Dawn – przygotowania do rozpoczęcia badań Westy

0

Amerykańska sonda Dawn, która jako pierwszy bezzałogowy statek wysłany przez ludzi zaczęła krążyć wokół obiektu z Pasa Planetoid, rozpocznie niebawem pierwszą z czterech orbit poświęconych badaniom naukowym Westy. Na Ziemię dostarczone już zostały wspaniałe zdjęcia tego skalnego świata. Pierwsza orbita poświęcona badaniom rozpocznie się 11 sierpnia, na wysokości prawie 2700 km.

Zdjęcia Westy, zrobione do celów nawigacyjnych oraz w ramach przygotowań do naukowych obserwacji, wykonane z odległości 5200 kilometrów, ujawniają pierwsze detale powierzchni. Westa dla obserwatorów z Ziemi jest najjaśniejszym obiektem z Pasa Planetoid i przypuszcza się, iż stanowi źródło dużej ilości meteorytów, które znajdowane są na naszej planecie.

Zdjęcia przedstawiają prawie cały obiekt, co stało się możliwe dzięki szybkiej rotacji planetoidy wokół własnej osi, zabierającej 5 godzin i 20 minut. Rozległe bruzdy, rozciągające się równolegle na długości równika, oddzielają mocno poznaczoną kraterami północną część Westy od bardziej równych terenów jej południowej części, noszącej ślady katastrofalnego wydarzenia w przeszłości.

{youtube}FaUaoy33gHE{/youtube}
Powyższy film złożony został ze zdjęć wykonanych 24 lipca z odległości około 5200 km od Westy / Credits: youtube.com, collectspace, NASA

Westa została odkryta w 1807 roku przez niemieckiego astronoma Heinricha Wilhelma Olbersa. Ten w przybliżeniu sferyczny obiekt posiada wymiary 578 na 459 km. Żelazne jądro otoczone jest skorupą, składającą się w większości z bazaltów, które zostały uformowane w okresie, kiedy Westa posiadała jeszcze gorące wnętrze (4,5 mld lat temu). Z uwagi na niewielki rozmiar planetoidy, ochłodzenie nastąpiło względnie szybko i nie doszło do regeneracji powierzchni, jak to miało miejsce w przypadku większych skalnych obiektów.

W związku z tym przypuszcza się, że Westa posiada jedną z najstarszych najbardziej nienaruszonych powierzchni w Układzie Słonecznym – swego rodzaju zamrożony obraz warunków, jakie istniały krótko po uformowaniu naszego układu. Naukowcy dopuszczają możliwość wpłynięcia wybuchu odległej supernowej na proces spajania fragmentów Westy, przez co napromieniowaniu miałby ulec materiał składowy planetoidy. Radioaktywne procesy rozpadowe miałyby dostarczyć dodatkowego ciepła, które wpłynęło na formowanie obiektu.

Wcześniejsze obserwacje przeprowadzane za pomocą Teleskopu Hubble’a ukazały strukturę, która zdawała się być ogromnym kraterem uderzeniowym w pobliżu południowego bieguna Westy. Krater ten posiada średnicę 459 km i mierzy aż 13 km głębokości. Aby uzmysłowić sobie rozmiar tego krateru uderzeniowego, można by go proporcjonalnie przedstawić jako strukturę wielkości Oceanu Spokojnego na Ziemi. W przybliżeniu 321 870 km sześciennych odłamków zostało wyrzuconych w przestrzeń kosmiczną, część z nich trafiła w postaci znanych nam obecnie meteorytów na Ziemię.

„Te bruzdy znajdują się przede wszystkim na terenach równikowych i są najprawdopodobniej usytuowane prostopadle do kierunku, z którego nadleciało i uderzyło w powierzchnię młodej Westy duże ciało. W momencie impaktu nastąpiła całkowita destabilizacja planetoidy, co spowodowało skurczenie na linii południe-północ. W następstwie doprowadziło to do powstania wybrzuszeń w rejonie równika i pojawienia się bruzd” – mówi Christopher Russel, główny badacz misji.

„Teraz, w momencie gdy rozpoczęliśmy orbitowanie wokół ostatniego niezbadanego świata w wewnętrznym Układzie Słonecznym, możemy zaobserwować, jak bardzo unikalnym i fantastycznym jest miejscem” – mówi Marc Rayman, główny inżynier programu Dawn i menedżer z NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornia).

Sonda Dawn została wystrzelona we wrześniu w 2007 roku za pomocą rakiety Delta 2. Dawn jest pierwszą operacyjną misją międzyplanetarną, która wyposażona została w napęd jonowy. Zamiast spalania ciekłych paliw, dających krótkie, dynamiczne impulsy, system napędowy sondy wykorzystuje energię elektryczną do przyspieszania jonów (z ksenonu) do prędkości dziesięciokrotnie wyższych od prędkości gazów wyrzutowych z napędów chemicznych.

Po przebyciu 2,8 miliardów kilometrów, Dawn została przechwycona przez grawitację Westy 15 lipca, rozpoczynając orbitowanie wokół tego ciała w chwili, gdy znajdowało się ono w odległości około 184 milionów kilometrów od Ziemi. Wstępna orbita sondy przebiegała nad biegunami planetoidy na wysokości 2736 kilometrów. Zachowanie odpowiedniej orientacji umożliwia utrzymanie sondy i jej wielkich paneli słonecznych w oświetleniu słonecznym, zapewniając ciągłość w produkcji energii elektrycznej.

Poruszając się po orbicie z północy na południe, Dawn wykonuje jedno okrążenie Westy w ciągu 3 dni ziemskich. Z uwagi na obrót planetoidy w czasie 5 godzin i 20 minut, sonda może obserwować oświetloną powierzchnię z każdej orbity. Podczas poruszania się z południa na północ nad zacienioną stroną Westy wysyłane są na Ziemię zgromadzone dane i zdjęcia.

Operując na wstępnej wysokiej orbicie poglądowej, instrumenty Dawn będą dostarczały globalnych widoków Westy w paśmie ultrafioletu, światła widzialnego oraz podczerwieni. Spektrometr obrazujący VIR będzie umożliwiał pozyskiwanie zdjęć powierzchni z rozdzielczością ok. 700 metrów, podczas gdy kamera pozwoli rozróżnić szczegóły o wielkości ok. 250 metrów, co zapewni rozdzielczość 150-krotnie lepszą niż ta uzyskana przez Teleskop Hubble’a.

Detektor promieniowania gamma i neutronów (GRaND) sondy Dawn pozwoli badaczom na zmapowanie zawartości różnych pierwiastków w celu określenia składu powierzchni Westy. Analiza drobnych zaburzeń nadawanych przez sondę sygnałów radiowych, spowodowanych przez zmiany prędkości poruszania się po orbicie, pomoże ustalić kształt pola grawitacyjnego oraz scharakteryzować wygląd wewnętrznej struktury planetoidy.

Po wykonaniu siedmiu orbit, czyli po spędzeniu około 3 tygodni na orbicie przeglądowej, na miesiąc uruchomiony zostanie jonowy system napędowy, dzięki któremu wysokość orbity zostanie obniżona do ok. 676 kilometrów. Finalnie przełoży się to na wykonywanie dwóch okrążeń wokół Westy w ciągu jednego ziemskiego dnia.

Sonda Dawn wykona 60 takich okrążeń w ramach trybu mapowania z wysokiej orbity, tzw. HAMO (High-Altitude Mapping Orbit), obrazując powierzchnię planetoidy z nieosiągalną wcześniej rozdzielczością i umożliwiając naukowcom stworzenie map topograficznych ukazujących wysokości wzgórz oraz głębokości kraterów i bruzd.

Po zakończeniu trybu HAMO przez 6 tygodni trwać będzie kolejne obniżanie orbity w przygotowaniu do trybu mapowania z niskiej orbity, tzw. LAMO (Low-Altitude Mapping Orbit). Sonda będzie wtedy krążyć na wysokości 177 km, wykonując jedno okrążenie Westy w czasie czterech godzin.

Poza oczywistym ułatwieniem w pozyskaniu jeszcze bardziej dokładnych zdjęć interesujących obszarów planetoidy, w czasie tego 10-tygodniowego etapu misji szczególnie intensywna praca wykonywana będzie za pomocą detektora promieniowania gamma i neutronów, za pomocą którego będą monitorowane uderzenia cząstek promieniowania kosmicznego o powierzchnię Westy.

Oddziaływanie pola grawitacyjnego planetoidy na orbitę sondy Dawn będzie bardziej wyraźne na niższej wysokości, co pozwoli naukowcom na określenie wewnętrznego rozkładu masy planetoidy.

Po zakończeniu trybu LAMO sonda zostanie skierowana ponownie na orbitę o wysokości ok. 676 km, celem przeprowadzenia drugiej części obserwacji w ramach trybu HAMO. Z uwagi na upływ około 8 miesięcy od rozpoczęcia obserwacji w ramach pierwszego trybu HAMO większa część północnej półkuli Westy będzie oświetlona, umożliwiając zmapowanie wcześniej nie obserwowanych obszarów.

Po spędzeniu roku na badaniach Westy, sonda Dawn w czerwcu 2012 rozpocznie podróż w kierunku Ceres, w pobliże której dotrze w 2015 roku.

(NASA)

Zachęcamy do zapoznania się ze szczegółowym opisem misji Dawn na Polskim Forum Astronautycznym.

Kratery Snowman na zdjęciu wykonanym 24 lipca / Credits: NASA

Zdjęcie ukazujące rejon bieguna południowego, niesamowicie chaotycznie ukształtowaną powierzchnię Westy, gdzie widoczne jest centralne wzniesienie oraz gigantyczne, podobne do zmarszczek bruzdy, które rozciągają się wzdłuż równika planetoidy. Niewidoczne na tym zdjęciu tereny na północ od tych bruzd są z kolei mocno poznaczone kraterami / Credits: NASA

Share.

Comments are closed.