Şəfəq jurnalı: Vestadan Ceresə gedən yol haqqında məlumat

Mark Rayman

JPL -dən Mark Rayman


Marc Rayman, Dawn kosmik gəmisinin JPL -də baş mühəndisi və missiya direktorudur. Ömür boyu kosmos həvəskarı, doqquz yaşında ikən NASA -ya yazmağa başladı və doktorluq dərəcəsini aldıqdan sonra JPL -ə qoşuldu. bir neçə il sonra fizikada. Çox sayda astrofizika və planetar missiya üzərində çalışdı, amma təbii ki, 'Şəfəq qədər sərin bir şey yoxdur.' Şəfəq pərəstişkarları Marc -ı oxuyaraq bu missiyanı yerinə yetirirlərŞəfəq jurnalı. Bu məqalə Dawn Journal-ın 28 Noyabr 2014-cü il tarixli yenidən yazısıdır. İcazə ilə istifadə edilmişdir.

Mars və Yupiter arasındakı əsas asteroid qurşağından səssiz və hamar bir şəkildə uçan Dawn kosmik gəmisi, yüksək sürətli ksenon ionlarından ibarət mavi-yaşıl bir şüa yayır. Günəşin Yerdən əks tərəfində, özünəməxsus səmərəli atəşion itələmə sistemi, uzaq macəraçı uzun yolunda yaxşı irəliləməyə davam edirnəhəng protoplanet Vestacırtdan planet Ceresə.


Bu ay, qarşıdan gələn bəzi işləri gözləyək. Göydə Şəfəqi tapmaq üçün dekabrda günəşdən istifadə edə bilərsiniz, ancaq bunu izah etməzdən əvvəl, 1 Dekabr gecəsi şəkil çəkməyi planlaşdıraraq Şəfəqin Ceresə necə baxdığını görək [Ed. qeyd: Şəfəqin 1 Dekabr Ceres şəklini görmək üçün bura vurun]

Dawnın Ceresin 20 İyul 2010-cu ildə çəkilmiş ilk fotoşəkili. Kredit: NASA/JPL-Caltech/MPS/DLR/IDA

Dawnın Ceresin 20 İyul 2010-cu ildə çəkilmiş ilk fotoşəkili. Kredit: NASA/JPL-Caltech/MPS/DLR/IDA

Robot kəşfiyyatçısının sensorları bir çox həssas ölçmə aparan kompleks qurğulardır. Mümkün olan ən yaxşı elmi məlumatları təmin etmək üçün sağlamlıqları diqqətlə izlənilməli və saxlanılmalı və dəqiq bir şəkildə kalibr edilməlidir. Mürəkkəb alətlər vaxtaşırı işə salınır və sınaqdan keçirilir və hamısı əla vəziyyətdədir.

Son bir kalibrləməelm kamerasıCeresə gəlməzdən əvvəl lazımdır. Bunu etmək üçün kameranın bir neçə piksel arasında görünən bir hədəfin şəkillərini çəkməsi lazımdır. Planetlərarası səyahətçimizi əhatə edən sonsuz səma ulduzlarla doludur, lakin bu gözəl işıq nöqtələri asanlıqla aşkarlansa da, bu xüsusi ölçü üçün çox kiçikdir. Ancaq elə bir obyekt var ki, o, sadəcə, düzgün ölçüdə olur. Dekabrın 1 -dəCeresin diametri təxminən doqquz piksel olacaq, bu kalibrləmə üçün demək olar ki, mükəmməldir.




Görüntülər, elm adamlarının orbitdən dönən bəzi şəkillərin detallarını təhlil edərkən və şərh edərkən istifadə edəcəkləri kameranın çox incə optik xüsusiyyətlərinə dair məlumatlar verəcək. 740,000 mil (1,2 milyon kilometr) məsafədə, Dawn -ın Ceresə olan məsafəsi Yer ilə Ay arasındakı məsafədən təxminən üç dəfə çox olacaq. Vesta və Ceresin orbitdən xəritələndirilməsi üçün hazırlanmış kamerası yeni bir şey ortaya qoymayacaq. Bununla birlikdə, sərin bir şey ortaya qoyacaq! Şəkillər, kəşf edilən ilk cırtdan planetə çatan ilk zondun ilk genişləndirilmiş görünüşü olacaq. Günəşlə Pluton arasındakı ən böyük cismi, hələ bir kosmik gəminin hələ ziyarət etmədiyi, Şəfəqin təyinat yerini göstərəcəklər.iki ildən çox əvvəl Vestanın cazibə qüvvəsindən çıxdı.

