máthair-árthach agus an tuirlingt ar bhun. De bharr cruinnis na dtomhasanna seo, beifear in ann bogadh agus casadh an tóireadóra sa ghaoth a mheas.
  • Pacáiste Eolaíochta don Dromchla (SSP): Sraith trialacha simplí atá anseo a thabharfaidh eolas faoi conas mar a bhuail an t-árthach an dromchla. Más ar leacht a thiteann an t-árthach, tomhasfar doimhneacht na leachta san.

Toisc teirce an eolais faoin ngealach seo, baineadh úsáid as samhail bunaithe ar an eolas a bhí ar fáil, ag cuir réimse leathan de roghanna san áireamh. Beidh tionchar ag tintreach, gaothanna agus siotaí san atmaisféar ar chumas oibre Huygens agus é ag tuirlingt. Caithfear an baol go reofadh fliuchras ar an tóireadóir a chur san áireamh freisin. Caillfear torthaí an mhisin má theipeann ar an nasc raidió leis an máthair-árthach.  Gnó baolach is ea taiscéalaíocht i gcónaí; is gá pleanáil agus forbairt chuimsitheach a bheith ann. Agus caithfear eolas nua a chuir san áireamh de réir mar atá sé ar fáil.

Sna naoi déag seachtóidí a céad pléadh misean chuig Satarn. I 1982 a céad pléadh an cónasc idir árthach de chuid NASA agus tóireadóir de chuid ESA. De bharr chomh trom (5.6 tonna) agus atá cónasc na n-árthach, ní raibh aon chóras ann a bheadh láidir a dhóthain chun iad a chur díreach chuig Satarn gan achar mór de bhlianta a bheith i gceist. Dá bhrí sin, baineadh feidhm as cúig inlíocht inar eitlíodh gar do phláinéid chun feidhm a bhaint as imtharraingt an phláinéid le breis fuinnimh a thabhairt don árthach. Nuair a théann árthach gar do pláinéid ar chosán hipearbóileach, fágann sé arís leis an luas céanna i gcoibhneas leis an bpláinéid, ach i dtreo éagsúil. Ciallaíonn an méid seo go bhfaigheann an árthach breis fuinnimh ón inlíocht seo, mórán mar a fhaigheann sliotar a bhuailtear le camán. B'ionann an breis fuinneamh seo agus 68 tonna de breosla roicéid i gcás an dá eitilt gar do Venus (in Aibreán 98 agus Meitheamh 99) agus ceann gar don Domhan (Lúnasa 99). Sa bharr ar na hinlíochtaí seo, is turas dúshlánach an turas de bharr an achar fada ama – geall le seacht mbliana.

Nuair a thagann Cassini chomh fada le Satarn i lár na bliana 2004, tosóidh an dúshlán don tóireadóir. Scaoilfear an tóireadóir ón máthair-árthach 22 lá sula sroichfidh sé Tíotán. Tá sé ceangailte leis an máthair-árthach le boltaí. Pléascfar na boltaí agus brúfar an tóireadóir amach le fuinneamh thart ar 500 N an ceann ó trí lingeáin. Tá córas cuarach ráillí ann a fhéachann chuige go bhfágann an tóireadóir ag casadh seacht n-uaire in aghaidh an nóiméad ar mhaithe le cobhsaíocht, agus le luas coibhneasta de 0.3 m/s. Beidh ríomhairí an tóireadóra múchta: níl ach cumhacht do thart ar trí uair an chloig ar fáil sna cadhnraí, toisc go raibh sé riachtanach an t-árthach a choimeád éadrom. Ní bheidh ach clog simplí ag feidhmiú. Fiche ceithre nóiméad roimh an bpointe ama a bhfuil an tóireadóir le teagmháil a dhéanamh le hatmaisféar Thíotán, lasfaidh an clog seo na ríomhairí riailaithe ar bord. Tá dhá ríomhaire iomarcach ann; gnáthnós  é seo i gcursaí spáis. Chomh maith leis an clog, tá méadar luasghéaraithe ann chun a chinntiú nach dtosaíonn an clár tuirlingthe go dtí go dteagmhaíonn an t-árthach le hatmaisféar Tíotán. De bharr na teagmhála seo tiocfaidh moilliú ó 6 km/s go Mach 1.5 (thart ar 0.5 km/s) ar an t-árthach. Chun an t-árthach a chosaint ón teas ollmhór a ghinfear de bharr an moilliú seo tá sciath cosanta ar dhá thaobh an árthaigh. Sroichfidh an teocht os comhair an t-árthach 18 000 céim. Nuair atá luas 1.5 Mach sroichte, ag airde de tuairim agus 159 km, séidfear pléascán beag a scaoilfidh paraisiút beag. Osclóidh an paraisiút seo agus tarraingeoidh sé an clúdach cúl den árthach. Nuair a scaoiltear an clúdach cúl, osclóidh paraisiút mór chun dlús a chuir le moilliú an árthaigh. Tar éis 32.5 s ón gcéad teagmháil beidh luas faoi bhun 0.6 Mach ag an árthach, agus is féidir an sciath tosaigh a scaoileadh. Do bheadh an tuirlingt ró mhall leis an paraisiút mór; caithfear tuirlingt laistigh den 3 uair a chloig ina bhfeidhmeoidh na cadhnraí. Dá bhrí sin scaoilfear an paraisiút mór tar éis 900 s. Leanfaidh an tuirlingt faoi stiúir pharaisiút beag. Ón am seo ar aghaidh is féidir leis na huirlisí feidhmiú. Táthar ag súil go mbeidh thart ar 3 nóiméad ag an árthach feidhmiú ar dhromchla Thíotáin. Cuimsíonn na huirlisí brathadóirí a oibreoidh má thuirlingíonn an t-árthach ar leacht, nó ar dhromchla crua.

Tarlaíonn an clár seo ar fad faoi stiúir na ríomhairí ar bord. Chomh maith leis na méadair luasghéaraithe, tá dhá chóras radar ag tomhas an airde ós cionn an dromchla. Stiúrann na ríomhairí an clár bunaithe ar am, eolas airde agus eolas luais; cuirtear i gcomparáid na foinsí eolais seo le foinsí inmheánacha atá bunaithe ar na samhail réamhmhisean atá i gcuimhne na ríomhairí. Is féidir le ceachtar den dá phríomhríomhaire an clár a stiúradh – agus tá gléas inmheánach i ngach ríomhaire acu chun a chinntiú go bhfuil siad ag feidhmiú i gceart. Bagairt mhór do ríomhairí sa spás ná athrú ar eolas sa chuimhne de bharr cáithníní radaighníomhacha. Tá cosaint ar na cuimhní sa ríomhaire le crua earra speisialta. Tá ar chumas an crua earra seo botún i ngiotán amháin laistigh de bheart a cheartú go huathoibríoch; agus dhá bhotún a aithint. Bíonn na ríomhairí ag seoladh an eolais a bhailítear thar nais go dtí an máthair-árthach de shíor. Ach a luaithe agus a bhristear an ceangail meicniúil leis an máthair-árthach, níl bealach ar bith chun orduithe a chur chuig an tóireadóir. Chomh maith leis sin, ní mór don máthair-árthach an aeróg ard neartaithe a dhíriú ar Tíotán le linn na tuirlingthe, rud a chiallaíonn nach bhfuil aon nasc idir Cassini agus an Domhan go dtí go mbeidh an misean thart. Cúis eile í seo a chuireann srian de thart ar trí uair an chloig ar an misean – faoin am sin, beidh an máthar-árthach as radharc an tóireadóra de bharr go bhfuil sé i bhfithis thart ar Tíotán.

Is léir ón méid atá scríofa agam thuas go bhfuil bogearraí foirfe riachtanach don mhisean seo, sa bharr ar an dearadh cúramach sna crua earraí, agus na córais chosanta eile. Chun a chinntiú gurbh amhlaidh atá, leantar córas dearaidh ar ard-chaighdeáin i ndearadh bogearraí don spás. Cur chuige céimneach bunaithe ar Mhodh an Easa atá i gceist, ina mbíonn forbairt chúramach leanúnach ann bunaithe ar riachtanais chórais agus ailtireacht ard leibhéal. Déantar forbairt agus mionléiriú ar gach céim. Bíonn deimhniú ann idir céimeanna, agus promhadh ar toradh gach céim deartha. Tá na modhanna oibre seo leagtha síos i gcaighdeáin de chuid ESA.  

Cinntítear go bhfuil bealach le fadhbanna a aithnítear a leigheas níos déanaí, nuair atá an fhorbairt fhéin thart. Bíonn breis cuimhne ar fáil do chláracha nua. Le linn an turais chuig Satarn, dúisítear an tóireadóir gach sé mhí, agus bíonn clár cuimsitheach promhaidh ann. Chomh maith leis sin, tá comhionann an tóireadóra ag an gCeanncheathrú Rialacháin Misean (ESOC) i nDarmstadt na Gearmáine. Tá an “tsamhail innealtóireachta” seo ar fáil chun iniúchadh a dhéanamh ar aon cheist a ardaítear sa mhisean.

Mar a bhíonn le tograí ESA i gcónaí, bhí comhlachtaí ó na ballstáit uile páirteach i dtógáil an árthaigh. Bhí ról fíor thábhachtach ag comhlacht Éireannach, CAPTEC, atá lonnaithe i Mullach Íde, Co. Átha Cliath, sa togra. Iadsan a bhí freagrach as an Deimhniú agus Promhadh Neamhspleách ar na bogearraí. Tá CAPTEC gníomhach san earnáil spáis le breis agus scór bliain, agus taithí leathan sa chomhlacht ar fhorbairt agus promhadh bhog earraí iontaofa. Is de bharr an taithí seo a bhuaigh an comhlacht an gcomórtas chun an conradh seo a fháil.

Sular tógadh an t-árthach in aon chor, bhí clár staidéir ann chun na riachtanais a chinntiú. An dualgas a bhí ar CAPTEC ná féachaint chuige go gcuirfí na riachtanais sin i gcrích go foirfe. Baineann mórán céimeanna oibre éagsúla lena leithéid d'obair. Agus tá sé rí thábhachtach go mbeadh comhlacht neamhspleách i mbun na hoibre seo – comhlacht nach bhfuil faoi bhrú tráchtála de bharr iad a bheith bainteach le forbairt na mbogearraí. Tá an neamhspleáchas tábhachtach freisin chun a chinntiú nach bhfuil aon "spota dall" i gceist. Is minic nuair a bhíonn dream ag plé le dearadh ar feadh i bhfad go nglacann siad le "fírinní" airithe – ach nuair a thagann dream neamhspleách an treo, go bhfeiceann siad nach amhlaidh atá.

Is mó tasc atá i gceist lena leithéid de Dheimhniú agus Promhadh Neamhspleách. Ar dtús, caithfear léirmheas a dhéanamh ar na doiciméid a leagan amach na riachtanais ar an gcóras ar fad chun an chuid sin de na riachtanais a bhaineann leis an mbogearra atá i gceist a aimsiú. Le linn na léirmheasta seo, scrúdaítear na riachtanais iad fhéin, chun a bheith cinnte go bhfuil siad ciallmhar, cuimsitheach agus in-phrofa. Má aimsítear fadhbanna ag an gcéim seo, is féidir iad a cheartú, rud a shábhálainn a lán oibre níos déanaí. Leantar le léirmheas na doiciméid deartha, ag cinntiú i gcónaí go bhfuil gach céim den dearadh ag teacht leis an méid a chuaigh roimhe, agus go bhfuil clúdach cuimsitheach déanta ar na riachtanais cuí. Chuige seo, is gnách maitrís rianach a fhorbairt a léiríonn cén riachtanas córais a chlúdaíonn riachtanais fo-chóras, agus cá gcuirtear i gcrích gach riachtanas córais. Is furasta bearnaí a aimsiú leis an modh oibre seo.

Chomh maith leis sin, is féidir FMECA a chur i gcrích. Déanadh é seo i gcás Huygens. Anailís ar bhaol, toradh agus cúiseanna teip atá i FMECA. I gcás bogearraí, is éard a bhíonn i gceist de ghnáth ná an t-ionchur go dtí an córas a scrúdú, agus an cheist a chur "Cad a tharlódh dá dteipfeadh ar an ionchur seo?". Mar shampla, dá dteipfeadh ar cheann des na braiteoirí airde. Cén córas atá curtha i gcrích sa bhogearra lena leithéid de theip a aithint, agus an tionchar  atá aige a mhaolú? I gcás Huygens, tá an dara braiteoir ar fáil, chomh maith le tábla ina bhfuil an airde réamhaithriste de réir ama leagtha síos. Má thugann braiteoir amháin luach atá ag teacht salach ar an mbraiteoir eile, agus ar an tábla, is dócha go bhfuil teipthe air, agus ní úsáidfear an luach sin.

Nuair atá an dearadh críochnaithe, bíonn an cód don chlár ar fáil. Déanadh léirmheas cuimsitheach ar an gcód seo. Cuimsíonn a leithéid de léirmheas roinnt scrúdaithe:

  • An bhfuil an cód so-léite, i dtreo is gur féidir cothabháil a dhéanamh air?
  • Ar baineadh úsáid as tréithe den teanga chláraithe atá amhrasach nó a bhfuil fadhbanna aitheanta ag dul leo?
  • An bhfuil na riachtanais uile curtha i gcrích ar bhealach cuí?
  • An bhfuil modhanna cosanta úsáidte chun plé le fabht san ionchur?
  • An bhfuil soláthar mar is ceart déanta chun go bhfeadfaí cur leis an gcóras más gá? (Breis cuimhne ar fáil, úsáid chuí táblaí gur féidir cur leo.)

I ndiaidh na céimeanna anailíse seo ar fad, bhí feachtas promhaidh ann. Dhear CAPTEC sraith scrúduithe chun iarracht a dhéanamh fabht nó teip a spreagadh. Cuireadh na scrúduithe seo i gcrích i gcóras ina raibh an t-árthach, maraon le gléasanna speisialta chun timpeallacht spáis a chur in iúl don árthach. Bhí na scrúduithe seo ann sa bhreis ar na gnáth scrúduithe a chuir forbrathoirí na gcórais bhogearraí agus an árthaigh i gcrích chun gnáth fheidhmiú an tóireadóra a chinntiú.

Cuirtear na scrúduithe seo i gcrích tré orduithe a sheoladh chuig na gléasanna spreagtha agus chuig an árthach. Seolann an t-árthach eolas rialta thar nais de shíor, agus ní mór an t-eolas sin a scrúdú chun a chinntiú go raibh an toradh ceart ar an scrúdú, agus nár thit aon rud as an ngnáth amach de bharr an scrúdaithe. Úsáidtear teanga ríomhaireachta ar léith chun a leithéid de scrúdú a fhorbairt. Úsáidtear réimse leathan feidhmchláir ríomhaireachta chun an anailís a éascú – is féidir suas le 30 MB de eolas a bheith i gceist le linn tástáil iomlán ar mhisean Huygens.
Áirítear ar obair CAPTEC maidir le dearadh na scrúdaithe
  1. a chinntiú gur cuireadh i gcrích sa teanga scrúdaithe i gceart iad
  2. comhoibriú leis an bhfoireann a chuir na scrúdaithe i gcrích sa chóras scrúdaithe chun a chinntiú gur éirigh le gach scrúdú
  3. anailís chuimsitheach a dhéanamh ar na torthaí. Chuimsigh  an obair seo forbairt na huirlisí analíse.

D’éirigh thar barr leis an bhfeachtas seo, agus aimsíodh ar a laghad fabht tromchúiseach amháin dá bharr.

Tá cur chuige céimneach agus cúramach riachtanach i ndearadh agus i bhforbairt bhogearraí ard iontaofachta. Is cuid lárnach de córas dá leithéid neamhspleáchas idir dearadh agus promhadh. Is céim bhreise atá ann comhlacht iomlán neamhspleách a chur i mbun deimhnithe agus promhaidh breise. Cruthaíodh sa togra seo, agus i dtograí nach é, go gcuireann an cur chuige seo eolas luachmhar breise ar fáil. Tarlaíonn seo de bharr an taithí eagsúil a bhíonn ag comhlacht dá leithéid i gcomparáid le forbairtheoirí eile, agus de bharr nach mbíonn an brú tráchtála céanna  ar an gcomhlacht agus a bheadh ar fhoireann laistigh de comhlacht atá ag forbairt táirgí bogearraí. 

Is féidir bheith dóchasach go sáróidh Huygens na dúshláin uile atá roimhe, agus go gcuirfear go mór lenár n-eolas de bharr an mhisin seo. Agus beidh baint nach beag ag innealtóirí Éireannacha leis an toradh rathúil sin.


Foilsíodh leagan den aiste seo, a bhuaigh duais Oireachtais Cumann na nInnealtoirí, ar Feasta.

No comments: