22. februar. 2011.
Iako se trenutno ništa značajno ne događa u ekspediciji planiranoj za proučavanje udaljenih asteroida Veste i Ceresa, koja nosi naziv misija „Dawn“, obećao sam da ću pisati o njoj jer je ona izvrstan poligon za sve nas da upoznamo neke finese i detalje utkane u svaku međuplanetnu svemirsku misiju. Svakoga koga interesuju (malo) „tehničkiji“ detalji takvih ekspedicija, a oni su suštinski isti za sve misije, savetujem da čita i prati ove nastavke o „Dawnu“, jer kao što rekoh prošli put, pokrivenost ove misije na Nasinim sajtovima je među najboljima koje sam ja do sada video.
Ovog puta bih iskoristio priliku da pozdravim „Alexa“, koji mi piše, kritikuje me, ali i podržava da pišem o „Dawnu“ i dalje.
Dakle, „Dawn“ i dalje strpljivo krstari kroz asteroidni pojas, postojano se udaljujući od Zemlje i Sunca. Potiskivana svojim jonskim motorima već više od 3 godine, letilica se nalazi u perfektnom stanju i sigurno leti ka randevuu sa tajanstvenim svetovima o kojima mi danas ne znamo skoro ništa.
Levo je Vesta a desno Ceres. Ovo su najbolje fotografije sa kojima Zemljani trenutno raspolažu. Uskoro će to da se promeni.
Naš međuplanetni avanturista će još dosta vremena morati da sluša zujanje svog jonskog motora (uvek radi samo jedan) pre nego što ovog leta započne orbitno istraživanje Veste. Većinu tog vremena do početka avgusta motori će neprestano raditi, konstantno menjajući oblik orbite oko Sunca.
Još prošle godine su pripremljene sve komande koje su trebale da budu poslate u kompjuter sonde radi preciznog navođenja u Vestinu orbitu, a izvršenje prve očekuje se već u maju 2011. godine.
Kontrolori misije sastavljaju „Dawnove“ instrukcije dodavanjem vremena za izvršenje svake pojedinačne komande. Grupe tih vremenskih komandi poznate su kao „sekvence“. Tokom tekuće međuplanetne faze leta, sekvence obično traju oko 5 nedelja, ali neke posebne aktivnosti mogu da zahtevaju sekvence koje trajanju samo par sati. Obično se odjednom izvršava više od jedne sekvence, ali kao instrumeni u simfonijskom orkestru, tek njihova pažljiva sinhronizacija i koordinacija u ukupnom rezultatu pokazuju umetničku nameru kompozitora.
Čak i neuki čitalac predpostavlja da je ova, kao i sve druge misije, podeljena u faze. Nakon „faze lansiranja“, usledila je 80-dnevna „faza provere“. Najduža je ova trenutna „faza međuplanetnog krstarenja“, koja je započela 17. decembra 2007. a završiće se sa započinjanjem „faze Vesta“. Zbog složenosti misije na Vestu, ona je podeljena u podfaze. Vestine sekvence su već odrađene, i spadaju u „prilaznu fazu“, koja otpočinje početkom maja ove godine a završava se 3 meseca kasnije, kada će „Dawn“ započeti manevre za prvu orbitu, poznatu kao osmatračku orbitu, koja će uključivati intenzivna naučna merenja i posmatranja.
Prilazna faza je najvećim svojim delom posvećena jonskom pogonu, neophodnom da letilica sklizne na orbitu oko Veste. Sveukupno potiskivanje „Dawna“ usmereno je ka randevuu sa Vestom, ali ovo završno potiskivanje biće kontrolisano malo drugačije. Pošto sam prošli put već pisao malo više o jonskom pogonskom sistemu, daj da danas vidimo šta je sa drugim aktivnostim tokom prilazne faze. Mada su sve one ograničene vremenskim sekvencam do u delove sekunde, deo strategije u razvoju tih sekvenci je da se sa približavanjem cilju dozvoli timu da ažurira ta vremena. Jonski propulsivni sistem pruža fleksibilnost u tajmingu, što je velika razlika u odnosu na većinu drugih misija, te da bi iskoristili tu prednost, i sekvence moraju da budu odgovarajuće fleksibilne. Sav relativni tajming u okviru jedne određene sekvence ostaje uvek isti, ali se vreme aktiviranja nekih sekvenci može da promeni. Tako naprimer, iako kontrolori misije mogu da promene datum započinjanja sekvence prilaska Vesti u okviru par dana, jednom kada se to odredi, sve radnje unutar sekvence prilaska će biti pomerene za isti interval. Neke male izmene sem tajminga, kao što su detalji vezani za orijentaciju letilice, mogu da se na osnovu najnovijih podataka naprave odmah, mnogo pre nego što će biti poslate na sondu, možda čak i godinu dana od danas.
Ovako u globalu izgleda plan misije za posetu asteroida Veste i Ceresa.
Osnovna aktivnost (sem samog potiskivanja( tokom prilazne faze biće dobijanje fotografija Veste preko „Dawnove“ glavne naučne kamere[1], ali prvenstveno radi navigacije. Gledajući sa Zemlje, astronomi mogu da odrede Vestinu poziciju sa zapanjujućom tačnošću, a „Dawnov“ navigacioni tim postiže izvanrednu tačnost u utvrđivanju pozicije sonde, ali za ulaženje u orbitu biće potrebna još veća preciznost. Zato će „Dawn“ da posmatra Vestin položaj u odnosu na pozadinske zvezde, a te fotografije će pomno biti proanalizirane od strane nebeskih navigatora da bi se utvrdila relativna lokacija broda i luke ka kojoj se ide. Da bi se razlikovao od metode navigacije koja se sada primenjuje a koja koristi radio-signal, dodatna metoda koja će koristiti slike uopšteno se naziva „optičkom navigacijom“. Tokom tromesečne prilazne faze biće izvedene 24 sesije optičkog navigavanja. Mnoga od njih će biti kombinovana sa osmatranjima Veste izvedenim radi priprema za brojna naredna naučna merenja.
Položaj letilice i protoplanete biće dovoljno precizno utvrđen takvom navigacionom metodom koja će inženjerima omogućiti da vide koje se zvezde nalaze u blizini Veste, gledano iz „Dawnove“ perspektive. Takva analiza preciznog položaja Veste u odnosu na pozadinske zvezde omogućiće neophodna fina navigaciona doterivanja. Kada „Dawn“ stigne u blizinu Veste, džinovski asteroid će prekriti većinu ili čak čitavo vidno polje kamere, te zvezde neće biti vidljive. Tada će optička navigacija da se zasniva na određivanju položaja letilice u odnosu na specifičnosti sa površine prethodno utvrđene na slikama.
Za potrebe optičkog navigacionog osmatranja, „Dawn“ će zaustaviti jonski potisak i poravnati se tako da Vesta, i ako je to moguće, zvezde, budu u objektivu kamere. U tom fotografisanju provešće najmanje pola sata a zatim će ih sačuvati u memoriji i poslati tokom sledeće komunikacione sesije na Zemlju. Informacije sa slika iskoristiće se za izračunavanje položaja letilice u odnosu na svoju destinaciju. Inženjeri će potom apdejtovati dizajn trajektorije letilice tako da prati ciljanu orbitu i fino podesiti profil potiska motora da bi obezbedili da „Dawn“ ostvari revidirani plan leta.
Prve slike za optičku navigaciju biće uhvaćene sa daljine od oko 1,2 miliona kilometara od Veste – više od trostrukog rastojanja Meseca od Zemlje. „Dawnova“ kamera je dizajnirana za mapiranje Veste iz orbite. Dakle, umesto teleskopa velike snage sa uskim vidnim poljem, kamera ima relativno malo uvećanje ali pokriva široko područje. Kamera ima ekvivalentno 3 puta jače uvećanje od ljudskog oka. Kada bude napravljena prva fotografija za optičku navigaciju, Vesta će biti veličine od samo 5 piksela. Ali u toj fazi, navigatorima će biti potrebno da utvrde njegovu lokaciju a ne izgled, tako da će te slike biti od velikog značaja.
Kamere na „Dawnu“ su nemački doprinos misiji. I pored velikog iskustva, trebalo je 3 godine za njihovu proizvodnju. Optika je proizvedena u minhenskoj firmi „Kayser-Threde“. Desno je pogled na teleskop kamere. Zbog toplotne izolacije, čitav sistem se nalazi unutar sonde.
Kamere imaju neutralan filter i još 7 u boji za različite talasne dužine od 430 do 980 nanometara. Talasne dužine su odabrane tako da će ne samo da se vidi prava boja površine Veste i Ceresa, već će da se odredi i sastav i fizičke osobine površinskog sloja prašine.
Sa najmanje visine (200 km) od Veste, dobiće se slike rezolucije 20 m/pikselu, što će biti upotrebljeno za kartografisanje najmanje 80% površine ovog asteroida.
Infracrveni spektrometar VIR su napravili Italijani. On treba da odredi mineraloški sastav površine asteroida. Spektrometar ima 3 modula: optički sistem (5,0 kg); elektroniku (3,0 kg i 5 W); i kriokuler sa svojom elektronikom (1,3 kg i 12,6 W). Na to treba dodati još 5 kg mehanike i termičke zaštite. Optički sistem sadrži Shaferov teleskop u kombinaciji sa Offnerovim spektrometrom.
http://www.mps.mpg.de/projects/dawn/
U 8 osmatračkih sesija tokom faze približavanja, pored kamere, biće korišćen i vidljivi i infracrveni mapirajući spektrometar (VIR). Izvodeći određena rana merenja kamerom i spektrometrom VIR, naučnici će dobiti šansu da izvrše sva ona fina podešavanja parametara u sekvencama instrumenata neophdna za kasnija posmatranja.
U jednoj od optičkih sesija u julu, kamera će napraviti brojne fotografije okolnog svemira oko Veste u potrazi za njegovim satelitima. Astronomi već dugo pokušavaju da nađu Vestine mesece, i učiniće to pobovo kada istraživač stigne u blizinu. Iako do sada nije otkriven nijedan, „Dawnov“ jedinstveni položaj će pribaviti više podataka. Postojanje meseca bi bilo od velikog značaja za naučnike, ali i za sigurnost čitave misije.
Kada „Dawn“ bude isključio svoje motore da bi potražio mesece, on će takođe napraviti i seriju slika Vestine rotacije. Kao Zemlja i sva ostala tela solarnog sistema, i Vesta se okreće. Izračunato je da jedan okret oko ose (jedan Vestin „dan“) traje oko 5 sati i 20 minuta. Ta snimanja će pomoći još boljem upoznavanju ovog stranog sveta neophodnom radi navigacije, ali i pripremama za naredna posmatranja naučnim instrumentima. Potraga za mesecima obaviće se u toku druge od 3 posmatrane pune rotacije.
Tokom tromesečne prilazne faze, svakako će biti jako uzbudljivo pratiti kako Vesta raste od jedne malo veće svetle mrljice sa prvih slika za optičku navigaciju, do objekta prevelikog da stane u vidno polje kamere na kraju faze. Od početka juna 2011. slike će biti bolje od onih koje sada pravi Hablov svemirski teleskop. Sva naredna osmatranja davaće sve bolje i bolje slike, nagrađujući nas i mameći nas kako se „Dawn“ bude pripremao za još intenzivnije studije u kasnijim fazama.
Letilica će ući u vrlo široku orbitu krajem jula i nastaviti sa potiskivanjem, lagano kao i uvek, sve do početka avgusta, kada će stići do istraživačke orbite visoke oko 2.700 km. O aktivnostima u toj fazi pisaću kad za to dođe vreme, ali mislim da su mnoge sekvence za tu fazu već pripremljene.
U međuvremenu, tim će proveravati rad nekih od pristupnih sekvenci u „Dawnovom“ simulatoru koji se nalazi u kalifornijskom kontrolnom centru misije u JPL. Simulator poseduje neke od uređaja koji su praktično identični sa onim na svemirskoj letilici i softver koji zamenjuje neke od hardverskih komponenti. Simulator predstavlja jedan od nekoliko metoda koje se koriste za proveru složenih sekvenci pre nego što se pošalju na samu sondu.
Jasno je da je nepotrebno a i emoguće proveriti sve sekvence. Simulator radi u realnom vremenu, tako da bi trebalo 3 meseca da se pokrenule sve prilazne sekvence, tako da tim obavlja mnoge druge testove koji zahtevaju manje vremena na simulatoru. Pošto se dobar deo prilazne faze sastoji od jonskog potiskivanja, aktivnost koja je dobro poznata ne samo letilici već i kontrolorima misije, ponovno testiranje tog perioda nije neophodno. Inženjeri prethodno analiziraju svaku sekvencu i određuju koji deo bi bilo korisno istestirati.
„Dawn“ je trenutno udaljen 4,35 miliona km od Veste, što je 11 udaljenja Mesec-Zemlja. Od Zemlje ga deli 389 miliona km, odn. 2,6 AJ, a od Marsa 30% manje. Radio-signalu, koji putuje brzinom svetlosti, za kružni put treba 43 minuta i 12 sekundi.
Virtuelni pogled na Zemlju i Veneru sa Nasine sonde „Dawn“.
Pogled sa „Dawna“ na prvi cilj svoje misije. Kada se udaljenost smanji na jednu četvrtinu ove sadašnje, sonda će početi sa tromesečnim manevrom ulaska u orbitu oko Veste.
[1] Kamere su projektovali i napravili Nemci sa Instituta za istraživanje solarnog sistema Maks Plank (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung), u saradnji sa Institutom za planetna istraživanja (Institut für Planetenforschung) Nemačkog aeronautičkog centra (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) i Instituta za proračune i komunikaciju (Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze) Tehničkog fakulteta u Braunšvajgu (Technischen Universität Braunschweig). Oni su pravili kamere i za misije „Galileo“, SOHO, „Cassini-Huygens“, „Rosseta“, „Mars Expres“, „Venus Express“, i dr.
linkovi
„Dawn“ je na 5 miliona km od Veste
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
