Nach 8 Jahren rückt die Sonde Dawn Ceres in den Fokus

Ceres, gesehen von der NASA-Raumsonde Dawn am 10. Dezember um eine Kraterkette namens Gerber Catena. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, CC B

Ceres, gesehen von der NASA-Raumsonde Dawn am 10. Dezember 2015, um eine Kraterkette namens Gerber Catena. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA, CC B


VonMarc D Rayman,NASA

Mehr als tausendmal weiter von der Erde entfernt als der Mond, sogar weiter als die Sonne, findet eine außergewöhnliche außerirdische Expedition statt.NASA-Raumsonde Dawnerforscht den Zwergplaneten Ceres, der die Sonne zwischen Mars und Jupiter umkreist. Die Sonde hat gerade den nächstgelegenen Punkt erreicht, den sie jemals erreichen wird, und beginnt nun, ihre detailliertesten Bilder und andere Messungen auf dieser fernen Kugel zu sammeln.


Ceres ist ein Überbleibsel aus demMorgendämmerung unseres Sonnensystemsvor fast 4,6 Milliarden Jahren. Alle Daten, die Dawn jetzt zurücksendet, werden Einblicke in die Geschichte und Geologie von Ceres geben, einschließlich der Anwesenheit von Wasser in Vergangenheit oder Gegenwart. Wissenschaftler glauben, dass wir durch das Studium von Ceres einige der Geheimnisse der Epoche entschlüsseln können, in der Planeten, einschließlich unserer eigenen, entstanden sind.

Aber diese Mission ist nicht nur für Wissenschaftler. Die Entdeckung der Natur einer unbekannten Welt ist ein Nervenkitzel, den jeder erleben kann, der jemals verwundert in den Nachthimmel geblickt hat, neugierig auf das Universum und den Platz der Erde darin war oder die Verlockung eines kühnen Abenteuers ins Unbekannte spürte .

Ich falle zufällig in all diese Kategorien. Mit vier Jahren verliebte ich mich in die Raumfahrt und wusste schon in der vierten Klasse, dass ich in Physik promovieren wollte. (Es dauerte noch ein paar Jahre, bevor ich es tat.) Meine Leidenschaft für die Erforschung des Weltraums und die Größe wissenschaftlicher Entdeckungen und Erkenntnisse hat nie nachgelassen. Es ist für mich ein Traum wahr geworden, Missionsdirektor und Chefingenieur von Dawn bei JPL zu sein.

Falschfarben-Video von Ceres aus einer Entfernung von 2.700 Meilen, mit freundlicher Genehmigung von Dawn.




Ceres vor der Morgendämmerung

Benannt nach demRömische Göttin des Ackerbaus und des Getreides, Ceres war dieerster Zwergplanet entdeckt, im Jahr 1801. Das ist 129 Jahre vor Pluto – und tatsächlich galten beide ursprünglich als Planeten, die später als Zwergplaneten bezeichnet wurden.

Obwohl Ceres als kaum mehr als ein verschwommener Lichtfleck inmitten der Sterne erschien, stellten Wissenschaftler fest, dass es sich um das Gigant des Hauptasteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter handelt – mit einem Durchmesser von fast 600 Meilen. Seine Oberfläche beträgt mehr als ein Drittel der Fläche der kontinentalen USA. Vor Dawns Ankunft war Ceres das größte Objekt zwischen Sonne und Pluto, das noch kein Raumschiff besucht hatte.

Schon lange vor der Morgendämmerung hatten wir teleskopische Beweise dafür, dass Ceres Wasser beherbergt. Obwohl es hauptsächlich in Form von Eis vorliegt, haben Wissenschaftler guten Grund zu der Annahme, dass einst ein unterirdischer Ozean zirkulierte. Die Frage, ob unter der fremden Oberfläche noch Reservoirs lauern, bleibt offen. Dawns Studien über Ceres können sogar Hinweise darauf geben, wie die Erde vor Milliarden von Jahren ihren eigenen Vorrat an dieser kostbaren Flüssigkeit erworben hat.


Morgendämmerung auf dem Weg nach Ceres

Dawn startet im Morgengrauen des 27. September 2007 in Richtung des Asteroidengürtels. Bildnachweis: NASA

Dawn startet im Morgengrauen des 27. September 2007 in Richtung des Asteroidengürtels. Bildnachweis: NASA

Im Jahr 2007 starteten wir Dawn von Cape Canaveral aus, und sie wird ihre einstige planetare Heimat nie wieder besuchen. Im Jahr 2011 war es die einzige Raumsonde, die jemals ein Objekt im Hauptasteroidengürtel umkreiste, und widmete 14 Monate der UntersuchungProtoplanet Vesta. Dawn zeigte uns, dass dieser zweitmassereichste Bewohner des Gürtels enger mit den terrestrischen Planeten (einschließlich der Erde) verwandt ist als mit den viel kleineren Gesteinsbrocken, die für Asteroiden typisch sind.

Die einzigartige Fähigkeit, zu Welten jenseits des Mars zu reisen, in die Umlaufbahn einzudringen und ausgiebig zu manövrieren und dann zu einem anderen Ziel abzureisen, wird mit fortschrittlichem Ionenantrieb erreicht. Die Technologie verbrachte einen Großteil ihrer Geschichte im Bereich Sci-Fi, einschließlich Star Trek und Star Wars. (Darth Vaders TIE Fighter ist nach seinen Zwillings-Ionen-Triebwerken benannt.) Aber was nur Science-Fiction schien, ist wissenschaftliche Tatsache. Ohne seine drei Ionentriebwerke (beachte, dass Dawn die TIE Fighters besser macht) wäre Dawns Mission nicht möglich.


Ein Gitter-Ionen-Triebwerk verwendet elektrische Energie, um positiv geladene Ionen zu erzeugen, zu beschleunigen und zu neutralisieren, um Schub zu erzeugen.

Die Ionentriebwerke verwenden Xenongas, ein chemischer Verwandter von Helium und Neon. Mit elektrischem Strom aus den großen Sonnenkollektoren von Dawn wird das Xenon in einem Prozess namens Ionisation elektrisch aufgeladen. Die Motoren verwenden Hochspannung, um die Ionen zu beschleunigen. Sie werden dann mit bis zu 90.000 Meilen pro Stunde aus den Motoren geschossen. Wenn die Ionen das Raumschiff mit dieser fantastisch hohen Geschwindigkeit verlassen, wird es in die entgegengesetzte Richtung geschoben. Das Ionenantriebssystem von Dawn ist außergewöhnlich effizient – ​​10 Mal so effizient wie ein konventioneller Raumfahrzeugantrieb. Es ist vergleichbar mit Ihrem Auto, das 250 Meilen pro Gallone erreicht.

Künstlerische Vorstellung von der Ankunft der Raumsonde Dawn auf Ceres. Die Xenon-Ionen des Motors leuchten mit blauem Licht. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Künstlerische Vorstellung von der Ankunft der Raumsonde Dawn auf Ceres. Die Xenon-Ionen des Motors leuchten mit blauem Licht. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Morgendämmerung fällt in die Umlaufbahn von Cerean

Schließlich, nach einer Reise von mehr als sieben Jahren und drei Milliarden Meilen, erreichte unser interplanetarer Botschafter am 6. März 2015 Ceres, undanmutig betretendie permanente gravitative Umarmung des Zwergplaneten.

Missionslotsen des JPL steuerten das Raumfahrzeug dann auf drei Orbits in sukzessive niedrigerer Höhe, damit wir uns zunächst einen Überblick verschaffen und dann immer bessere Sicht auf dieses riesige unerforschte Gebiet gewinnen konnten. Und Dawn hat gerade den vorletzten Akt in seiner großen himmlischen Choreographie aufgeführt. Es hat die letzten sieben Wochen damit verbracht, auf seine niedrigste Höhe zu manövrieren. Dawn kreist jetzt etwa 240 Meilen über dem exotischen Terrain aus Fels und Eis und ist Ceres näher als die Internationale Raumstation der Erde.

Dawn rückt Ceres in den Fokus

Zu den hochentwickelten Sensoren der Raumsonde gehört eine Kamera, die bereits 10.000 Bilder von außerirdischen Landschaften auf Ceres aufgenommen hat. In Anlehnung an Ceres’ eigenen Namen sind die Features, die Dawn entdeckt, nach landwirtschaftlichen Gottheiten und Festen aus der ganzen Welt benannt.

Wir sehen zerklüftetes Gelände und glatte Bereiche, manchmal mit Materialstreifen, die darüber geflossen sind. Es gibt große und kleine Krater, die durch milliardenjährige Angriffe in der rauen Umgebung des Asteroidengürtels entstanden sind. Wir sehen Berge und Täler, riesige Risse im Boden undhelle punkte die leuchtenmit einem mysteriösen Glanz, der viel mehr Sonnenlicht reflektiert als die meisten dunklen Oberflächen.

