Trenutno pratim tri kosmičke misije: „Rosettu“, „New Horizons“ i „Dawn“. Pošto NASA ovu poslednji najbolje „pokriva“, o njoj najčešće pišem. Danas ću nastaviti o putovanju ove robotske letilice koja će tek za 2 godine dospeti do svog konačnog odredišta – Ceresa.
Neumorna svemirska sonda „Dawn“ nastavlja da jedri kroz asteroidni pojas, nežno potiskivana jonskim pogonskim motorima. Postepeno menjajući svoju orbitu oko Sunca, udaljenost do patuljaste planete Ceres polako se smanjuje. Uporni aparat će stići do cilja u februaru 2015. godine i istražiti najveće nebesko telo između Sunca i Neptuna koje Zemljani nisu ispitali. Sa druge strane, udaljenost od asteroida Vesta, koji je istraživan od jula 2011. do septembra 2012, neprestano se povećava. Ta mini–planeta, oko koje je kružio i istraživao je tako detaljno, sada je samo tačkica svetlosti 15 puta udaljenija od „Dawna“ nego što je Mesec od Zemlje[1].
 |
Ova slika prikazuje severnu poluloptu džinovskog asterioda Veste. Sonda ju je napravila prilikom odlaska, jer je u vreme dolaska 2011. ova polulopta bila u mraku. Ovaj crno–beli mozaik je napravljen od 5 slika koje je napravila „Dawnova“ frejming kamera (proizvedena u Nemačkoj) 26. avgusta 2012. sa visine od oko 6.000 km. Vide se dva kratera od kojih je ovaj gornji svež (nema manjih kratera unutar njega), dok je ovaj drugi stariji. |
Gonjen Sunčevim sistemom plavo–zelenim mlazom ksenonskih jona, „Dawn“ se nalazi pred velikim zadatkom da ovim svetlosnim pogonom potrefi udaljenu Ceresovu orbitu. Međutim. do sada se pokazao kadrim da se uhvati u koštac sa sličnim zadacima. Letilica je provela više vremena u promeni svoje orbite uz pomoć sopstvenih motora nego ijedna letilica sa Zemlje o sada. Iako će naredne dve godine posvetiti skoro isključivo svom pogonu, ambiciozni avanturista je po tom pitanju već postigao više nego što ga čeka do kraja misije. Iako je uspešno odigrao prvi čin predstave, predstoji mu još jedan interesantan događaj na njegovom međuplanetnom putu[2].
Sa svim potiskom koji je imao do sada, „Dawn“ je postigao promenu brzine od 7,74 kilometra u sekundi (27.870 km/h), s tim što će se daljim radom jonskog pogona[3] vrednost povećavati. Za kosmičke entuzijaste sa Zemlje, ovde se radi o specijalnoj brzini, poznatoj kao „orbitnoj brzini“. Mnogi sateliti, uključujući Međunarodnu orbitnu stanicu, putuju otprilike istom brzinom po svojoj orbiti. Znači li to da je „Dawn“ tek sada dostigao brzinu neophodnu da kruži oko Zemlje? Kratak odgovor glasi – ne. Duži odgovor zahteva čitanje ostatka texta :)
O ovome sam već pisao u ovom serijalu o „Dawnu“, ali pošto se radi o kontraintuitivnim stvarima treba ih uvek pokušavati nanovo objasniti. Pošto je potraga za ovim tekstovima po arhivi našeg sajta teža od „Dawnovog“ leta kroz asteroidni pojas, lansiraću u sledećih nekoliko pasusa nekoliko novih ideja.
Iako je opis „Dawnovog“ napredovanja navođenjem njegove brzine zgodan način opisa efikasnosti njegovog manevrisanja, to ipak nije pravo merilo brzine kojom se on kreće. Pre bi se moglo reći da je to mera koliko bi se sonda brzo kretala pod vrlo specifičnim (i nerealnim) uslovima. Da bi ovo razumeli, treba da razmorimo osobine orbitâ uopšteno a „Dawnovu“ međuplanetnu trajektoriju konkretno.
Ogromna većina letilica koje ljudi šalju u kosmos ostaju u blizini Zemlje, prateći našu planetu na njenoj godišnjoj revoluciji oko Sunca. Svi Zemljini sateliti (uključujući i Mesec) ostaju zarobljeni njenom gravitacijom. (Slično ovome, „Dawn“ je proveo veliki deo 2011. i 2012. kao satelit Veste, vezan za nju snažnim gravitacionim zagrljajem.) Bez obzira koliko se brzo sateliti kreću u odnosu na stanovnike Zemlje, iz šire perspektive solarnog sistema, njihovo neprestano kruženje oko Zemlje čini da se njihova putanja kroz kosmičko prostranstvo ne razlikuje mnogo od putanje same Zemlje. Zamislimo jedan trkački automobil koji vozi dugačkom kružnom stazom. Ako neka muva uleti unutar kabine, vozaču bi se činilo da ona leti jako brzo, ali za nekoga ko bi iz daljine dvogledom mogao da prati insekta, ona bi se u proseku kretala jednako brzo kao i auto.
27. septembra 2007. sa Floride je lansiran „Dawn“.
Sve na planeti i oko nje putuje oko Sunca prosečnom brzinom od oko 30 kilometara u sekundi (108.000 km/h), praveći jednu punu orbitu oko Sunca godišnje. Da bi preduzeo međuplanetno putovanje i odleteo negde put solarnog sistema, „Dawn“ je morao da se oslobodi Zemljinog zagrljaja, što je izvedeno raketom[4] koja ga je pre više od 5 godina odnela u kosmos. „Dawn“ i njegov nekadašnji dom su nastavili svoj odvojeni put, ali je Sunce ostalo prirodna referenca za položaj sonde i njenu brzinu na putovanju kroz daleki kosmos.
Uprkos orgomnom potisku kojim je raketa „Delta II“ pogurala „Dawn“, to ipak nije bilo energetski dovoljno da bi se sonda otrgla snažnom Suncu. Zato je, kao svaki odgovorni stanovnik solarog sistema, „Dawn“ nastavio da verno kruži oko Sunca, baš kao i Zemlja i ostale planete, asteroidi, komete i drugi članovi okruženja ove zvezde.
Bez obzira da li se kosmički brod ili satelit okreću oko planete, planeta ili „Dawn“ oko Sunca, Sunce oko centra Mlečnog puta, ili se Mlečni put okreće oko centra superjata galaksija Device, svi se okreću u savršenoj ravnoteži između privlačne sile gravitacije i neumoljive tendencije objekata da lete pravom linijom. Ako vežete jabuku za kanap i zavrtite je iznad glave, snaga koju upotrebite da držite kanap imitiraće gravitacionu silu Sunca koja drži tela u orbiti oko njega. Sila koju koristite da bi se jabuka okretala troši se neprestano na korigovanje njene putanje; ako pustite kanap iz ruke jabuka će odleteti po tangenti u pravoj liniji (ako ignorišemo efekte Zemljine gravitacije).
Sila gravitacije opada sa udaljenošću, te Sunce jače privlači ona bliža tela od onih na većem odstojanju. S toga, da bi ostala u orbiti, u ravnoteži sa neumoljivim gravitacionim privlačenjem, bliža tela moraju da se okreću brže jer moraju da savladaju jače privlačenje. Isti efekti se osećaju i na Zemlji. Objekti koji se okreću vrlo nisko (uključujući, naprimer, ISS, koja kruži na 400 km od površine) moraju da lete oko Zemlje brzinom od oko 7,7 kilometara u sekundi (27.700 km/h) da ne bi bili odvučeni dole. Mesecu, koji se okreće na 1000 puta većoj udaljenosti, dovoljno je da leti brzinom od svega 1,0 kilometar u sekundi (3600 km/h) da bi došao u balans sa Zemljinom oslabljenom silom na tom odstojanju.
