NASA opracowuje harpun do pobierania próbek z wnętrza komet

0

Inżynierowie z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt są na początku drogi do opracowania instrumentu pozwalającego na pozyskanie próbki materiału z wnętrza komet. Będzie to harpun, przebijający powierzchnię tych ciał niebieskich.

Pobieranie kometarnego materiału ogranicza się przede wszystkim do próbek pyłu (misja Stardust) lub zewnętrznej warstwy komety (planowana OSIRIS-Rex). Jednakże te dane nie powiedzą nam wszystkiego o badanym obiekcie. Z tego względu inżynierowie z NASA Goddard Space Center opracowują specjalny harpun. Jego celem będzie wbicie się w jądro komety i pobranie stamtąd warstwy materiału.

Przeszkodą do użycia klasycznego wiertła jest słaba grawitacja komety. Osadzenie lądownika, a następnie wykonanie wierceń, okazuje się zbyt skomplikowaną sprawą, a zebrane próbki ograniczają się tylko do zewnętrznej skorupy komety. Na tę warstwę wpływ zapewne miało promieniowanie kosmiczne i słoneczne, które mogło zmienić strukturę znajdujących się tam cząstek.

Dlatego naukowcy z NASA chcą sięgnąć głębiej za pomocą specjalnego harpuna, wystrzeliwanego z sondy w kierunku komety na długiej linie, wzdłuż której z powrotem wróci próbnik z pozyskanym materiałem.

Porównując taki harpun do innych penetratorów, np. Chomika nieudanej misji Fobos-Grunt, dostrzeżemy zalety – ale także wady. Podstawową przewagą harpuna nad penetratorem jest możliwość pobrania materiału bez wymaganego osadzania lądownika. Kolejny plus to głęboka i szybka penetracja, nawet zwartych ciał.

Minusy w użyciu harpuna to przymus stosowania różnych prędkości wystrzelenia w zależności od gęstości badanego obiektu. Główny inżynier projektu Donald Weger twierdzi, że wystarczy przebadać kilka różnych materiałów, z których mogą składać się komety. Laboratoryjne eksperymenty przeprowadza się na otoczakach, piasku, soli albo ich mieszance. Jednakże są to tylko modele, które mogą różnić się od rzeczywistych komet.

Z pomocą może przyjść misja Europejskiej Agencji Kosmicznej – Rosetta i umieszczony na lądowniku instrument MUPUS, czyli pierwowzór Chomika. Jego celem będzie zbadanie własności mechanicznych kometarnego jądra, co pozwoliłoby naukowcom opracowującym harpun lepiej dobrać wymagane do penetracji energie. W tym przypadku ujawnia się kolejna przewaga zwykłego próbnika (np. Chomika) nad planowanym harpunem: równocześnie z pobieraniem materiału można prowadzić badania własności chemicznych, mechanicznych komety lub innego małego ciała Układu Słonecznego. Umieszczenie czujników czy sensorów przy harpunie jest ryzykowne, ze względu na możliwość ich uszkodzenia przy impakcie.

{youtube}OUPDQsT3w34{/youtube}
Symulacja pracy harpuna. Video: NASA Goddard Spaceflight Center (user: davesciwriter)

Testy środowiskowe w laboratorium już trwają. Harpun wystrzeliwany jest ze specjalnej balisty, skonstruowanej z dwóch resorów z samochodów ciężarowych i stalowej linki o grubości 0,5 cala. Gdyby wystrzelić z niego pocisk do góry, przeleciałby 1,5 kilometra. Ze względów bezpieczeństwa, balista wycelowana jest w podłogę. Dodatkowo cały układ przytwierdzony jest do gruntu – energia przy wystrzale jest tak duża, że konstrukcja podczas testów podskakuje.

Pocisk osiąga prędkość około 30 metrów na sekundę. W sam materiał wbija się ostrze harpuna, osłaniające cylindryczny pojemnik na próbki, który związany jest z sondą. Bardzo ważne jest określenie prędkości wystrzału (energii potrzebnej do wbicia się w kometę) z dużą dokładnością, ponieważ istnieje możliwość przebicia się przez jądro komety na wylot. Naukowcy z zespołu projektanckiego postulują w tym przypadku wyniesienie sondy wyposażonej w kilka rodzajów harpunów, by mogła ich używać do różnych materiałów tworzących badane obiekty.

Na koniec pozostaje pytanie: dlaczego badać komety z tak dużą dokładnością? Korzyści odniesie wtedy wiele nauk. Przykładowo: nauka o planetach i formowaniu się Układu Słonecznego, ponieważ komety są obiektami pochodzącymi z jego początków. Astrobiologia, gdzie zakłada się dostarczenie na Ziemię pierwszego materiału budującego żywe organizmy przez komety. Szczególnie dla nauki o pochodzeniu życia ważne jest pobranie materiału z wnętrza komety, gdzie cząstki organiczne chronione są przed zmianami wynikającymi z promieniowania.

Badania wnętrza komet są ważne także ze względu na możliwość kolizji tych ciał z Ziemią w przyszłości. Poznanie ich składu pozwoli dobrać najodpowiedniejszą technikę zaradczą przeciwko zderzeniom.

Źródło: NASA

Wizualizacja harpuna wbitego w jądro komety. Zewnętrzna (szara część) przebija materiał, do wewnętrznej (białej) dostają się próbki. Następnie pojemnik z próbkami zabierany jest przez sondę z powrotem, penetrator harpuna pozostaje wbity w kometę. (Credits: NASA/Chris Meaney/Walt Feimer)

Share.

Comments are closed.