Astronautika: misije

Kako javlja glavni inženjer i direktor misije „Dawn“, njegova sonda je upravo završila izuzetno uspešnu kampanju prikupljanja slika i podataka sa jedine planete patuljka u solarnom sistemu, Ceresa. Danas, 12. novembra, navršilo se tačno 6 godina od kako je sonda ušla u glavni asteroidni pojas.

Iako je “Dawn” bila prva sonda koja je dospela do jedne planete patuljka, uspeh misije “New Horizons” ju je medijski prosto oduvao. Čak sam i ja prestao da pošem izveštaje o misiji na Ceres, iako sam to ranije radio makar svakog drugog meseca. Pošto “Dawna” nisam pratio od letos, hajde da vidimo šta radi ovaj 1.240 kg težak robot koji vredno i bez zastoja radi u kosmosu preko 8 godina.

Elem, sonda je provela više od dva meseca okrećući se na visini od 1.470 km iznad stranog sveta. Ko je čitao moje ranije blogove, znaće da se radi o orbiti HAMO, tj. High Altitude Mapping Orbiti, označavanoj često jednostavno kao trećoj orbiti.

dawn1 690

Mapa prikazuje imena objekata na Ceresu koja je odobrila Međunarodno astronomsko udruženje. Većina do sada prihvaćenih imena se može naći ovde. Mali krater Kait (nazvan po drevnoj hetitskoj boginji žita) uzet je za definisanje nultog meridijana. Postoji dogovor da krateri nose imena svetskih bogova i boginja poljoprivrede i vegetacije, a da ostali objekti budu imenovani po različitim poljoprivrednim praznicima.

Za svaku revoluciju, leteći preko severnog pola ka južnom a onda ponovo ka severnom, “Dawnu” treba 19 sati. Rukovodioci misije su pažljivo odabrali orbitne parametre da bi koordinisali brodski let sa 9-časovnom rotacijom Ceresa (jednim njegovim danom) i vidnim poljem kamere tako da za 12 orbita iznad osvetljene hemisfere (za jedan “ciklus” mapiranja) “Dawn” može da fotografiše celokupan teren.

Tokom svakog od 6 ciklusa mapiranja, robot je držao svoju kameru i spektrometre za mapiranje u infracrvenom i vidljivom spektru[1] pod drugačijim uglom. Tokom prvog ciklusa (17.-26. avgusta), “Dawn” je gledao pravo dole. Tokom drugog, gledao je malo unazad i levo tokom tog tuceta orbita. Tokom trećeg mapiranja, okrenuo je svoje senzore malo unazad i desno. Tokom četvrtog ciklusa, okrenuo se unapred i levo. Peti je gledao pravo napred, a šesti i finalni ciklus (12-21. oktobar) unazad ali dalje nego prilikom trečeg ciklusa.

Kao rezultat ovog intenzivnog kartografisanja dobili smo vrlo bogatu kolekciju fotografija ovog udaljenog sveta[2]. Zamisli na trenutak te fotografije ali ne iz tačke sonde već iz tačke neke lokacije na tlu. Svaka od njih na površini je snimljena iz različite perspektive nekoliko puta, što obezbeđuje stereo pogled. Naučnici će sada moći da iz tih slika izvuku jako preciznu 3D mapu pejzaža.

Dawnova” nagrada za dva meseca teškog rada mnogo je veća od Ceresove detaljne topografije. Tokom prvog i petog ciklusa mapiranja, sonda je koristila sedam filtera u boji[3], obezbedivši široko pokrivanje u vidljivim i infracrvenim talasnim dužinama.

dawn2 690

Mapa Ceresa u lažnim bojama konstruisana je od slika tokom prvog ciklusa mapiranja sa visine od 1.470 km. Mapa čini kombinaciju slika dobijenih kroz filtere koje u očima čoveka izgledaju kao ljubičasta (440 nm), blizu granice vidljive crvene (750 nm) i nevidljive infracrvene (920 nm). Pošto je ljudsko oko dobro u obradi vizuelnih informacija, ovakve slike su zgodne za ilustrovanje različitog sastava ili ostalih svojstava materijala na Ceresovoj površini. Slika veće rezolucije i objašljenja.

Tokom pravljenja više od 6.700 slika, letilica je iskoristila svoje mapirajuće spektrometre da bi napravila i 12,5 miliona spektara. Svaki od njih sadrži mnogo finija merenja boja i širi raspon talasnih dužina neko slike koje su pravile kamere. Za uzvrat, kamere imaju veću oštrinu i mogu da razlikuju detaljnije geološke strukture. Kako bi neki rekli, spektrometri nude bolju spektralnu rezoluciju a kamere bolju prostornu rezoluciju. Na sreću, ne radi se niokakvom takmičenju, jer “Dawn” ima oboje, te instrumenti obezbeđuju komplementarna merenja.