Dawnun Ceres

Dawnun Ceresin ilk genişləndirilmiş şəkli -burada görə bilərsiniz- Vesta yanaşma mərhələsinin əvvəlində 3 May 2011 -ci ildə çəkilən Vesta şəklindən bir qədər böyükdür. İçəridə, həddindən artıq pozulmuş Vestanın ulduzların fonunda görülə biləcəyi əsas şəkildən çıxarılmış pikselli Vesta göstərilir. Kredit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dawn Ceres'i ilk dəfə görməyəcək. Dörd ildən çox əvvəl kameranın fərqli bir kalibrində kəşfiyyatçı huşunu itirditəyinathəm zamanda, həm də məkanda çox uzaqda. O vaxt, hələ bir il əvvəlVestaya gəlirŞəfəq, Ceresdən bu yeni kalibrləmə üçün olacağından 1300 dəfə çox uzaq idi. Əsas asteroid kəmərinin nəhəngi, geniş kosmik mənzərədə aydın olmayan bir nöqtə idi.

İndi Ceres, Günəşdən başqa Şəfəq səmasında ən parlaq obyektdir. Fotoşəkillər çəkildikdə, Ceres bəzən Veneradan Yerdən göründüyü qədər parlaq olacaq (astronomların vizual böyüklük adlandırdıqları -3.6).


Üçünhidrazini qoruyun, qiymətli bir qaynaqdan sonraiki reaksiya təkərinin itirilməsi, Dawn, uzun pozlamalar tələb edən bu kalibrləmə həyata keçirərkən, ion itələmə sistemi ilə itələyəcək. Kosmik gəmini traektoriyası boyunca hərəkət etdirməklə yanaşı, ion mühərriki gəmini sabitləşdirir, bu da kosmos uçuşlarının sıfır çəkisi ilə sabit bir şəkildə işarə etməyə imkan verir. (Şəfəqin sələfi,Dərin Məkan 1Borrelly kometasının ilk fotoşəkilləri üçün mümkün qədər sabit olmaq üçün eyni ion itələmə oyunundan istifadə etdi.)

Şəfəq ocağına yaxınlaşdıqca Ceres daha da parlaq və böyüyəcək. Keçən ay bunu ümumiləşdirdikCeresin çəkiliş planıyanaşma mərhələsinin ilk hissəsində, yanvar ayında indiki halımızla (Hubble Kosmik Teleskopundan) müqayisə oluna bilən və fevral ayında əhəmiyyətli dərəcədə daha yaxşı görünən nəticələr verir. Şəkillərin əsas məqsədi, naviqatorların, planetlərarası dənizlərdə uzun bir səyahətdən sonra gəmini bu xəritəsiz, son limana yönəltmələrinə kömək etməkdir. Kamera sükanın gözü kimi xidmət edir. Ceres, iki əsrdən çoxdur ki, Yerdən (və ya yaxınlıqdan) gələn teleskoplarla müşahidə olunurdu, ancaq günəşdən daha uzaqda olan zəif, qeyri -səlis bir ləkədən daha az görünürdü. Ancaq daha uzun müddət deyil!

Daim iki planetdən uzaq yerləri orbit etmək üçün qurulan yeganə kosmik gəmi olan Dawn -ın inkişaf etmiş ion hərəkət sistemi, iddialı missiyasını təmin edir. Təmin edilməsivuruşun merest pıçıltısı, ion mühərriki Dawnın adi kosmik gəmilərdən tamamilə fərqli yollarla manevr etməsinə imkan verir. Yanvar ayında ətraflı şəkildə təqdim etdikŞəfəqin orbitə çıxmasının özünəməxsus yolu. Sentyabrda,kosmik radiasiya partlayışı itmə profilini pozdu. Gördüyümüz kimi, uçuş qrupu qaçırılan vuruş müddətini minimuma endirərək çox mürəkkəb bir problemə tez cavab verdi. Ehtiyat tədbirlərinin bir hissəsi, Dawn -ın itələmək əvəzinə sahilə çıxdığı 95 saatı nəzərə alaraq yeni bir yanaşma trayektoriyası hazırlamaq idi. Yaranan trayektoriyanın bu ilin əvvəlində müzakirə etdiyimizdən nə ilə fərqləndiyini indi nəzərdən keçirək.

Bu baxımdan, Ceresin şimal qütbünə baxaraq, günəş soldakı rəqəmdən uzaqdır və Ceresin günəş ətrafında saat yönünün əksinə orbital hərəkəti onu rəqəmin altından yuxarıya aparır. Şəfəq soldan uçur, Ceresin qabağına çıxır və sonra orbitinin zirvəsinə gedən yolda tutulur. Ağ dairələr, bir gün aralığında, Şəfəqin əvvəlcə tədricən necə yavaşladığını göstərir. (Dairələr bir -birinə daha yaxın olduqda, Şəfəq daha yavaş hərəkət edir.) Tutulduqdan sonra, həm Ceresin cazibə qüvvəsi, həm də ion sürəti, gəmi yaxınlaşma mərhələsinin sonuna qədər sürətlənmədən daha da yavaşlayır. (Bu perspektivin yuxarıdan olduğunu düşünə bilərsiniz. Sonra növbəti şəkildəki hərəkətə qrafikin altındakı bir yerdən baxmaq deməkdir.

Bu baxımdan, Ceresin şimal qütbünə baxaraq, günəş soldakı rəqəmdən uzaqdır və Ceresin günəş ətrafında saat yönünün əksinə orbital hərəkəti onu rəqəmin altından yuxarıya aparır. Şəfəq soldan uçur, Ceresin qabağına çıxır və sonra orbitinin zirvəsinə gedən yolda tutulur. Ağ dairələr, bir gün aralığında, Şəfəqin əvvəlcə tədricən necə yavaşladığını göstərir. (Dairələr bir -birinə daha yaxın olduqda, Şəfəq daha yavaş hərəkət edir.) Tutulduqdan sonra, həm Ceresin cazibə qüvvəsi, həm də ion sürəti, gəmi yaxınlaşma mərhələsinin sonuna qədər sürətlənmədən daha da yavaşlayır. (Bu perspektivin yuxarıdan olduğunu düşünə bilərsiniz. Sonra növbəti şəkildəki hərəkətə qrafikin altındakı bir yerdən baxmaq deməkdir.


Orijinal yanaşmada Şəfəq, Ceres ətrafında günəşin ümumi istiqamətindən yaxınlaşaraq, cənub qütbünün üzərində dönərək, gecə tərəfinə keçərək və hədəf yörüngəsinə girmədən şimal qütbünün üstünə qayıdan sadə bir spiral izləyərdi. qıcıqlandırıcı adı ilə tanınırRC3, 8400 mil (13.500 kilometr) yüksəklikdə. Təyyarə endirən pilot kimi, bu marşrutla uçmaq üçün müəyyən bir yola düzülmək və əvvəlcədən sürətləndirmək lazım idi. Bu il vurulan ion, gələn ilin əvvəlində bu yanaşma spiralinə girmək üçün Şəfəqi qurmuşdu.

Sentyabrda yaramaz bir kosmik şüa ilə qarşılaşdıqdan sonra uçuş profilindəki dəyişiklik, spiral yolun əhəmiyyətli dərəcədə fərqli olacağı və tamamlanması üçün xeyli uzun vaxt tələb edəcəyi anlamına gəlir. Uçuş qrupu səbirli olsa da - axı, Yerin robot elçisi Ceresə kəşfindən 213 il sonra və uçuşdan yeddi ildən çox keçməyəcək - parlaq yaradıcı naviqatorlar daha qısa olacaq tamamilə yeni bir yanaşma trayektoriyası hazırladılar. İon hərəkətinin qeyri -adi elastikliyini nümayiş etdirən kosmik gəmi artıq tamamilə fərqli bir yol tutacaq, ancaq eyni orbitdə fırlanacaq.