Treba razumeti da je jednom astronautu koji putuju sa površine Zemlje ka Međunarodnoj stanici potrebno da ubrza do prilično velike brzine da bi dospeo do orbitne kuće. Ali kada jednom dospe do orbite, za put do mnogo udaljenijeg Meseca astronautu bi trebala dramatično manja brzina. Možda je priča o brzina samo nekompletan opis putovanja jedne svemirske letilice, baš kao što to čini i sledeći primer delovanja gravitacije.
Mada jeproizvođač kosmičkih letilica Orbital Sciences Corporation obećao da će početna cena „Dawna“ iznositi \(373 mil. do lansiranja cena je skočila na \)446 mil.
Osoba koja baca loptu u vis ponaša se isto kao raketa koja ispaljuje satelit (mada je ova druga nešto skuplja i često ispušta nešto otrovnije gasove). Oboje reprezentuju određenu borbu protiv Zemljine gravitacione sile. Da bi bacio loptu što više, bacač mora da zapinje sve jače, koristeći više energije da bi je odbacio što dalje od Zemlje, ali čim napusti ruku lopta počinje da usporava. Jaće (brže) bacanje će dovesti do dužeg leta protiv gravitacije pre nego što se lopte zaustavi, što znači i do daljeg leta u visinu. Ali od momenta napuštanja šake pa do vrha svog luka, njena brzina se konstantno smanjuje usled Zemljinog privlačenja. Putovanje astronauta sa kosmičke stanice na Mesec biće ostvareno „bacanjem“ velikom brzinom sa niske početne orbite, a onda usporavanjem dok se ne stigne do Meseca.
Raketa kojom je lansiran „Dawn“ izbacila ga je dovoljno snažno da se otrgne od Zemlje, šaljući ga daleko iza leđa Međunarodne stanice pa čak i Meseca. Onog dana kada je „Dawn“ lansiran, njegova maksimalna brzina u odnosu na Zemlju bila je dovoljno velika da ga Zemlja nije mogla da privuče nazad. Kako sam objasvio u 4. fusnoti, „Dawn“ je dobio brzinu od 11,46 km/s, dobrano prevazišavši orbitnu brzinu kosmičke stanice navedenu malopre. Ipak, sonda je ostala pod kontrolom Sunca.
Takođe bi na opšti problem leta po svemiru mogli da gledamo kao na svojevrsno penjanje uz brdo. Za pleninare na Zemlji, nagrada za penjanje dolazi tek nakon suprotstavljanja Zemljinoj gravitaciji radi osvajanja veće visine. Istom analogilom, „Dawn“ se penje uz brdo solarnog sistema na čijem dnu se nalazi Sunce. Početak uspona uz planinu započeo je na Zemlji; a prva nagrada je zaslužena na većoj visini, gde se nalazila Vesta, putujući oko Sunca brzinom koja je iznosila svega dve trećine Zemljine brzine. Trenutno, jedan od 3 jonska motora tera sondu još više uz planinu ka Ceresu, koji se, da bi bio u ravnoteži sa slabijom silom Sunca, okreće još sporije.
Da se „Dawn“ nalazio u nultoj gravitaciji i da nije morao da se podvrgava zakonima orbitnog kretanja, dosadašnji pogon bi ga ubrzao do brzine od 7,74 kilometara u sekundi (27.970 km/h) kao što sam pomenuo na početku. Međutim, umesto da time učini da sonda leti brže, taj pogon je namenjen uz brdo solarnog sistema. Da se ciljna destinacija „Dawna“ nalazila bliže Suncu od Zemlje, ista količina potiska bi bila upotrebljena za silaženje niz brdo, spuštajući se na niže solarne orbite, gde je potrebno leteti oko gravitacionog gazde solarnog sistema brže od Zemlje.
Da bi ušao u orbiitu tela koje se okreće oko Sunca, svemirski putnik mora da se uskladi sa njegovom orbitom. Sem u science fictionu, nijedna letilica sem „Dawna“ nije do sada konstruisana da uđe u orbitu oko dve različite destinacije koje kruže oko Sunca. Bez svog jonskog sistema, ta misija bi bila praktično nemoguća. Direktnije orbite bi zahtevale veću brzinu da bi se suprotstavile jačoj sili gravitacije. Merkur i Venera se okreću oko Sunca brže od Zemlje. Mars mnogo sporije od nje, a svi članovi još udaljenijeg asteroidnog pojasa (uključujući i „Dawn“) okreću se još manjom brzinom.
Pošto letilica leti različitim brzinama u odnosu na Sunce, njena krajnja brzina nije ono što je bitno za njen dizajn i funkcionisanje kao što je to iznos za koji je ona promenila svoju brzinu nakon što se otkačila od rakete. Zbog te složenosti, raketni naučnici su letilicu stavili u jedno uopšteno igralište (ili, u ovom slučaju, igralište nulte gravitacije oslobođeno komplikacija orbitne fizike) da bi promenu u brzini iskoristili kao meru njenih manevarskih sposobnosti.
„Dawn“ je jako mnogo usporio od vremena kada je napustio Zemlju, ali ono što je značajno to je za koliko je svojim pogonom promenio brzinu. Kada bi stao na „crtu“ sa drugim kosmičkim letiicama na tom uprošćenom igračištu, do sada bi jurio brzinom od 7,74 km/s, daleko brže od bilo koje druge letilice. Do kraja misije, dostići će izuzetnih 11 km/s (40.000 km/h).
Većina satelita na niskoj orbiti oko Zemlje uopšte ne menja svoju brzinu, leteći po inerciji koju im je predala raketa koja ih je i dovela u svemir. Kao što se vidi iz gore navedenih brojeva, rakete dospevaju u Zemljinu orbitu otprilike istom brzinom koju će „Dawn“ dostići u sledećih par godina. (Naravno, „Dawn“ i rakete su različite stvari. Narimer, i pored snažnog pogona naša sonda ne bi mogla da leti kroz Zemljinu atmosferu. Raketa može. Ali zato je mnogo manji „Dawn“ u stanju da elegantno izvede svoju jedinstveni misiju bez tereta ogromnih tankova sa gorivom i brojnih raketnih stepena.)
Podudarnje promene brzine sa onom potrebnom za izlazak sa površine Zemlje do njene orbite čista je koincidencija.
Svaka kosmička letilica je konstruisana za tačno određenu misiju. Pošto nijedna druga letilica nije izvodila misiju poput „Dawnove“, nijedna letilica nije imala potrebu da tako izuzetno menja svoju brzinu. (Mnoge druge sonde su koristile gravitacionu pomoć planeta za menjanje svoje brzine više nego „Dawn“. Međutim, to nije bila refleksija sposobnosti tih letilice, već je pre slika trajektorija koje su koristile.)
Ne znam koliko je ovo izlaganje bilo jasno prosečnom čitaocu – zato se i kaže da je čitava tema složena i kontraintuitivna. Mislim da ne postoji prostiji načina da se čitav mehanizam opiše, u čemu se slažu i kreatori ove misije, smešteni u Laboratoriji za mlazni pogon (JPL) u Kaliforniji.
Elem, šta „Dawn“ trenitno radi? Naime, prošlo je više od 6 meseci od kako se ovaj leteći robot otisnuo od džinovske protoplanete Veste. Od toga, 95% vremena je proveo u neprestanom jonskom potiskivanju. Za godinu dana istraživanja Veste, „Dawn“ je poslao na Zemlju preko 31.000 fotografija (neke sa samo 210 km visine) i drugih preciznih i dragocenih podataka. U isto vreme, genijalci iz JPL su poslali brodskim računarima more instrukcija i naredbi da bi osigurali zdravlje i produktivnost letilice tokom leta po bespućima solarnog sistema.
Trenutno, „Dawn“ je više nego 20 puta dalji od Veste nego Mesec od Zemlje. Ovo je faza leta kada nije neophodno da sonda bude u neprestanom radio–kontaktu sa opetaretima. Neprestani rad jonskih motora se prekida jednom na svake 4 nedelje da bi se glavna antena (pre)usmerila na Zemlju. Takav raspored u znatnoj meri pomaže očuvanju dragocenog hidrazina koji će biti potreban za istraživanje Ceresa. Međutim, to ređe komuniciranje sa letilicom ne znači manje posla za ljude na Zemlji. Svaki put kada „Dawn“ uspostavi vezu sa rodnom planetom kontrolori šalju raspored rada za sledeće 4 nedelje, opisan sekund po sekund. Tada se takođe šalje i detaljni profil leta sa nivoom potiska i pravcem jonskih motora za taj period. Inženjerima treba oko 3 nedelje da izračunaju i formulišu te planove i analiziraju, provere, dvaput provere, i triput sve provere na simulatoru da bi bili sigurni da će sve proteći besprekorno pre nego što naredbe pošalju na „Dawn“.
 |
Lansiranje sonde je odlagano više puta, a jednom je zbog oštećenja solarnog panela (na slici) koje je nastalo kada je jedan od radnika u pauzi seo na krilo! Sto posto neki Srbin ... prijeo mu se burek. Paneli daju 10 KW struje a sastoje se od iridijum–galijum fosfida, iridijum–galijum arsenida i germanijuma. |
 |
Poređenje Nasinog „Dawna“ i Esine „Rosette“. Dok „Dawn“ ima najveće panele u Nasinim međuplanetnim misijama (površina 32 m2), evropska letilica koja trenutno hita ka kometi Gerasimenko, ima raspon od 32 m i površinu od 53 m2. |
Pored navedenog, operatori povremeno preduzimaju i neke specijalizovane akcije. Recimo, proteklih par meseci naređeno je postepeno smanjivanje temperature nekih komponenti da bi se smanjila snaga grejača. Kada se 27. septembra 2007. „Dawn“ odvojio od rakete–nosača i otvorio solarne panele[5], oni su imali najveći raspon u istoriji Nasinih međuplanetnih misija. Manje struje za grejače značiće više struje za uvek gladne jonske motore – za 2,5 godine leta od Veste do Ceresa, čak i malo ekstra–elektrosnage znači veliku pomoć.
Svaki put smanjivanje temperature iznosi samo po 2 stepena Celzijusa, ali čak i to je predmet dugih i pomnih analiza jer snižavanje temperature jedne komponente može bitno da utiče na druge. Neki put treba da prođu sati pre nego što se komponente ohlade i stabilizuju na novoj temperaturi, a onda se tokom vremena izloženost Suncu i hladnoći otvorenog kosmosa počinje da odražava na složenu konstrukciju robota. Tada tek za sledećih 4 nedelje naučnici mogu da očitaju temperaturnu telemetriju i koriguju temperaturu komponenti ako je potrebno.
„Dawn“ se trenutno nalazi na 7,7 miliona kilometara od Veste i 56 miliona km od Ceresa. Takođe je i na 2,64 AJ (395.000.000 km) od Zemlje, odn. 1075 puta je dalji nego Mesec od Zemlje. Da radio–signal ode do „Dawna“ i vrati se u Kaliforniju treba 44 minuta.
[1] U redovnom izveštaju iz Pasadene od 30. januara ove godine pisalo je da je gledano sa „Dawna“ Vesta sjajna kao Kanopus, druga najsjajnija zvezda (ne računajući Sunca) gledano iz našeg solarnog sistema. Samo je Sirijus jači, sijajući dvaput jače. (Za „Dawn“, kao i za nas na Zemlji, planeta Jupiter je takođe trenutno sjajnija.)
