Tàu vũ trụ bình minh hiện đang ở trên quỹ đạo gần nhất của thế giới lùn Ceres. Giám đốc nhiệm vụ Marc Rayman giải thích nhiệm vụ sẽ giúp mở khóa bí mật hệ mặt trời của chúng ta như thế nào.
Ceres, được nhìn thấy bởi tàu vũ trụ NASA Dawn Dawn vào ngày 10 tháng 12 năm 2015, xung quanh một chuỗi miệng núi lửa có tên là Gerber Catena. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA, CC B
Bởi Marc D Rayman, NASA
Hơn cả ngàn lần so với Trái đất so với mặt trăng, xa hơn cả mặt trời, một cuộc thám hiểm ngoài trái đất phi thường đang diễn ra. Tàu vũ trụ NASA Dawn Dawn đang khám phá hành tinh lùn Ceres, quay quanh mặt trời giữa Sao Hỏa và Sao Mộc. Tàu thăm dò vừa đạt đến điểm gần nhất mà nó từng có, và hiện đang bắt đầu thu thập các hình ảnh chi tiết nhất của nó và các phép đo khác trên quả cầu xa xôi này.
Ceres là tàn dư từ buổi bình minh của hệ mặt trời của chúng ta gần 4,6 tỷ năm trước. Tất cả các dữ liệu Bình minh hiện đang quay trở lại sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về lịch sử và địa chất của Ceres, bao gồm cả sự hiện diện của nước, quá khứ hoặc hiện tại. Các nhà khoa học tin rằng bằng cách nghiên cứu Ceres, chúng ta có thể mở khóa một số bí mật của thời đại mà các hành tinh, bao gồm cả chính chúng ta, hình thành.
Nhưng nhiệm vụ này không chỉ dành cho các nhà khoa học. Khám phá bản chất của một thế giới chưa được khám phá là một sự hồi hộp có thể được chia sẻ bởi bất cứ ai từng nhìn lên bầu trời đêm trong sự ngạc nhiên, tò mò về vũ trụ và vị trí của Trái đất trong đó, hoặc cảm thấy sự hấp dẫn của một cuộc phiêu lưu táo bạo vào nơi chưa biết .
Tôi tình cờ rơi vào tất cả các loại. Tôi đã yêu không gian từ năm bốn tuổi và tôi biết rằng lớp bốn tôi muốn lấy bằng tiến sĩ vật lý. (Đó là một vài năm trước khi tôi làm.) Niềm đam mê khám phá không gian và sự vĩ đại của khám phá và hiểu biết khoa học chưa bao giờ bị dao động. Đó là một giấc mơ trở thành sự thật đối với tôi khi trở thành giám đốc truyền giáo và kỹ sư trưởng của Dawn tại JPL.
Video màu giả của Ceres từ khoảng cách 2.700 dặm, biếu không của Dawn.
Ceres trước Dawn
Được đặt tên theo nữ thần nông nghiệp và ngũ cốc của La Mã, Ceres là hành tinh lùn đầu tiên được phát hiện vào năm 1801. Đó là 129 năm trước Sao Diêm Vương - và trên thực tế, cả hai ban đầu được coi là các hành tinh, chỉ sau đó mới được chỉ định là các hành tinh lùn.
Mặc dù Ceres xuất hiện ít hơn một blob mờ của ánh sáng giữa các vì sao, các nhà khoa học xác định rằng nó là khổng lồ của vành đai tiểu hành tinh chính giữa sao Hỏa và sao Mộc - gần 600 dặm đường kính. Diện tích bề mặt của nó là hơn một phần ba diện tích của lục địa Hoa Kỳ. Trước khi Dawn Dawn đến, Ceres là vật thể lớn nhất giữa mặt trời và Sao Diêm Vương mà một tàu vũ trụ chưa từng ghé thăm.
Kể từ trước khi bình minh, chúng tôi đã có bằng chứng kính thiên văn rằng Ceres chứa nước. Trong khi nó có phần lớn dưới dạng băng, các nhà khoa học có lý do chính đáng để tin rằng một đại dương dưới lòng đất từng lưu thông. Câu hỏi liệu các hồ chứa vẫn ẩn nấp bên dưới bề mặt người ngoài hành tinh vẫn còn mở. Các nghiên cứu về Dawn Dawn của Ceres thậm chí có thể đưa ra gợi ý về cách Trái đất có được nguồn cung cấp chất lỏng quý giá hàng tỷ năm trước.
Bình minh trên đường đến Ceres
Dawn ra mắt vào rạng sáng ngày 27 tháng 9 năm 2007, hướng đến vành đai tiểu hành tinh. Tín dụng hình ảnh: NASA
Vào năm 2007, chúng tôi đã khởi động Dawn từ Cape Canaveral và nó sẽ không bao giờ ghé thăm ngôi nhà hành tinh trước đây của nó nữa. Năm 2011, nó trở thành tàu vũ trụ duy nhất từng quay quanh một vật thể trong vành đai tiểu hành tinh chính, dành 14 tháng để nghiên cứu kỹ về Vesta protoplanet. Bình minh cho chúng ta thấy cư dân lớn thứ hai của vành đai này có liên quan mật thiết hơn với các hành tinh trên mặt đất (bao gồm cả Trái đất) so với các khối đá nhỏ hơn nhiều, đặc trưng của các tiểu hành tinh.
Khả năng độc nhất để du hành đến các thế giới ngoài Sao Hỏa, đi vào quỹ đạo và điều động rộng rãi và sau đó khởi hành cho một điểm đến khác đạt được với lực đẩy ion tiên tiến. Công nghệ này đã dành phần lớn lịch sử của nó trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng, bao gồm Star Trek và Star Wars. (Darth Vader sườn TIE Fighter được đặt tên cho động cơ ion đôi của nó.) Nhưng những gì có vẻ như chỉ có khoa học viễn tưởng là thực tế khoa học. Nếu không có ba động cơ ion của nó (lưu ý rằng Dawn làm TIE Fighters một cách tốt hơn), nhiệm vụ Dawn Dawn sẽ không thể thực hiện được.
Một máy đẩy ion có lưới sử dụng năng lượng điện để tạo ra, tăng tốc và trung hòa các ion tích điện dương để tạo lực đẩy.
Các động cơ ion sử dụng khí xenon, một người anh em hóa học của helium và neon. Với năng lượng điện từ các tấm pin mặt trời lớn Dawn Dawn, xenon được tích điện trong một quá trình gọi là ion hóa. Các động cơ sử dụng điện áp cao để tăng tốc các ion. Sau đó, họ đã bắn ra khỏi động cơ với tốc độ lên tới 90.000 dặm / giờ. Khi các ion rời khỏi tàu vũ trụ ở tốc độ cao tuyệt vời này, nó đã đẩy theo hướng ngược lại. Hệ thống đẩy ion Dawn Dawn có hiệu suất đặc biệt - hiệu quả gấp 10 lần so với động cơ đẩy tàu vũ trụ thông thường. Đó là so sánh với xe của bạn nhận được 250 dặm mỗi gallon.
Nghệ sĩ Quan niệm về tàu vũ trụ Dawn đến Ceres. Các ion xenon động cơ phát sáng với ánh sáng màu xanh. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL-Caltech
Bình minh rơi vào quỹ đạo Cerean
Cuối cùng, sau một cuộc hành trình của hơn bảy năm và ba tỷ dặm, đại sứ liên hành tinh của chúng ta đạt Ceres vào ngày 06 Tháng Ba năm 2015, và duyên dáng bước vào vòng tay hấp dẫn vĩnh viễn các hành tinh lùn của.
Các bộ điều khiển nhiệm vụ tại JPL sau đó đã điều khiển phi thuyền lên ba quỹ đạo ở độ cao thấp hơn liên tiếp, vì vậy trước tiên chúng ta có thể có được một cái nhìn tổng quan và sau đó có được cái nhìn tốt hơn và tốt hơn về lãnh thổ rộng lớn chưa được khám phá này. Và Dawn vừa thực hiện hành động áp chót trong vũ đạo thiên thể vĩ đại của nó. Nó đã dành bảy tuần cuối cùng để điều động đến độ cao thấp nhất của nó. Quỹ đạo hiện nay khoảng 240 dặm trên địa hình kỳ lạ của đá và băng, Dawn là gần gũi hơn với Ceres so với Trạm vũ trụ quốc tế là Trái đất.
Bình minh đưa Ceres vào trọng tâm
Bao gồm trong bộ cảm biến tinh vi của tàu vũ trụ là một máy ảnh đã chụp 10.000 bức ảnh phong cảnh ngoài hành tinh trên Ceres. Theo tên riêng của Ceres, các tính năng khám phá Dawn được đặt theo tên của các vị thần nông nghiệp và các lễ hội từ khắp nơi trên thế giới.