Kosmik gəminin, 6 Martda Ceres tərəfindən tutulmasına icazə veriləcək, bu, cərəyan fasiləsindən əvvəl izlədiyi trayektoriyadan təxminən yarım gün sonra, həm əvvəl, həm də sonra həndəsə tamamilə fərqli olacaq. Şəfəq Ceresdən cənuba uçmaq əvəzinə, ona rəhbərlik etmək məqsədi daşıyır, cırtdan planet Günəşin ətrafında fırlandıqca qabaqda uçur və sonra kosmik gəmi onun ətrafında yumşaq bir şəkildə əyilməyə başlayacaq. (Bunu soldakı şəkildə görə bilərsiniz.) Şəfəq 24.000 milə (38.000 km) gələcək və sonra yavaş -yavaş uzaqlaşacaq. Lakin itələmə profilinin diqqətəlayiq dizaynı sayəsində, ion mühərriki ilə qaya və buzun cazibə qüvvəsi birlikdə işləyəcək. 41.000 mil (61.000 kilometr) məsafədə Ceres uzanacaq və yeni yoldaşını həssaslıqla ələ keçirəcək və həmişəlik birlikdə olacaqlar. Şəfəq orbitdə olacaq və Ceresə əbədi olaraq bu Yerin keçmiş sakini yoldaşlıq edəcək.

Kosmos gəmisi Ceres onu ələ keçirərkən vuruşunu dayandırsaydı, böyük bir eliptik orbitdə böyük bədənin ətrafında dönməyə davam edərdi, ancaq missiyası sirli dünyanı araşdırmaqdır. Məqsədimiz, hər hansı bir ixtiyari orbitdə olmaq deyil, probun kamerası və digər sensorlar üçün ən yaxşı elmi nəticəni təmin etmək üçün seçilmiş xüsusi orbitlərdə olmaqdır. Beləliklə, dayanmayacaq, əksinə RC3 -ə manevr etməyə davam edəcək.

Həmişə zərif olan Şəfəq, orbital sürətinə qarşı yumşaq bir şəkildə basacaq, əks halda əldə edə biləcəyi ən yüksək hündürlüyə yellənməyəcək. 18 Martda, Ceresin cazibə qüvvəsi tərəfindən tutulduqdan təxminən iki həftə sonra, Şəfəq orbitinin zirvəsinə doğru yüksələcək. Geri atılmadan bir anlıq dayanmağa yavaşlayan yüksək atılan bir top kimi, Dawn'ın orbital yüksəlişi 47.000 mil (75.000 kilometr) yüksəklikdə sona çatacaq və Ceresin amansız çəkilişi (daimi, yumşaq vuruşun köməkliyi ilə) qalib gələcək. Qravitasiya ustasına doğru enməyə başlayanda Ceres ilə işləməyə davam edəcək. Düşməyə müqavimət göstərmək əvəzinə, kosmik gəmi RC3 -ə enişi sürətləndirərək özünü sürətləndirəcək.

Orbitin spesifikasiyasında yüksəklikdən daha çox şey var. Digər xüsusiyyətlərdən biri də orbitin kosmosdakı istiqamətidir. (Bir orbitin Ceres ətrafında bir halqa olduğunu təsəvvür edin, ancaq bu üzük bir çox cəhətdən açıla və əyilə bilər.) Ceresin altından fırlandığı zaman bütün səthin görünüşünü təmin etmək üçün Şəfəqin şimal üzərində uçan bir qütb orbitində olması lazımdır. gecə yarısından gündüzə doğru hərəkət edərkən, qütb ekvatordan keçərkən cənuba doğru hərəkət edir, cənub qütbünə çatanda işıqsız tərəfə qayıdır və sonra gecənin qaranlığında ərazinin üstündən şimala doğru gedir. Yeni yanaşma traektoriyasının əvvəlki hissəsini yerinə yetirmək üçün, Şəfəq sirli səthdən çox yüksəkdə, lakin ekvatordan çox da uzaq olmayan aşağı enliklərdə qalacaq. Buna görə də, RC3 -ə doğru irəliləyərkən, ion mühərrikini orbital yüksəkliyə çatma müddətini nəinki qısaltmaq üçün, həm də dirəkləri əhatə edəcək şəkildə (və təyyarəni müəyyən bir mövqedə əymək üçün öz orbitinin müstəvisini əymək üçün) istiqamətləndirəcək. Günəşə nisbətən oriyentasiya). Sonra, nəhayət, yaxınlaşdıqca, sürətləndirici yox, əyləc rolunu oynayan Ceresin cazibə qüvvəsinə qarşı o məhsuldar parlayan ksenon ionlarından istifadə edəcək. 23 Aprelə qədər gözəl bir yeni səma baletinin bu ilk hərəkəti başa çatacaq. Şəfəq, Ceres ətrafındakı orbitdə olacaq və növbəti hərəkətinə hazır olacaq: təsvir etdiyimiz RC3 -ün intensiv müşahidələri.Fevral.

