Kahdeksan vuoden jälkeen Dawn-luotain tuo Ceresin lähimpään fokukseen

Ceres, kuten NASAn Dawn-avaruusalus näki 10. joulukuuta Gerber Catena -nimisen kraatteriketjun ympärillä. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, CC B

Ceres, kuten NASAn Dawn-avaruusalus näki 10. joulukuuta 2015 Gerber Catena -nimisen kraatteriketjun ympärillä. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, CC B

LähettäjäMarc D Rayman,NASA

Yli tuhat kertaa kauempana Maasta kuin kuu, kauempana kuin aurinko, tapahtuu poikkeuksellinen maan ulkopuolinen tutkimusmatka.NASAn Dawn-avaruusalustutkii kääpiöplaneetta Ceres, joka kiertää aurinkoa Marsin ja Jupiterin välillä. Luotain on juuri saavuttanut lähimmän pisteen, jota se koskaan tulee, ja alkaa nyt kerätä yksityiskohtaisimpia kuviaan ja muita mittauksiaan tästä kaukaisesta pallosta.

Ceres on jäänneaurinkokuntamme kynnyksellälähes 4,6 miljardia vuotta sitten. Kaikki Dawnin nyt lähettämät tiedot tarjoavat käsityksen Ceresin historiasta ja geologiasta, mukaan lukien veden läsnäolo, menneisyydessä tai nykyisyydessä. Tiedemiehet uskovat, että Ceresta tutkimalla voimme avata joitakin sen aikakauden salaisuuksia, jolloin planeetat, mukaan lukien omamme, muodostuivat.

Mutta tämä tehtävä ei ole vain tutkijoille. Karttamattoman maailman luonteen löytäminen on jännitystä, jonka voivat jakaa kuka tahansa, joka on koskaan katsonut yötaivaalle ihmeissään, ollut utelias maailmankaikkeudesta ja Maan paikasta siinä tai kokenut houkutuksen rohkeaseen seikkailuun tuntemattomaan .

Satun kuulumaan kaikkiin noihin kategorioihin. Rakastuin avaruuteen neljävuotiaana ja tiesin jo neljännellä luokalla, että haluan tohtorin tutkinnon fysiikasta. (Se kesti vielä muutaman vuoden ennen kuin tein.) Intohimoni avaruuden tutkimiseen ja tieteellisen löydön ja ymmärryksen loistoon ei ole koskaan horjunut. Minulle on unelmien täyttymys olla Dawnin tehtävän johtaja ja pääinsinööri JPL:ssä.

Väärä värivideo Ceresistä 2700 mailin etäisyydeltä, Dawnin luvalla.



Ceres ennen aamunkoittoa

NimettyRoomalainen maatalouden ja viljan jumalatar, Ceres oliensimmäinen löydetty kääpiöplaneetta, vuonna 1801. Se on 129 vuotta ennen Plutoa – ja itse asiassa molempia pidettiin alun perin planeetoina, mutta vasta myöhemmin nimettiin kääpiöplaneetoiksi.

Vaikka Ceres näytti vain sumealta valopilkuna tähtien keskellä, tutkijat päättelivät, että se on Marsin ja Jupiterin välisen pääasteroidivyöhykkeen huimapää – halkaisijaltaan lähes 600 mailia. Sen pinta-ala on yli kolmasosa Yhdysvaltojen mantereen pinta-alasta. Ennen Dawnin saapumista Ceres oli suurin objekti auringon ja Pluton välillä, jossa avaruusalus ei ollut käynyt.

Jo paljon ennen aamunkoittoa meillä on ollut teleskooppisia todisteita siitä, että Ceresillä on vettä. Vaikka se on enimmäkseen jään muodossa, tutkijoilla on hyvä syy uskoa, että maanalainen valtameri on kerran kiertänyt. Kysymys siitä, piileekö avaruusolioiden pinnan alla vielä altaita, on edelleen avoin. Dawnin Ceres-tutkimukset voivat jopa antaa vihjeitä siitä, kuinka Maa hankki omat varastonsa tuosta kallisarvoisesta nesteestä miljardeja vuosia sitten.

Aamunkoitto matkalla Ceresiin

Dawn laukaisee aamunkoitteessa 27. syyskuuta 2007 kohti asteroidivyöhykettä. Kuvan luotto: NASA

Dawn laukaisee aamunkoitteessa 27. syyskuuta 2007 kohti asteroidivyöhykettä. Kuvan luotto: NASA

Vuonna 2007 laukaisimme Dawnin Cape Canaveralista, eikä se enää koskaan vieraile entisessä planeettakodissaan. Vuonna 2011 siitä tuli ainoa avaruusalus, joka on koskaan kiertänyt pääasteroidivyöhykkeellä olevaa kohdetta, ja se käytti 14 kuukautta tarkasteluun.protoplaneetta Vesta. Dawn osoitti meille, että tämä vyöhykkeen toiseksi massiivisin asukas liittyy läheisemmin maanpäällisiin planeetoihin (mukaan lukien Maa) kuin asteroideille tyypillisiin paljon pienempiin kivipaloihin.

