Na šestu godišnjicu od lansiranja deep–space ekspedicije, „Dawn“ se nalazi daleko, daleko od svoje nekadašnje planetne rezidencije. Jedini naš stalni stanovnik glavnog asteroidnog pojasa između Marsa i Jupitera, dobro napreduje ka najvećem objektu u tom delu Sunčevog sistema, tajanstvenoj patuljastoj planeti, Cerecu. Putovanje je dugo, i hrabri i strpljivi putnik neće stići do svoje sledeće destinacije pre nego što od sedme godišnjice protekne pola godine.
Na petu godišnjicu, „Dawn“ je još uvek bio relativno blizu Veste, džinovske protoplanete koja je sve donedavno držala sondu u svom gravitacionom zagrljaju[1]. Jedini kosmički brod koji je ikada kružio glavnim asteroidnim pojasom, „Dawn“ (čita se Don) proveo je 14 meseci (uključujući četvrtu godišnjicu) da bi se pridružio Vesti na njenom putu oko Sunca. Nakon više od dva stoleća koliko su ga astronomi posmatrli samo kao nešto više od bledunjave kuglice među zvezdama, drugo najmasivnije telo u asteroidnom pojasu se pojavilo kao fascinantni, kompleksni, strani svet mnogo bliži zemljolikim planetama (uključujući i Zemlji) nego tipičnim asteroidima.
Više od četiri godine kosmičkog putovanja bilo je posvećeno upotrebi jonskog (ksenonskog) pogonskog sistema zarad spiralnog udaljavanja od Sunca, uspinjući se uz brdo solarnog sistema od Zemlje do Veste. Sada se se po tom brdu penje još više, do Ceresa.
Za one koji vole da prate progres letilice iz godine u godinu, ovde će nešto kasnije biti dat šestogodišnji sumarni prikaz misije.
Tokom tih šest godina međuplanetnog putovanja, letilica je stvarala potisak ukupno 1.410 dana, ili 64% vremena. Dok je za većinu letilica uključivanje trastera radi promene kursa specijalan događaj, za „Dawn“ je to svakodnevica. Čitavo potiskivanje je koštalo letilicu samo 318 kg njegovih ksenonskih rezervi, koje su 27. septembra 2007. iznosile okruglo 425 kg.
Dosadašnje potiskivanje tokom misije obezbedilo je sondi ubrzanje adekvatno 8,7 kilometara u sekundi (31.300 km/h). Kao što sam u ranijim tekstovima o ovoj misiji objasnio (a možeš da pročitaš ovde na engleskom ako te interesuje više detalja), zbog principa kretanja pri orbitnim letovima, bilo oko Sunca bilo oko nekog drugog velikog tela sa gravitacijom, „Dawn“ ne putuje mnogo brže nego što je leteo posle lansiranja. Ali efektivna promena brzine ostaje prava mera efikasnosti bilo kojeg pogonskog napora jedne letilice. Budući da je do sada ispunio oko tri četvrtine potisnog vremena planiranog u ovoj misiji, „Dawn“ je već daleko premašio promenu brzine bilo koje letilice na sopstveni pogon[2].
|
Kako radi jonski pogon? Većina konvencionalnih sistema koristi visok pritisak ili temperaturu
za istiskivanje gasova kroz raketnu mlaznicu. Akcija gasova koji izlaze iz mlaznice izazivaju reakciju koja gura letilicu u suprotnom pravcu. To je ono što izaziva balon da leti kada ga pustimo a rastegnuta guma istiskuje vazduh napolje. Jonski pogon radi na istom principu, samo što je metod za istiskivanje gasa napolje jedinstven. Inertni gas ksenon, koji je sličan helijumu ili neonu ali teži, iskorišćen je kao gorivo. Građa ksenona je prosta: svaki atom poseduje sićušno i nabijeno jezgro okruženo oblakom elektrona. Jezgro ima 54 pozitivno naelektrisana protona i oko 76 neutralnih neutrona. (Ksenonski gas je smeša od 9 izotopa, što znači da postoji 9 različitih vrednosti za broj neutrona. Od najmanje 70 do najviše 82, broj neutrona čini blagu razliku u ponašanju atoma.) 54 pozitivna naboja u jezgru su precizno uravnotežena sa 54 negativno naelektrisana elektrona, čineći atom električki neutralnim – sve dok jonski pogonski sistem ne stupi u akciju. U jonskom motoru („trasteru“), elektronski zrak, sličan onom katodnom koji je osvetljavao ekrane u starim TV, bombarduje ksenonske atome. Kada taj zrak izbije elektron iz jednog atoma, ostaje električki nestabilan atom: 54 pozitivna naboja i 53 negativna. Sada sa električnim nabojem od 1 jedinice, takav atom postaje poznat kao jon. Budući da su sada naelektrisani, ksenonski joni osećaju efekte električnog polja (napona). Zato traster koristi više od 1000 volti za ubrzavanje ksenonskih jona, izbacujući ih brzinom od oko 40 km/s. Svaki jon, iako sićušan, stvara potisak kao reaktivnu silu koja goni letilicu. Joni se ispaljuju iz trastera priblišno 10 puta većom brzinom nego što izlaze gasovi iz rakete klasičnog tipa, što je glavni razlog izuzetne efikasnosti jonskog pogona. Kada bi sve drugo bio jednako, sa istom količinom goriva, brod sa jonskim motorom može da dostigne 10 puta veću brzinu od onog sa normalnim pogonom, odn. brod sa jonskim pogonom bi mogao da nosi mnogo manje goriva za obavljanje istog posla od broda koji koristi standardnu propulziju. To i daje povoda Nasi da pokreće ekstremno ambiciozne misije poput „Dawna“. Količina ksenona koji ističe iz motora vrlo je mala. Pri najjačem „gasu“, sistem koristi samo 3,25 miligrama u sekundi, tako da za 24 časa neprestaog rada sagori samo oko 280 gr ksenona. Zato što je potrošnja ksenona tako mizerna, odgovarajući potisk je vrlo mali. Glavni motori na nekim međuplanetnim letilicama stvaraju potisak koji je 10.000 puta veći ali, naravno, takvi sistemi su toliko gladni goriva da je njihova krajnja brzina ipak ograničena. Snaga jonskog motora na brodu uporediva je sa težinom lista papira. Ovo je jedan od eksperimenata koji možeš izvesti u sigurnosti doma: stavi list papira na dlan i osetićeš istu silu koju stvara jonski traster. Zbog tako velike efikasnosti u potrošnji, traster ne može da stvori potisak za nekoliko minuta, kao većina motora, već za nekoliko meseć pa čak i godina. U bestežinskim uslovima i bez trenja efekti takvog pogona su takvi da letilice mogu da dostignu vrlo, vrlo velike brzine. Jonski pogon postiže ubrzanje sa velikim strpljenjem. Tokom misije, „Dawn“ leti sve dalje od Sunca, ali dokle god bude na oko dvaput većoj daljini od Zemlje, njegovi solarni paneli će davati dovoljno snage da pokreću jonski pogon pri najvećem „gasu“. Tako podešen, postiže se ubrzanje od oko 7 m/s/dnevno, tj. 24 km/h/dnevno: jedan čitav dan potiskivanja menja brzinu letilice za 24 km/h. To znači da je „Dawnu“ trebalo puna 4 dana da ubrza od 0 do 100 km/h. To nam ne budi sliku dragstera, ali mrvičasta potrošnja ksenona omogućava da potisak traje daleko duže od 4 dana. Kada je trebalo da uđe u orbitu oko Marsa, „Dawn“ je za to potrošio 3 meseca i oko 30 kg goriva. U klasičnoj misiji sa raketnim motorom, manevar bi trajao manje od 25 minuta ali bi bilo potrošeno oko 300 kg goriva. Do kraja misije, sa početnim radom motora na maksimumu pa posle sa manjim gasom kako se bude udaljavao od Sunca, brod će ukupno akumulirati preko 5 godina potiska, što će mu obezbediti efektivnu promennu brzine od 11 km/s, ili skoro 40.000 km/h. To je jednako dostignuću čitave rakete „Delta“ sa 9 bustera, I stepenom, II stepenom i III stepenom, a ovde imamo samo malu sondu. |
Od lansiranja, svi naši čitaoci na Zemlji i oko nje načinili su šest revolucija oko Zemlje, prešavši ukupno oko 37,7 AJ (5,6 milijardi kilometara). Okrećući se oko Sunca na većoj udaljenosti od Zemlje, pa prema tome krećući se manjom brzinom, „Dawn“ je prevalio 27,4 AJ (4,1 milijardu km). Kako se udaljavao od Sunca i približavao Vesti, da bi se uskladio sa njenom brzinom, morao je da nastavi da usporava. Moraće još da „koči“ da bi došao u poziciju za randevu sa Ceresom. Od „Dawnovog“ lansiranja, Vesta je prevalila samo 24,2 AJ (3,6 mld. km), a još usporeniji Ceres samo 22,8 AJ (3,4 mld. km).
Sledeći način za istraživanje napredovanja misije je iscrtavanje načina na koji se „Dawnova“ orbita oko Sunca vremenom menjala. Sonda je sve vreme letela po elipsama (spljoštemin krugovima, ili ovalima čiji krajevi su jednakih dimenzija), tako da je kao i svi članovi solarnog sistema koji kruže oko Sunca ponekad dolazila bliže a ponekad dalje od njega.