Şimal bu rəqəmin zirvəsindədir və günəş çox soldadır. Günəş ətrafında Ceres orbital hərəkəti onu birbaşa rəqəmə aparır. Orijinal yanaşma, Dawn

Şimal bu rəqəmin zirvəsindədir və günəş çox soldadır. Günəş ətrafında Ceres orbital hərəkəti onu birbaşa rəqəmə aparır. Orijinal yanaşma, Dawn'ı Ceres'in cənub qütbünün üstünə atdı, çünki birbaşa RC3 -ə girdi. Yeni yanaşmada, sanki şimal qütbünün üstündən uçurmuş kimi görünür, amma bu, düz təsvirə görədir. Əvvəlki rəqəmdən göründüyü kimi, yanaşma Dawn'u Ceresdən xeyli qabaqlayır. Yaşıl traektoriyanın yuxarı hissəsi orijinal yanaşma və RC3 ilə eyni müstəvidə deyil; daha doğrusu, arxa planda qrafikin “arxasındadır”. Şəfəq diaqramın sağ tərəfinə uçarkən, hədəf RC3 ilə uyğunlaşmaq üçün rəqəmin düzlüyünə də irəliləyir. Əvvəlki kimi, bir gün aralığında olan dairələr, kosmik gəminin sürətini göstərir; bir -birinə daha yaxın olduqları yerdə gəmi daha yavaş hərəkət edir. (Bu perspektivi yan tərəfdən və əvvəlki rəqəmi yuxarıdakı mənzərəni bu qrafikin üstündən göstərən kimi düşünə bilərsiniz.) Kredit: NASA/JPL

Dawn -ın orbitə gedən yolu heç bir kraker kosmik gəmi pilotunun yerinə yetirəcəyindən daha mürəkkəb və zərif deyil. Bununla birlikdə, asımızın nə ilə elmi fantastika filmlərində baş verənlər arasındakı əsas fərqlərdən biri də Dawnun manevrlərinin fizika qanunlarına uyğun olmasıdır. Və bu kifayət qədər sevindirici deyilsə, bəlkə də gerçək olması onu daha da təsir edici edir. Yeddi ildən çox əvvəl Yerdən göndərilən, elektrik sürətlənmiş ionlarla hərəkətə gətirilən və artıq çoxsaylı sirlərini açmaq üçün nəhəng Vest planetin ətrafında orbitdə geniş manevrlər etmiş bir kosmik gəmi tezliklə yuvarlanacaq, yaylanacaq, dönəcək, yuxarı qalxacaq və enəcək. planlaşdırılan orbitinə.

2014 -cü ilin dekabr ayının əvvəlində Yerin, Günəşin və Şəfəqin nisbi yerlərinin (lakin ölçülərinin deyil) təsviri. Şəfəq səfərində Yer, Mars, Vesta və Ceresin mövqeləri. Kredit: NASA/JPL

2014 -cü ilin dekabr ayının əvvəlində Yerin, Günəşin və Şəfəqin nisbi yerlərinin (lakin ölçülərinin deyil) təsviri. Yer və Günəş hər dekabrda bu yerdə olur. Şəkillər, Şəfəq səyahəti zamanı, Yerin, Marsın, Vesta və Ceresin mövqelərini göstərən bütün missiyanın gedişatına bindirilir. Kredit: NASA/JPL

Və bütün bunlar Yerdən çox -çox uzaqda baş verəcək. Həqiqətən də, Şəfəq 2007 -ci ildə geridə qoyduğu planetdən çox fərqli bir heliosentrik orbitdədir. Dekabrda ayrı yolları onları günəşin əks tərəflərinə aparacaq. 2016 -cı ilə qədər bənzər bir göy quruluşuna sahib olmayacağıq və bu vaxta qədər sənətkarlıq öz içində olacaqCeresdəki ən aşağı hündürlük orbitidir. (Gələcək canlarımızı keçmişə qayıtmağa dəvət edirik ki, burada mənzərənin necə olduğunu söyləsinlər. __) Bu ilki dünyəvi baxımdan, Şəfəq 9 və 10 dekabrda Günəşin ətrafından bir günəş diametrindən az görünəcək.

Yer, günəş və kosmik gəmi hizalanmağa yaxınlaşdıqca, irəli -geri gedən radio siqnalları günəşin yanından keçməlidir. Günəş mühiti həqiqətən şiddətlidir və bu radio dalğalarına müdaxilə edəcək. Bəzi siqnallar keçsə də, rabitə etibarlı olmayacaq. Buna görə də, nəzarətçilər 4 dekabrdan 15 dekabra qədər kosmik gəmiyə heç bir mesaj göndərməməyi planlaşdırırlar; bu müddət ərzində lazım olan bütün təlimatlar əvvəlcədən göyərtədə saxlanılacaq. Bəzən Günəşin yaxınlığına işarə edən Dərin Kosmik Şəbəkə antenaları, gəminin zəif pıçıltılarını gurultulu səs -küylə dinləyəcək, lakin komanda hər hansı bir ünsiyyəti bonus hesab edəcək.

Şəfəq böyükdürqanadları təxminən 65 fut (19,7 metr) olan planetlərarası kosmik gəmilər üçün (və ya başqa bir dünyada cırcırama üçün). Bununla birlikdə, 357 milyon mil (567 milyon kilometr) uzaqda olan Günəşə 3,8 dəfədən çox məsafədə insanlığın uzaqdan belə onu görməyi bacaran heç bir texnologiyası yoxdur. Ancaq texnologiyamızdan daha güclü bir şey gətirə bilərik: ağlımızın gözü. 8-11 dekabr tarixlərində, baş barmağınızla günəşin parlayan işığını maneə törədirsinizsə, Şəfəqin yerini də əhatə edəcəksiniz. Orada, bu istiqamətdə, uzaq dünyaya yeni elçilərimiz var. Qeyri -adi yerüstü ekspedisiyasında artıq üç milyard mil (4.8 milyard kilometr) yol qət etmişdir və Ceresə yaxınlaşanda ən həyəcanlı millərdən bəziləri hələ qabaqdadır. Tam olaraq harada olduğunu görə bilərsiniz. İndi günəşin uzaq tərəfindədir.

Günəş!

Bu, Yerin diametrinin 100 qatından çox və kütləsinin üçdə bir milyonu olan günəşdir. Bu, 4,5 milyard ildən çoxdur ki, Günəş sistemimizin rəqibsiz ustası olan eyni günəşdir. Bu gün ərzində Yer üzündə parlayan və planet sakinlərinin çox asılı olduğu istilik, işıq və digər enerjinin son mənbəyi olan eyni günəşdir. Bu günəş, saysız -hesabsız minilliklər ərzində sənətdə, ədəbiyyatda, mifologiyada və dində insan ifadəsinə çox təsir etmişdi. Əsrlər boyu elmi araşdırmalara səbəb olan eyni günəşdir. Bu, Süd Yolu qalaktikasındakı işarəmiz olan eyni günəşdir. Və insanların uzaq tərəfində bir kosmik gəmisi var. Kainatdakı öz əhəmiyyətsizliyimizlə alçaldılmış ola bilərik, amma yenə də əzəmətini dərk etmək cəhdlərimizdə ən cəsarətli macəraları öz üzərimizə götürürük.

Şəfəq Ceresdən 780,000 mil (1,3 milyon kilometr) məsafədədir və ya Yer ilə Ay arasındakı orta məsafədən 3,3 dəfə çoxdur. Bu da Yerdən 3.77 AU (350 milyon mil və ya 564 milyon kilometr) məsafədədir və ya bu gün Aydan 1.525 dəfə və Günəşdən 3.82 dəfə uzaqdır. İşığın universal sürət həddində gedən radio siqnalları, gediş -dönüş üçün bir saat üç dəqiqə çəkir.

Dr. Marc D. Rayman
17:00 PST 28 Noyabr 2014

1 dekabr 2014 -cü ildə cırtdan planet Ceresin görüntüsünə baxın

Bütün Dawn Journal girişləri