Ainutlaatuinen kyky matkustaa Marsin ulkopuolella oleviin maailmoihin, astua kiertoradalle ja liikkua laajasti ja lähteä sitten toiseen kohteeseen saavutetaan edistyneellä ionipropulsiolla. Tekniikka vietti suuren osan historiastaan ​​scifin alalla, mukaan lukien Star Trek ja Star Wars. (Darth Vaderin TIE-hävittäjä on nimetty kaksoisionimoottoreistaan.) Mutta se, mikä saattoi tuntua vain tieteiskirjallisuudesta, on tieteellinen tosiasia. Ilman sen kolmea ionimoottoria (huomaa, että Dawn tekee TIE Fightersin yhtä paremmin), Dawnin tehtävä ei olisi mahdollinen.

Verkotettu ionipotkuri käyttää sähköenergiaa positiivisesti varautuneiden ionien luomiseen, kiihdyttämiseen ja neutralointiin työntövoiman tuottamiseksi.

Ionimoottorit käyttävät ksenonkaasua, heliumin ja neonin kemiallista serkkua. Dawnin suurista aurinkopaneeleista saatavan sähkön avulla ksenonille annetaan sähkövaraus prosessissa, jota kutsutaan ionisaatioksi. Moottorit käyttävät korkeaa jännitettä ionien kiihdyttämiseen. Sitten ne ammutaan ulos moottoreista jopa 90 000 mph:ssa. Kun ionit poistuvat avaruusaluksesta tällä fantastisen suurella nopeudella, se työnnetään vastakkaiseen suuntaan. Dawnin ionipropulsiojärjestelmä on poikkeuksellisen tehokas – 10 kertaa tehokkaampi kuin perinteinen avaruusaluksen propulsio. Se on verrattavissa siihen, että autosi saa 250 mailia gallonaa kohden.

Taiteilijan käsitys Dawn-avaruusaluksesta, joka saapuu Ceresiin. Moottorin xenon-ionit hehkuvat sinisellä valolla. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech

Taiteilijan käsitys Dawn-avaruusaluksesta, joka saapuu Ceresiin. Moottorin xenon-ionit hehkuvat sinisellä valolla. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech

Aamunkoitto laskee Cereanin kiertoradalle

Lopulta yli seitsemän vuoden ja kolmen miljardin mailin matkan jälkeen planeettojenvälinen suurlähettiläämme saapui Ceresiin 6. maaliskuuta 2015, jasuloisesti sisäänkääpiöplaneetan pysyvä painovoiman syleily.

Sen jälkeen JPL:n lennonjohtajat ohjasivat aluksen kolmelle kiertoradalle peräkkäin alemmilla korkeuksilla, jotta saimme ensin yleiskuvan ja sitten entistä paremmat näkymät tästä laajasta tutkimattomasta alueesta. Ja Dawn on juuri esittänyt toiseksi viimeisen näytöksen suuressa taivaallisessa koreografiassa. Se on viettänyt viimeiset seitsemän viikkoa ohjaamalla alimpaan korkeuteensa. Nykyään noin 240 mailia eksoottisen kallion ja jään maaston yläpuolella kiertävä Dawn on lähempänä Ceresiä kuin kansainvälinen avaruusasema Maata.

Dawn tuo Ceresin keskipisteeseen

Avaruusaluksen kehittyneiden antureiden sarjaan sisältyy kamera, joka on ottanut jo 10 000 kuvaa avaruusolennoista Ceresillä. Ceresin oman nimen perusteella Dawnin löytämät piirteet on nimetty maatalouden jumaluuksien ja festivaalien mukaan ympäri maailmaa.

Näemme karua maastoa ja sileitä alueita, joiden yli on joskus valunut materiaalijuovia. Asteroidivyöhykkeen karkealla alueella on suuria ja pieniä kraattereita, jotka ovat syntyneet miljardeja vuosia kestäneiden hyökkäysten seurauksena. Näemme vuoria ja laaksoja, valtavia halkeamia maassa jakirkkaita kohtia, jotka hehkuvatsalaperäinen kiilto, joka heijastaa paljon enemmän auringonvaloa kuin suurin osa tummasta pinnasta.

