Dawn-rumfartøj nu i sin nærmeste bane af dværgverdenen Ceres. Mission direktør Marc Rayman forklarer, hvordan missionen vil hjælpe med at låse vores solsystemes hemmeligheder op.
Ceres, som set af NASAs Dawn-rumfartøj den 10. december 2015, omkring en kraterkæde kaldet Gerber Catena. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA, CC B
Af Marc D Rayman, NASA
Mere end tusind gange længere væk fra Jorden end månen, længere end solen, finder en ekstraordinær udenrigsekspedition sted. NASAs Dawn-rumfartøj udforsker dværgplaneten Ceres, der kredser om solen mellem Mars og Jupiter. Proben er lige nået det nærmeste punkt, den nogensinde vil, og begynder nu at samle sine mest detaljerede billeder og andre målinger på denne fjerne orb.
Ceres er en rest fra daggryet i vores solsystem for næsten 4,6 milliarder år siden. Alle de data, Dawn nu bringer tilbage, vil give indsigt i Ceres 'historie og geologi, herunder tilstedeværelsen af vand, fortid eller nutid. Forskere mener, at vi ved at studere Ceres kan låse op for nogle af hemmelighederne i den epoke, hvor planeter, inklusive vores egne, dannede.
Men denne mission er ikke kun for forskere. At opdage naturen i en ikke-kartret verden er en spænding, der kan deles af enhver, der nogensinde har stirret op på nattehimlen i undring, været nysgerrig efter universet og Jordens sted i det, eller følt lokket af et dristigt eventyr ind i det ukendte .
Jeg falder tilfældigvis i alle disse kategorier. Jeg blev forelsket i pladsen i en alder af fire år, og jeg vidste af fjerde klasse, at jeg ville have en doktorgrad i fysik. (Det var nogle år mere, før jeg gjorde det.) Min lidenskab for udforskning af rummet og storheden ved videnskabelig opdagelse og forståelse har aldrig skiftet. Det er en drøm, der går i opfyldelse for mig at være missionsdirektør og chefingeniør på Dawn hos JPL.
Falsk farvevideo af Ceres fra en afstand af 2.700 miles, høflighed af Dawn.
Ceres før daggry
Ceres, der blev opkaldt efter den romerske gudinde for landbrug og korn, var den første dværgplanet, der blev opdaget i 1801. Det er 129 år før Pluto - og faktisk blev begge oprindeligt betragtet som planeter, først senere til at blive betegnet som dværgplaneter.
Selvom Ceres optrådte som lidt mere end en fuzzy klods af lys midt i stjernerne, bestemte videnskabsmænd, at det er betemoth fra det vigtigste asteroidebælte mellem Mars og Jupiter - næsten 600 miles i diameter. Dets overfladeareal er mere end en tredjedel af det kontinentale USA's område. Før Dawns ankomst var Ceres det største objekt mellem solen og Pluto, som et rumfartøj ikke havde besøgt.
Da vi længe før daggry havde vi teleskopiske beviser for, at Ceres havne vand. Selvom det hovedsageligt er i form af is, har forskere god grund til at tro, at et underjordisk hav en gang var cirkuleret. Spørgsmålet om reservoirer stadig lurer under den fremmede overflade forbliver åbent. Dawns undersøgelser af Ceres kan endda give tip om, hvordan Jorden erhvervede sin egen forsyning af den dyrebare væske for milliarder af år siden.
Daggry på vej til Ceres
Dawn startes ved daggry den 27. september 2007 med kurs mod asteroidebæltet. Billedkredit: NASA
I 2007 lancerede vi Dawn fra Cape Canaveral, og det vil aldrig mere besøge sit tidligere planetariske hjem. I 2011 blev det det eneste rumfartøj, der nogensinde har kredset om en genstand i det vigtigste asteroidebælte, idet han afsatte 14 måneder til at undersøge protoplanet Vesta. Dawn viste os, at denne anden mest massive beboer af bæltet er mere beslægtet med de jordiske planeter (inklusive Jorden) end til de meget mindre klumper, der er typiske for asteroider.
Den unikke evne til at rejse til verdener ud over Mars, gå i kredsløb og manøvrere i vid udstrækning og derefter afvige til endnu en destination opnås med avanceret ionfremdrift. Teknologien tilbragte meget af sin historie inden for sci-fi-området, herunder Star Trek og Star Wars. (Darth Vader's TIE Fighter er navngivet efter sine twin-ion-motorer.) Men hvad der måske kun virket som science fiction, er science fact. Uden sine tre ionmotorer (bemærk at Dawn gør TIE Fighters en bedre), ville Dawns mission ikke være mulig.
En gitteret ion thruster bruger elektrisk energi til at skabe, accelerere og neutralisere positivt ladede ioner til at generere tryk.
Ionmotorerne bruger xenongas, en kemisk fætter af helium og neon. Med elektrisk strøm fra Dawns store solcellepaneler får xenon en elektrisk ladning i en proces kaldet ionisering. Motorerne bruger højspænding til at accelerere ionerne. De bliver derefter skudt ud af motorerne på op til 90.000 km / h. Når ionerne forlader rumfartøjet i denne fantastisk høje hastighed, skubbes det i den modsatte retning. Dawns ion-fremdrivningssystem er usædvanligt effektivt - 10 gange så effektivt som konventionel rumfartøjs-fremdrift. Det kan sammenlignes med din bil, der kommer 250 miles pr. Gallon.
Kunstnerens opfattelse af rumfartøjet Dawn, der ankommer til Ceres. Motorens xenonioner lyser med blåt lys. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech
Dawn falder ned i Cerean bane
Endelig, efter en rejse på mere end syv år og tre milliarder miles, nåede vores interplanetære ambassadør Ceres den 6. marts 2015 og gik yndefuldt ind i dværgplanetens permanente tyngdekraften.
Missionskontrollører hos JPL lod derefter fartøjet gå til tre baner i successivt lavere højder, så vi først kunne få et overblik og derefter få bedre og bedre udsigt over dette enorme uudforskede territorium. Og Dawn har netop udført den næstsidste handling i sin storslåede himmelkoreografi. Det har brugt de sidste syv uger på at manøvrere til sin laveste højde. Dawn kredser nu omkring 240 miles over det eksotiske terræn med sten og is. Dawn er tættere på Ceres, end den internationale rumstation er Jorden.
Dawn bringer Ceres i fokus
Inkluderet i rumfartøjets pakke med sofistikerede sensorer er et kamera, der allerede har taget 10.000 billeder af fremmede landskaber på Ceres. Efter Ceres 'eget navn, opdages funktioner, dawn opdager efter landbrugsguddommer og festivaler fra hele verden.
Vi ser ulendt terræn og glatte områder, nogle gange med striber af materiale, der er strømmet over det. Der er store og små kratre, skabt af milliarder af års overfald i det ujævne og tumle kvarter i asteroide bæltet. Vi ser bjerge og dale, enorme sprækker i jorden og lyse pletter, der lyser med en mystisk glans, der reflekterer meget mere sollys end det meste af den mørke overflade.
Den mest slående af disse skinnende regioner, inde i det 55 km brede okkupatkrater (opkaldt efter den romerske guddom af harving), er så lys, at Hubble-rumteleskopet opdagede et antydning af det for et årti siden. Dawns billeder til dato har været mere end 200 gange skarpere end Hubbles. De billeder, vi begynder at komme tilbage nu, vil være endnu bedre, og afsløre 850 gange den detaljer, som Hubble havde leveret.
Dawn tog dette billede i sin kortlægningsbane i lav højde fra en omtrentlig afstand på 385 kilometer fra Ceres den 10. december 2015. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Dawn har vist os et bjerg ved navn Ahuna Mons, der tårne over 20.000 fod i et ellers umarkeligt område, der kan sammenlignes med højden af Nordamerikas højeste top, Mt Denali. (Ahuna er en festligholdelse for høsten blandt Sumis i det nordøstlige Indien.) Lyse striber ser ud til at antyde, at noget uidentificeret materiale en gang flydede ned ad de stejle skråninger af Ahuna Mons. Mens forskere endnu ikke har bestemt, hvilke kræfter og processer, der formede dette koniske bjerg, behøver det ikke en geolog at bemærke, at det ligner jordbundsvulkaniske kegler. Forestil dig, hvordan det kunne have været at se et udbrud af en mærkelig kombination af vand og andre kemikalier i denne kolde, fjerne verden.
Ud over fotos vil Dawn tage mange andre målinger fra sin nye orbital aborre, inden dens mission afsluttes i 2016. Det vil måle stråling for at hjælpe forskere med at bestemme, hvilke typer atomer der findes på Ceres. Det vil bruge infrarødt lys til at identificere mineraler på Ceres overflade. Og det vil måle subtile variationer i tyngdefeltet for at afsløre den indre struktur af dværgplaneten.
Når rumfartøjet udtømmer den lille forsyning med konventionel raketdrivmiddel, sprænger det gennem thrustere for at kontrollere dens orientering i nul-tyngdekraften, friktionsfri rumflugtforhold, vil det ikke længere være i stand til at pege sine solarrays mod solen, dens antenne på Jorden, dets sensorer på Ceres eller dets ionmotorer i den retning, der er nødvendig for at rejse andre steder. Men skibet forbliver i kredsløb omkring Ceres lige så sikkert som månen forbliver i kredsløb omkring Jorden og Jorden forbliver i kredsløb omkring solen. Dens arv i historien om vores bestræbelser på at nå ud fra vores ydmyge hjem for at røre ved stjernerne er sikker. Dawn bliver et inert himmelmonument for menneskehedens kreativitet, opfindsomhed og lidenskab for at udforske kosmos.
Denne del af Ceres, nær sydpolen, har så lange skygger, fordi solen fra dette sted er tæt på horisonten. På det tidspunkt, da Dawn tog dette billede den 10. december 2015, var solen 4 grader nord for ækvator. Hvis du stod så tæt på Ceres 'sydpol, ville solen aldrig komme højt på himlen i løbet af en ni timers cereansk dag. Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Marc D Rayman, Dawn Chief Engineer og Mission Director hos JPL, NASA
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.