Nepunu godinu do randevua sa malom planetom Ceres, „Dawn“ i dalje progresivno napreduje u svojoj ambicioznoj avanturi. Kako se približava svom cilju, jedina letilica sa Zemlje koja je ikada toliko dugo boravila u asteroidnom pojasu između Marsa i Jupitera, nastavlja da se postepeno udaljava od Zemlje i Sunca. Većinu vremena „Dawn“ provodi u konstantnom stvaranju jonskog potiska, oblikujući svoju heliocentričnu orbitu na takav način da će u vreme kada se približi Ceresu istraživač i strani svet putovati zapravo u istoj orbiti oko Sunca.
U redovnim osvrtima na ovu misiju, rekli smo da će “faza približavanja” Ceresu započeti početkom 2015. godine, i da će se to obaviti po već isprobanom receptu spiralne orbite. Prva orbita, u nastupu ingenioznosti nazvana RC3, sa koje će biti obavljena intenzivna naučna posmatranja, biće na visini od oko 13.500 km. Ali zahvaljujući izuzetnom jonskom pogonu, “Dawn” će iskazati izuzetnu sposobnost da zauzime tri različite orbitne lokacije sa kojih će preduzimati dalja proučavanja tajanstvenog sveta.
Hajde danas da vidimo na koji način će naš brod putovati sa jedne orbite na drugu. Iako neki od tih planova izgledaju samo kao lepa ideja, oni su mnogo više od toga: oni su već sprovođeni sa neviđenim uspehom – “Dawn” je uspeo da intenzivno manevriše po orbiti tokom svoje 14-mesečne posete Vesti. Iskusna posada na Zemlji primeniće ta iskustva i tokom misije na Ceres.
Kao što svi koji su ikada išta čitali o jonskom pogonu znaju, njegov potisak je izuzetno efikasan ali ekstremno slab[1]. Takav pogon obezbeđuje ubrzanje ali uz veliko strpljenje. Uz njegov nežni potisak[2], uporediv sa težinom lista hartije, sondi trebaju nedelje da bi se prebacila sa jedne orbite za osmatranje na drugu. Naravno, sa naučne tačke to je korisno, jer je svaka od orbitnih faza dizajnirana tako da pribavi što više vrednih naučnih podataka.
Svi oni koji su već leteli po Sunčevom sistemu, kao i oni ostali koji razmišljaju o različitim orbitama bez nekog praktičnog iskustva, shvataju da što je niža orbita veća je brzina orbitnog kretanja. Ovaj bitan princip je posledica povećanja snage gravitacije sa smanjivanjem rastojanja između masivnog tela i orbitirajućeg objekta. Dakle, brzina mora da bude sve veća da bi se pariralo sve većem gravitacionom privlačenju[3].
Kako “Dawn” bude smanjivao svoju visinu pod uticajem nežnog pritiska svojih jonskih motora, neprestano će kružiti oko Ceresa, sve više osećajući njegov gravitacioni zagrljaj. Efekat kombinovanja tih kretanja ogleda se u tome da će putanja leta sa jedne visine na drugu biti spiralnog oblika. Znači da će, kako se “Dawn” bude spuštao i leteo sve brže i brže oko Ceresa, spirala biti sve uža i uža.
Nakon gravitacionog hvatanja od strane Ceresa (i sonda i Ceres će se kretati u istom smeru oko Sunca brzinom od 17,2 km/s; ipak, kada bude na nekih 50.000 km, sonda će prilaziti objektu brzinom manjom od 37 m/s), “Dawn” će nastaviti da koristi svoj jonski pogon da spiralno uđe u RC3 orbitu visoku oko 13.500 km. Sa te daljine, planeta patuljak će biti 8 puta veća nego Mesec gledan sa Zemlje, odn. kao futbal sa udaljenosti od 3 metra.
Ovo su najbolje slike Ceresa, dobijene Hablovim teleskopom. Kada uđe u RC3 orbitu, kamere “Dawna” će moći da načine slike 20 puta oštrije nego ove.
Za mesec dana “Dawn” će napraviti pet spiralnih krugova tokom prelaska sa RC3 orbite (na 13.500 km) na nadzornu orbitu (na 4.400 km).
Prva “namotavanja” oko Ceresa biće dugačka i spora. Nakon što završi svoja istraživanja na RC3, sonda će se spiralno spustiti do tzv. “nadzorne orbite”, na oko 4.400 km od površine. Tokom tog jednomesečnog spuštanja, biće napravljeno svega pet krugova. Posle tronedeljnog istraživanja i merenja Ceresa sa nove pozicije, “Dawn” će se sve užom spiralom spuštati do HAMO orbite (visoke orbite za mapiranje) na visini od 1.470 km. Na putu do HAMO, brod će namotati dodatnih 30-ak novih spirala, a tamo će provesti 2 meseca u intenzivnim snimanjima. Konačno, spustiće se još niže na orbitu LAMO, visoku samo 375 km, gde će ostati do kraja misije. Tokom dva meseca, da bi sišao sa HAMO na LAMO brod će napraviti oko 160 dodatnih krugova.
Dizajniranje spiralnih trajektorija predstavlja složen i sofistikovan proces. Ovde se ne radi o jednostavnom paljenju motora i čekanju da se stigne na željenu destinaciju, baš kao što nije dovoljno samo stisnuti gas na kolima i čekati da dođeš na odabranu destinaciju. Potrebno je voziti vrlo pažljivo, a upravo to radi “Dawn”. Kako se brod bude okretao oko Ceresa, tako će morati konstantno da menja pravac plavo-zelenog mlaza visokoubrzanih ksenonskih jona da bi ostao na odabranoj zakrivljenoj ruti ka željenoj orbiti[4]. Kalifornijski tim kontrolora misije iz JPL tako će programirati brod da ovaj orijentiše svoje motore tačno tako da u određenom trenutku gura sebe u određenom pravcu da bi ostao na pravom kursu.
HAMO i LAMO. “Dawnu” će trebati dva meseca i 160 spiralnih orbita da bi se sa HAMO orbite (visoke 1.470 km) spustio na LAMO (375 km) (NASA/JPL).
Unutrašnjost broda otkriva sistem ksenonskog napajanja jonskih motora. Svaki motor ima 112 “brzina”, od kojih svaka odgovara tačno određenom utrošku struje i potisku. O tome se staraju 2 brodska računarska kontrolora. Ukupno vreme jonskog potiska tokom misije biće oko 2100 dana, dok je prethodni rekorder “Deep Space 1” to radio 678 dana.
Jonski motori su raspoređeni na sledeći način: motor #1 je smešten ispod vidljivog i infracrvenog spektrometra (koji se ovde ne vidi), a na slici se nalazi krajnje desno. Nasuprot njemu a ispod glavne antene je #2, a duž podužne ose broda se nalazi motor imenovan kao #3.
Okretanje trastera u pravcu potrebnom za ulazak u spiralu oko Ceresa zahteva okretanje čitave letilice. Svaki traster (motor) je okačen o držače sa ograničenim stepenom kretanja. Tokom normalnog rada, vešanje je pozicionirano tako da linija potiska prolazi kroz centar (težište) broda. To je slično upotrebi vanbrodskog motora na čamcu: kada je poravnat sa središnjom osom čamca, ovaj se kreće pravom linijom napred. Ako se motor pomeri iz ose, on i dalje tera čamac ali ga polako okreće. Slično tako skreće i “Dawn”, okretanjem jonskih motora.
Osnovna razlika između čamca i našeg interplanetnog broda je u tome da što se kasnije uključi motor, to je uža krivina kursa. Naš brod mora neprestano da “šteluje” svoje trastere da bi pažljivo koordinisao svoj let sa orbitnim kretanjem. Ne treba smest s uma da “Dawn” zna svoj položaj na orbiti jedino zahvaljujući informacijama o tome gde bi trebalo da se u kom trenutku nalazi, a koje su mu kontrolori misije instalirali. Informacije su bazirane na najboljim procenama kontrolora misije o Ceresovoj gravitaciji, planiranim radom jonskog pogonskog sistema, i mnogim drugim faktorima, ali one nikada ne mogu da budu savršeno precizne. Razmotrimo dva razloga.
Ceres, kao i Vesta, Mesec, Mars i druge planete ili planetolika tela, ima složeno gravitaciono polje. Raspored materijala različite gustine u unutrašnjosti stvara varijacije u snazi gravitacione sile, te će, dok bude u orbiti, “Dawn” biti izložen različitom intenzitetu privlačnih sila Ceresa. Ali ima jedna stvar koja čini značajnu razliku između privlačne sile Ceresa i privlačnih sila nekih drugih svetova: Ceresovo polje nam je potpuno nepoznato. Tek treba da ga izmerimo kada stignemo tamo. Diskretne nepravilnosti u gravitaciji tokom spuštanja “Dawna” izazvaće mala odstupanja od planirane trajektorije. Naš brod će ploviti kroz nepoznate, burne vode.
I jedan drugi fenomen će uticati na fine neusklađenosti. Jonski pogonski sistem će biti odgovoran za promenu orbite, tako da će i sićušne devijacije u planiranom potisku imati značajan efekat. Ako planiramo neki put i odredimo da ćemo prevaliti 60 km vozeći brzinom od 60 km na sat, lako možemo izračunati da ćemo stići na cilj za 60,0 minuta. Ali koliko god se trudili da kazaljku brzinomera držimo sve vreme što bliže brojci od 60 km/h, to nikad nećemo moći dovoljno precizno. Ako nam prosečna brzina bude samo 60,4 km/h, stići ćemo 24 sekunde ranije. Možda nama ta razlika ne znaći mnogo, ali takve minijaturne greške, kada se uzme u obzir “Dawnova” spirala oko Ceresa, može činiti razliku pri postizanju pažljivo odabrane orbite.
Kao rezultat tih i sličnih efekata, kako “Dawn” bude putovao sa jedne posmatračke orbite na drugu, kontrolori misije će morati da podešavaju kompleksni plan leta. Na taj način, motori će biti uključeni par dana a onda će biti isključeni da bi navigatori mogli da utvrde novu poziciju broda. Kada nanišani svoju glavnu paraboličnu antenu ka Zemlji, Doplerov pomak radio-signala će odrediti brzinu broda, a vreme potrebno da radio-signal načini “round trip” će odrediti udaljenost. Kombinovanjem tih podataka sa drugim podacima omogućiće kontrolorima da apdejtuju plan gde da okrenu trastere u sledećoj fazi spirale, provere ga, pa onda još jednom, a tek onda ga preneti do dalekog robota, koji će ga sprovesti u akciju. Taj intenzivni proces će se ponavljati svakih nekoliko dana tokom “Dawnovog” manevrisanja ka nižim orbitama.
Kalifornijski tim je već brilijantno izveo sličan posao tokom prilaska Vesti, ali ovaj prilaz Ceresu ima izvesne razlike. Čak i Sunčevo svetlo slabije sija u ovim udaljenim regionim asteroidnog pojasa. Džinovski solarni paneli[5] će generisati manje električne enegrije za jonski sistem, te će ionako nečujan šapat trastera postajati sve slabiji. Pored toga, Ceres je mnogo masivniji od Veste, pa je i gravitacija jača. Naravno, tim je sročio planove u koje je upleo sve ove i brojne druge faktore da bi uveo „Dawn“ iz jedne orbite u drugu.
„Dawn“ je trenutno 13,3 miliona kilometara (0,08896 AJ) daleko od Ceresa. On je i 261,4 miliona kilometara (1,747 AJ) daleko od Zemlje, odn. 650 puta dalje od Meseca, a 386 mil. km (2,579 AJ) od Sunca. Radio-signalu treba za round-trip 28 minut.
[1] Jonski pogon je 10 puta efikasniji od hemijskog pogona, ali s druge strane ksenonski motori prave potisak koji može da se uporedi sa težinom lista hartije na našem dlanu. Takvom motoru bi trebalo 5 dana da u vakuumu ubrza od 0 do 100 km/h. Treba da podsetim da na sondi uvek radi samo jedan od 3 motora, duhovito nazvanih #1, #2, i #3.
Od 31. VIII 2011, sav potisak i sve manevre obavljao je samo traster #3: ulazak u orbitu oko Veste, kompleksno spiralno spuštanje sa visine od 2.700 km do orbite visoke samo 270 km iznad tla i nazad, i konačno, ponovni ulazak u helio-orbitu ka Ceresu. Od juna prošle godine pogon je nakon dvogodišnje pauze preuzeo traster #2. Do sada, jonski motori su radili 64% vremena provedenog u kosmosu, tj. više od 3,6 godina neprestanog rada.
Do danas, motor #3 je radio polovinu tog vremena, odn. 1,8 godina, motor #1 više od 10 meseci, a #2 godinu dana i još radi. Motori troše svega oko 2,7 mg ksenona u sekundi. Da bi stigao do Veste, „Dawn“ je potrošio 275 kg ksenona, a još će 110 kg do Ceresa. Sa Zemlje je poneo 425 kg goriva.
[2] Pri najjačem „gasu“, svaki od 3 jonska motora pravi potisak od 91 milinjutn.
[3] Recimo, Međunarodna orbitna stanica, koja se nalazi 400 km iznad površine Zemlje, mora da se kreće brzinom od oko 7,6 km/s da ne bi pala na Zemlju. Mesec, koji se nalazi skoro 1.000 puta dalje od ISS, mora da se okreće brzinom od samo oko 1,0 km/s da bi bio u ravnoteđi sa Zemljimon privlačnom silom.
[4] Svaki brodski traster je montiran na jedinstven kardanski sistem pokretan u dve ravni , koji omogućava da se pravac jonskog mlaza menja za nekoliko stepeni. Taj ugao nije veliki; ukupak raspon je manji od ugla koji velika kazaljka na satu načini za 3 minuta!
[5] Brod ima 2 tročlana panela raspona 19,7 metara. U vreme lansiranja 2007. bio je to najveći raspon solarnih panela koji je NASA lansirala na jedno međuplanetno putovanje. Oni poseduju ukupno 13.000 galijum-arsenidnih ćelija koje su odmah po otvaranju davale 10.900 vati struje. Kako se brod buda udaljavao ali i zbog pogubnog degradirajućeg uticaja zračenja max snaga će pasti na samo 1.400 vati. Panele ne napravila evropska kompanija „Dutch Space“. Za ljubitelje avijacije, da podsetim da je to fabrika koja je nekad davno pravila slavne avione „Fokker“.
Dawn na pola svetlosnog sata od Zemlje
|
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?
