Dawn (sonda kosmiczna)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Dawn
Ilustracja
Zaanga?owani

NASA

Indeks COSPAR

2007-043A

Rakieta no?na

Delta 7925H-9.5 z dodatkowym stopniem Star 48

Miejsce startu

Cape Canaveral Air Force Station , USA

Cel misji

(4) Westa

Cel misji

(1) Ceres

Orbita (docelowa, pocz?tkowa)
Okr??ane ciało niebieskie

(4) Westa

Perycentrum

2700 km

Apocentrum

2700 km

Okres obiegu

69 h

Nachylenie

90 °

Czas trwania
Pocz?tek misji

27 wrze?nia 2007 (11:34:00,372 UTC)

Koniec misji

31 pa?dziernika 2018

Wymiary
Kształt

prostopadło?cian [1]

Wymiary

kadłub: 1,64 × 1,27 m × 1,77 m;
rozpi?to?? całkowita 19,74 m

Masa całkowita

1217,7 kg

Masa aparatury naukowej

45 [1] kg

Sonda podczas przygotowa? na stanowisku startowym 1 lipca 2007 r.
Rozmieszczenie instrumentow
Trajektoria mi?dzyplanetarna sondy Dawn

Dawn ? bezzałogowa sonda kosmiczna wystrzelona we wrze?niu 2007 roku przez NASA , ktorej celem było dotarcie na orbit? planetoidy (4) Westa , a nast?pnie na orbit? planety karłowatej (1) Ceres . Misj? zako?czono 1 listopada 2018 roku po utracie kontaktu z sond? z powodu wyczerpania paliwa pozwalaj?cego na kontrol? orientacji sondy w przestrzeni [2] [3] .

Koncepcja i projekt misji powstały w 2001 roku. Budowa sondy rozpocz?ła si? w styczniu 2003 roku. Program był kilkakrotnie przerywany. Aby osi?gn?? cele misji start musiał nast?pi? nie po?niej ni? do ko?ca pa?dziernika 2007 roku [1] . Dawn był dziewi?t? misj? realizowan? w ramach programu Discovery . Pierwsz? była misja NEAR Shoemaker do planetoidy (433) Eros w latach 1996?2001 [1] . Misja była prowadzona dla NASA przez Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie . Kierownikiem misji (Principal Investigator) był dr Christopher Russell z University of California w Los Angeles . Sonda została skonstruowana przez Orbital Sciences Corporation , a jej silniki jonowe zostały dostarczone przez Jet Propulsion Laboratory [4] . W cz??ci naukowej uczestnicz? rownie? agencje kosmiczne Niemiec i Włoch [1] .

Całkowity koszt misji, od etapu planowania do jej zako?czenia, miał wynie?? 466 milionow USD . Koszt konstrukcji sondy i startu wyniosł 373 milionow USD, a koszty operacyjne misji i analizy zebranych danych 93 mln USD [5] .

Cele misji [ edytuj | edytuj kod ]

Podstawowym celem misji jest scharakteryzowanie warunkow i procesow panuj?cych we wczesnej epoce Układu Słonecznego poprzez szczegołowe zbadanie dwoch spo?rod najwi?kszych protoplanet , ktore pozostały niezmienione od czasu swego powstania. Misja umo?liwi okre?lenie znaczenia jakie maj? wielko?? protoplanet i zawarto?? w nich wody w determinowaniu ich ewolucji. Ceres i Westa s? najmasywniejszymi z protoplanet w pasie planetoid , ktorych dalszy wzrost został zatrzymany przez powstanie Jowisza . Ewolucja tych ciał potoczyła si? ro?nymi drogami. Ceres charakteryzuje si? du?? zawarto?ci? wody i prawdopodobnie stosunkowo pierwotn? budow?. W przeciwie?stwie do niej Westa wydaje si? by? pozbawiona wody i mie? przekształcon? struktur? [6] .

Zadania badawcze [ edytuj | edytuj kod ]

  • Zbadanie struktury wewn?trznej i rozkładu g?sto?ci dwoch protoplanet: (1) Ceres i (4) Westa.
  • Okre?lenie ich kształtu, rozmiarow, masy i składu.
  • Zbadanie morfologii powierzchni, g?sto?ci kraterow.
  • Okre?lenie historii termicznej i rozmiarow j?dra tych planetoid.
  • Zrozumienie roli wody w przebiegu ewolucji planetoid.
  • Sprawdzenie prawdziwo?ci paradygmatu o We?cie jako ciele macierzystym howardytow , eukrytow i diogenitow ( meteorytow HED ). Okre?lenie czy istniej? meteoryty pochodz?ce z (1) Ceres.
  • Dostarczenie kontekstu geologicznego dla meteorytow HED.

Zbierane dane pomiarowe [ edytuj | edytuj kod ]

Konstrukcja sondy [ edytuj | edytuj kod ]

Kadłub sondy w kształcie prostopadło?cianu o długo?ci boku 1,64 m, szeroko?ci 1,27 m i wysoko?ci 1,77 m wykonany jest z aluminium i kompozytow grafitowych. Całkowita rozpi?to?? z dwoma skrzydłami baterii słonecznych wynosi 19,7 m. Ka?de ze skrzydeł ma wymiary 8,3 × 2,3 m, mas? około 63 kg i powierzchni? 18 m². Baterie słoneczne b?d? dostarcza? w okolicy orbity Ziemi energii o mocy do 10,3 kW (1,4 kW na orbicie Ceres). Energia jest magazynowana przez bateri? niklowo-wodorkow? o pojemno?ci 35 Ah.

Nap?d głowny stanowi? trzy silniki jonowe o impulsie wła?ciwym 3200 do 1900 s wytwarzaj?ce ci?g, ktorego warto?? mo?na zmienia? w zakresie od 19 do 91 mN. Ka?dy z silnikow ma mas? 8,9 kg. Materiał p?dny dla silnikow jonowych stanowi 425 kg ksenonu . Przy maksymalnym ci?gu silniki zu?ywaj? jedynie około 3,25 mg ksenonu na sekund?. Ka?dorazowo u?ywany b?dzie pojedynczy silnik, a ł?czny czas pracy silnikow jonowych w czasie misji jest zaplanowany na około 2000 dni. Ponadto, sonda zaopatrzona jest w zestaw 12 silnikow kontroli poło?enia o ci?gu 0,9 N. Materiałem p?dnym jest dla nich 45,6 kg hydrazyny .

Ł?czno?? z sond? zapewniaj? przymocowana do boku kadłuba antena głowna o wysokim zysku o ?rednicy 1,52 m oraz trzy anteny o niskim zysku. Moc nadajnika radiowego wynosi 100 W . Pr?dko?? przesyłania danych wynosi od 10 bitow do 124 kilobitow na sekund?.

Całkowita masa sondy przy starcie wynosiła 1217,7 kg, w tym masa konstrukcji bez paliwa 747,1 kg [6] [7] [8]

Instrumenty naukowe [ edytuj | edytuj kod ]

Na pokładzie sondy Dawn znajduj? si? trzy instrumenty naukowe. Dodatkowo system telekomunikacyjny sondy posłu?y do wykonania pomiarow pola grawitacyjnego Westy i Ceres.

Framing Camera (FC) [ edytuj | edytuj kod ]

Sonda została wyposa?ona w dwie identyczne kamery (FC1 i FC2). Podczas misji planowane jest u?ywanie tylko jednej kamery ? druga pozostaje w rezerwie na wypadek awarii pierwszej.

Konstrukcja: Refraktor o ogniskowej 150 mm, f/ 7.9, aperturze 20 mm, polu widzenia 5,5° × 5,5° i zdolno?ci rozdzielczej 93,7 μrad/ piksel (planowana rozdzielczo?? 12 m/piksel na orbicie Westy i 62 m/piksel na orbicie Ceres). Detektor z matrycy CCD o rozdzielczo?ci 1024 × 1024 pikseli. Osiem filtrow: filtr czysty 450 ? 950 nm oraz 7 filtrow barwnych o długo?ci centrum zakresu 430, 540, 650, 750, 830, 920 i 980 nm. Masa ka?dej kamery 5,5 kg; pobor mocy 12 W; pami?? 8 Gb.

Kierownik: Horst Uwe Keller z Max-Planck-Institut fur Sonnensystemforschung w Katlenburg-Lindau [9] [10] .

Visual and Infrared Spectrometer (VIR) [ edytuj | edytuj kod ]

Spektrometr mapuj?cy w ?wietle widzialnym i podczerwieni .

Konstrukcja:

Teleskop Shafera poł?czony ze spektrometrem Offnera o aperturze 47,5 mm i polu widzenia 64 mrad × 64 mrad. Dwie matryce detektorow (CCD 1024 × 1024 pikseli i matryca fotodiod HgCdTe 270 × 435 elementow). Obserwacje w zakresie długo?ci fal 250 ? 1000 nm i 950 ? 5050 nm. Masa 9,3 kg; pobor mocy 17,6 W.

Kierownik: Maria Christina de Sanctis z Istituto di Fisica dello Spazio Interplanetario w Rzymie [11] [12] .

Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND) [ edytuj | edytuj kod ]

Detektor promieniowania gamma i neutronow .

Konstrukcja:

Scyntylator z germanianu bizmutu. 16-elementowa macierz detektorow z tellurku kadmu i cynku (CdZnTe). Scyntylatory ze szkła domieszkowanego litem i plastiku domieszkowanego borem. Fotopowielacze . Pomiary obfito?ci pierwiastkow tworz?cych skały (O, Si, Fe, Ti, Mg, Al, Ca), pierwiastkow radioaktywnych (K, U, Th), pierwiastkow ?ladowych (Gd i Sm) oraz składnikow lodow (H, C i N). Masa 10,5 kg; pobor mocy 9 W.

Kierownik: William C. Feldman z Los Alamos National Laboratory [13] [14] .

Gravity Science [ edytuj | edytuj kod ]

Do wykonania pomiarow pola grawitacyjnego Westy i Ceres zostanie wykorzystana obserwacja sygnałow radiowych z nadajnikow sondy, umo?liwiaj?ca precyzyjne ?ledzenie jej ruchu na orbicie wokoł planetoid. W poł?czeniu z obserwacjami optycznymi mo?liwe b?dzie okre?lenie masy, osi rotacji i momentow bezwładno?ci obydwu ciał.

Kierownik: Alexander S. Konopliv z NASA Jet Propulsion Laboratory [15] .

Przebieg misji [ edytuj | edytuj kod ]

27 wrze?nia 2007 o 11:34 UTC sonda została wyniesiona z przyl?dka Canaveral na Florydzie przy u?yciu rakiety no?nej Delta 7925H . Sonda znalazła si? na pocz?tkowej eliptycznej orbicie heliocentrycznej poło?onej praktycznie w płaszczy?nie ruchu Ziemi. Parametry to: peryhelium ? 1,0 au i aphelium ? 1,6 au [1] .

18 lutego 2009 o 00:28 UTC sonda przeleciała obok Marsa , zbli?aj?c si? do planety na odległo?? 542 km. Przelot posłu?ył do wykonania manewru asysty grawitacyjnej [16] . Pozwoliło to ?zaoszcz?dzi?” 104 kg ksenonu. Zbli?enie do Marsa było okazj? do przetestowania i kalibracji aparatury przez jednoczesne ?ledzenie tego samego obszaru Czerwonej Planety przez przyrz?dy sondy i okr??aj?cej od 2004 roku t? planet? sondy Europejskiej Agencji Kosmicznej Mars Express [1] .

Badania Westy [ edytuj | edytuj kod ]

Poruszaj?c si? po trajektorii przypominaj?cej rozwijaj?c? si? spiral? sonda osi?gn?ła planetoid? podczas drugiego okr??enia. 3 maja 2011 roku rozpocz?ła si? faza zbli?ania do Westy, odległej wtedy o 1,21 mln km od sondy. Kamera sondy zacz?ła wykonywa? zdj?cia nawigacyjne planetoidy [17] .

16 lipca 2011 o 04:48 UTC, gdy sonda znalazła si? w odległo?ci około 16 000 km [1] , weszła na wst?pn? orbit? wokoł Westy [18] [19] . Jest to pierwsza w historii sonda, ktora weszła na orbit? obiektu znajduj?cego si? w pasie głownym planetoid [20] .