Dok naučnici budu metodično analizirali ogromnu količinu informacija i pretvarali ih u znanje, mi možemo da odemo u Ceresovu galeriju slika i pregledamo neke od njih, otkrivajući velike razlike u terenu, ravnom ili brdovitom, iznenađujuće svetlom ili tamnom, jedinstvenom u solarnom sistemu ili možda već viđenom, ali uvek intrigantnom.

davn3 690

Deset slika iz prvog “Dawnovog” mapirajućeg ciklusa kombinovane tako da krater Occator bude u sredini. Krater ima otprilike 90 km u prečniku.

dawn3detalj

Detalj gornje slike

dawn4

“Dawn” odavno snima Ceres u punoj rezoluciji tokom full rezolucije, koja traje oko 9 sati. Ovaj mozaik je napravljen 19. februara sa udaljenosti oko 46.000 km.

Među dilemama koje muče naučnike, jeste priroda blještavih regiona na površini. Postoji mnogo lokacija na Ceresu koja prikazuju blještavilo nekog materijala, ali se nijedno ne može da meri sa kraterom Occator. Još dok se “Dawn” približavao Ceresu, kamere su iz kosmosa uočavale tajanstveni bljesak, pa je izgledalo kao da navodi pa čak i mami brod da priđe bliže. Sada posedujemo izvrsne fotografije i lepe spektre koji će nam pomoći da utvrdimo sastav a možda čak i način na koji sjane površine nastaju. Zahvaljujući izvanrednoj snazi naučnih metoda, sa pažnjom očekujemo rezultate. (A dok čekaš rezultate, možeš ovdeda daš svoj glas za ono što ti misliš da je u pitanju.)

Naučnike takođe zbunjuje i broj i distribucija kratera na Ceresu. Kako sam napomenuo u poslednjem javljanju, postoji mogućnost da je led (kao glavna komponenta) pomešan sa materijalom koji se nalazi na površini ili tu negde blizu površine, i da to čini da čitava površina “teče”, mada vrlo sporo u poređenju sa ljudskim životom. Ali na duže vreme gledano, ledničko sporo kretanje može biti vrlo značajno. Većina Ceresovih kratera je nastala u sudarima sa mnogim telima koja tumaraju tim delom Sunčevog sistema. Ceres živi u surovom komšiluku, a to što je najmasivnije telo na potezu između Marsa i Jupitera[4] ne čini ga imunim na napade. Naprotiv, njegova gravitacija ga čini čak i osetljivijim, jer privlači brojna tela u prolazu. Ali kada se formira krater, očekuje se da vremenom polako izbledi i nestane (da se “izravna”). Ali Ceres ima mnogo više kratera nego što su mnogi naučnici predviđali, naročito na malim geografskim širinama gde je Sunčevo zagrevanje slabije. Očigledno je da se ideja o očekivanom postepenom nestajanju kratera nije pokazala baš kao ispravna. Možda je razlog za sporo kretanje materijala to što je temperatura niža od predviđene (pa je kretanje previše sporo), ili zato što je sastav tla drugačiji nego što mi mislimo, a možda je u pitanju nešto treće? Uz to, krateri nisu raspoređeni kako bi se očekivalo nakon nasumičnih udara; neki regioni sadrže mnogo više kratera od drugih. Možda će nam istraživanje te heterogenosti dati uvid u geološke procese koji i danas postoje na ovoj planeti patuljku.

dawn5

Ova obojena topografska mapa (Ameri kažu color-coded) zasnovana je na opservacijama tokom druge orbite za mapiranja sa visine od 4.400 km. Naravno, na Ceresu nema nivoa mora, ali tamno plava na slici označava 1.570 m ispod referentnog nivoa, a braon 4.270 m iznad. Na slici se lepo vide blještave zone i uzdignuti zidovi kratera.

dawn6

Dawnove” četiri orbite za mapiranje prikazane u razmeri sa Ceresom, koji ima oko 950 km u prečniku. Orbita RC3 (23. april-9. maj) imala je visinu od 13.500 km i period od 15 dana;
Orbita Survay (6.-30. juna) 4.400 km, 3,1 dan;
HAMO (4. avg-15. okt.) 1.450 km, 19 sati;
LAMO (8. dec.-do kraja misije) 375 km, 5,5 sati.

Dawnov” poklon iz ove treće po redu velike naučne kampanje uključuje i više od stereo i kolor fotografija plus vidljivih i infracrvenih spektara. Precizno praćenje letilice tokom kretanja izazvanog Ceresovim gravitacionim privlačenjem omogućiće naučnicima da proračunaju raspored mase na asteroidu[5]. Sprovođenje takvih merenja predstavljaće jednu od tri prioritetnih sonde na niskoj orbiti, kada “Dawn” bude najjače izložen gravitacionim strujama, mada već sada počinje da se nazire struktura gravitacionog polja. Već ovog meseca moći ćemo da pratimo te male promene u visini orbite sonde, kada se ona bude spustila na manje od 380 km od površine.

Ostala dva prioriteta finalne faze misije činiće merenja neutronskog spektra i gama-zračnog spektra[6], koji bi trebali da pomognu da se utvrdi vrsta atoma prisutnih na i u blizini površine. Slabašna radijacija sa Ceresa teško je merljiva sa visina na kojima je “Dawn” do sada operisao. GRaND (gamma ray and neutron detector) radi od 12. marta[7] (čim je “Dawn” ušao u orbitu), ali to je bila samo priprema za nisku orbitu.

Na veliko oduševljenje naučnika, jedan od GRaND-ovih senzoraje je čak i sa druge orbite za mapiranje (tzv. Survay orbite za nadzor) potpuno neočekivano otkrio tragove zračenja Ceresa. Elektroni visoke energije su potom detektovani u istom regionu kosmosa iznad površine Ceresa i tokom sledeće tri uzastopne orbite. Elektroni i ostale subatomske čestice struje iz pravca Sunca u onom što nazivamo solarnim vetrom, a naučnici razumeju kako ih planete sa magletnim poljem ubrazavaju do velikih energija. Zemlja je jedan od primera planeta sa magnetnim poljem, ali se verovalo da Ceres nije. Zato sada naučnici imaju neočekivano zadovoljstvo ne samo da utvrde fizički mehanizam odgovoran za ovo otkriće već i da odrede šta još krije ova patuljasta planeta.

dawn7

“Dawn” je napravio ovu fotografiju u blizini 0° geografske dužine na severnoj polulopti 5. septembra tokom trećeg ciklusa mapiranja sa visine od 1.470 km. Oxo krater je desno (prečnika 9 km), i u njemu se vidi svetli materijal. Krater je dobio ime po bogu poljoprivrede brazilskog plemena Yorube.

dawn8

Slika prikazuje rad centralnog jonskog motora tokom leta visoko iznad noćne strane Ceresa, koji se vidi kao uzani srp ispod sonde.

dawn9

Ksenonski jonski motor. Dok brzina izduvnih gasova kod konvencionalnih raketa zavisi od hemijske energije molekulskih veza u gorivu i limitirana je na oko 5 km/s, dotle su električni motori limitirani jedino električnim naponom kojim raspolaže letilica, te je brzina naelektrisanih čestica u rasponu od 15-35 km/s. Prečnik svakog ot 3 motora je 30 cm. Pri maksimalnom naponu od 2,6 kW motori stvaraju potisak od 92 mN.

Nekoliko puta tokom svakog od šest ciklusa mapiranja, “Dawn” je trošio po nekoliko grama dragocenog hidrazinskog goriva[8] da bi se zarotirao tako da glavna antena bude okrenuta ka Zemlji. Naime, nakon obavljenih dnevnih zadataka svoje misije, sonda je tokom noći slala određene rezultate svoga rada ka Nasinim DSN antenama na Zemlji. Ali “Dawn” je prikupljao toliko podataka tokom svake poluorbite – koja je trajala oko 9,5 časova – da nije bio u stanju da ih sve odjednom pošalje radiom i isprazni svoju memoriju. Zato je na kraju svakog ciklusa mapiranja sonda morala da fiksira glavnu antenu ka Zemlji i da puna dva dana (oko 2,5 revolucije) neprestano šalje akumulirane podatke i slike nama dole na Zemlji.

Nakon poslednjeg ciklusa mapiranja, nakon prenošenja poslednje informacije stornirane u svom računaru, robotski istraživač nije gubio vreme diveći se svom delu. Ima još mnogo toga što mora da obavi. 23. oktobra u 15:30 uključio je jonski motor #2 (isti onaj pomoću kojeg je u lunu sišao sa druge na treću orbitu) i započeo sedmonedeljno spiralno spuštanje ka četvrtoj orbiti. (napredak letilice u ovoj fazi možeš da pratiš ovde i na Nasinom Twitteru). Od kada je napustio Zemlju, “Dawn” je kompletirao više od 5,4 godine jonskog pogona, a kompleks spuštanja na manje od 380 km predstavlja finalnu pogonsku kampanju u čitavoj ovoj vanzemaljskoj ekspediciji. (Jonski pogonski sistem će povremeno biti korišćen za mala doterivanja do konačne orbite).

