Nauka

Sonda Dawn - czyżby czekał nas kosmiczny hat-trick?

GM
Grzegorz Marczak
12

Pas Planetoid znajdujący się między orbitami Marsa i Jowisza to niesamowite miejsce. W odległości ok. 2 jednostek astronomicznych od Słońca (1 AU - 1 jednostka astronomiczna to średnia odległość Słońce-Ziemia wynosząca ok. 150 milionów kilometrów) krążą 4 masywne obiekty: planeta karłowata Ceres, planetoidy: Westa, Pallas i Hygiea, ponad 200 planetoid o średnicy powyżej 100 kilometrów oraz nawet 1,7 miliona planetoid o średnicach powyżej 1 kilometra. Oczywiście mniejszych obiektów jest tam jeszcze więcej.

Autorem wpisu jest Radek Kosarzycki.

Mogłoby się wydawać - a szczególnie dzięki wielu filmom i programom popularno-naukowym - że roi się tam wręcz od gruzu, i trzeba się sporo namanewrować, aby uniknąć zderzenia z jedną z takich planetoid. W rzeczywistości trzeba jednak jeszcze uwzględnić fakt, że sumaryczna masa wszystkich planetoid szacowana jest na zaledwie 4% masy naszego Księżyca, z czego połowę stanowią 4 największe obiekty, a ⅓ stanowi sama planeta karłowata Ceres. Dlatego też Pas Planetoid nie wygląda tak jak na filmach. Przelatując przez niego niektóre sondy nie zauważyły ani jednej planetoidy w swoim otoczeniu, a ani jedna nie zderzyła się z jakimkolwiek okruchem czy odłamkiem. Niemniej jednak badanie planetoid jest zadaniem ważnym nie tylko dla astronomów. Z uwagi na ilość tego “kosmicznego gruzu” czasami dochodzi do zderzeń planetoid, zderzenia powodują zmiany toru lotu, czasami takie zmiany toru lotu kierują planetoidy do wnętrza Układu Słonecznego, czasami nawet w pobliże Ziemi, a czasami (choć bardzo rzadko) prosto w Ziemię.

Ceres

Pierwszy odkryty obiekt Pasa Planetoid został odkryty przez Giuseppe Piazziego pierwszego dnia XIX wieku (1.1.1801). Od dawna już trwały poszukiwania obiektu, który według wielu po prostu powinien tam być. Podobnie jak Pluton przez kilkadziesiąt lat po odkryciu uważany był za planetę i istniał w powszechnej świadomości. Archiwalne podręczniki szkolne z XIX wieku uczące budowy Układu Słonecznego zawierają wyliczankę “...Merkury, Wenera (Wenus), Ziemia, Mars, Ceres, Jowisz...:”. Dopiero z czasem, kiedy astronomowie zorientowali się, że oprócz Ceres w tej samej odległości od Słońca krąży więcej obiektów, uznano ją za planetoidę i…. odeszła w zapomnienie na długie dekady. Dopiero “wyrzucenie” Plutona ze spisu planet i dodanie go do kategorii planet karłowatych dziesięć lat temu sprawiło, że planety karłowate (w tym Ceres) wróciły do naszej świadomości i do niektórych podręczników szkolnych.

Ceres i jasne kropki w kraterze Occator

Ceres okrąża Słońce w 4 lata 221 dni 1 godzinę w odległości 414 milionów kilometrów (2,77 AU). Doba na Ceres trwa ok. 9 godzin, a jej średnica to 950 km.

Westa

Westa to planetoida odkryta przez niemieckiego tym razem astronoma, niejakiego Heinricha Olbersa w 6 lat po odkryciu Ceres. Pod względem masy to drugi po Ceres obiekt w Pasie Planetoid.

Westa w całej okazałości

Westa okrąża Słońce w 3 lata 229 dni 20 godzin w odległości 2,36 AU. Doba na Weście trwa zaledwie nieco ponad 5 godzin. Jej średnica to 560 km.

Nic dziwnego, że astronomów od zawsze kusiło, aby z bliska przyjrzeć się tym obiektom. Prędzej czy później musiały się znaleźć środki na zrealizowanie misji, które dotrą do jednego i drugiego obiektu.

A co by było gdyby tak wysłać jedną sondę do obydwu tych ciał niebieskich? Takiego numeru jeszcze nikt wcześniej nie wykręcił.

Sonda Dawn

W 2001 roku zaczęły się prace nad przygotowaniem misji, w ramach której sonda odwiedziłaby, jako pierwsza w historii, dwa ciała Układu Słonecznego. Po wielu latach przygotowywania misji usianych niepewnością co do przyszłości projektu (prace kilkukrotnie były zawieszane, a nawet projekt był anulowany) 27 września 2007 roku, zaledwie na miesiąc przed zamknięciem okna startowego, sonda Dawn została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną z Przylądka Canaveral na szczycie rakiety Delta II.

Podstawowym celem misji Dawn było poszukiwanie odpowiedzi na pytania dotyczące okresu powstawania Układu Słonecznego - obiekty pasa planetoid nadają się do tego idealnie. Ceres i Westa uważane są za obiekty przypominające protoplanety, z których mogły powstawać planety. Co ciekawe każda z nich ma zupełnie inną charakterystykę. Ceres wydaje się obiektem zimnym i w dużej części złożonym z lodu, podczas gdy Westa jest przede wszystkim skalista.

Ale do rzeczy. Sama sonda składa się z korpusu o rozmiarach 1,6 x 1,3 x 1,8 metrów oraz paneli słonecznych, których rozpiętość wynosi prawie 20 metrów, czyli zdecydowanie nie jest to najmniejszy obiekt.

Sonda Dawn z odpalonym silnikiem jonowym nr 2

Do napędu sondy wykorzystano trzy silniki jonowe, które do swojej dyspozycji mają 425 kilogramów ksenonu. Taka ilość paliwa powinna wystarczyć na 2000 godzin bezustannej pracy w przestrzeni kosmicznej.

Przebieg misji

Półtorej roku po wystrzeleniu z Ziemi (w lutym 2009 roku) sonda przeleciała w odległości 542 km od Marsa wykorzystując jego grawitację do zwiększenia prędkości. W ten sposób udało się zaoszczędzić ponad 100 kg ksenonu.

Poruszając się po trajektorii przypominającej rozwijającą się spiralę 2 lata później sonda dotarła do Westy 16 lipca 2011 roku. Tego dnia Dawn stała się pierwszą sondą, która znalazła się na orbicie wokół obiektu Pasa Planetoid. Badając Westę Dawn często zmieniała parametry swojej orbity to zbliżając to oddalając się od niej. W momencie największego zbliżenia sonda znajdowała się 170 km nad powierzchnią planetoidy i okrążała ją w czasie 4 godzin 21 minut.

Mijały kolejne miesiące, po intensywnym miesiącach badań sonda zaczęła zwiększać swoją odległość od Westy, a 5 września 2012 roku ostatecznie opuściła orbitę i skierowała się w stronę Ceres, od której oddalona była w tym momencie o 64 miliony kilometrów.

Wideo przedstawia powierzchnię Westy zarejestrowaną przez kamery znajdujące się na pokładzie sondy Dawn.

Specjalista z Niemieckiej Agencji Kosmicznej (DLR) przedstawia szczegóły powierzchni Westy obserwowane przez sondę Dawn.

Podróż do Ceres trwała pełne trzydzieści miesięcy i odbywała się tylko za pomocą napędu jonowego. Od pierwszego momentu gdy Ceres została zarejestrowana na zdjęciach uwagę astronomów przykuwały jasne kropki na powierzchni Ceres. Im bardziej sonda zbliżała się do powierzchni Ceres tym kropek ukazywało się więcej. Najjaśniejsze kropki znajdujące się w Kraterze Occator doczekały się poniższych zdjęć. Do dzisiaj naukowcy debatują czym tak naprawdę są te jasne punkty. Co więcej, niedawno dowiedzieliśmy się, że materia z której składają się kropki w ciągu ceresjańskiego dnia częściowo odparowują tworząc niewielką mgłę we wnętrzu krateru. Mgły znikają tuż po zmierzchu i ponownie pojawiają się po wschodzie Słońca.

Aktualnie sonda Dawn znajduje się na orbicie 375 km nad powierzchnią planety.

Wideo przedstawia powierzchnię Ceres zarejestrowaną przez kamery znajdujące się na pokładzie sondy Dawn.

Koniec misji

Sonda Dawn wypełniła wszystkie zadania przed nią postawione zdobywając kilkukrotnie miejsce w historii eksploracji przestrzeni kosmicznej jako:

  • pierwsza sonda na orbicie wokół obiektu w Pasie Planetoid,
  • pierwsza sonda na orbicie wokół planety karłowatej (wyprzedziła sondę New Horizons, która kilka miesięcy później dotarła do Plutona)
  • pierwsza sonda, która weszła na orbitę dwóch osobnych ciał niebieskich,

Po zakończeniu swojej misji sonda pozostanie na stałe na orbicie wokół Ceres stając się jej pierwszym satelitą. Z uwagi na fakt, że sonda nie jest sterylna niemożliwe jest rozbicie jej o powierzchnię Ceres, bowiem groziłoby to zanieczyszczeniem powierzchni Ceres mikrobami z Ziemi. Koniec misji przewidziano na lipiec 2016 roku.

A może jednak…?

W tym tygodniu główny naukowiec misji Christopher Russell poinformował, że zaproponował NASA przedłużenie misji sondy Dawn, które pozwoliłoby na…..

.... wykorzystanie pozostałego paliwa ksenonowego na podróż do trzeciego obiektu w ramach jednej misji! Jak na razie naukowcy z zespołu misji Dawn nie chcą ujawniać do jakiego obiektu chcieliby dolecieć. Zważając na fakt, że ksenonu nie zostało już za wiele, lista potencjalnych obiektów docelowych nie może być zbyt długa.

Czy NASA zaakceptuje projekt przedłużenia misji Dawn powinniśmy dowiedzieć się za kilka tygodni. Trzymajmy kciuki.

Dokąd teraz podąży sonda? Quo vadis Dawn?


Planetoida podwójna 90 Antiope

Autor: Radek Kosarzycki - autor i założyciel portalu Puls Kosmosu (www.pulskosmosu.pl), na którym codziennie publikuje najnowsze doniesienia ze świata astronomii, astrofizyki, kosmologii i eksploracji Układu Słonecznego. Poza popularyzacją astronomii liczy i kataloguje gwiazdy w pobliskich galaktykach karłowatych.

Polecamy też poprzedni wpis Radka na Antyweb - Mamy je! Fale grawitacyjne… zaraz, co?.

Zdjęcia: 1,2,3,4

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu

Więcej na tematy: