Hvordan NASAs Deep Impact Mission afslørede komethemmeligheder

Kometer er de levende levn fra det tidlige solsystem, der blev dannet for omkring 4,6 milliarder år siden, da Solens fødsel blæste støv og gas ud i rummet. Disse partikler smeltede sammen langt fra Solen til iskolde, støvede kroppe, der har overlevet gennem tiderne.

Kometer menes at være konsoliderede bundter af is, støv, organiske forbindelser og måske sten, dannet for omkring 4 milliarder år siden. Når de krydser solsystemet, samler de sig yderligere affald, hvilket gør hver komet til en tidskapsel af planetarisk dannelse. Men med diametre, der kan nå 100 km, forbliver de uden for rækkevidde af traditionel prøveudtagning.

For at trænge ind i disse ældgamle kroppe lancerede NASA Discovery Mission Deep Impact den 12. januar 2005. Seks måneder senere, den 4. juli 2005, mødtes rumfartøjet med kometen Tempel1.

Comet Tempel1 og Deep Impact rumfartøjer

Foto udlånt af NASA

I denne artikel vil vi undersøge, hvordan kometer dannes, hvilke hemmeligheder de har, og hvordan Deep Impact har afsløret dem.

Det grundlæggende

På tidspunktet for mødet målte Tempel1s kerne omkring 3,7 miles (6 km) på tværs - dens mest solide scene. Missionens hovedmål var at sondere både overfladen og det indre af den samme komet, hvilket muliggjorde en direkte sammenligning af lag.

Deep Impact rumfartøjet bestod af to moduler:et fly-by-fartøj med højopløsningsbilleddannelse og infrarøde spektroskopiinstrumenter og en lille impactor udstyret med et præcisionsnavigationssystem. Da de to skiltes 24 timer før sammenstødet, førte stødlegemet sig selv mod kometens solbeskinnede side, ramte overfladen og udgravede et krater, der afslørede uberørt materiale.

Kunstnerkoncept:Impactor (venstre) adskiller sig fra forbiflyvningen og er på vej mod Tempel1

Foto udlånt af NASA

Ved at studere både den udstødte fane og kraterets indre fik forskerne et hidtil uset syn på solsystemets spæde start.

Animation af Deep Impacts rejse til Tempel1, inklusive impactor-separation og målretning, kan ses her .

Foto udlånt af NASA

Videnskaben bag missionen

Da Deep Impact-teamet blev udtænkt, skitserede de fire hovedmål:

• Overvåg kraterdannelse i realtid
• Mål kraterdybde og diameter
• Bestem sammensætningen af kraterets indre og udkastet
• Vurder ændringer i naturlig afgasning efter påvirkning

Disse data var beregnet til at besvare tre grundlæggende spørgsmål om kometer:

• Hvor befinder uberørt materiale sig i en komet?
• Beholder eller mister en komet sin is?
• Hvad styrer kraterdannelsen på en porøs kerne?

Kometkerner menes at have en tolagsstruktur:en ydre kappe og en indre uberørt kerne. Når en komet nærmer sig Solen, sublimerer kappens is, og kometen kan ophobe yderligere affald, mens kernen forbliver stort set uændret siden dannelsen. Sammenligning af disse lag giver indsigt i både solsystemets oprindelse og dets udvikling.

Computergenereret model af Deep Impacts billedbehandlingssystem under mødet med Tempel1 view .

Foto udlånt af NASA

Et andet nøglespørgsmål er, om kometer bliver i dvale - hvor kappen lukker det indre af, hvilket forhindrer gasudslip - eller uddør, hvor kernen ikke indeholder flygtige stoffer. Deep Impact-resultaterne hjælper med at bestemme Tempel1s aktivitetstilstand.

Nedslagets dynamik – kraterform, dannelseshastighed og ejecta-karakteristika – giver fingerpeg om kappens porøsitet, kernens tæthed og kometens samlede masse, hvilket forbedrer vores forståelse af kometsammensætning og evolution.

Opsendelse:Deep Impact-rumfartøjet lettede fra Cape Canaveral den 12. januar 2005 kl. 13:47 EST ombord på en Boeing DeltaII-raket.

Foto udlånt af NASA

Musklen og sindet bag missionen

Fartøjet, der flyver forbi, omtrent på størrelse med en SUV, bar et instrument med høj opløsning (HRI) og et instrument med middel opløsning (MRI) til billeddannelse, spektroskopi og optisk navigation. Den var afhængig af et fast solcellepanel og NiH₂-batteri til strøm. Slaglegemet forblev fastgjort indtil 24 timer før sammenstødet.

Efter frigivelsen brugte slaglegemet en højpræcisions stjernesporer, Impactor Target Sensor (ITS) og brugerdefinerede auto-navigationsalgoritmer til at guide sig selv til kometen. Et lille hydrazinfremdrivningssystem sørgede for fin bane- og holdningskontrol. Sammen gjorde HRI, MRI og ITS det flyvende fartøj i stand til at observere kometen før, under og efter nedslaget.

Flyby-rumfartøjer (venstre) og impactor (højre)

Foto udlånt af NASA

Deep Impacts flyvesystem var en nyttelast på en DeltaII-raket, som stødte på Tempel1 i begyndelsen af juli 2005. Fireogtyve timer før sammenstødet blev slaglegemet adskilt, hvilket gjorde det muligt for det forbiflyvningsfartøj at placere sig for optimal billeddannelse af kollisionshændelsen.

Da stødlegemet forsvandt, målrettede det mod kometens solbeskinnede side, hvilket sikrede billeder af højere kvalitet.

Flybyens instrumenter registrerede kernen i mere end ti minutter efter sammenstødet, fangede kraterets udvikling og udførte spektroskopi af overfladen og krateret. Alle data blev transmitteret til Jorden via Deep Space Network.

Animation af Deep Impacts orbitale bane og visning .

Foto udlånt af NASA

Hvor dyb indvirkning kom

Konceptet opstod, da Alan Delamere og Mike Belton, der studerede kometen Halley, opdagede, at kometens overflade var mørkere end forventet - "sortere end kul." Dette fik dem til at undersøge, hvordan sådan et mørkt lag kunne samle sig.

I 1996 indsendte Delamere, Belton og Mike A'Hearn et NASA-forslag om at studere en formodet død komet, Phaethon, ved hjælp af en impactor. NASA var skeptisk over for både målets kometariske natur og gennemførligheden af et nedslag.

Holdet fortsatte med at forfine deres plan. I 1998 foreslog de under A'Hearns ledelse at påvirke en aktiv komet - Tempel1 - med et forbedret styresystem. NASA godkendte forslaget, og Deep Impact-missionen blev grønt lys.

Deep Impact er et samarbejde mellem University of Maryland, California Institute of Technologys Jet Propulsion Laboratory og Ball Aerospace &Technology Corporation.

For yderligere information, udforsk relaterede HowStuffWorks-artikler og ressourcer.

Mange flere oplysninger

Relaterede HowStuffWorks-artikler

Flere gode links

Kilder