science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe diepe impact werkt

Komeet Tempel 1 Foto met dank aan NASA

Kometen zijn reizende ballen uit de astronomische geschiedenis. Hun oorsprong gaat terug tot de vorming van het zonnestelsel, ongeveer 4,6 miljard jaar geleden. Toen de zon werd gevormd, het zorgde ervoor dat gassen en stof in de ruimte werden verdreven. Sommige van deze materialen vormden later planeten, terwijl hoeveelheden van deze gassen en stof neersloegen in banen rond maar ver van de zon.

Van kometen wordt gedacht dat ze geconsolideerde ballen zijn van deze materialen, met ijs, stof, organisch materiaal en mogelijk gesteente, ongeveer 4 miljard jaar geleden gevormd. Terwijl ze door het zonnestelsel reizen, ze halen extra vuil op. Op deze manier, kometen zijn vensters in de geschiedenis van het zonnestelsel. Maar met diameters tot 60 mijl (100 km), je kunt niet zomaar omhoog reiken en er een in een groot net haken om het te bestuderen.

Nog altijd, wetenschappers vinden een manier om bij de informatie te komen:op 12 januari 2005, NASA's Discovery Mission Deep Impact gelanceerd met de bedoeling om onder het oppervlak van een komeet te sonderen. Op 4 juli, 2005, Diepe impact ondervonden Komeet Tempel 1 .

Komeet Tempel 1 en Deep Impact-ruimtevaartuig Foto met dank aan NASA

In dit artikel, we zullen leren hoe kometen worden gevormd, welke geheimen ze kunnen dragen en hoe de Deep Impact-missie ze onthult.

Inhoud
  1. De basis
  2. De wetenschap achter de missie
  3. De spier en geest achter de missie
  4. Hoe diepe impact tot stand kwam

De basis

Komeet Tempel 1 Foto met dank aan NASA

Komeet Tempel 1 bevond zich in zijn meest solide fase, bestaande uit een kern met een diameter van ongeveer 6 km, toen het in juli 2005 het Deep Impact-ruimtevaartuig ontmoette. (Voor informatie over kometen, inclusief hun structuur en samenstelling, check How Comets Work.) Het primaire doel van de Deep Impact-missie was om het interieur en het exterieur van dezelfde komeet te bestuderen.

Het Deep Impact-ruimtevaartuig bestond uit twee delen:a voorbij vliegen en een impactor . Toen het ruimtevaartuig dicht bij de komeet kwam, de twee delen gescheiden. Het botslichaam zette zichzelf in het pad van de komeet, waardoor een botsing tussen de twee lichamen.

Artist concept:Impactor (links) scheidt van de flyby en gaat richting Tempel 1 Foto met dank aan NASA

De impact gecreëerd a krater in de komeet die ver onder het oppervlak ging en het beschermde materiaal eronder blootlegde - de " ongerept materiaal " dat werd gevormd tijdens de geboorte van het zonnestelsel. Door zowel het materiaal te bestuderen dat bij de inslag uit de krater kwam als de kenmerken van de komeet die de krater blootlegde, wetenschappers hebben nu een ongekend beeld van het zonnestelsel in de kinderschoenen. Voor meer informatie over inslagkraters, zie Diepe impact:kratervorming.

Deze animatie toont de reis van Deep Impact naar komeet Tempel 1, inclusief de scheiding van het botslichaam van het ruimtevaartuig en de manier waarop het botslichaam zijn pad naar de komeet richt. Klik hier om te bekijken . Foto met dank aan NASA

De wetenschap achter de missie

Afbeelding van het Deep Impact-ruimtevaartuig op 13 januari 2005, ongeveer 15 uur na de succesvolle lancering van het ruimtevaartuig Foto met dank aan NASA

Toen wetenschappers de Deep Impact-missie ontwikkelden, zij zetten de volgende doelstellingen uiteen:

  • Observeer hoe de krater zich vormt
  • Meet de diepte en diameter van de krater
  • Meet de samenstelling van het inwendige van de krater en het materiaal dat wordt uitgeworpen bij het maken ervan
  • Bepaal de veranderingen in natuurlijke uitgassen veroorzaakt door de impact

Ze hopen dat de informatie die ze van deze doelen verzamelen, hen zal helpen drie primaire vragen over kometen te beantwoorden:

  • Waar is het ongerepte materiaal in kometen?
  • Verliezen kometen hun ijs of sluiten ze het in?
  • Wat weten we over kratervorming?

Wetenschappers geloven dat de kern van een komeet bestaat uit twee lagen:een externe laag genaamd de mantel en een interne laag die wordt beschouwd als onschuldig . Als een komeet door het zonnestelsel beweegt, zijn mantel verandert. Als het de zon nadert, een deel van het externe ijs sublimeert en wordt verdreven. Het kan ook extra vuil tegenkomen en oppikken. De beschermde, ongerept interieur van de komeet, echter, wordt verondersteld niet te worden beïnvloed door de reizen van de komeet en zou kunnen zijn zoals het was toen de komeet werd gevormd. Wetenschappers geloven dat een studie van de verschillen tussen de twee lagen hen veel zal vertellen over de aard van het zonnestelsel, zowel de vorming als de evolutie door de jaren heen.

Dit is een door de computer gegenereerd model van wat het beeldvormingssysteem van Deep Impact zou moeten zien tijdens zijn ontmoeting met komeet Tempel 1. Klik hier om te bekijken . Foto met dank aan NASA

Een andere belangrijke vraag die wetenschappers over kometen hebben, is of ze al dan niet inactief of uitgestorven zijn door de hitte van de zon. EEN slaperig komeet is er een waarin de mantel de ongerepte binnenste laag heeft afgesloten, en er gaan geen gassen van deze binnenlaag naar de buitenlaag en uit de komeet. Een uitgestorven komeet heeft helemaal geen gassen meer in zijn kern, en als zodanig zal het nooit veranderen. De resultaten van de Deep Impact-missie geven wetenschappers een beter beeld van de aard van de mantel en stellen hen in staat om te bepalen of Tempel 1 actief is, slapend of uitgestorven.

De resultaten van de botsing van het botslichaam zullen veel informatie opleveren over de aard van kometen. De vorming van de krater, hoe snel het zich vormde en zijn uiteindelijke afmetingen vertellen wetenschappers hoe poreus de mantel en de ongerepte lagen zijn. Een onderzoek naar hoe het materiaal dat door de krater wordt uitgestoten, zal zowel zijn porositeit en dichtheid laten zien, als mogelijk ook de massa van de komeet. Informatie van het hele kraterproces kan een indicatie geven van het soort materiaal waaruit de komeet bestaat, die wetenschappers zal helpen begrijpen hoe de komeet is gevormd en hoe deze zich in de loop van de tijd heeft ontwikkeld.

Het Deep Impact-ruimtevaartuig is op 12 januari met succes gelanceerd vanaf Cape Canaveral Florida, 2005, om 13:47 EST. Klik hier om de lancering te bekijken . Foto met dank aan NASAOops

Veel wetenschappers theoretiseren dat sommige uitgestorven of slapende kometen ten onrechte zijn geïdentificeerd als asteroïden.

De spier en geest achter de missie

Klik hier om te bekijken de scheidings- en initialisatiesequentie van het Deep Impact-lanceervoertuig. Foto met dank aan NASA

Het Deep Impact-ruimtevaartuig bestond uit twee delen, het langsvliegende ruimtevaartuig en het botslichaam, en was ongeveer zo groot als een SUV. De flyby draagt ​​een Hoge resolutie-instrument (HRI) en a Instrument met gemiddelde resolutie (MRI) voor beeldvorming, infraroodspectroscopie en optische navigatie. Het gebruikt een vast zonnepaneel en een NiH2-batterij om zichzelf van stroom te voorzien. Het botslichaam bleef tot 24 uur aan de flyby vastzitten voordat het Tempel 1 insloeg.

Eenmaal vrijgegeven, het botslichaam leidde zichzelf in het pad van de komeet met behulp van een uiterst nauwkeurige star-tracker (die navigeert door naar de sterren te kijken), de Impactor doelsensor (ITS) en auto-navigatie-algoritmen die speciaal voor deze missie zijn ontwikkeld. Het botslichaam bevatte ook een klein hydrazine-voortstuwingssysteem voor een preciezere baan- en houdingscontrole. de HR, MRI en ITS werkten samen om het langsvliegende ruimtevaartuig naar de komeet te leiden en wetenschappelijke gegevens vast te leggen voordat, tijdens en na de impact.