Pored toga što orbite karakteriše njihov oblik, ili stepen spljoštenosti (to je stepen odstupanja od savršene kružnice) i veličina, one se mogu opisati i po tome kako su orijentisane u prostoru. Koristeći poznati astronomski antropocentrizam, ravan Zemljine orbite oko Sunca (poznata kao ekliptika) može biti dobra referenca. Druge planete ili međuplanetne letilice mogu da putuju po orbitama koje su nagnute za izvesni ugao u odnosu na nju. Ugao između ekliptike i ravni orbite nekog drugog tela naziva se inklinacijom (nagibom) te orbite. Vesta i Ceres se ne okreću oko Sunca u istoj orbiti kao Zemlja, te „Dawn“ mora da uskladi svoju orbitu sa svojim ciljevima. (Velike planete se okreću bliže ekliptici, a deo težine putovanja je upravo u promeni nagiba orbite putnika, što je energetski vrlo skup zadatak.)
Sada konačno da vidimo na koji način je „Dawn“ menjao oblik, veličinu i inklinaciju svoje orbite tokom svake protekle godišnjice. Donja tabela prikazuje kakve bi orbite bile da je „Dawn“ prestajao sa pogonom na svaku godišnjicu lansiranja. Naravno, kada je sonda u septembru 2007. bila na rampi, njena orbita oko Sunca je bila ista kao Zemljina. Nakom lansiranja, imao je sopstvenu solarnu orbitu.
|
Min, rastojanje od Sunca (A.J.) |
Max. rastojanje od Sunca (A.J.) |
Inclinacija |
|
|
Zemljina orbita |
0,98 |
1,02 |
0,0° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2007. (pre lansiranja) |
0,98 |
1,02 |
0,0° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2007. (posle lansiranja)) |
1,00 |
1,62 |
0,6° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2008. |
1,21 |
1,68 |
1,4° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2009. |
1,42 |
1,87 |
6,2° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2010. |
1,89 |
2,13 |
6,8° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2011. |
2,15 |
2,57 |
7,1° |
|
Vestina orbita |
2,15 |
2,57 |
7,1° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2012. |
2,17 |
2,57 |
7,3° |
|
Dawnova orbita 27. septembra 2013. |
2,44 |
2,98 |
8,7° |
|
Ceresova orbita |
2,54 |
2,99 |
10,6° |
Za čitaoce koji ne vole da se mnogo bakću sa brojevima, proučavanje tabele će im pomoći da uoče kako je „Dawn“ strpljivo prilagođavao svoju orbitu tokom odmicanja misije. Primetićete da je pre dve godine putanja „Dawna“ bila potpuno ista kao Vestina. Postizanje te savršene usklađenosti bio je, naravno, produkt dugog leta započetog u istoj orbitnoj ravni kao i Zemlja. a završio se postepenim ulaskom u orbitu oko Veste. Dok je odlazak bio mnogo lakši, sâmo usklađivanje orbite sa Vestom je zahtevao izvanredna dostignuća jonskog sistema. Bez te tehnologije, Nasin „Discovery“ program ne bi imao šanse da obavlja istraživačke misije sa tako puno detalja. Ali sada, „Dawn“ želi da ode još dalje. Otkrivši toliko mnogo Vestinih tajni, ovaj uporni istraživač je ostavio ovu protoplanetu iza sebe. Nijedna sonda u istoriji do sada nije napustila orbitu jednog udaljenog nebeskog tela solarnog sistema i uputila se ka orbiti druge vanzemaljske destinacije. Kao pravi interplanetarni brod, „Dawn“ će povećati, preoblikovati i svojoj novoj orbiti dati drugi nagib, tako da će do 2015. biti istog oblika kao Ceresova. Misija ka Ceresu i Vesti bi bila potpuno nemoguća bez genijalnog jonskog pogona.
„Dawn“ je trenutno na 23.000.000 km od Veste i 44.000.000 km od Ceresa. Takođe je i 3,24 AJ (496.000.000 km) od Zemlje, ili 1230 puta dalji od Meseca. Radio–signal, koji putuje brzinom svetlosti za round–trip treba 55 minuta.
U ranijim textovima o ovoj misiji sa napisao da su „Dawnovi“ solarni paneli najjači ikada korišćeni u jednoj međuplanetnoj misiji. Iako je letilica misije „Rosetta“ koja je nenadano okončana početkom ovog meseca, imala panele površine 53 m2 („Dawn“ samo 32 m2), njihova efikasnost je ipak bila manja od „Dawnovih“.
1. Za 5. godišnjicu „Dawn“ se nalazio 160 hiljada km od Veste i 62 miliona km od Ceresa. Zemlja se nalazila na 2,18 AJ od njega, tj. 840 puta dalje nego što je Mesed udaljen od Zemlje. Radio–signalu je trebalo 18 minuta da prevali to rastojanje.
2. ethodni rekord je držala letilica „Deep Space 1“, koja je koristila iste motore. Njena efektivna promena brzije je iznosila 4,3 km/s (34.560 km/h). Naglašavam da ovo nije brzina kretanja letilice!
|
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?
