«Απλά… ουάου»: Οι αντιδράσεις των ανθρώπων που είδαν πρώτοι τις φωτό από τα πέρατα του σύμπαντος

Είναι μόλις 7.30 το πρωί, αλλά οι άνθρωποι που είναι συγκεντρωμένοι στις εγκαταστάσεις της Lockheed Martin, στo Πάλο Άλτο της Καλιφόρνιας, βρίσκονται ήδη σε υπερδιέγερση -σαν να μην έχουν κοιμηθεί λεπτό.

Με τα μάτια στραμμένα σε μια οθόνη, αδημονούν να αντικρίσουν τις πρώτες εικόνες από την κάμερα μιας «χρονομηχανής», που βρίσκεται 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα μακριά από τη Γη. Εικόνες από ένα νεαρό ακόμα Σύμπαν, που για να μπορέσουν να αποτυπωθούν, εκατοντάδες άνθρωποι, κάποιοι από τους οποίους βρίσκονται τώρα σε αυτή την αίθουσα, εργάστηκαν περιοδικά, για περισσότερα από 10 χρόνια, πάνω σε μια ιδιαίτερη κάμερα. Την κάμερα του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, που ήδη με τις πρώτες εικόνες που μεταφέρει στη Γη, φαίνεται να δημιουργεί προσδοκίες για εκπλήξεις γύρω από όσα πιστεύουμε πως γνωρίζουμε για το Σύμπαν.

Η στιγμή φτάνει. Οι πρώτες εικόνες ενός χώρου κατάστικτου από γαλαξίες και αστέρες, αποτυπωμένες με πρωτοφανή λεπτομέρεια και ευκρίνεια, εμφανίζονται τελικά στην οθόνη. Ποιο είναι το συναίσθημα των ανθρώπων, που δούλεψαν πάνω στη συσκευή που τις αποτύπωσε; Το περιγράφει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο δρ Νέλσον Πεδρέιρο (Nelson Pedreiro), αντιπρόεδρος του Κέντρου Προηγμένης Τεχνολογίας (ΑTC) της Lockheed Martin (LM), που -στο πλαίσιο συνεργασίας με το Πανεπιστήμιο της Αριζόνας- ανέπτυξε την κάμερα εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (Near Infrared Camera, NIRCam) του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb (JWST).

«Όταν οι πρώτες εικόνες εμφανίστηκαν στην οθόνη, νιώσαμε έκπληξη κι αίσθημα υπερηφάνειας. Η ομάδα ήταν πολύ υπερήφανη για το επίτευγμά της, επειδή πρόκειται για ένα πολύ περίπλοκο όργανο, ίσως το πιο περίπλοκο που έχουμε σχεδιάσει ποτέ στο ATC -και δεν έχουμε κατασκευάσει λίγα. Τις τελευταίες έξι δεκαετίες, η ομάδα έχει σχεδιάσει περίπου 200 επιστημονικά όργανα για το Διάστημα. Επίσης, χαρά και έμπνευση, και μια αίσθηση δέους και θαυμασμού για το τι θα μάθουμε από αυτές τις εικόνες. Ένα από τα πράγματα που μου έκαναν εντύπωση όταν τις είδα, ήταν το επίπεδο της λεπτομέρειας. Και επίσης, το πόσα πολλά συνέβαιναν σε μία εικόνα, υπήρχαν τόσοι πολλοί γαλαξίες και αστέρια… Το συναίσθημα ήταν απλά… ουάου!», λέει ο κ. Pedreiro, που βρίσκεται στην Αθήνα, συμμετέχοντας στο συνέδριο διαστημικής έρευνας της COSPAR.

Εν αναμονή εκπλήξεων

Όπως εξηγεί ο κ.Pedreiro, από τη στιγμή που ξεκίνησε η συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Αριζόνας και καταρτίστηκε η σχετική πρόταση, και μέχρι το 2013, οπότε η κάμερα παραδόθηκε για να ενσωματωθεί στο διαστημικό τηλεσκόπιο, μεσολάβησαν περίπου 10,5 χρόνια. Στη διάρκεια αυτής της περιόδου, εργάστηκαν κατά διαστήματα στο πρότζεκτ περίπου 200 επιστήμονες.