Korzystaj?c w dalszym ci?gu z nap?du jonowego, po dwoch tygodniach stopniowego przybli?ania si? do celu, 2 sierpnia sonda osi?gn?ła pierwsz? z zaplanowanych orbit roboczych: orbit? kołow? w odległo?ci 2700 km od planetoidy, o okresie orbitalnym 69 h (tzw. survey orbit ). 11 sierpnia oficjalnie została zako?czona faza zbli?ania i rozpocz?to pierwsz? faz? obserwacji naukowych Westy [19] . 31 sierpnia sonda rozpocz?ła kolejne obni?anie swej orbity [21] . W ci?gu kolejnych miesi?cy sonda stopniowo zmieniała orbit?, przybli?aj?c si? do planetoidy. Od połowy grudnia 2011 roku do ko?ca kwietnia 2012 roku sonda prowadziła badania z odległo?ci od 170 do 290 km, okr??aj?c West? w czasie czterech godzin i 21 minut. W tym okresie nast?piły najbardziej intensywne obserwacje i pomiary. W maju 2012 roku sonda rozpocz?ła powolne oddalanie si? od planetoidy. Kr??yła po torze w kształcie rozwijaj?cej si? spirali. Wykorzystuj?c nadal nap?d jonowy tak oddaliła si? od Westy, ?e [1] 5 wrze?nia 2012 o 06:26 UTC sonda opu?ciła orbit? Westy i poleciała w kierunku Ceres [22] . W tym momencie sonda znajdowała si? w odległo?ci 18 500 km od Westy i około 64 mln km od Ceres. Natomiast od Ziemi dystans wynosił 367 mln km [1] .

Badania Ceres [ edytuj | edytuj kod ]

Po opuszczeniu Westy we wrze?niu 2012 roku sonda skierowała si? w trwaj?cy trzydzie?ci miesi?cy lot w kierunku Ceres. Lot odbywał si? za pomoc? nap?du jonowego [1] . 13 stycznia 2015 roku wykonała pierwsze zdj?cia nawigacyjne Ceres z odległo?ci 383 000 km [23] . Naukowcow zaintrygował biały punkt widoczny na ciemniejszej stronie powierzchni Ceres. W lutym 2015, kiedy sonda zbli?yła si? jeszcze bardziej, okazało si?, ?e s? to dwa punkty poło?one obok siebie. Naukowcy przypuszczaj?, ?e pod ciemn? powierzchni? kryje si? olbrzymi ocean lodu. Innym wytłumaczeniem tych białych punktow mo?e by? aktywno?? sejsmiczna [24] . Pod koniec stycznia 2015 roku sonda znajdowała si? w odległo?ci około 200 tys. km od celu, natomiast od Ziemi była oddalona o 544 mln km. Poruszała si? w tym momencie z pr?dko?ci? 17,4 km/s wokoł Sło?ca i rownocze?nie zbli?aj?c si? do drugiego celu misji z pr?dko?ci? około 100 m/s [1] .

6 marca 2015 około 12:39 UTC sonda została przechwycona przez grawitacj? Ceres i tym samym została pierwszym w historii statkiem kosmicznym, ktory wszedł na orbit? wokoł planety karłowatej. Sonda znajdowała si? wtedy w odległo?ci około 61 tys. km od Ceres [25] .

Sonda 23 kwietnia 2015 osi?gn?ła pierwsz? z docelowych orbit badawczych o promieniu 13 500 km. 6 czerwca zeszła na orbit? przebiegaj?c? na wysoko?ci 4430 km nad powierzchni? Ceres. 17 sierpnia rozpocz?ła obserwacje z ni?szej orbity HAMO ( ang.   High Altitude Mapping Orbit ) na wysoko?ci 1480 km, wykonuj?c szczegołowe mapy powierzchni. 23 pa?dziernika 2015 rozpocz?ła schodzenie do najni?szej orbity LAMO ( ang.   Low Altitude Mapping Orbit ) o wysoko?ci 375 km.

Misja rozszerzona [ edytuj | edytuj kod ]

Podstawowe badania Ceres zako?czyły si? 30 czerwca 2016. Kontynuowano je w ramach rozszerzenia misji (kod XMO1 ? eXtended Mission Orbit 1 ) [26] , a 31 sierpnia zako?czona została faza obserwacji z najni?szej orbity i 2 wrze?nia rozpocz?ło si? jej podwy?szanie [27] . We wrze?niu w dziewi?t? rocznic? wystrzelenia sonda orbitowała ju? ok. 1060 km nad Ceres i kontynuowała wznoszenie przy u?yciu silnika jonowego nr 2 (ju? na koniec dnia wzniosła si? o kolejne 35 km) [28] . 16 pa?dziernika sonda rozpocz?ła zbieranie danych w ramach pi?tej kampanii po?wi?conej Ceres (kod XMO2, tym razem na orbicie 1480 km nad powierzchni? planety karłowatej), ko?cz?c ich przesyłanie 29 pa?dziernika [29] . 4 listopada 2016 sonda opu?ciła orbit? XMO2 rozpoczynaj?c wznoszenie celem uzyskania wy?szej, ale jednocze?nie znacznie bardziej eliptycznej orbity [26] .

Rozwa?ane było tak?e opuszczenie przez sond? orbity wokoł Ceres. Zapasy hydrazyny wystarczyłyby na skierowanie sondy ku planetoidzie (145) Adeona i przelot w jej pobli?u w maju 2019 roku. NASA zadecydowała jednak, ?e Dawn pozostanie satelit? planety karłowatej i b?dzie monitorowa? ewentualne zmiany zachodz?ce na jej powierzchni w miar? ruchu orbitalnego [30] .

Zako?czenie misji [ edytuj | edytuj kod ]

We wrze?niu 2018 roku poinformowano o bliskim ko?cu misji z powodu wyczerpania paliwa: hydrazyny [31] .

31 pa?dziernika 2018 sonda nie poł?czyła si? z Deep Space Network ? sieci? anten nadawczo-odbiorczych zarz?dzan? przez Jet Propulsion Laboratory; do kontaktu nie doszło te? w dniu nast?pnym. Sygnał radiowy potrzebuje około poł godziny aby dotrze? do Ziemi. Po wykluczeniu innych mo?liwych przyczyn przerwania komunikacji zespoł 1 listopada stwierdził spodziewane wyczerpanie przez sond? zapasow hydrazyny. Pozbawiona paliwa pozwalaj?cego na utrzymanie orientacji w przestrzeni sonda nie jest ju? w stanie kierowa? swoich anten w stron? Ziemi, ani pod wła?ciwym k?tem ustawi? paneli słonecznych i pozyskiwa? pr?du elektrycznego [2] [3] . Sama sonda pozostanie na orbicie co najmniej 20 lat (a z prawdopodobie?stwem ponad 99% ponad 50 lat) [3] .

Zobacz te? [ edytuj | edytuj kod ]

Przypisy [ edytuj | edytuj kod ]