Chúng tôi thấy địa hình gồ ghề và các khu vực trơn tru, đôi khi có những vệt vật chất mà Lướt chảy qua nó. Có những miệng hố lớn và nhỏ, được tạo ra bởi hàng tỷ năm tấn công trong khu dân cư xù xì của vành đai tiểu hành tinh. Chúng ta thấy những ngọn núi và thung lũng, những khe nứt lớn trong lòng đất và những điểm sáng phát sáng với một ánh sáng bí ẩn, phản chiếu nhiều ánh sáng mặt trời hơn hầu hết bề mặt tối.
Điểm nổi bật nhất của các khu vực tỏa sáng này, bên trong Miệng núi lửa Chiếm rộng 55 dặm (được đặt theo tên của vị thần bừa bộn của La Mã), sáng đến nỗi Kính viễn vọng Không gian Hubble đã phát hiện ra một gợi ý về nó cách đây một thập kỷ. Hình ảnh Dawn Dawn cho đến nay đã sắc nét hơn 200 lần so với Hubble. Những hình ảnh mà chúng tôi bắt đầu quay lại bây giờ sẽ còn tuyệt vời hơn, tiết lộ 850 lần chi tiết mà Hubble đã cung cấp.
Bình minh mất hình ảnh này trong quỹ đạo lập bản đồ tầm thấp của nó từ một khoảng cách tương đối là 240 dặm (385 km) từ Ceres vào ngày 10, 2015. tín dụng Ảnh: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Bình minh đã cho chúng ta thấy một ngọn núi tên là Ahuna Mons cao hơn 20.000 feet trong một khu vực không đáng kể, có thể so sánh với độ cao của đỉnh núi cao nhất Bắc Mỹ, Mt Denali. (Ahuna là một lễ kỷ niệm tạ ơn cho vụ thu hoạch giữa Sumis ở đông bắc Ấn Độ.) Những vệt sáng dường như gợi ý một số vật liệu không xác định một khi chảy xuống sườn dốc của Ahuna Mons. Mặc dù các nhà khoa học chưa xác định được lực lượng và quá trình nào hình thành nên ngọn núi hình nón này, nhưng nó không cần một nhà địa chất học nhận thấy sự giống nhau của nó với các hình nón núi lửa trên mặt đất. Hãy tưởng tượng những gì nó có thể giống như đã chứng kiến một vụ phun trào của sự kết hợp kỳ lạ của nước và các hóa chất khác trên thế giới xa xôi, lạnh lẽo này.
Ngoài các bức ảnh, Dawn sẽ thực hiện rất nhiều phép đo khác từ cá rô quỹ đạo mới của nó trước khi nhiệm vụ kết thúc vào năm 2016. Nó sẽ đo bức xạ để giúp các nhà khoa học xác định loại nguyên tử nào có trên Ceres. Nó sẽ sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định các khoáng chất trên bề mặt Ceres. Và nó sẽ đánh giá các biến thể tinh tế trong trường hấp dẫn để tiết lộ cấu trúc bên trong của hành tinh lùn.
Một khi tàu vũ trụ cạn kiệt nguồn cung cấp nhỏ của động cơ tên lửa thông thường, nó bay qua các máy đẩy để điều khiển hướng của nó trong điều kiện không trọng lực, không ma sát của không gian, nó sẽ không còn có thể hướng các mảng mặt trời của nó vào mặt trời, ăng ten của nó ở Trái đất, cảm biến của nó tại Ceres hoặc động cơ ion của nó theo hướng cần thiết để đi du lịch ở nơi khác. Nhưng con tàu sẽ vẫn ở trên quỹ đạo quanh Ceres vì chắc chắn mặt trăng vẫn ở trên quỹ đạo quanh Trái đất và Trái đất vẫn nằm trong quỹ đạo quanh mặt trời. Di sản của nó trong lịch sử của những nỗ lực của chúng tôi để tiếp cận từ ngôi nhà khiêm tốn của chúng tôi để chạm vào các ngôi sao là an toàn. Bình minh sẽ trở thành một tượng đài thiên thể trơ cho loài người sáng tạo, khéo léo và đam mê khám phá vũ trụ.
Phần này của Ceres, gần cực nam, có bóng dài như vậy bởi vì, từ góc nhìn của vị trí này, mặt trời ở gần đường chân trời. Vào thời điểm Khi Dawn chụp ảnh này vào ngày 10 tháng 12 năm 2015, mặt trời nằm cách xích đạo 4 độ về phía bắc. Nếu bạn đứng gần cực nam Ceres, mặt trời sẽ không bao giờ lên cao trên bầu trời trong suốt một ngày của Cerean kéo dài chín giờ. Tín dụng hình ảnh: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Marc D Rayman, Dawn Engineering Engineering và Mission Director tại JPL, NASA
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers. Đọc bài viết gốc.