Mikro rumfartøj undersøger komets vandmysterium

I september 2015 et hold af astronomer fra National Astronomical Observatory of Japan, University of Michigan, Kyoto Sangyo Universitet, Rikkyo Universitet og University of Tokyo observerede med succes hele brintkomaet fra kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, ved hjælp af LAICA-teleskopet ombord på PROCYON-rumfartøjet. Det lykkedes dem også at opnå den absolutte hastighed for vandudledning fra kometen.

Denne komet var målet for ESAs Rosetta -mission i 2015. Fordi rumfartøjet Rosetta faktisk var inde i komet, den kunne ikke observere den overordnede koma -struktur. Der var dårlige observationsforhold i den tid, kometen kunne observeres fra Jorden, så gennem vores observationer, vi var i stand til at teste koma -modellerne for kometen for første gang.

Kometobservation af PROCYON -rumfartøjet var ikke planlagt i den oprindelige missionsplan. Takket være indsatsen fra rumfartøjs- og teleskopoperationsteamene, observationer blev udført kort efter vi begyndte at diskutere muligheden, producerer resultater af stor videnskabelig betydning.

Dette resultat er den første videnskabelige præstation af et mikrorumsfartøj til udforskning af dybe rum. I øvrigt, dette giver et ideelt eksempel, hvor observationer fra en lavprismission (f.eks. PROCYON-missionen) understøtter præcise observationer fra en stor mission (f.eks. Rosetta -missionen). Vi håber, at dette vil blive et forbillede for observationer af mikro rumfartøjer til støtte for store missioner.

Rosetta-missionen og dens grænser

2015-fremkomsten (udseendet) af kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko var et mål for ESAs Rosetta-mission. I Rosetta -missionen, præcise observationer af kometen blev udført fra tæt på overfladen af ​​kernen i mere end to år, herunder da kometen passerede perihelion (nærmeste tilgang til Solen) den 13. august, 2015. Dog observation af hele koma var vanskelig, fordi Rosetta rumfartøjet var placeret i komet koma.

At ekstrapolere fra Rosettas observationer af specifikke områder og estimere den samlede mængde vand, der frigives af kometen pr. sekund (vandproduktionshastighed), vi har brug for en model for koma. Men vandproduktionshastigheden afhænger stærkt af koma -modellen, vi bruger. For at teste koma -modellerne, vi skal sammenligne den absolutte vandproduktionshastighed, der stammer fra hele koma -observationer, til forudsigelser baseret på Rosettas resultater og de forskellige koma -modeller. Derfor, det var nyttigt at observere hele koma længere væk fra kometen med en anden satellit.

Konventionelt, SWAN-teleskopet ombord på SOHO-rumfartøjet er ofte blevet brugt til at observere sådanne mål. Desværre, kometen flyttede til et område, hvor der er mange stjerner bag den, og på grund af SWAN-teleskopets lave rumlige opløsning kunne det ikke skelne kometen fra baggrundsstjernerne.

Vores observationer med rumfartøjet PROCYON

PROCYON er det mindste rumfartøj til udforskning af dybe rum, med en vægt på ~65 kg, udviklet af University of Tokyo og andre. LAICA, som observerede kometen, er et teleskop, der kan observere emissioner fra brintatomer, og dets udvikling blev ledet af Rikkyo University. Hovedformålet med LAICA-teleskopet var billedobservationer fra det dybe rum af det fulde billede af den 42 år gamle geocorona og geohale (et lag af brintgas, der udvider sig væk fra Jorden) tilbage fra Apollo 16 i 1972. På trods af sin lille størrelse, LAICA -teleskopet har en høj rumlig opløsning (mere end 10 gange SWAN -teleskopets) så LAICA -teleskopet kunne skelne kometen fra baggrundsstjernerne. PROCYON-rumfartøjet blev opsendt sammen med Hayabusa2-rumfartøjet i december 2014.

De fleste af brintatomerne i en kometkoma dannes fra vandmolekyler, der udstødes fra kometkernen, som derefter brydes fra hinanden af ​​solens UV-stråling (foto-dissociation). Ved at bruge koma-modeller baseret på disse mekanismer, vi kan estimere vandfrigivelseshastigheden ud fra et lysstyrkekort over brintatomerne.

Fordi vand er det mest udbredte molekyle i kometis, det er vigtigt for at forstå ikke blot niveauet af kometaktivitet, men også for at forstå den proces, hvorved molekyler blev inkorporeret i kometer, som de blev dannet i det tidlige solsystem.

Vi udførte billeddiagnostiske observationer af hele komets brintkoma og udledte de absolutte vandproduktionshastigheder nær perihelionen i 2015. Baseret på vores resultater, vi kunne teste koma -modellerne for kometen. Kombineret med Rosettas resultater, såsom vandproduktionshastigheder i forskellige afstande fra solen og kemisk sammensætning, vi kunne nøjagtigt estimere den samlede udslyngede masse af kometen i 2015-tilsynet.

Historien om observationerne af kometen ved LAICA-teleskopet og fremtidige implikationer Selvom observationer af kometen ikke var planlagt i den oprindelige missionsplan for PROCYON-rumfartøjet, diskussion af muligheden for kometobservationer startet efter afslutningen af ​​geocolona -observationer i maj 2015. Generelt en komet bevæger sig gennem solsystemet på kort tid, så observationsforholdene (såsom retningen og lysstyrken) fra rumfartøjet ændrer sig dag for dag. Vi var i stand til at foretage observationerne af 67P/C-G og opnåede videnskabeligt signifikante resultater på kort tid takket være det brede synsfelt og den høje rumopløsning af LAICA-teleskopet, PROCYON-satellittens pegekontrolydelse, og det hårde arbejde fra ledelsesteamene for satellitten og teleskopet.

Dette resultat er den første videnskabelige præstation af et mikrorumsfartøj til udforskning af dybe rum. Jorden rundt, planer skrider frem for flere mikro-rumfartøjer som dette. I øvrigt, dette resultat er et ideelt eksempel på en lavprismission, der understøtter vigtige dele, der ikke kan implementeres i en stor mission. Vi håber, at dette resultat vil blive et eksempel på mikrorumfartøjsobservationer til støtte for store missioner i fremtiden.