Deep Impact leiðangurinn

Verkefni fyrir menntaskólanema og aðra áhugamenn sem tengist Deep Impact leiðangrinum

Geimfarið sett saman

Hinn 12. janúar síðastliðinn sendi NASA á loft Deep Impact geimfarið sem á að fljúga til móts við halastjörnuna 9P/Tempel 1. Halastjarnan er tiltölulega skammt frá jörðu og þykir hún kjörið rannsóknarefni þar sem umferðartími hennar um sólu er einungis 5,5 ár.

Gert er ráð fyrir að geimfarið komi til halastjörnunnar 4. júlí 2005 en þá sendir það skeyti sem á að sprengja gíg á yfirborðinu. Geimfarið mun fljúga samhliða halastjörnunni um eins mánaðar skeið á meðan það aflar gagna um áreksturinn og efnið sem er að finna inni í halastjörnunni.

Meginmarkmið leiðangursins eru:

1. Rannsaka myndun gíga á hnöttum í sólkerfinu

2. Mæla þvermál og dýpt gígsins sem myndast

3. Rannsaka hvaða efni er að finna í gígnum (innan í halastjörnunni) og hvaða efni þeytast í burtu við áreksturinn

4. Kanna hvernig útstreymi frá halastjörnunni breytist þegar gígur myndast á yfirborðinu

Vísindamennirnir sem standa að verkefninu vonast því til að það varpi ljósi á upprunalegan efnivið sólkerfisins.

Deep Impact er hluti af Discovery-áætlun NASA. Hún gengur út á einföld og ódýr geimför sem fást aðallega við rannsóknir á leyndardómum sólkerfisins. Önnur verkefni innan Discovery eru t.d. Mars Pathfinder, Genesis, MESSENGER og Kepler.

Tvískipt geimfar

Deep Impact er skipt í brautarfar og árekstrarfar. Brautarfarið er á stærð við Volkswagen Bjöllu og 650 kg þungt. Í því eru tvær myndavélar, HRI (High Resolution Instrument) og MRI (Medium Resolution Instrument). HRI tekur myndir með hárri upplausn en MRI tekur innrauðar litrófsmyndir, myndir í meðalupplausn og sér um stýringu geimfarsins.

Árekstrarfarið, sem vegur 370 kg, er einn metri í þvermál og 0,8 metra langt, losnar frá brautarfarinu 24 klukkustundum áður en það rekst á yfirborð Tempel 1. Farið er aðallega úr kopar (49%) og áli (24%) vegna þess að halastjarna inniheldur engin slík efni svo hægt er að hunsa merki um þau þegar efnasamsetning kjarnans er greind. Árekstrarfarið stýrir sér sjálft að kjarnanum á upplýstu hlið halastjörnurnar. Það rekst á yfirborðið á 10,2 km hraða á sekúndu og hreyfiorkan sem losnar er um 19 gígajúl, en það samsvarar 4,8 tonnum af dínamíti. Við áreksturinn gufar farið upp. Erfitt er að segja til um hve stór gígur myndast þar sem það lendir. Hann gæti orðið á stærð við lítið einbýlishús upp í að vera á við stærstu íbúðarblokkir í Reykjavík. Farið þarf að rekast á svæði sem er innan við 6 km í þvermál úr 864.000 km fjarlægð (tvöföld fjarlægðin til tunglsins). Þetta má líkja við því að henda pílu frá Hafnarfirði í A4 blað í Kringlunni, sem brotið er til helminga. Þetta er vandasamasti hluti ferðarinnar og til þess að ekkert fari úrskeiðist notar árekstrarfarið leiðsögukerfi sem beinir því að réttum stað. Minniháttar stefnubreyting og hæðarstýring er möguleg með örlitlu knúningskerfi.

Deep Impact geimfarið

Árekstrarfarið getur tekið 35 myndir. Gagnaflutningurinn milli brautarfarsins og árekstrarfarsins er aðeins 64 kílóbit á sekúndu úr allt að 8700 km fjarlægð. Til þess að sem mest af upplýsingum fáist úr árekstrinum, áður en efnið kastast langt út í geiminn eða sest aftur á halastjörnuna, mun brautarfarið fljúga eins nærri halastjörnunni og unnt er. Brautarfarið myndar áreksturinn, og gíginn sem myndast í kjölfarið, úr aðeins 500 km fjarlægð og sendir upplýsingarnar til jarðar, nánast í rauntíma.

Þegar geimfarið fer í gegnum innri hjúp halastjörnunnar er mikil hætta á að það verði fyrir litlum ögnum frá halastjörnunni sem gætu skemmt geimfarið. Til að draga verulega úr hættu á skemmdum er brautarfarið útbúið skyldi. Geimfarinu verður snúið áður en það fer í gegnum innri hjúpinn og njóta geimfarið og mælitækin verndar frá skildinum.