  1. a b c d e f g h i j k l Krzysztof Ziołkowski. Do Westy i Ceres . ? Urania ? Post?py Astronomii ”. 2/2015 (776), s. 12?17, 2015 marzec-kwiecie?. Polskie Towarzystwo Astronomiczne . Polskie Towarzystwo Miło?nikow Astronomii . ISSN   1689-6009 . ( pol. ) .  
  2. a b Koniec misji Dawn ? sondzie sko?czyło si? paliwo , ?Nauka w Polsce”, 3 listopada 2018 [dost?p 2018-11-03] ( pol. ) .
  3. a b c Karen   Northon , NASA’s Dawn Mission to Asteroid Belt Comes to End , ?NASA”, 1 listopada 2018 [dost?p 2018-11-03] ( ang. ) .
  4. NASA: Discovery Program: Overview of Missions . [dost?p 2011-06-19]. [zarchiwizowane z tego adresu (2011-07-01)]. ( ang. ) .
  5. NASA: Dawn at Vesta. Press Kit. . lipiec 2011. [dost?p 2011-08-30]. ( ang. ) .
  6. a b NASA: Dawn Launch. Mission to Vesta and Ceres. Press Kit. . 2007. [dost?p 2011-06-19]. ( ang. ) .
  7. Dawn Journal: September 17, 2006 .
  8. Dawn Journal: June 23, 2007 .
  9. National Space Science Data Center: Framing Camera . [dost?p 2011-06-16]. ( ang. ) .
  10. H. Sierks i in: The Dawn Framing Camera . Space Science Reviews , 2011-02-19. [dost?p 2011-06-16]. ( ang. ) .
  11. National Space Science Data Center: Mapping Spectrometer (MS) . [dost?p 2015-03-07]. ( ang. ) .
  12. IFSI Roma: Dawn’s VIR Spectrometer . [dost?p 2015-03-07]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-04-02)]. ( ang. ) .
  13. JPL: Gamma Ray and Neutron Detector (GRaND) Instrument . [dost?p 2011-06-16]. ( ang. ) .
  14. Thomas H. Prettyman i in: Gamma-ray and neutron spectrometer for the Dawn Mission to (1) Ceres and 4 Vesta . IEEE Transactions on Nuclear Science , tom 40, nr 4, 2003. [dost?p 2011-06-16]. ( ang. ) .
  15. National Space Science Data Center: Radio Camera . [dost?p 2011-06-16]. ( ang. ) .
  16. Marc D. Rayman: Dawn Journal: Safely past Mars . The Planetary Society Blog. [dost?p 2009-03-10]. [zarchiwizowane z tego adresu (9 kwietnia 2009)]. ( ang. ) .
  17. JPL: Dawn Reaches Milestone Approaching Asteroid Vesta . 2011-05-03. [dost?p 2011-06-10]. ( ang. ) .
  18. JPL: NASA’s Dawn Spacecraft Enters Orbit Around Asteroid Vesta . 2011-07-16. [dost?p 2011-07-17]. ( ang. ) .
  19. a b Marc D. Rayman: Dawn Journal . 2011-08-11. [dost?p 2011-08-30]. ( ang. ) .
  20. spaceinfo.com.au: Dawn mission reaches asteroid Vesta . 2011-07-17. [dost?p 2011-07-17]. ( ang. ) .
  21. Marc D. Rayman: Dawn Journal . 2011-09-01. [dost?p 2011-09-02]. ( ang. ) .
  22. Jia-Rui C. Cook: Dawn has departed the giant asteroid Vesta . 2012-09-05. [dost?p 2012-09-11]. ( ang. ) .
  23. Marc Rayman: Dawn Journal January 29 . 2015-01-29. [dost?p 2015-02-01]. [zarchiwizowane z tego adresu (2015-03-05)]. ( ang. ) .
  24. Krzysztof Urba?ski. Swiatełko szarego globu . ?Rzeczpospolita”. 10083 (54), s. A 13, 2015-03-06. Gremi Business Communication Sp. z o.o.. ISSN   0208-9130 . ( pol. ) .  
  25. NASA spacecraft becomes first to orbit a dwarf planet . [w:] ScienceDaily [on-line]. 2015-03-06. [dost?p 2015-03-07]. ( ang. ) .
  26. a b Marc   Rayman , Dear Decadawnt Readers [online], NASA Jet Propulsion Laboratory Blog www.jpl.nasa.gov, 28 listopada 2016 [dost?p 2018-11-03] ( ang. ) .
  27. Marc Rayman: Mission Status Updates . [w:] Dawn Mission [on-line]. JPL, 2016-08-31. [dost?p 2016-09-01]. ( ang. ) .
  28. Marc   Rayman , Dear Dawnniversaries [online], NASA Jet Propulsion Laboratory Blog www.jpl.nasa.gov, 27 wrze?nia 2016 [dost?p 2018-11-03] ( ang. ) .
  29. Marc   Rayman , Dear Dawnald Trump, Hillary Clindawn and all other readers [online], NASA Jet Propulsion Laboratory Blog www.jpl.nasa.gov, 31 pa?dziernika 2016 [dost?p 2018-11-03] ( ang. ) .
  30. Loren Grush: NASA’s Dawn spacecraft won’t be leaving dwarf planet Ceres . The Verge, 2016-07-01. [dost?p 2016-08-31]. ( ang. ) .
  31. Legacy of NASA’s Dawn, Near the End of its Mission [online], dawn.jpl.nasa.gov, 7 wrze?nia 2018 [dost?p 2018-11-03] ( ang. ) .

Linki zewn?trzne [ edytuj | edytuj kod ]