Hvordan Lander Du Et Rumskib På En Komet?

{h1}

Landing på en speeding komet er vanskelig, men rosetta mission er op til opgaven. Læs hvordan rumbureauet planlægger at lande på en komet på WordsSideKick.com.

Lurker i vores solsystems fjerne hinterland er to samlinger af iskroppe, de frosne rester af vores solsystems formative år. En, den Kuiper Bælte, ringer solen lige ud for Neptunens kredsløb. Den anden, den Oort sky, omgiver lokal plads et eller andet sted mellem 5.000 og 100.000 astronomiske enheder væk fra solen (1 AU svarer til den gennemsnitlige jord-solafstand, ca. 93 millioner miles eller 150 millioner kilometer). Når en frodig denizen af ​​enten et fridsamt samfund afventer at søge eventyr i det indre solsystem, kalder vi det en komet.

De gamle grækere mistrustedet disse "langhårede" hippy "stjerner" som uberegnelige uheldige ulykker, men moderne astronomer værdsætter kometer for de glimt, de tilbyder i solsystemets fortid. Som frosne primitive genstande, der er dækket af flygtige stoffer, fungerer de som kold opbevaring til vores solsystems byggesten. Som repositorier af kulstof, hydrogen, ilt og nitrogen, der udgør nukleinsyre og aminosyrer, kan de også hjælpe med at forklare, hvordan livet opstod på vores planet [kilde: ESA].

Vores kendskab til kometer har taget afsted i de seneste årtier, fremkaldt af en række rumfartøjer, der flyver til, rendezvousing med og endda ramming de beskidte isbolde [kilde: ESA]:

  • I 2001 observerede NASAs Deep Space 1-mission til 9969 Braille asteroiden senere Borrelly-kometen.
  • Agenturets Stardust mission, der blev lanceret i februar 1999, samlede støv fra komet Wild-2 og returnerede det til Jorden i 2006.
  • NASAs to-køretøj Deep Impact mission, der blev lanceret i januar 2005, rammede en impactor i kometen Tempel-1 for at se, hvad den var lavet af.

Jo tættere vi kan få det bedre: En komet lysstyrke pales ved siden af ​​glansen af ​​sin stjerneklare baggrund, så det tåler let observation fra landbaserede eller orbitale observatorier. Det lyser med glæde fra afgasning, jettisoning materiale som det svinger sunward, men da en omgivende sky af gas og støv, eller koma, skjuler synspunkter af dens kerne.

Med den internationale Rosetta-mission landede vi et rumfartøj på kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko i november 2014 med planer om at ride den rundt om solen.

Fartøjet måtte være lige så sjovt som en shuttle-pilot og næsten lige så selvforsynende som et besætningsmedlem af olieboringskræfter, for dets tilgang var nødt til at styre uanset hvad kometen slog af og dets radioforbindelse til missionskontrol nærmede sig en 50- minutforsinkelse [kilde: ESA]. Nu indsat, vil duoen for orbiter og lander forsøge at løse nogle af de mange ubesvarede spørgsmål omkring kometer og dannelsen af ​​vores solsystem.

At komme der er halvt hår-trækker

Kunstnerens indtryk af Rosetta ankommer til kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko i august 2014

Kunstnerens indtryk af Rosetta ankommer til kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko i august 2014

Fangende en fartkardet, endsige landing på en, kræver trick-shot billard i astronomisk skala. Forestil dig at piske et kugleleje i en cirkel på enden af ​​en streng. Nu billede forsøger at ramme lejet med en anden streng og kugleleje. Prøv nu dette på for størrelse: Hvis denne streng måler 1 meter lang, vil de to kuglelejer måle en skala svarende til 10 nanometer og 4 picometre, mindre end et antistofmolekyle og et hydrogenatom.

Lad os nu tale hastighed og magt. Rosetta er en aluminiumskasse, der måler 9,2 x 6,9 x 6,6 fod (2,8 x 2,1 x 2,0 meter) og vejer ca. 6.600 pund (3.000 kg) ved lanceringen. Flyforskere havde brug for håndværket til at fange komet 67P / Churyumov-Gerasimenko, en skæv klump, der måler omkring 2 x 3 km (3 x 5 km) og rejser med et klip på op til 83.885 mph (135.000 kph) [kilder: ESA; ESA].

Der er kun et problem: Vi gør ikke rumfartøjer i stand til at gøre dette. I stedet lancerede Rosetta først en parkeringsplads rundt om jorden på en Ariane 5 raket. Derefter gik det ud på en 10-årig loop-the-loop-mission gennem solsystemet, lånehastighed fra gravitationsslinghots forbi Mars (2007) og Jorden (i 2005, 2007, 2009). Under traversering af hoved asteroidebåndet lavede Rosetta også observationer af asteroider 2867 Steins (5. september 2008) og 21 Lutetia (10. juli 2010) [kilder: ESA; ESA; ESA; ESA].

Skrigende på en buet aflytningskursus vækkede den dvale Rosetta, da den nærmede sig sin rendezvous omkring 3,5 AU fra solen. Fordi det kom i varmt, brugte den januar til maj 2014 med jævne mellemrum på sine bremsestyrker, der ramte ned til en relativ hastighed på 6,6 fod pr. Sekund (2 meter pr. Sekund). I august, da det satte sig i kredsløb, faldt hastigheden yderligere til et par centimeter per sekund [kilder: ESA; ESA].

Derefter tilbragte håndværket som en bryllupsfotograf noget tid på at dumme rundt, snappe fotos og lede efter de bedste belysningsforhold. Den Europæiske Rumorganisations missionskontrol brugte disse skud til at beregne komets position, størrelse, form og rotation. En gang i kredsløb kortlagde Rosetta kometen og observerede spin-akse orientering, vinkelhastighed, store vartegn og andre grundlæggende egenskaber - alt, hvad der er nødvendigt for at uddybe fem potentielle landingssteder [kilder: ESA; NASA].

I november frigjorde Rosetta sin lander fra omkring 0,6 km (1 kilometer) over kometen. Philae blev slået til at røre ned ved den menneskelige ganghastighed ved at bruge sine fleksible ben til at dæmpe sin rebound og en harpun for at forankre den mod kometenes lave tyngdekraft, men landingen gik ikke helt som planlagt. Derefter vil den køre kometen i og omkring solen og udføre observationer så længe som muligt.Missionen er planlagt til at afslutte i december 2015 [kilder: ESA; ESA; NASA].

Comet Mission Firsts

I november 2014 lavede Rosettas Philae Lander den første kontrollerede landing på en komet. Her er et par andre kommetærbegyndelser:

  • International Cometary Explorer (NASA): For det første at passere gennem en komethale (komet Giacobini-Zinner i 1985)
  • Giotto (ESA): For det første at besøge to kometer (komet Halley i 1986 og komet Grigg-Skjellerup i 1992)
  • Stardust (NASA): For det første at returnere kometstøv til Jorden (stødte komet Wild-2 i 2004; returnerede prøver 2006)
  • Deep Impact (NASA): Første til (formålstjenligt) ram en komet (komet Tempel-1 i 2005)

Breaking Records, tager målinger

Da Philae Lander rørte ned, blev det første fartøj nogensinde at lave en kontrolleret landing på en kometkerne, men det er langt fra den eneste rekord, den vil sætte. Det bemærkelsesværdigt vil det være det første fartøj at vove sig ud over det primære asteroide bælte på solkraft alene, på trods af det faktum, at sollyset i 500 millioner mil (800 millioner kilometer) falder til en knap 4 procent af jordens niveau. Landeren vil også snappe de første skud, der nogensinde er taget på kometenes overflade, mens Rosetta bliver det første rumfartøj til at omgå en komets kerne, den første til at flyve wingman til en indgående komet, og den første til at se sine solinduserede forandringer tæt på [ kilder: ESA; ESA].

Orbiteren er vært for forskellige gadgets, der er planlagt til at fungere i takt med landmandens udstyr. Ultraviolet og termisk billedspektrometre sammen med et mikrobølgeinstrument vil analysere komaet og hjælpe landeren med at undersøge kometenes kerne og coma-relaterede udgassing. En indbygget radiobølgeleder vil også hjælpe Philae med at studere kometenes interne struktur. Rosetta vil yderligere analysere komaens støv ved hjælp af en ionmassanalysator, en kornpåvirkningsanalysator og støvakkumulator og et mikro-billedstøvanalysesystem. Andre instrumenter vil studere kometenes atmosfære, ionosfæren og plasmamiljøet, herunder temperatur, hastighed, gasstrømningstæthed og magnetfelt. Rosetta har også et dobbelt smal / vidvinkel kamera, der ses i det synlige, nær infrarøde og nær ultraviolette bølgelængder.

Landeren bærer 10 eksperimenter for at observere, prøve og analysere kometets sammensætning, understøttet af et boresubsystem, der kan bore op til 9 inches (23 centimeter) og levere materiale til indbyggede instrumenter. Blandt dem er et alfaproton-røntgenspektrometer, som skelner mellem kemiske elementer ved at udsætte en prøve for en radioaktiv kilde og analysere energispektrene af returpartikler, protoner og røntgenstråler [kilder: ESA; NASA].

Philae har også et panorama synligt og infrarød kamera system sammen med en landingsbilleder. Det vil bruge et lydbølgesystem til at kortlægge kometenes kernestruktur og et elektrisk lyd- og akustisk overvågningssystem for at få en følelse af komets mekaniske og elektriske egenskaber. En multifunktionsføler vil studere overflade- og undergrundsegenskaber, og en magnetometer og plasmaskærm vil spore kroppens magnetfelt og ladet partikelmiljø [kilder: ESA].

To gasanalysatorer vil sortere ud kometenes overflade makeup. En, COSAC, kombinerer en gaschromatograf og massespektrometer. Den anden, PTOLEMY, bruger et ionfælde massespektrometer til at analysere overfladestoffer og atmosfæriske gasser [kilder: ESA; NASA].

Det er meget udstyr, der passer ind i to små kasser, men årtier med lancering af prober har lært ESA og NASA en ting eller to om pakning.

Asteroider: Cometiske fætre

Forskere ser asteroider og kometer som nære slægtninge. Faktisk kan nogle asteroider - den slags lavet af løse samlinger af støv - måske have været kometer. Astronomer mener også, at de-flygtige kortkometer fra Kuiperbæltet kan ende med at cirkulere solen som stenrige masser. Denne hypotese illustreres bedst af Chiron, en massiv halvfrosne asteroide, eller centaur objekt, der cirkler solen lige ud over Saturns kredsløb.

For at hjælpe med at kaste lys over disse spørgsmål og andre brugte Rosetta sin tid at flyve gennem hoved asteroidebåndet for at studere to dårligt forstået asteroider, 21 Lutetia og 2867 Steins.

Forfatterens note: Hvordan lander du et rumskib på en komet?

Jeg har skrevet i tidligere artikler om den svimlende kompleksitet at lancere et rumfartøj til et bestemt planetarisk sted eller langs en bestemt bane i rummet. Selvom vi kender - eller i det mindste studerer - kredsløbene i mange objekter, planeter og måner, er de involverede afstande og hastigheder godt astronomiske, for ikke at sige noget om gravitationstrækker udøvet af de forskellige masser, der omgiver solen.

Som forbløffende som sådanne præstationer er det ofte, at den sværeste del af en rummission ikke kommer derhen, men snarere overlever rejsen. Vi har tendens til at tage det for givet, at hvis lanceringen går godt, og ingen forveksler metrisk med engelske enheder, vil håndtaget fungere. Jeg garanterer dig de forskere og ingeniører, der designer, bygger, (test, test, test) og lancere disse håndværk er ikke så sanguine om det. Som den spotty-at-bedste track record af tidlige planetariske prober illustrerer, konstruerer et håndværk for at overleve rigorerne for rum og dvaletilstand i flere måneder, endsige et årti (!), Stadig priser som en af ​​de mest ekstraordinære tekniske færdigheder nogensinde forsøgt - og det er før du binder din omhyggeligt samlede samling af instrumenter, styresystemer og fremdrift til en af ​​de kontrollerede eksplosioner, vi kalder raketter.


Video Supplement: Super Desenho Animado-A Fuga do Planeta Terra Dublado em Portugues.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com