Sonda Stardust
| praf de stele | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Emblema misiunii | |||||
 | |||||
| Imaginea vehiculului | |||||
 | |||||
| Date despre misiune | |||||
| Operator | NASA | ||||
| ID NSSDC | 1999-003A | ||||
| SCN | 25618 | ||||
| Destinaţie | cometele Wild 2 și Tempel 1 | ||||
| Rezultat | Misiune finalizată pe 24 martie 2011 | ||||
| Vector | Racheta Delta II | ||||
| Lansa | 7 februarie 1999 de la Cape Canaveral | ||||
| Locul lansării | Lansați complexul 17 | ||||
| Proprietatea navei spațiale | |||||
| Masa | 380 kg | ||||
| Greutate la lansare | 390.599 kg | ||||
| Constructor | Lockheed Martin | ||||
| Instrumentaţie |
| ||||
| Programul de descoperire | |||||
| |||||
Stardust (termenul englezesc care înseamnă „stardust”) este o sondă spațială construită și lansată de NASA pe 7 februarie 1999 ; în timpul misiunii, sonda a colectat din spațiu câteva molecule și fragmente din cometa Wild 2 , datorită unui material special cu densitate foarte mică numit aerogel și a întâlnit și cometa Tempel 1 pe 14 februarie 2011 . Misiunea s-a încheiat pe 24 martie 2011 , când sonda a rămas fără combustibil.
Aceste probe au fost apoi trimise la sol prin intermediul unei capsule speciale, care a aterizat pe 15 ianuarie 2006 și a fost dusă la Johnson Space Center . De aici au verificat câteva fragmente care au fost ulterior trimise la laboratoare din întreaga lume ( Italia, dacă au ocupat INAF ). Evident, totul într-o cameră aseptică posibil.
Aproximativ 10 fragmente de dimensiuni de ordinul a 100 micrometri au fost găsite lipite în aerogel . A fost apoi lansat proiectul LANDS (Laboratory Analyses of Dust from Space), cu analiza morfologică , chimică , mineralogică și spectroscopică a probelor colectate.
Misiune
După lansarea în 1999 , sonda Stardust a călătorit pe o orbită dincolo de Pământ, dar intersectându-se cu aceasta; racheta Delta II nu avea suficientă energie pentru a ajunge direct la cometa Wild 2 . Apoi, sonda s-a întors pe Pământ în ianuarie 2001 pentru a efectua o manevră gravitatională cu praștie și pentru a lărgi orbita pentru a ajunge la cometă.
În timpul celei de-a doua orbite, sonda a ajuns la cometa Wild 2 pe 2 ianuarie 2004 și a făcut un flyby . Probele au fost colectate din coada cometei și au fost făcute mai multe fotografii ale miezului înghețat. În plus, misiunea a îndeplinit alte câteva obiective, inclusiv zbura la 3300 km de asteroid 5535 Annefrank, cu realizarea diferitelor fotografii la 2 noiembrie 2002 și achiziționarea de praf interstelar. În perioadele martie - mai 2000 și iulie - decembrie 2002 , sonda a fost înclinată spre un curent de praf despre care se crede că provine din afara sistemului solar și au fost recoltate probe.
Capsula cu probele de material s-a întors pe Pământ la aproximativ 10:10 UTC pe 15 ianuarie 2006 în deșertul Utah . Vânturile au mișcat traiectoria cu câțiva kilometri, care totuși au rămas în parametrii așteptați. În timpul reintrării, capsula a călătorit pe o cale aproape plană, cu o viteză de 12,9 km / s, cea mai mare atinsă vreodată de un artefact uman în timpul unei reintrări. NASA a spus că la o astfel de viteză se poate călători de la Salt Lake City la New York în mai puțin de șase minute. Un boom sonor și o minge de foc mare au fost observate în vestul Utah și estul Nevada .
Sonda Stardust a fost deviată pentru a împiedica întoarcerea sa și pe Pământ și mai târziu NASA a extins misiunea ( Stardust NExT ) pentru zborul apropiat al cometei Tempel 1 (fosta țintă a misiunii Deep Impact ) care a avut loc pe 14 februarie 2011 . [1] .
La 24 martie 2011, după obiectivele zborului Tempel 1, sonda a fost plasată pe o orbită care nu-l va aduce în întâmpinarea Pământului sau a Marte în următoarele sute de ani, conform standardelor de siguranță cerute de NASA și a fost dezactivată. [2] [3]
Investigatorul principal al misiunii a fost Donald Brownlee de la Universitatea din Washington .
Sonda
Nava spațială încorporează componente care sunt practic toate utilizate în misiuni care operează în prezent în spațiu sau sunt calificate pentru zbor. Multe componente au fost moștenite de la misiunea Cassini-Huygens , în timp ce altele au fost dezvoltate în cadrul Inițiativei pentru Tehnologii de Spațiu Spațial Mic (SSTI).
Ca misiune de întoarcere a campionului, praful de stele este sever restricționat pentru a evita contaminarea și este evaluat la nivelul 5 de protecție planetară . Cu toate acestea, riscul contaminării interplanetare de către o formă de viață extraterestră este considerat scăzut [4] : impactul particulelor la viteze de mii de kilometri pe oră - chiar și în aerogel - ar distruge orice microorganism cunoscut.
Masa totală a vehiculului, inclusiv propulsorul pe bază de hidrazină necesar pentru manevră, este de 380 kg.
La un capăt al sondei se afla capsula pentru returnarea probelor care conțin suportul pentru aerogel montat pe un braț care permite extinderea acestuia. La capătul opus se afla scutul principal și interfața cu vectorul de lansare. Panourile solare sunt atașate de ambele părți ale sondei. Spre deosebire de multe alte misiuni, după ce au fost explicate, ele nu se orientează spre Soare , deoarece sonda necesită puțină energie și generează o cantitate adecvată de energie pe parcursul traseului lung. Faza de întâlnire, când este necesar să orientăm colectorul și scutul către Cometa Wild 2 indiferent de poziția Soarelui, a fost relativ scurtă. Fiecare panou solar are propriul scut de praf. Restul sondei constă din parabola pentru comunicații și instrumente științifice.
Pe Stardust este prezent sistemul de operare încorporat VxWorks , dezvoltat de Wind River Systems , care rulează pe un procesor ibm rad6000 pe 32 de biți. Există 128 MB de memorie pentru programe și date.
Sarcina științifică
Coșuri de aerogel
Particulele prezente în spațiul interstelar și care provin din cometă sunt capturate într-un aerogel cu densitate foarte mică. Pentru ambele tipuri de particule există mai mult de 1000 cm 3 . Suportul coșului de gunoi deține 90 de blocuri de aerogel într-o rețea metalică, similar cu cuburile de gheață. Liantul are aproximativ dimensiunea unei rachete de tenis.
Când sonda a zburat aproape de cometă, viteza de impact a particulelor din coadă a fost de aproximativ 6100 m / s, de peste nouă ori viteza unui glonț tras de o pușcă.
Pentru a colecta particulele fără a le deteriora, a fost utilizat un material solid pe bază de siliciu cu o structură spongioasă și poroasă, constând din 99,9% din volumul său de vid. Aerogelul este de 1000 de ori mai puțin dens decât sticla, o altă structură solidă pe bază de siliciu. Când o particulă lovește aerogelul, aceasta se scufundă în material, săpând un microtunel de până la 200 de ori dimensiunea particulei, încetinind și oprindu-se. Aerogelul este transparent (o proprietate care i-a adus porecla de „fum solid” sau „fum albastru”), astfel încât oamenii de știință pot detecta ulterior particule pe baza urmelor lăsate de ei.
Aerogelul este conținut într-o capsulă de întoarcere, care s-a separat de nava spațială și a făcut o parașută aterizând pe pământ, în timp ce nava spațială și-a pornit motoarele pentru a orbita soarele.
Debarcarea capsulei a ridicat multe îngrijorări, deoarece designul parașutei era comun cu cel folosit pentru Genesis Probe , a cărui capsulă s-a prăbușit la sol din cauza unei defecțiuni a parașutei. Cu toate acestea, debarcarea capsulei sondei Stardust a fost lipsită de evenimente și a avut loc în deșertul Utah .
Au fost făcute aproximativ un milion de fotografii cu aerogel, pentru a surprinde fiecare porțiune mică a acestuia. Acestea au fost trimise la un proiect de calcul distribuit numit Stardust @ home pentru cercetarea particulelor.
Analizor de praf cometar și interstelar
CIDA ( Comet and Interstellar Dust Analyzer ) este un spectrometru de masă care determină compoziția fiecărui bob de praf care afectează o anumită placă de argint .
Instrumentul separă masele ionilor prin compararea timpilor de trecere a acestora prin instrument. Principiul de funcționare este după cum urmează: atunci când o particulă de praf lovește ținta instrumentului, ionii sunt extrși din acesta printr-o rețea electrostatică. În funcție de sarcina rețelei, se pot extrage ioni pozitivi sau negativi. Ionii extrasați se deplasează prin instrument și sunt reflectați de un reflector și detectați într-un detector. Ionii mai grei durează mai mult pentru a se deplasa prin instrument decât cei mai ușori, astfel încât timpul poate fi folosit pentru a calcula masa lor.
Acest instrument a zburat la bordul Misiunii Giotto și în două sonde ale Programului Vega , obținând date unice despre compoziția chimică a particulelor provenite din coma cometei Halley .
Jochen Kissel de la Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik din Garching bei München , Germania , unde a fost dezvoltat instrumentul, este co-investigator . Electronica a fost construită de von Hoerner & Sulger GmbH și software-ul dezvoltat de Institutul meteorologic finlandez . [5]
Camera de navigație (NAVCAM) a fost utilizată în principal pentru direcționarea în zbor , dar a oferit și imagini de înaltă rezoluție ale cometei. În special, prin intermediul acesteia, sonda și-a efectuat navigarea în timpul apropierii de țintă, menținând distanța corectă, astfel încât să poată colecta în mod adecvat probele. Imaginile de înaltă rezoluție luate în abordare, în distanță și în faza intermediară au fost utilizate pentru a construi o hartă tridimensională a nucleului pentru a înțelege mai bine originea, morfologia, orice neomogenități mineralogice ale nucleului și starea rotație. Imaginile sunt realizate prin diferite filtre, care furnizează informații despre gaze și compoziția acestora, precum și dinamica pulberilor.
Camera iese dintr-un „periscop” format dintr-o oglindă pliată orientată dincolo de scut, care ține corpul camerei departe de calea particulelor de praf. O a doua oglindă permite camerei să filmeze indiferent de orientarea sondei. Proiectarea unei oglinzi duble crește fiabilitatea sistemului; de fapt, ambele oglinzi pot fi folosite pentru fotografierea și navigarea. În acest fel, în timpul abordării, acestea sunt utilizate pentru navigare și pentru imagini, în timp ce atunci când sonda se îndepărtează, oglinda secundară permite camerei să se rotească înapoi, ocolind oglinda principală. Dacă praful ar fi zgâriat oglinda principală, ar fi putut fi făcute imagini clare folosind oglinda secundară intactă, totuși acest lucru nu s-a întâmplat și sonda rămâne capabilă să facă imagini bune cu ambele oglinzi.
La începutul misiunii, performanța camerei a fost amenințată de contaminarea cu substanțe volatile provenite de la sondă, care au scăpat și au fost redepozitate parțial pe cameră, producând imagini neclare. Deși acest inconvenient nu ar fi compromis obiectivul științific primar (adică colectarea de probe cu aerogel), ar fi redus rezultatele științifice. Pentru a rezolva problema, încălzitoarele electrice au fost supraîncărcate și utilizate pentru a menține camera la o temperatură acceptabilă. O problemă similară a avut loc și în misiunea Cassini-Huygens .
Scut și monitor
Scut
Scutul este conceput pentru a proteja vehiculul în timpul călătoriei către cometă și este format din trei secțiuni, două pentru a proteja panourile solare și restul pentru a apăra structura principală a sondei. Primul strat este format din panouri din materiale compozite. A fost conceput pentru a se apăra împotriva particulelor cu diametrul de până la un centimetru.
Monitor de flux de praf
Acest instrument este montat în fața scutului și controlează fluxul și distribuția particulelor. A fost dezvoltat sub îndrumarea lui Tony Tuzzalino de la Universitatea din Chicago și permite detectarea particulelor mici de câțiva micrometri. Un plastic foarte polarizat generează impulsuri electrice atunci când este lovit sau pătruns de particule mici la viteză mare.
Studiul probelor
Probele au fost zburate din Utah la baza forței aeriene Ellington din Houston și mai târziu la Johnson Space Center . Containerul a fost dus într-o cameră curată care are un "factor de curățenie de 100 de ori mai mare decât cel găsit într-o sală de operații a spitalului", pentru a evita contaminarea probelor [6] . Centrul spațial Johnson găzduiește, de asemenea, majoritatea probelor de rocă lunară aduse pe Pământ de misiunile programului Apollo .
NASA a făcut o estimare preliminară a unui milion de particule microscopice de praf prinse în aerogel. Există 10 particule de 100 micrometri și cea mai mare măsoară 1 milimetru. Probele sunt analizate de 150 de oameni de știință din întreaga lume.
Se estimează că există 45 de impacturi de praf interstelar în colectorul de pe cealaltă parte a colectorului pentru particulele cometei. Căutarea acestor mostre a fost încredințată unui grup de voluntari prin proiectul Stardust @ home .
Analize
La o conferință de presă din 13 martie 2006 , oamenii de știință ai NASA au raportat [7] că au găsit minerale care s-au format la temperaturi ridicate, inclusiv olivină , diopsid , forsterit (care în formă de bijuterie se numește peridot ) și anortită . Aceste rezultate sunt în concordanță cu observațiile astronomice anterioare ale stelelor tinere, iar praful de olivină este frecvent prezent acolo unde se crede că are loc formarea cometei. Au fost, de asemenea, în concordanță cu detectarea spectrală a olivinei în cozile altor comete.
Extinderea misiunii: Studiul Tempel 1
La 19 martie 2006 , cercetătorii care controlau misiunea au anunțat că intenționează să direcționeze sonda către cometa Tempel 1 , care a fost afectată în timpul misiunii Deep Impact din 2005 . Această posibilitate a fost deosebit de interesantă deoarece sonda Deep Impact nu a reușit să surprindă o imagine bună a craterului format pe cometă, din cauza prafului ridicat. [1]
La 3 iulie 2007, această extindere a misiunii a fost aprobată cu numele: New Exploration of Tempel 1 (NExT) - New exploration of Tempel 1. Această investigație a permis, datorită comparației dintre datele colectate de cele două sonde, să studieze modificări care au avut loc pe nucleul cometar după trecerea apropiată la Soare, extinzând în același timp cartografia nucleului cometar. În acest fel, a contribuit la răspunsul la câteva întrebări privind „geologia” nucleelor cometare care au rămas nerezolvate din întâlnirile anterioare, cum ar fi, de exemplu, dacă fluxurile de suprafață fotografiate anterior au loc într-un mod similar cu un praf în mișcare sau mai degrabă cu un lichid.
Zborul cometei Tempel 1 a avut loc pe 14 februarie 2011 , la distanța minimă de cometă de 181 km. [8] După ce datele științifice colectate în timpul zborului au fost trimise pe Pământ, sonda a fost configurată pentru a obține imagini suplimentare în timpul fazei de îndepărtare, atâta timp cât va fi posibil să se obțină informații utile din punct de vedere științific. [9]
Sonda a fost scoasă din funcțiune pe 24 martie 2011 , printr-un experiment final. Rezervoarele au fost golite pentru a evalua fiabilitatea modelelor utilizate pentru estimările propulsorului, măsurându-l direct pe cel încă prezent la bord. [2] Nava spațială este plasată pe o orbită care nu o va conduce la întâlnirea cu Pământul sau Marte în următorii sute de ani, conform standardelor de siguranță cerute de NASA. [3]
Notă
- ^ a b Craig Covault, A Tale of Two Comets - NASA's Stardust Samples Uaze Researchers, as Mothership is Eyed for Recon at Deep Impact Site , Spaceref.com, 19 martie 2006.
- ^ A b (EN) Venerabila cometă Hunter NASA încheie misiunea pe nasa.gov, NASA, 24 martie 2011. Accesat la 25 martie 2011.
- ^ A b (EN) Stardust NASA: Good to the Last Drop , pe jpl.nasa.gov, JPL, NASA, 23 martie 2011. Accesat la 25 martie 2011.
- ^ Stardust | JPL | NASA .
- ^ Kissel J., Krueger FR, Silen J., Clark BC, The Cometary and Interstellar Dust Analyzer at Comet 81P / Wild 2 , în Science , vol. 304, 2004, pp. 1774-1776, DOI : 10.1126 / science.1098836 .
- ^ Carreau, Mark Stardust's Cargo Comes to Houston under Veil of Secrecy Houston Chronicle, 17 ianuarie 2006.
- ^ NASA - Stardust .
- ^ Stardust-NExT: Stardust Spacecraft Completes Fly-by Arhivat 18 februarie 2011 la Internet Archive.
- ^ (EN) Mission Status 2011 , pe stardustnext.jpl.nasa.gov. Adus pe 10 martie 2011 .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Stardust Probe
linkuri externe
- ( RO ) Pagina principală a proiectului Stardust , la stardust.jpl.nasa.gov .
- ( EN ) pagina principală a misiunii extinse Stardust-NExT [ link rupt ] , la stardustnext.jpl.nasa.gov .
- ( EN ) Pagina web a misiunii NASA , la nasa.gov .
- ( RO ) Proiectul Stardust @ Home , pe stardustathome.ssl.berkeley.edu .
- ( EN ) Catalog de imagini realizate de sondă , pe planetary.org .
- (EN) extrasolar-planets.com - Stardust pe extrasolar-planets.com. Adus la 28 ianuarie 2007 (arhivat din original la 8 martie 2006) .
- ( EN ) (Aljazeera) , pe english.aljazeera.net .
- ( EN ) (AFP) , pe news.yahoo.com .
- ( EN ) (CNN) , pe cnn.com .
