Sólkerfið
Geimferðir

Geimferðir

  • Marsjeppi, Spirit, Opportunity
    Marsjeppi

Í gegnum tíðina hefur mestum hluta þekkingar okkar á sólkerfinu verið aflað með stjörnusjónaukum á jörðu niðri. Bylting varð þegar mannkynið hafði þróað tækni til að senda geimför út í geiminn og upp frá því hafa geimför heimsótt allar reikistjörnur sólkerfisins, nokkur tungl, smástirni og halastjörnur. Geimför hafa hjálpað okkur að öðlast ómetanlega þekkingu á þessum forvitnilegu hnöttum sólkerfisins.

Könnun sólkerfisins hefur verið að mestu ómönnuð hingað til. Geimförin eru jafnan send í langar geimferðir, langt út geiminn og snúa sjaldnast heim aftur. Geimförin eru að miklu leyti sjálfstýrð. Um borð í þeim eru tölvur sem stjórna öllum rannsóknartækjum og stýribúnaði og taka auk þess við upplýsingum frá jörðinni og senda gögn til jarðar. Sum gervitungl nýta sólarljós til raforkuframleiðslu á meðan önnur nota kjarnaofna.

Í geimförum er fjöldi mælitækja en þau verða að vera lítil og nett til að draga úr þyngd geimfarsins og minnka þar með kostnað. Nánast öll geimför hafa myndavélar til að ljósmynda það sem fyrir augum ber, bæði í mikilli og lítilli upplausn. Með litrófsgreinum komumst við að efnasamsetningu yfirborða og lofthjúp hnattanna og með sviðsmælum mælum við styrk segulsviðsins.

1. Tegundir geimferða

Almennt séð eru til fjórar mismunandi tegundir af leiðöngrum:

  • Framhjáflug, þegar geimför fljúga einu sinni framhjá hnetti og halda svo för sinni áfram, annað hvort að næsta hnetti eða jafnvel út úr sólkerfinu.

  • Brautarför, þegar geimför komast á sporbraut um reikistjörnu eða annan hnött. Þessir leiðangrar gera okkur kleift að rannsaka hnöttinn í langan tíma.

  • Lendingarför eða könnunarför, þegar geimför lenda á yfirborði hnattar annars vegar og falla hins vegar í gegnum lofthjúp hnattar. Sum lendingarför eru stöðug á meðan önnur eru hreyfanleg (jeppar).

  • Sýnasöfnunarför, þau geimför sem safna sýnum og snúa með til jarðar.

Við skulum skoða hverja tegund nánar.

1.1. Framhjáflug

Voyager geimfarið
Voyager 2 flaug framhjá gasrisunum í ytra sólkerfinu á tíu ára tímabili milli 1979 og 1989 og hélt svo út úr sólkerfinu okkar. Mynd: NASA/JPL

Framhjáflug (e. flyby) eru gjarnan ódýrustu leiðangrarnir. Þeir krefjast minna magns af eldsneyti en aðrir leiðangrar. Eldsneytið er drjúgur hluti af kostnaði við leiðangurinn því það eykur þyngd geimfarsins. Léttum geimförum má skjóta á loft með ódýrari eldflaugum sem dregur verulega úr kostnaði. Lítil þörf er á eldsneyti þegar geimfarið er lagt af stað því í geimnum er ekkert loft sem hægir á ferð þess. Geimfarið þarf aðeins eldsneyti ef breyta eða leiðrétta á brautarferli þess.

Stundum er hægt að slá tvær eða fleiri flugur í einu höggi og heimsækja meira en einn hnött í einum og sama leiðangrinum. Í slíkum tilvikum má spara eldsneyti með því að nýta þyngdartog reikistjörnunnar sem flogið er framhjá. Við framhjáflugið er hægt að auka hraða geimfarsins og breyta brautarferlinum þannig að það stefnir að þeim næsta. Í leiðinni hægir geimfarið pínulítið á snúningi reikistjörnunnar, þótt ótrúlegt megi virðast. Á þennan hátt heimsótti Voyager 2 allar reikistjörnur ytra sólkerfisins og hélt svo út úr sólkerfinu.

Þótt framhjáflug standi yfirleitt yfir í stuttan tíma fást engu að síður mjög gagnlegar upplýsingar úr heimsókninni. Með öflugum myndavélum sést yfirborð reikistjarna og tungla mun betur en í gegnum bestu sjónauka jarðar. Með litrófsgreinum fæst áreiðanlegri mynd af efnasamsetningu hnattanna. Þess utan er hægt að nálgast upplýsingar sem mjög erfitt eða jafnvel ekki er hægt að afla frá jörðinni. Voyager 2 uppgötvaði t.d. hringa Júpíters með því að beina myndavélum sínum að reikistjörnunni þegar hún huldi sólina. Hringarnir voru þá baklýstir og blöstu við á ljósmyndum.

Framhjáflug gefa okkur kost á að mæla styrk segulsviðsins í kringum hnettina og ryk í geimnum. Þyngdarkraftur reikistjarnanna togar í gervitunglin sem gerir okkur kleift að leiða út massa þeirra og eðlismassa. Þannig upplýsingar segja okkur ýmislegt um efnasamsetningu og innviði hnattanna.

Dæmi: Voyager 2 og New Horizons

1.2. Brautarför

Cassini geimfarið, Huygens-kanninn, geimför, Satúrnus
Cassini geimfarið er nú á braut um Satúrnus. Hér búa verkfræðingar það undir prófanir. Gulllitaða skífan framan á geimfarinu er Huygens-kanninn. Mynd: NASA/JPL

Þótt framhjáflug séu ágæt til síns brúks kemur fátt í staðinn fyrir brautarför (e. orbiters). Brautarför geta dvalið mánuðum eða jafnvel árum saman við hnöttinn og gert okkur þar með kleift að fylgjast með breytingum á yfirborði hans og lofthjúpi. Brautarför hafa verið send til tunglsins, Venusar, Mars, Júpíters, Satúrnusar og tveggja smástirna. Á næstu árum bætast Merkúríus og halastjarna í þennan fríða hóp.

Brautarför eru mun dýrari en framhjáflug vegna þess mikla eldsneytis sem þau þurfa til að komast á heppilega braut um hnettina. Verkfræðingar hafa reynt að draga úr eldsneytiskostnaði með ýmsum hætti. Geimför sem heimsótt hafa Mars hafa t.d. sparað eldsneyti með því að fara fyrst á stóra sporöskjulaga braut um reikistjörnuna. Síðan er núningur geimfarsins við lofthjúpinn notaður til að hægja ferðina og lækka brautina. Þessi aðferð kallast lofthemlun og líkist helst því að láta geimfarið fleyta kerlingar á lofthjúpnum í nokkra mánuði.

Í sumum brautarförum eru ratsjár um borð. Þær nýtast sérstaklega vel til þess að gera hæðarmælingar á yfirborðum hnattanna, en einnig til að skyggnast í gegnum skýjahulu hnatta eins og Venusar og Títans.

Dæmi: Mars Reconnaissance Orbiter, Cassini geimfarið

1.3. Lendingar- og könnunarför

phoenix, fönix, Mars
Phoenix kemur inn til lendingar á Mars. Mynd: NASA/JPL

Nákvæmustu rannsóknir hnöttum sólkerfisins fara fram á staðnum, þ.e. þegar geimfar fellur í gegnum lofthjúp hnattar (e. probe) eða lendir á yfirborðinu (e. lander). Á reikistjörnum með fast yfirborð er hægt að lenda, taka nærmyndir af yfirborðinu, gera veðurathuganir og jafnvel framkvæmt líf- og efnafræðilegar rannsóknir á jarðveginum. Stundum eru lendingarförin jeppar sem aka þvers og kruss um yfirborðið, eins og Marsjepparnir Spirit og Opportunity.