[2] Do Veste će stići 5 meseci pre nego što „New Horizons“ stigne do Plutona, tako da će pokupiti slavu kao prva sonda koja je iz blizine istražila neku planetu patuljka.
[3] Očekuje se da će na kraju promena brzine biti oko 11 km/s. Za to će trebati akumulacija ukupnog rada motora od 5 godina. To može da se meri sa radom motora čitave rakete „Delta“ sa 9 bočnih bustera na čvrsto gorivo, prvim stepenom, drugim stepenom i trećim stepenom.
[4] Posle dolaska u orbitu, drugi stepen rakete–nosača „Delta II 7925H“ upalio se u L+51 min. 35 sec. na visini od 179 km i radio 2 minuta i 39 sekundi. Pedeset sekundi kasnije, drugi stepen je upalio 4 mala motora na svom obodu koji su trećem stepenu i letilici dali spin od 48 kruga u minutu. (Za razliku od I i II stepena, III stepen je stabilizovan žiroskopskom rotacijom, kao što je to slučaj, recimo, sa metkom.) Drugi stepen je odbačen u L+55 min. 8 sec. Tokom sledećih 37 sekundi, rotirajući ansambl je leteo po orbiti u koju ga je uveo II stepen, a onda je usledilo konačno paljenje „Delte“. Treći stepen je upalio motor u trajanju 86 sekundi, što je bilo dovoljno da se postigne „brzina bega“ i da se „pobedi“ Zemljin gravitacioni zagrljaj. Kada je motor na čvrsto gorivo bio isključen, ansambl je bio na visini od samo 275 km, ali je Zemlja bila preslaba da ga zadrži. (Samo 80 dana kasnije, sonda je bila 100.000 puta dalja od Zemlje.) „Dawn“ se tada našao u sopstvenoj orbiti oko Sunca, leteći brzinom od 11,46 km/s (41.300 km/h) u odnosu na Zemlju.
[5] Svako „krilo“ je podeljeno u 5 segmenata, sklopljenih prilikom lansiranja. Za otvaranje u orbiti, specijalni mali grejači su morali da otope gurtne koje su ih držale sklopljenim, a potom su se krila automatski otvarala pomoću opruga. Zajedno sa sklopljenim krilima, „Dawn“ je bio širok samo 1,84 m. Kada su bila otvorena, od vrha do vrha, krila su imala raspon od 19,74 m a širinu kao singl teniski teren. Brodski softver je imao na raspolaganju 12 minuta i 47 sekundi da otopi gurtne, oslobodi i do kraja otvori krila baterija.
|
linkovi
|
|
Kako smo već najavili Nasina letelica Dawn je konačno, (u četvrtak, 27. septembra 2007.) lansirana raketom Boing Delta 2 i krenula na svoj tri milijarde ...
2007 ... „Septembarsko lansiranje neće uticati na realizaciju svih naučnih ciljeva misije 'Dawn' koji su bili u planiranu i za julsko lansiranje,“ ...
Konačno je u martu 2006. NASA objavila da se misija „Dawn“ zvanično otkazuje. Na zaprepašćenje svih, otkaz je u martu 2007. ponovo razmatran i.
Jonski motori (Dawn ih ima tri) rade tako što skidaju elektrone iz atoma inertnih gasova kao što je ksenon [5], čineći atome pozitivno naelektrisanim. ...
2010 ... Od kako je 27. septembra 2007. NASA lansirala robotizovanu sondu DAWN, pratim njen napredak. To je prva američka međuplanetna misija koja je ...
„Dawn“ će biti prva ikad lansirana sonda koja ima za zadatak da uđe u ... „Dawn“ će takođe biti i prava letilica koja će posetiti jednu planetu patuljka. ...
2009 ... 29. novembar. 2009. Pre nekih dvadesetak dana, 13. novembra, Nasina svemirska sonda na jonski pogon, DAWN, po drugi put je ušla u Asteroidni ...
|
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