Plava svetla u “Dawnovoj” kontroli leta koja su pokazivala da li brodski pogon radi bila su isključena još od 13. avgusta. Sada su ponovo uključena, služeći kao konstantni podsetnik da je pogon na ovoj ambicioznoj misiji ponoovo uključen na putu ka novoj destinaciji.

“Dawn” se sada nalazi na 1.19761,74 km od Ceresa. Takođe je i na 3,118 AJ (466,51 mil. km) od Zemlje, ili 1.167 puta dalji od Meseca. Radio-signalu treba za “round trip48 minuta.

 


[1] Ovaj izvrsni instrument su proizveli Talijani („Galileo Avionica“ u saradnji sa „Instituto Nazionale di Astrophysics“) i nazvali ga VIR. Svaka njegova slika beleži koliko je jaka svetlost u više od 400 talasnih dužina u svakom pikselu.

[2] Trenutno, Ceres je od nas udaljen oko 470.500.000 km. Ko voli, ovde može uživo da prati kako se Ceres kreće kroz kosmos. Ceres nam je bio najbliži u julu (~290 mil. km) i udaljavaće se sve do februara 2016. (~591 mil. km).

[3] Frejming kamere su proizveli Nemci (Max Planck Institute for Solar System Research i German Aerospace Center). Zbog značaja, sistem se sastoji od dve identične i fizički odvojene kamere, svaka sa sopstvenom elektronikom, optikom i strukturom.

[4] Prosečno, ta udaljenost je preko 550 mil. km (3,68 AJ). Ko voli da se igra, ovde su mu data međusobna udaljenja planeta. Zanimljivo!

[5] Npr., ako postoji neki veliki region neobično gustog materijala, čak i ako je on duboko ispod površine, brod će malo ubrzati leteći ka njemu. Kada „Dawn“ preleti iznad, ista masivna struktura će malo usporiti njegovo kretanje.

[6] Merenja obavlja instrument GRaND. Gama zraci predstavljaju vrlo, vrlo visokofrekventnu vrstu elektromagnetnog zračenja, iza vidljive svetlosti, iza ultraljubičastog zračenja, pa čak i iza rendgenskog zračenja. Neutroni se vrlo razlikuju od γ zraka. Oni su elektro-neutralne čestice u atomskom jezgru, malo masivniji od protona, i u većini elemenata neutroni ih brojčano premašuju. Biće impresivno ako GRaND makar detektuje ove dve vrste nuklearnog zračenja, a kamoli ako izmeri energiju svakog. I γ zraci i neutroni predstavljaju produkt sudara kosmičkog zračenja i jezgra atoma u tlu asteroida. Na Zemlji se to retko dešava jer je kosmičko zračenje skrenuto magnetnim poljem planete ili zaustavljeno u gornjoj atmosferi. Ove čestice koje pobegnu sa Ceresove površine u kosmos nose potpis vrste jezgara iz kojih potiču. Kada GRaND presretne to ekstremno slabo zračenje, on beleži energiju, a naučnici onda prevode te podatke u identitet atoma. Srećom, GRaND-ove slike ne zavise od osvetljenosti – regioni u mraku noći nisu ništa tamniji od onih na svetlosti Sunca.

[7] Tada je bio još predaleko da bi uhvatio zračenje sa Ceresa, ali je merio kosmičko zračenje da bi izmerio kontekst za kasnija merenja.

[8] Kada je 2007. lansiran, „Dawn“ je poneo i 45,6 kg hidrazina. Kada je 2012. polazio od Veste, raspolagao je sa 32, 3 kg. To izgleda kao mnogo, ali pošto je 2012. ostao bez jednog (od 4) reakcionog točka koji je služio za fina podešavanja položaja, morao je da troši više goriva nego što je prvobitno planirano. Posle izmene planova o potrošnji, „Dawn“ je do Ceresa potrošio još samo 19,3 kg.

 


Najbolje slike bele fleke u krateru Occator

Novo lice Ceresa

Najoštrije fotografije Ceresa

Dawn započinje drugu fazu mapiranja Ceresa

„Dawn“ ulazi u orbitu 6. marta

Do Ceresa još samo 46.000 km

KOSMIČKA SONDA „DAWN“


 

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži