Dawn-Raumschiff jetzt in der engsten Umlaufbahn der Zwergenwelt Ceres. Missionsdirektor Marc Rayman erklärt, wie die Mission dazu beitragen wird, die Geheimnisse unseres Sonnensystems zu lüften.
Ceres, gesehen von der NASA-Raumsonde Dawn am 10. Dezember 2015, um eine Kraterkette namens Gerber Catena. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA, CC B
Von Marc D Rayman, NASA
Mehr als tausendmal weiter von der Erde entfernt als der Mond, sogar noch weiter als die Sonne, findet eine außergewöhnliche außerirdische Expedition statt. Das NASA-Raumschiff Dawn erforscht den Zwergplaneten Ceres, der die Sonne zwischen Mars und Jupiter umkreist. Die Sonde hat gerade den nächsten Punkt erreicht, den sie jemals erreichen wird, und beginnt nun, ihre detailliertesten Bilder und andere Messungen auf dieser fernen Kugel zu sammeln.
Ceres ist ein Überbleibsel aus der Frühzeit unseres Sonnensystems vor fast 4,6 Milliarden Jahren. Alle Daten, die Dawn jetzt zurückgibt, bieten einen Einblick in die Geschichte und Geologie von Ceres, einschließlich der Gegenwart oder Vergangenheit von Wasser. Wissenschaftler glauben, dass wir durch das Studium von Ceres einige der Geheimnisse der Epoche aufdecken können, in der sich Planeten, einschließlich unserer eigenen, gebildet haben.
Diese Mission richtet sich jedoch nicht nur an Wissenschaftler. Die Entdeckung der Natur einer unbekannten Welt ist ein Nervenkitzel, das sich jeder teilen kann, der jemals verwundert in den Nachthimmel geschaut, neugierig auf das Universum und den Platz der Erde darin gewesen ist oder den Reiz eines kühnen Abenteuers ins Unbekannte gespürt hat .
Ich falle in all diese Kategorien. Ich habe mich im Alter von vier Jahren in den Weltraum verliebt und wusste bereits in der vierten Klasse, dass ich in Physik promovieren wollte. (Es dauerte noch ein paar Jahre, bis ich es tat.) Meine Leidenschaft für die Erforschung des Weltraums und die Größe der wissenschaftlichen Entdeckung und des wissenschaftlichen Verständnisses hat nie nachgelassen. Für mich ist es ein Traum, der Missionsdirektor und Chefingenieur von Dawn bei JPL zu sein.
Falschfarben-Video von Ceres aus einer Entfernung von 2.700 Meilen, mit freundlicher Genehmigung von Dawn.
Ceres vor der Morgendämmerung
Ceres, benannt nach der römischen Göttin der Landwirtschaft und des Getreides, war der erste Zwergplanet, der 1801 entdeckt wurde. Das war 129 Jahre vor Pluto - und tatsächlich wurden beide ursprünglich als Planeten angesehen, später wurden sie als Zwergplaneten bezeichnet.
Obwohl Ceres kaum mehr als ein verschwommener Lichtfleck inmitten der Sterne zu sein schien, stellten die Wissenschaftler fest, dass es sich um den Giganten des Asteroiden-Hauptgürtels zwischen Mars und Jupiter handelt - mit einem Durchmesser von fast 1000 Meilen. Seine Oberfläche beträgt mehr als ein Drittel der Fläche der kontinentalen USA. Vor Dawns Ankunft war Ceres das größte Objekt zwischen Sonne und Pluto, das ein Raumschiff noch nicht besucht hatte.
Schon lange vor Morgengrauen hatten wir teleskopische Beweise dafür, dass Ceres Wasser enthält. Obwohl es sich hauptsächlich um Eis handelt, haben Wissenschaftler guten Grund zu der Annahme, dass ein unterirdischer Ozean einmal im Umlauf war. Die Frage, ob unter der Oberfläche der Aliens noch Reservoire lauern, bleibt offen. Dawns Studien über Ceres könnten sogar Hinweise darauf liefern, wie die Erde vor Milliarden von Jahren ihre eigene Versorgung mit dieser kostbaren Flüssigkeit erlangte.
Morgendämmerung auf dem Weg nach Ceres
Die Morgendämmerung beginnt am 27. September 2007 mit dem Asteroidengürtel. Bildnachweis: NASA
Im Jahr 2007 haben wir Dawn von Cape Canaveral aus gestartet, und es wird nie wieder seine einstige planetarische Heimat besuchen. Im Jahr 2011 war es das einzige Raumschiff, das jemals ein Objekt im Asteroidengürtel umkreiste, und widmete sich 14 Monate lang der Untersuchung des Protoplaneten Vesta. Dawn hat uns gezeigt, dass dieser zweitgrößte Bewohner des Gürtels enger mit den terrestrischen Planeten (einschließlich der Erde) verwandt ist als mit den viel kleineren Gesteinsbrocken, die typisch für Asteroiden sind.
Die einzigartige Fähigkeit, zu Welten jenseits des Mars zu reisen, in die Umlaufbahn zu gelangen und sich ausgiebig zu bewegen und dann ein weiteres Ziel zu erreichen, wird mit fortschrittlichem Ionenantrieb erreicht. Die Technologie hat einen Großteil ihrer Geschichte im Bereich Science-Fiction verbracht, einschließlich Star Trek und Star Wars. (Darth Vaders TIE Fighter ist nach seinen Doppelionen-Motoren benannt.) Ohne die drei Ionen-Triebwerke (beachten Sie, dass Dawn die TIE Fighters besser macht) wäre Dawns Mission nicht möglich.
Ein Ionenstrahlruder mit Gitter verwendet elektrische Energie, um positiv geladene Ionen zu erzeugen, zu beschleunigen und zu neutralisieren, um Schub zu erzeugen.
Die Ionenmotoren verwenden Xenongas, ein chemischer Verwandter von Helium und Neon. Mit der elektrischen Energie der großen Sonnenkollektoren von Dawn wird das Xenon in einem als Ionisation bezeichneten Prozess elektrisch aufgeladen. Die Motoren verwenden Hochspannung, um die Ionen zu beschleunigen. Sie werden dann mit einer Geschwindigkeit von bis zu 150.000 km / h aus den Motoren geschossen. Wenn die Ionen das Raumschiff mit dieser fantastischen Geschwindigkeit verlassen, wird es in die entgegengesetzte Richtung geschoben. Das Ionenantriebssystem von Dawn ist außergewöhnlich effizient - zehnmal so effizient wie der konventionelle Antrieb von Raumfahrzeugen. Es ist vergleichbar mit einem Auto, das 250 Meilen pro Gallone erreicht.
Künstlervorstellung der Raumsonde Dawn, die in Ceres ankommt. Die Xenon-Ionen des Motors leuchten mit blauem Licht. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech
Die Morgendämmerung fällt in die Cereanische Umlaufbahn
Nach einer Reise von mehr als sieben Jahren und fünf Milliarden Kilometern erreichte unser interplanetarischer Botschafter am 6. März 2015 Ceres und trat anmutig in die permanente Gravitationsumarmung des Zwergplaneten ein.
Die Missionscontroller von JPL steuerten das Schiff dann in immer tieferen Lagen auf drei Umlaufbahnen, damit wir uns zunächst einen Überblick verschaffen und dann immer bessere Einblicke in dieses riesige unerforschte Gebiet gewinnen konnten. Und Dawn hat gerade den vorletzten Akt in ihrer großartigen himmlischen Choreografie aufgeführt. Es hat die letzten sieben Wochen damit verbracht, in die niedrigste Höhe zu manövrieren. Dawn umkreist das exotische Terrain aus Fels und Eis und ist näher an Ceres als die Internationale Raumstation an der Erde.
Morgendämmerung bringt Ceres in den Fokus
In der Reihe der hochentwickelten Sensoren des Raumschiffs ist eine Kamera enthalten, die bereits 10.000 Bilder von fremden Landschaften auf Ceres aufgenommen hat. Nach dem Namen von Ceres sind Features, die Dawn entdeckt, nach landwirtschaftlichen Gottheiten und Festivals aus der ganzen Welt benannt.
Wir sehen raues Gelände und glatte Bereiche, manchmal mit Materialstreifen, die darüber fließen. In der unruhigen Nachbarschaft des Asteroidengürtels gibt es große und kleine Krater, die durch jahrmilliardenlange Angriffe entstanden sind. Wir sehen Berge und Täler, riesige Risse im Boden und helle Flecken, die mit mysteriösem Glanz leuchten und viel mehr Sonnenlicht reflektieren als der Großteil der dunklen Oberfläche.
Die auffälligste dieser leuchtenden Regionen im 80 Kilometer breiten Occator-Krater (benannt nach der römischen Gottheit der Eggen) ist so hell, dass das Hubble-Weltraumteleskop vor einem Jahrzehnt einen Hinweis darauf entdeckte. Die bisherigen Bilder von Dawn waren mehr als 200-mal schärfer als die von Hubble. Die Bilder, die wir jetzt zurückbekommen, werden noch besser und zeigen das 850-fache der Details, die Hubble bereitgestellt hat.
Dawn hat dieses Bild am 10. Dezember 2015 aus einer Entfernung von ungefähr 385 Kilometern von Ceres in seiner Umlaufbahn in geringer Höhe aufgenommen. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Die Morgendämmerung hat uns einen Berg mit dem Namen Ahuna Mons gezeigt, der in einem ansonsten unscheinbaren Gebiet mehr als 30000 m hoch ragt, vergleichbar mit der Höhe des höchsten Gipfels Nordamerikas, dem Denali. (Ahuna ist eine Feier zum Dank für die Ernte unter den Sumis im Nordosten Indiens.) Helle Streifen scheinen darauf hinzudeuten, dass etwas Unbekanntes die steilen Hänge von Ahuna Mons hinuntergeflossen ist. Während die Wissenschaftler noch nicht herausgefunden haben, welche Kräfte und Prozesse diesen konischen Berg geformt haben, braucht es keinen Geologen, um seine Ähnlichkeit mit terrestrischen Vulkankegeln zu bemerken. Stellen Sie sich vor, wie es gewesen sein könnte, wenn in dieser kalten, fernen Welt eine merkwürdige Kombination aus Wasser und anderen Chemikalien ausbrach.
Abgesehen von den Fotos wird Dawn noch viele weitere Messungen von seiner neuen Umlaufbahn vornehmen, bevor die Mission 2016 abgeschlossen ist. Sie wird die Strahlung messen, um Wissenschaftlern dabei zu helfen, festzustellen, welche Arten von Atomen auf Ceres vorhanden sind. Es wird Infrarotlicht verwenden, um die Mineralien auf der Oberfläche von Ceres zu identifizieren. Und es wird subtile Schwankungen im Gravitationsfeld messen, um die innere Struktur des Zwergplaneten aufzudecken.
Sobald das Raumfahrzeug den geringen Vorrat an konventionellem Raketentreibstoff erschöpft hat, spritzt es durch Triebwerke, um seine Ausrichtung in den reibungslosen Bedingungen der Schwerelosigkeit des Weltraumfluges zu kontrollieren, und ist nicht mehr in der Lage, seine Sonnenfelder auf die Sonne, seine Antenne auf die Erde zu richten. seine Sensoren bei Ceres oder seine Ionentriebwerke in die Richtung, die für eine andere Fahrt erforderlich ist. Aber das Schiff wird so sicher in der Umlaufbahn um Ceres bleiben, wie der Mond in der Umlaufbahn um die Erde und die Erde in der Umlaufbahn um die Sonne bleibt. Sein Erbe in der Geschichte unserer Bemühungen, von unserem bescheidenen Zuhause aus die Sterne zu berühren, ist sicher. Die Morgendämmerung wird zu einem trägen himmlischen Denkmal für die Kreativität, den Einfallsreichtum und die Leidenschaft der Menschheit, den Kosmos zu erforschen.
Dieser Teil von Ceres in der Nähe des Südpols weist so lange Schatten auf, weil sich die Sonne aus der Perspektive dieses Ortes in der Nähe des Horizonts befindet. Zum Zeitpunkt der Aufnahme durch Dawn am 10. Dezember 2015 lag die Sonne 4 Grad nördlich des Äquators. Wenn Sie so nahe am Südpol von Ceres stehen würden, würde die Sonne während eines neunstündigen Cerean-Tages niemals hoch in den Himmel steigen. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Marc D Rayman, Chefingenieur und Missionsdirektor bei JPL, NASA
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.