«Η κάμερα αυτή είναι ένα εξαιρετικά πολύπλοκο όργανο, με πολύ-πολύ αυστηρές απαιτήσεις όσον αφορά την ποιότητα της εικόνας, που πρέπει επίσης να λειτουργεί σε πάρα πολύ χαμηλές (κρυογονικές) θερμοκρασίες. Για τη δημιουργία της αναπτύξαμε πολύ καινοτόμο σχεδιασμό», λέει και υπενθυμίζει ότι το JWST έχει σχεδιαστεί να «κοιτάξει» περίπου 13,5 δισεκατομμύρια έτη πίσω στον χρόνο και να παρατηρήσει -για πρώτη φορά- γαλαξίες και αστέρες στην κατάσταση που βρίσκονταν μόλις λίγα εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό τους.

«Αρχίζουμε λοιπόν να λαμβάνουμε τις πρώτες εικόνες και είμαι βέβαιος ότι θα μάθουμε πράγματα που δεν γνωρίζαμε. Μπορεί να έχουμε και κάποιες εκπλήξεις. Ήδη φημολογείται ότι ακόμη και από αυτές τις πρώτες, πολύ λίγες εικόνες, κάποιοι από τους επιστήμονες έχουν μάθει μερικά πράγματα, που είναι διαφορετικά από όσα πιστεύαμε μέχρι σήμερα», λέει.

Μικροί σε διαστάσεις, γιγάντιοι σε επιτεύγματα

Οι εικόνες αυτές υπογραμμίζουν το πολύ μικρό μέγεθος της ανθρωπότητας, ως απειροελάχιστου μέρους του Σύμπαντος. Μπορούν άραγε να αλλάξουν και τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τη θέση μας στον Κόσμο;

«Αν κοιτάξετε από πάρα πολύ ψηλά έναν/μια αλπινιστή στο Έβερεστ, ο άνθρωπος γίνεται ένα στίγμα. Ακόμα λοιπόν και στις φυσικές διαστάσεις της Γης, είμαστε τόσο μικροί, που μοιάζουμε ασήμαντοι. Αν λοιπόν κοιτάξουμε τις διαστάσεις του Διαστήματος, η αίσθηση αυτή ενισχύεται κατά πολλές χιλιάδες φορές… Μπορεί να είμαστε μικροί σε φυσικές διαστάσεις, σε σύγκριση με εκείνες της Γης και του Διαστήματος, αλλά είμαστε γιγάντιοι, τεράστιοι, από την άποψη του τι μπορούμε να επιτύχουμε», απαντά ο επικεφαλής του ATC και προσθέτει ότι είναι πολύ ταιριαστό που αυτή η συζήτηση γίνεται στην Ελλάδα, τη χώρα όπου ετέθησαν οι βάσεις του δυτικού πολιτισμού και της φιλοσοφίας και όπου ερωτήματα για τη θέση του ανθρώπου στο Σύμπαν απασχολούσαν τους διανοητές 2000 ή 3000 χρόνια πριν.

Ελλάδα: Επενδύοντας στο ανθρώπινο ταλέντο και τις διακρατικές συνεργασίες

Ως προς το ποιος μπορεί να είναι ο ρόλος της Ελλάδας στο σκηνικό που διαμορφώνεται στο Διάστημα, ο κ.Pedreiro εκτιμά ότι «χώρες όπως η Ελλάδα μπορούν και πρέπει να διαδραματίσουν πολύ σημαντικό και αυξανόμενο ρόλο στην εξερεύνηση του Διαστήματος. Πώς; Πρώτον, τίποτα από όσα συζητάμε δεν γίνεται χωρίς το ανθρώπινο ταλέντο. Έτσι, νομίζω ότι αν θα έκανα μια πρόταση στην ελληνική κυβέρνηση, θα ήταν να επενδύσει στο ταλέντο» επισημαίνει, προσθέτοντας ότι οι εξειδικευμένοι/ες επιστήμονες του χώρου είναι περιζήτητοι/ες παγκοσμίως, αλλά δεν είναι αρκετοί/ες οι νέοι που επιλέγουν σπουδές STEM (Επιστήμη-Τεχνολογία- Μηχανική- Μαθηματικά).

Η Ελλάδα μπορεί επίσης να ενισχύσει τη συμμετοχή της μέσω διακρατικών συνεργασιών. «Όταν μιλάμε για το JWST, αναφερόμαστε συχνότερα στη NASA, αλλά στην πραγματικότητα αυτό το εγχείρημα αναπτύχθηκε στο πλαίσιο συνεργασίας μεταξύ της NASA, της ESA και της Καναδικής Διαστημικής Υπηρεσίας. Υπάρχει πάντα μεγάλο ενδιαφέρον για πολυεθνική συνεργασία. Αυτός είναι ένας άλλος τρόπος, με τον οποίο η Ελλάδα μπορεί να εμπλακεί περισσότερο (στην εξερεύνηση του Διαστήματος) και να αυξήσει τη συμμετοχή της στις προσπάθειες που γίνονται στο Διάστημα» λέει.

Η LM είχε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη όλων των διαστημικών τηλεσκοπίων, από το JWST και το Hubble μέχρι το Spitzer, που ανακάλυψε πιθανώς κατοικήσιμους εξωπλανήτες. Ποιο θα μπορούσε να είναι το επόμενο «μεγάλο βήμα» στην εξερεύνηση του Διαστήματος, μέσω των διαστημικών τηλεσκοπίων; Όπως λέει ο κ.Pedreiro, η μία απάντηση είναι ότι …δεν γνωρίζει: πολλές από τις αποφάσεις που ελήφθησαν για τον σχεδιασμό του James Webb βασίστηκαν στην εμπειρία από τη λειτουργία του Hubble -άρα, όσα θα μάθουμε από το JWST, αναμφίβολα θα επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο θα σχεδιαστεί η επόμενη αποστολή.

«Είμαι πολύ περίεργος να μάθω, καθώς περνάει ο καιρός και παίρνουμε περισσότερα δεδομένα από το JWST, πώς αυτό θα αλλάξει τα τρέχοντα σχέδια για τις μελλοντικές αποστολές» σημειώνει, επισημαίνοντας ότι η τεχνολογία δημιουργεί συνέχεια δυνατότητες, ώστε οι επόμενες αποστολές να γίνουν με διαφορετικούς τρόπους -έτσι έγινε και στην περίπτωση του JWST: «Στο JWST η κάμερα που σχεδιάσαμε ήταν πολύ μεγάλη πρόκληση, αλλά υπήρχαν πολλές ακόμα, διαφορετικές προκλήσεις, με πρώτη το μέγεθος του βασικού (primary) κατόπτρου. Η διάμετρός του στο JWST είναι 6,5 μέτρα, έναντι 2,4 μέτρων στο Hubble. Έτσι, δεν θα χωρούσε πάνω στο σκάφος για την εκτόξευση, οπότε έπρεπε να διπλωθεί, κι αυτό είναι κάτι που έγινε για πρώτη φορά σε αυτή την κλίμακα, σε ένα κάτοπτρο που έχει 18 τμήματα» σημειώνει.

Συμβολομετρία: ελαφρύτερα τηλεσκόπια, μικρότερο κόστος, λιγότερη ενεργειακή κατανάλωση

«Μια τεχνολογία πάνω στην οποία εργάζεται η ομάδα μας, για την οποία είμαι πολύ ενθουσιασμένος, είναι η συμβολομετρία (interferometry) για διαστημικά τηλεσκόπια, ένα πρότζεκτ στο οποίο αναμένουμε να έχουμε απτά αποτελέσματα σε 3-5 χρόνια από σήμερα» επισημαίνει, γνωστοποιώντας ότι η συμβολομετρία έρχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν τα τηλεσκόπια από την εποχή του Γαλιλαίου μέχρι σήμερα. Πώς; Προς το παρόν, τα διαστημικά τηλεσκόπια λειτουργούν σε γενικές γραμμές με τον ίδιο τρόπο με το ανθρώπινο μάτι, κάτι που σημαίνει ότι για να παρατηρήσουν πολύ μακρινά αντικείμενα, αυξάνει αναγκαστικά το μέγεθός τους, σε σημείο που συχνά καθίσταται δύσκολη -και πολύ κοστοβόρα- η αποστολή τους στο Διάστημα.

Οι επιστήμονες της LM εργάζονται για να αλλάξουν τα δεδομένα με τη συμβολομετρία, στην οποία τα φωτόνια «συλλαμβάνονται» μέσω συστήματος μικροσκοπικών φακών, που αντικαθιστούν τους μεγάλους καθρέφτες ή φακούς των παραδοσιακών τηλεσκοπίων. Πέραν του ότι τα διαστημικά τηλεσκόπια γίνονται έτσι πολύ ελαφρύτερα και μικρότερα, με προφανή οφέλη σε επίπεδο κόστους, απλοποιείται σημαντικά και η ίδια η διαδικασία κατασκευής (μπορεί να γίνει μαζική παραγωγή, π.χ., σε ένα εργοστάσιο ημιαγωγών) και ενσωμάτωσης της τεχνολογίας. Η συγκεκριμένη τεχνολογία, που αναπτύσσεται υπό το αρκτικόλεξο SPIDER, θα μπορούσε να μειώσει το μέγεθος, το βάρος και τις ενεργειακές ανάγκες των τηλεσκοπίων κατά 10 με 100 φορές, κάνοντας μεγάλη διαφορά στον τομέα των δορυφόρων.

Άνθρωποι και ρομπότ στη Σελήνη και τον Άρη

Η τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ) δεν δεσμεύεται από τους βιολογικούς περιορισμούς του ανθρώπου, οπότε μήπως τα συστήματά της θα μπορούσαν ευκολότερα να ταξιδέψουν στο Διάστημα ή και να “αποικίσουν” πλανήτες; Πόσο κοντά βρισκόμαστε στο να έχουμε συστήματα ΤΝ ικανά να επιτύχουν στόχους εξερεύνησης του Διαστήματος, που σήμερα φαίνονται μακρινοί;

Όπως εξηγεί ο κ.Pedreiro, το όραμα της LM για το μέλλον του Διαστήματος, στο οποίο υπάρχει αναφορά και στην ΤΝ, όπως και στις εμπορικές υπηρεσίες σε τροχιά, περιγράφεται αναλυτικά στο κείμενο «Space 2050». Όμως, η ΤΝ και η μηχανική μάθηση χρησιμοποιούνται ήδη με διάφορους τρόπους εδώ και χρόνια. Για παράδειγμα, η LM δημιούργησε δύο όργανα ηλιοφυσικής τα οποία είναι μέρος του διαστημικού Παρατηρητηρίου Ηλιακής Δυναμικής (SDO) της NASA, τα οποία συλλέγουν 2,5 terrabytes δεδομένων καθημερινά. Πρόκειται για έναν τεράστιο όγκο δεδομένων, στον οποίο πρέπει να γίνει επεξεργασία, ώστε να είναι διαθέσιμα στην παγκόσμια επιστημονική κοινότητα. Δεν είναι το σύνολο αυτών των δεδομένων εξίσου ενδιαφέροντα κι εδώ μπαίνουν στο «παιχνίδι» οι αλγόριθμοι ΤΝ. «Αυτό που έχει συμβεί, ιδιαίτερα την τελευταία πενταετία, είναι ότι χρησιμοποιείται ολοένα περισσότερο η μηχανική μάθηση, προκειμένου οι αλγόριθμοι να βοηθούν τους επιστήμονες να πλοηγηθούν σε αυτόν τον τεράστιο όγκο δεδομένων και να γνωρίζουν ποια από αυτά είναι ενδιαφέροντα, ώστε να επενδύσουν εκεί τον χρόνο τους» λέει.

Η αυτονομία είναι μια άλλη παράμετρος που σχετίζεται με την ΤΝ. Η LM κατασκεύασε για λογαριασμό της NASA το σκάφος OSIRIS-REx, που συνέλλεξε δείγματα από τον αστεροειδή Bennu. Το σκάφος αυτό συναντήθηκε με τον αστεροειδή σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον πλανήτη μας, άρα χρειαζόταν πολύ υψηλό επίπεδο αυτονομίας, λόγω της χρονοκαθυστέρησης (latency) στην επικοινωνία με τη Γη. Για το συγκεκριμένο σύστημα, η ομάδα του ATC εργάστηκε πάνω στην τεχνολογία «Νatural Feature Tracking» (εντοπισμού φυσικών χαρακτηριστικών), που επιτρέπει σε ένα σκάφος να πλοηγηθεί, να κάνει μανούβρες και να συλλέξει δείγματα, χωρίς π.χ, να προσκρούσει στην επιφάνεια του αστεροειδούς.

«Παίρνουμε αυτή την τεχνολογία και τη “δένουμε” περισσότερο με ΤΝ και μηχανική μάθηση, ώστε το σύστημα να μπορεί να προσαρμόζεται σε απρόσμενες συνθήκες που βρίσκει μπροστά του όταν εξερευνά αστεροειδείς ή τα φεγγάρια του Δία ή άλλους πλανήτες. Ήδη έχουμε κάνει αρκετά μεγάλη πρόοδο προς αυτή την κατεύθυνση. Το όραμά μας για το μέλλον, όπως περιγράφεται και στο “Space 2050”, είναι ότι επεκτείνουμε την εξερεύνηση του βαθέος Διαστήματος κι ότι θα έχουμε συνδυασμένη human-robotic (ανθρώπινη-ρομποτική) εξερεύνηση. Πιθανώς εστιάζοντας περισσότερο στη ρομποτική βραχυπρόθεσμα, ιδίως στην περίπτωση του Άρη, και αξιοποιώντας τη Σελήνη για να μάθουμε περισσότερα. Επίσης, χρησιμοποιώντας τη Σελήνη ως πλατφόρμα για την ανθρώπινη-ρομποτική εξερεύνηση του Άρη» περιγράφει.

Στο ανεξερεύνητο 95% της Σελήνης

Ως προς τον ρόλο των ιδιωτικών εταιρειών, επισημαίνει ότι τα τελευταία χρόνια υπάρχει ανανεωμένο ενδιαφέρον για το Διάστημα, με ιδιωτικά κεφάλαια να χρηματοδοτούν διαστημικές αποστολές και έναν μεγάλο αριθμό μικρών -και όχι και τόσο μικρών- επιχειρήσεων να επιδιώκουν τη συμμετοχή τους σε σχετικά έργα. Αυτό αυξάνει μεν τον ανταγωνισμό, αλλά είναι ωφέλιμο για την υγεία του οικοσυστήματος, ενώ προκαλεί το ενδιαφέρον και στο ανθρώπινο ταλέντο, με ολοένα περισσότερους νέους να επιδιώκουν να εργαστούν σε αυτόν τον τομέα. Κυβερνητικοί οργανισμοί όπως οι NASA και ESA διαδραματίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο σε αυτό το πεδίο.

«Η NASA καθοδηγεί όχι μόνο την εξερεύνηση του Διαστήματος, όπως κάνει εδώ και πολλές δεκαετίες, αλλά πλέον και την ενίσχυση της εμπορευματοποίησής του. Πρόσφατα κατασκευάσαμε ένα φασματοσκόπιο που θα τοποθετηθεί σε σεληνιακό όχημα, στο πλαίσιο προγράμματος που η NASA έχει θέσει σε εφαρμογή για τη Σελήνη» σημειώνει. Μόλις 5% της επιφάνειας της Σελήνης έχει εξερευνηθεί. Το όχημα αυτό, που δημιουργείται στο πλαίσιο συνεργασίας με την General Μotors και υπό την ομπρέλα της αποστολής Artemis III της NASA, εκτιμάται ότι θα βρίσκεται στο φεγγάρι το 2025 -και, σε αντίθεση με τις ημέρες του προγράμματος Apollo, όταν οι αστροναύτες μπορούσαν να κινηθούν σε διάμετρο μόνο τεσσάρων μιλίων από το σημείο προσελήνωσης, θα επιτρέψει την κίνηση σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις, «φωτίζοντας» μέρος του ανεξερεύνητου 95%.

*Tις συνημμένες εικόνες παραχώρησε η LM. Πηγή πρώτης/ τέταρτης/ πέμπτης εικόνας: Lockheed Martin. Πηγή δεύτερης/ τρίτης εικόνας: NASA/Chris Gunn