Loks vonast vísindamenn til þess að hægt verði að fylgjast með áhrifum árekstrarins á jörðu niðri en búast má við að gígurinn valdi auknu útstreymi efnis frá halastjörnunni. Skipuleggjendur verkefnisins hafa lagt sig fram um að ná til áhugamanna og vonast til að myndir frá þeim varpi frekara ljósi á afleiðingar árekstrarins.

Allra augu beinast að árekstrinum

Leið Deep Impact að Tempel 1.
STÆRRI MYND

Vel verður fylgst með áhrifum árekstrarins á jörðu niðri. Skipuleggjendur verkefnisins hafa lagt sig fram um að ná til áhugamanna og vonast til að myndir frá þeim varpi frekara ljósi á afleiðingar árekstrarins.

Stærstu stjörnusjónaukum heims í Bandaríkjunum, á Havaí, í Síle, Ástralíu og fleiri stöðum verður beint að halastjörnunni þegar áreksturinn verður. Í geimnum mun Hubblesjónaukinn mynda áreksturinn; GALEX-gervitunglið tekur myndir í útfjólubláu ljósi til að leita eftir kolmónoxíði og koldíoxíði; röntgenmyndir verða teknar með Chandra-röntgensjónaukanum og Rósetta-geimfar ESA, sem stefnir nú til halastjörnunnar 67P/Churyumov-Gerasimenko, beinir nokkrum mælitækjum sínum að árekstrinum. Spitzersjónaukinn á að leita eftir vatni og lífrænum efnasamböndum á halastjörnunni sem ekki er hægt að greina frá jörðinni. Þessu til viðbótar verða fjölmargar athuganir framkvæmdar með útvarpssjónaukum.

Tækni til að feykja burt hættulegum halastjörnum

Áreksturinn á sér stað þegar halastjarnan er hvað næst sólu. Við áreksturinn dregur úr brautahraðanum um 0,0001 mm/s og við það dregur úr fjarlægð hennar við sólnánd um 10 metra.

Sýn listamannsins á hvernig skeytið losnar frá geimfarinu.

Hægt er að feykja burt litlum halastjörnum eða smástirnum sem stefna á jörðina með því að láta massamikið geimfar á miklum hraða rekast á hnöttinn nokkrum árum áður en hann á að rekast á jörðina. Hreyfiorkan sem hlýst af árekstri geimfarsins við halastjörnuna þegar hún er í sólnand, veldur því að hún tapar örlitlu af brautarorkunni og því dregur úr brautarhraðanum sem svarar til nokkurra millímetra á sekúndu. Sjö mm/s hraðabreyting halastjörnu yfir tíu ára tímabil nægir til að breyta brautarstaðsetningu hennar um einn jarðradíus og þannig stefnu hennar örugglega framhjá jörðinni. Þótt áreksturinn við Tempel 1 hafi ekki mikil áhrif á braut hennar, gæti álíka árekstur við mun minni halastjörnu breytt brautinni talsvert. Þannig væri hægt að færa 125 metra breiða halastjörnu um einn jarðradíus með álíka stórum árekstri og Deep Impact veldur.

Þetta er ekki í fyrsta sinn sem leiðangur er sendur til móts við halastjörnu. Árið 1986 fóru sex geimför á móts við halastjörnu Halleys. Deep Impact leiðangurinn sker sig úr þessum hópi þar sem ætlunin er að kanna innviði halastjörnunnar. Þar ætti að finnast efni sem sloppið hefur við ummyndun á yfirborðinu vegna geislunar frá sólu.

Hér má sjá hreyfimyndir sem sýna áreksturinn við halastjörnuna og fleira sem tengist leiðangrinum

Skemmtilegir fróðleiksmolar

  • Geimförin tvö vega samanlagt um eitt tonn.

  • Árekstur geimfarsins við halastjörnum má líka við það þegar steinn skýst í vöruflutningabíl. Slíkur árekstur hefur ekki mikil áhrif á stefnu eða hraða bílsins, rétt eins og geimfarið mun ekki hafa ýkja mikil áhrif á halastjörnuna.

  • Hraðinn milli halastjörnunnar og árekstrarfarsins verður 10 sinnum meiri en hraði byssukúlu.

  • Merkin frá brautarfarinu eru sjö og hálfa mínútu að ná til jarðar.

Heimild

Vefsíða Deep Impact leiðangursins hjá NASA

Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga
Til baka á forsiðu

Meira um Deep Impact verkefnið

Deep Impact og Faulkes

Halastjarnan Tempel 1

Viðtal við Karen Meech

Faulkes sjónaukinn

Slóðir á aðra vefi

Vefsíða Deep Impact leiðangursins hjá NASA