Näistä silmiinpistävin alue 55 mailia leveän Occator-kraatterin sisällä (nimetty roomalaisen riipaisevan jumaluuden mukaan) on niin kirkas, että Hubble-avaruusteleskooppi havaitsi vihjeen siitä vuosikymmen sitten. Dawnin kuvat ovat tähän mennessä olleet yli 200 kertaa terävämpiä kuin Hubblen kuvat. Kuvat, joita alamme nyt saada takaisin, ovat vielä parempia ja paljastavat 850 kertaa enemmän yksityiskohtia kuin Hubble oli tarjonnut.

Dawn otti tämän kuvan matalan korkeuden kartoitusradalla noin 240 mailin (385 kilometrin) etäisyydeltä Ceresistä 10. joulukuuta 2015. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dawn otti tämän kuvan matalan korkeuden kartoitusradalla noin 240 mailin (385 kilometrin) etäisyydeltä Ceresistä 10. joulukuuta 2015. Kuvan luotto:NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Dawn on näyttänyt meille Ahuna Mons -nimisen vuoren, joka kohoaa yli 20 000 jalkaa muuten merkityksettömällä alueella, joka on verrattavissa Pohjois-Amerikan korkeimman huipun, Mt Denalin, korkeuteen. (Ahuna on kiitoksen juhla sadonkorjuun keskuudessa Koillis-Intian sumien keskuudessa.) Kirkkaat juovat näyttävät viittaavan siihen, että Ahuna Monsin jyrkkiä rinteitä on kerran valunut alas tuntematonta materiaalia. Vaikka tiedemiehet eivät ole vielä määrittäneet, mitkä voimat ja prosessit ovat muokanneet tämän kartiomaisen vuoren, geologin ei tarvitse huomata sen samankaltaisuutta maanpäällisten tulivuoren kartioiden kanssa. Kuvittele, millaista olisi ollut todistaa jonkin oudon veden ja muiden kemikaalien yhdistelmän purkausta tässä kylmässä, kaukaisessa maailmassa.

Valokuvien lisäksi Dawn tekee monia muita mittauksia uudesta kiertoradastaan ​​ennen kuin sen tehtävä päättyy vuonna 2016. Se mittaa säteilyä auttaakseen tutkijoita määrittämään, minkä tyyppisiä atomeja Ceresissä on. Se käyttää infrapunavaloa Ceresin pinnalla olevien mineraalien tunnistamiseen. Ja se mittaa hienovaraisia ​​vaihteluita gravitaatiokentässä paljastaakseen kääpiöplaneetan sisäisen rakenteen.

Kun avaruusalus on käyttänyt loppuun pienen määrän tavanomaista rakettiajoainetta, jota se suihkuttaa potkurien läpi ohjatakseen suuntautumistaan ​​nollapainovoimaisissa, kitkattomissa avaruuslennon olosuhteissa, se ei enää pysty osoittamaan aurinkopaneelejaan aurinkoon, antenniaan Maahan, sen anturit Ceresissä tai sen ionimoottoreita muualle matkustamiseen tarvittavaan suuntaan. Mutta alus pysyy Ceresin kiertoradalla yhtä varmasti kuin kuu pysyy Maan kiertoradalla ja Maa pysyy kiertoradalla auringon ympäri. Sen perintö historiassa pyrkimyksissämme tavoittaa vaatimattomasta kodistamme koskettaakseen tähtiä on turvattu. Dawnista tulee inertti taivaallinen monumentti ihmiskunnan luovuudelle, kekseliäisyydelle ja intohimolle kosmoksen tutkimiseen.

Tällä Ceresin osassa, lähellä etelänapaa, on niin pitkät varjot, koska tämän sijainnin näkökulmasta aurinko on lähellä horisonttia. Kun Dawn otti tämän kuvan 10. joulukuuta 2015, aurinko oli 4 astetta päiväntasaajasta pohjoiseen. Jos seisoisit näin lähellä Ceres' etelänavalla aurinko ei koskaan nousisi korkealle taivaalla yhdeksän tunnin Cerean-päivän aikana. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Tällä Ceresin osassa, lähellä etelänapaa, on niin pitkät varjot, koska tämän sijainnin näkökulmasta aurinko on lähellä horisonttia. Kun Dawn otti tämän kuvan 10. joulukuuta 2015, aurinko oli 4 astetta päiväntasaajasta pohjoiseen. Jos seisoisit näin lähellä Ceresin etelänapaa, aurinko ei koskaan nousisi korkealle taivaalla yhdeksän tunnin Cerean-päivän aikana. Kuvan luotto:NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Keskustelu' lazy="lazy" data-src='img/science-wire/06/after-8-years-dawn-probe-brings-ceres-into-closest-focus.gif

Marc D Rayman, Dawnin pääinsinööri ja operaation johtaja JPL:ssä,NASA

Tämä artikkeli julkaistiin alun perinKeskustelu. Luealkuperäinen artikkeli.