Árið 1995 féll könnunarfar í gegnum lofthjúp Júpíters. Í um það bil klukkustund mældi farið hitastig, loftþrýsting, efnasamsetningu og geislun í lofthjúpnum, allt þar til það eyðilagðist vegna hitans og þrýstingsins í innviðum Júpíters.

Lendingarför eru dýr því þau eru tæknilega erfið. Með miklu hugmyndaflugi tókst snjöllum verkfræðingum að lenda Marsjeppunum Sojourner, Spirit og Opportunity með hjálp loftpúða. Með loftpúðunum gátu geimförin skoppað um yfirborðið.

Dæmi: Huygens-kanninn, Curiosity jeppinn

1.4. Sýnasöfnunarför

sýnasöfnunarleiðangur
Menn dreymir um að senda sýnasöfnunarfar til Mars. Mynd: NASA/JPL

Lendingarför eru yfirleitt tiltölulega lítil, svo ef gera á tilraunir á yfirborðinu verður rannsóknarstofan að komast fyrir innan í geimfarinu. Lítið má út af bregða ef rannsóknin á að heppnast enda er lendingarförunum takmörk sett. Vísindamenn kjósa því helst að fá að handleika sýnin sjálfir. Það er aðeins hægt með sýnasöfnunarförum (e. sample missions) sem heimsækja hnött, sækja sýni af honum og koma með heim til jarðar.

Hingað til hafa einu mönnuðu sýnasöfnunarleiðangrarnir verið farnir til tunglsins. Apollo geimfararnir sneru með tugi kílógramma af tunglgrjóti til jarðar. Þessi sýni hafa kennt okkur heilmargt um tunglið og lögðu grunninn kenningunni um myndun tunglsins.

Sýnasöfnunarleiðangur til Mars er draumur flestra reikistjörnufræðinga. Enginn slíkur leiðangur er fyrirhugaður eins og er, en það kann að breytast á næstu árum.

Árið 2006 sneri Stardust geimfarið með sýni úr halastjörnunni Wild 2 til jarðar, eftir að hafa flogið framhjá henni. Árið 2010 sneri svo japanska könnunarfarið Hayabusa með sýnasöfnunarhylki til jarðar eftir heimsókn til smástirnisins Itokawa.

1.5. Blandaðir leiðangrar

Stundum eru tvö geimför send út í geiminn í einu til eins og sama hnattar. Þannig fylgdi lítið könnunarfar Galíleó geimfarinu á leið þess til Júpíters sem losnaði frá og féll í gegnum lofthjúp reikistjörnunnar. Cassini geimfarið heimsótti Venus, jörðina og Júpíter á sjö ára ferðalagi sínu til Satúrnusar. Með í för var Huygens-könnunarfarið sem féll í gegnum lofthjúp og lenti á yfirborði Títans í janúar 2005.

2. Nokkur áhugaverð geimför

Tugir geimfara hafa heimsótt hina ýmsu hnetti sólkerfisins. Hér undir er tafla yfir nokkur áhugaverð geimför.

Fyrirbæri
Leiðangur
Tegund
Komuár
Geimferðastofnun
Sólin
SOHO
Solar Dynamics Observatory
Solar Probe+
Brautarfar
1995
2010
2018
NASA/ESA
NASA
NASA
Merkúríus
MESSENGER
Brautarfar
2011
NASA
Venus
Magellan
Venus Express
Brautarfar
Brautarfar
1990
2006
NASA
ESA
Tunglið
Apollo geimáætlunin
Lunar Reconnaissance Orbiter
Mannaðir leiðangrar
Brautarfar
1968-1972
2009
NASA
NASA
Mars
Mars Global Surveyor
Spirit og Opportunity
Mars Reconnaissance Orbiter
Mars Express
Phoenix
Curiosity (Mars Science Laboratory)
Brautarfar
Lendingarför / jeppar
Brautarfar
Brautarfar
Lendingarfar
Lendingarfar / jeppi
1997
2004
2006
2004
2008
2012
NASA
NASA
NASA
ESA
NASA
NASA
Smástirni
Hayabusa
Dawn
Brautarfar / sýnasöfnunarfar
Brautarfar
2005
2011
JAXA
NASA
Júpíter
Galíleó geimfarið
Juno
Brautarfar
Brautarfar
1995
2016
NASA/ESA
NASA
Satúrnus
Cassini
Huygens
Brautarfar
Lendingarfar (Títan)
2004
2005
NASA
ESA
Úranus
Neptúnus
Voyager 2
-
Framhjáflug
-
1986
1989
NASA
Plútó
New Horizons
Framhjáflug
2015
NASA
Halastjörnur
Stardust
Deep Impact
Rosetta
Framhjáflug / sýnasöfnunarfar
Framhjáflug / árekstrarfar
Brautarfar / lendingarfar
2004
2005
2014
NASA
NASA
ESA

Tengt efni

Heimildir

  1. Jeffrey Bennett, Megan Donahue, Nicholas Schneider og Mark Voit. 2010. The Cosmic Perspective, 6. útgáfa. Addison-Wesley, New York.

Hvernig vitna skal í þessa grein

  • Sævar Helgi Bragason (2010). Geimferðir. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornuskodun.is/solkerfid/geimferdir (sótt: DAGSETNING).



Leita á vefnum


 

Sólkerfið

sólkerfið okkar

Sólkerfið okkar

Sólkerfið okkar inniheldur sól, átta reikistjörnur, á annað hundrað fylgitungla þeirra, fimm dvergreikistjörnur og milljarða smærri hnatta eins og smástirni, halastjörnur, útstirni, loftsteina og rykagnir. Allir hnettir, stórir sem smáir, á sporbaug umhverfis sólina eru hluti af sólkerfinu okkar.

Lesa meira
 
sólin, sólstjarna, stjarna, sólin okkar

Sólin

Sólin er stjarna í miðju sólkerfisins, ein af yfir 200 milljörðum sólstjarna í Vetrarbrautinni okkar. Sólin er í um 26 þúsund ljósára fjarlægð frá miðju Vetrarbrautarinnar en aðeins 150 milljón km frá jörðinni. Sólin er meðalstór stjarna, en þó svo stór að um 109 jarðir kæmust fyrir í röð þvert í gegnum hana. Þessi glóandi gashnöttur er langstærsti hnöttur sólkerfisins og inniheldur um 99,9% af massa þess. Stærsti gasrisinn, Júpíter, inniheldur mest af því efni sem eftir er. Jörðin og allar hinar reikistjörnur sólkerfisins auk halastjarna, smástirna, loftsteina og geimryks snúast umhverfis sólina á sporöskjulaga brautum samkvæmt lögmálum Keplers.

Lesa meira
 
Merkúríus

Merkúríus

Merkúríus er innsta og minnsta reikistjarna sólkerfisins, minni en tunglin Ganýmedes og Títan. Merkúríus er bergreikistjarna í innra sólkerfinu og hefur þar af leiðandi fast yfirborð. Yfirborðið er mjög gígótt og gamalt og líkist þannig mest yfirborði tunglsins. Merkúríus gengur einnig undir stuttnefninu Merkúr.

Lesa meira
 
Venus

Venus

Venus er önnur reikistjarnan frá sólinni og sjötta stærsta reikistjarna sólkerfisins, örlítið minni en jörðin. Við fyrstu sýn virðist sem Venus sé tvíburasystir jarðar. Þær hafa næstum sama massa, þvermál, eðlismassa og þyngdarhröðun. Á báðum reikistjörnum eru fáir gígar sem bendir til þess að jarðfræðileg virkni eigi sér stað. Þó er eitt veigamikið atriði sem skilur á milli: Venus er eyðileg en jörðin er eini staðurinn þar sem vitað er um líf með vissu.

Lesa meira
 
jörðin

Jörðin

Jörðin er þriðja reikistjarnan frá sólu. Hún er fimmta stærsta reikistjarna sólkerfisins en stærsta bergreikistjarnan. Jörðin er 330.000 sinnum massaminni en sólin og 109 sinnum minni að þvermáli. Væri sólin hol að innan kæmust meira en milljón jarðir fyrir innan í henni. Jörðin er jafn gömul sólkerfinu, um 4,6 milljarða ára.

Lesa meira
 
Tunglið, máninn

Tunglið

Tunglið eða máninn er eina náttúrulega tungl jarðarinnar og er nálægasta fyrirbæri himinsins ef frá eru talin geimför og gervitungl. Tunglið er bjartasti hnötturinn á næturhimninum og sá eini þar sem við getum skoðað landslagið með berum augum. Saga tunglsins er nátengd sögu jarðarinnar enda er talið að það hafi myndast þegar hnöttur á stærð við Mars rakst á jörðina skömmu eftir myndun sólkerfisins. Tunglið hefur líka sögulega þýðingu fyrir okkur mannfólkið því það er eini hnötturinn þar sem menn hafa stigið niður fæti utan jarðarinnar. Tunglið okkar er fimmta stærsta tungl sólkerfisins á eftir Ganýmedesi, Títan, Kallistó og Íó. Það er hlutfallslega stærsti fylgihnöttur sólkerfisins sé miðað við stærð móðurreikistjörnunnar, að Plútó og Karoni undanskildum.

Lesa meira
 
Mars

Mars

Mars er fjórða reikistjarnan frá sólu og sú næst minnsta. Mars er einnig oft nefndur rauða reikistjarnan (rauða plánetan Mars) enda virðist hann rauðleitur að sjá á næturhimninum. Mars er bergreikistjarna í innra sólkerfinu og hefur örþunnan lofthjúp. Á yfirborðinu eru fjölmargar áhugaverðar jarðmyndanir eins og árekstragígar, eldfjöll, gljúfur og pólhettur. Mars er meðal mest könnuðu reikistjarna í sólkerfinu enda mjög áhugaverður. Mars hefur alla tíð verið kunnugur mönnum enda er hann oft meðal björtustu fyrirbæra næturhiminsins. Aðeins sólin, tunglið, Venus og Júpíter geta verið bjartari.

Lesa meira
 
Júpíter

Júpíter

Júpíter er fimmta reikistjarnan frá sólu og sú langstærsta í sólkerfinu. Júpíter er gasrisi líkt og Satúrnus, Úranus og Neptúnus og hefur því ekkert fast yfirborð

Lesa meira
 
Satúrnus

Satúrnus

Satúrnus er næst stærsta reikistjarna sólkerfisins á eftir Júpíter og sú sjötta í röðinni frá sólu. Satúrnus er gasrisi líkt og Júpíter, Úranus og Neptúnus og hefur því ekkert fast yfirborð.

Lesa meira
 
Úranus

Úranus

Úranus er sjöunda reikistjarnan frá sólu og sú þriðja stærsta. Úranus er örlítið stærri að þvermáli en Neptúnus en massinn er ögn minni. Þessar tvær reikistjörnur eiga margt sameiginlegt og eru oft flokkaðar sem vatnsrisarnir í sólkerfinu, á meðan Júpíter og Satúrnus eru hinir eiginlegu gasrisar. Þessu ræður fimbulkuldinn yst í sólkerfinu en sökum hans eru ýmsar gastegundir í föstu eða á fljótandi formi.

Lesa meira
 
Neptúnus

Neptúnus

Neptúnus er áttunda og ysta reikistjarnan frá sólu og sú fjórða stærsta. Neptúnus er örlítið minni að þvermáli en Úranus en ögn massameiri. Þessar tvær reikistjörnur eiga margt sameiginlegt og eru oft flokkaðar sem vatnsrisarnir í sólkerfinu, á meðan Júpíter og Satúrnus eru hinir eiginlegu gasrisar. Þessu ræður fimbulkuldi yst í sólkerfinu en sökum hans eru ýmsar gastegundir í föstu eða á fljótandi formi.

Lesa meira
 
dvergreikistjarna, Plútó

Plútó

Plútó er næst stærsta þekkta dvergreikistjarnan í sólkerfinu, miklu minni en reikistjörnurnar átta. Sjö fylgitungl í sólkerfinu eru stærri en Plútó, þ.e. tunglið okkar, Íó, Evrópa, Ganýmedes, Kallistó, Títan og Tríton. Plútó líkist á margan hátt síðastnefnda tunglinu að stærð, efnasamsetningu og má vera að uppruni þeirra sé af sama toga.

Lesa meira
 
dvergreikistjarna, útstirni, Eris, Dysnómía

Útstirni

Handan Neptúnusar, ystu reikistjörnu sólkerfisins, leynast milljónir smárra íshnatta sem nefnd eru útstirni á íslensku (Trans-Neptunian object). Útstirnin eru hluti af sólkerfinu okkar líkt og reikistjörnurnar og smástirnin en eiga það sammerkt að vera svo agnarsmá og fjarlæg að aðeins á síðustu árum hefur tæknin til að greina þau verið til staðar.

Lesa meira
 
smástirni, Lútesía

Smástirni

Smástirni eru litlir hnettir úr bergi og málmum í sólkerfinu, innan við 1.000 km í þvermál, hafa enga halastjörnuvirkni, snúast í kringum sólina en eru ekki nægilega stór til að geta talist til reikistjarna. Þau eru oft óreglulöguð vegna þess að þyngdarkrafturinn er ekki nægilega mikill til að mynda kúlulaga hnött.

Lesa meira
 
halastjarna, Hale-Bobb

Halastjörnur

Halastjörnur eru litlir hnettir úr ís og ryki sem sveima um sólina. Halastjörnur mynduðust á sama tíma og reikistjörnurnar fyrir um 4,6 milljörðum ára. Ólíkt reikistjörnunum hafa þær ekki hitnað í gegn og teljast því meðal frumstæðustu hnatta sólkerfisins. Innviðir þeirra geyma því trúlega mikilvægar upplýsingar um myndun þess.

Lesa meira
 
loftsteinar

Loftsteinar

Loftsteinar birtast sem hraðskreiðar ljósrákir á næturhimninum og eru því oft kallaðir stjörnuhröp. Flestir virðast hvítir eða blá-hvítir að lit þegar þeir falla í gegnum lofthjúpinn þótt aðrir litir sjáist stundum, t.d. gulur eða appelsínugulur. Litirnir eru frekar háðir hraða loftsteinsins en samsetningunni. Rauðir loftsteinar birtast stöku sinnum sem mjög langar rákir og eru venjulega hátt yfir jörðu. Stöku sinnum sjást líka grænir loftsteinar sem eru venjulega mjög bjartir. Græni liturinn gæti verið af völdum jónaðs súrefnis.

Lesa meira
 
Marsjeppi, Spirit, Opportunity

Geimferðir

Í gegnum tíðina hefur mestum hluta þekkingar okkar á sólkerfinu verið aflað með stjörnusjónaukum á jörðu niðri. Bylting varð þegar mannkynið hafði þróað tækni til að senda geimför út í geiminn og upp frá því hafa geimför heimsótt allar reikistjörnur sólkerfisins, nokkur tungl, smástirni og halastjörnur. Geimför hafa hjálpað okkur að öðlast ómetanlega þekkingu á þessum forvitnilegu hnöttum sólkerfisins.

Lesa meira
 

Fleygar setningar

- Stephen Hawking

„Við erum aðeins þróuð apategund, á lítilli reikistjörnu umhverfis harla venjulega sólstjörnu. En við skiljum alheiminn. Það gerir okkur sérstök.″

 

Vinir okkar

  • Hugsmiðjan
  • Sjónaukar.is
  • Portal To The Universe
  • Stjörnuskoðunarfélag Seltjarnarness
  • Vísindavefurinn
  • Hubble spacetelescope
  • European Southern Observatory - ESO



Póstlisti






Þetta vefsvæði byggir á Eplica