Die auffälligste dieser leuchtenden Regionen innerhalb des 55 Meilen breiten Occator-Kraters (benannt nach der römischen Gottheit des Grauens) ist so hell, dass das Hubble-Weltraumteleskop vor einem Jahrzehnt einen Hauch davon entdeckte. Dawns Bilder waren bisher mehr als 200-mal schärfer als die von Hubble. Die Bilder, die wir jetzt zurückbekommen, werden noch besser sein und das 850-fache der Details enthüllen, die Hubble bereitgestellt hatte.

Dawn hat dieses Bild am 10. Dezember 2015 in seiner Kartierungsbahn in geringer Höhe aus einer Entfernung von ungefähr 240 Meilen (385 Kilometer) von Ceres aufgenommen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dawn hat dieses Bild am 10. Dezember 2015 in seiner Kartierungsbahn in geringer Höhe aus einer Entfernung von ungefähr 240 Meilen (385 Kilometer) von Ceres aufgenommen. Bildnachweis:NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

Dawn hat uns einen Berg namens Ahuna Mons gezeigt, der mehr als 20.000 Fuß in einem ansonsten unauffälligen Gebiet aufragt, vergleichbar mit der Höhe von Nordamerikas höchstem Gipfel, dem Mt. Denali. (Ahuna ist eine Danksagung für die Ernte unter den Sumis im Nordosten Indiens.) Helle Streifen scheinen darauf hinzudeuten, dass einst nicht identifiziertes Material die steilen Hänge von Ahuna Mons hinunterfloss. Während Wissenschaftler noch nicht festgestellt haben, welche Kräfte und Prozesse diesen konischen Berg geformt haben, braucht es keinen Geologen, um seine Ähnlichkeit mit terrestrischen Vulkankegeln zu bemerken. Stellen Sie sich vor, wie es gewesen sein könnte, Zeuge einer Eruption einer seltsamen Kombination aus Wasser und anderen Chemikalien auf dieser kalten, fernen Welt zu sein.

Abgesehen von Fotos wird Dawn noch viele andere Messungen von ihrem neuen Orbitalsitz aus vornehmen, bevor ihre Mission im Jahr 2016 endet. Sie wird Strahlung messen, um Wissenschaftlern zu helfen, zu bestimmen, welche Arten von Atomen auf Ceres vorhanden sind. Es wird Infrarotlicht verwenden, um die Mineralien auf der Oberfläche von Ceres zu identifizieren. Und es wird subtile Variationen im Gravitationsfeld messen, um die innere Struktur des Zwergplaneten zu enthüllen.

Sobald das Raumfahrzeug den geringen Vorrat an konventionellem Raketentreibstoff erschöpft hat, den es durch Triebwerke spritzt, um seine Ausrichtung unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit und reibungslosen Raumfahrt zu kontrollieren, wird es seine Solarzellen nicht mehr auf die Sonne, seine Antenne auf die Erde richten können. seine Sensoren bei Ceres oder seine Ionentriebwerke in die Richtung, die benötigt wird, um woanders hin zu reisen. Aber das Schiff wird in der Umlaufbahn um Ceres genauso sicher bleiben, wie der Mond in der Umlaufbahn um die Erde und die Erde in der Umlaufbahn um die Sonne bleiben. Sein Vermächtnis in der Geschichte unserer Bemühungen, von unserem bescheidenen Zuhause aus die Sterne zu berühren, ist sicher. Dawn wird zu einem trägen himmlischen Denkmal für die Kreativität, den Einfallsreichtum und die Leidenschaft der Menschheit für die Erforschung des Kosmos.

Dieser Teil von Ceres, in der Nähe des Südpols, hat so lange Schatten, weil die Sonne aus der Perspektive dieses Ortes nahe am Horizont steht. Als Dawn dieses Bild am 10. Dezember 2015 aufnahm, stand die Sonne 4 Grad nördlich des Äquators. Wenn Sie so nah an Ceres' Südpol würde die Sonne während eines neunstündigen Cerean-Tages nie hoch am Himmel stehen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Dieser Teil von Ceres, in der Nähe des Südpols, hat so lange Schatten, weil die Sonne aus der Perspektive dieses Ortes nahe am Horizont steht. Als Dawn dieses Bild am 10. Dezember 2015 aufnahm, stand die Sonne 4 Grad nördlich des Äquators. Wenn Sie so nah am Südpol von Ceres stehen würden, würde die Sonne während eines neunstündigen Ceres-Tages nie hoch am Himmel stehen. Bildnachweis:NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA

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Marc D Rayman, Dawn Chief Engineer und Mission Director bei JPL,NASA

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