Flyby-ruimtevaartuig (links) en botslichaam (rechts) Foto met dank aan NASA Diepe impact op het lanceerplatform Foto met dank aan NASA

Het complete vluchtsysteem werd in januari 2005 gelanceerd als een nuttige lading op een Boeing Delta II-raket (zie Hoe raketmotoren werken). Begin juli 2005 kwam het in aanraking met Tempel 1. Vierentwintig uur voor de inslag, het botslichaam maakte zich los van het langsvliegende ruimtevaartuig. Op dit punt, de flyby vertraagde en positioneerde zichzelf om de inslag te observeren terwijl deze langs de komeet passeerde.

Toen het botslichaam het langsvliegende ruimtevaartuig verliet, het positioneerde zichzelf om de komeet aan de zonovergoten kant te treffen, beelden van betere kwaliteit mogelijk maken.

De beeldapparatuur van de flyby observeerde de kern meer dan 10 minuten na de impact, de impact in beeld brengen, de kraterontwikkeling en het kraterinterieur. De flyby verwierf ook spectrometrie van de kern en de kraterplaats. Het stuurde alle beelden en spectrometrie terug naar het Deep Space Network op de grond.

Deze animatie toont het baanpad van Deep Impact en een zijaanzicht dat laat zien hoe het langsvliegende ruimtevaartuig het botslichaam loslaat in het pad van de komeet. Klik hier om te bekijken . Foto met dank aan NASA

Hoe diepe impact tot stand kwam

Deep Impact begon toen Alan Delamere en Mike Belton aan een samenwerking werkten om komeet Halley te bestuderen. "We kregen Halley-gegevens en onderzochten het en ontdekten dat de komeet veel zwarter was dan we ons hadden voorgesteld, zwarter dan steenkool. Dus vroegen we ons af:hoe kon dit gebeuren?" zei Delamere. "We werden steeds nieuwsgieriger naar hoe deze zwarte laag zich ophoopte." In 1996, Belton en Delamere, nu vergezeld door Mike A'Hearn, een voorstel ingediend bij NASA. Ze wilden een andere komeet verkennen, deze keer een dode genaamd Phaethon. Ze hadden besloten om een ​​impactor te gebruiken om de komeet te raken en vervolgens de resultaten te observeren. Maar NASA was er niet van overtuigd dat ze de komeet konden raken. NASA was er niet eens van overtuigd dat Phaethon was een komeet.

Delamere, Riem om, en A'Hearn bleven nadenken over het project en probeerden betere manieren te bedenken om het te doen. In 1998, A'Hearn had de leiding van het team overgenomen, en ze deden een tweede voorstel. Deze keer, ze zouden inslaan op een actieve komeet, Tempel 1. Ze hadden ook een geleidingssysteem aan het botslichaam toegevoegd, de kans vergroten dat ze het ruimtevaartuig goed genoeg zouden kunnen besturen om hun doel te raken. NASA accepteerde het nieuwe voorstel en stemde ermee in het project te financieren. De Deep Impact-missie was geboren.

Deep Impact is een samenwerking tussen de Universiteit van Maryland, Het Jet Propulsion Laboratory van het California Institute of Technology en de Ball Aerospace and Technology Corporation.

Voor meer informatie over Deep Impact en aanverwante onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe asteroïden werken
  • Hoe kometen werken
  • Hoe de Delta IV Heavy werkt
  • Hoe raketmotoren werken
  • Hoe Space Shuttles werken

Meer geweldige links

  • Ball Aerospace &Technologies Corporation
  • NASA:diepe impact
  • NASA:Deep Space Network
  • NASA:Ontdekkingsprogramma
  • NASA Jet Propulsion Laboratory

bronnen

  • HowStuffWorks.com, "Hoe kometen werken." https://science.howstuffworks.com/comet.htm
  • nasa, "Diepe impact:wetenschap." http://deepimpact.jpl.nasa.gov/science/
  • nasa, "Diepe impact:technologie." http://deepimpact.jpl.nasa.gov/tech/
  • nasa, "Diepe impact:missie." http://deepimpact.jpl.nasa.gov/mission/di-name.html
  • "Ultimate Visual Dictionary of Science, "DK Publishing, Inc., 1998.

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat veroorzaakt DNA-mutatie?
  2. Het verschil tussen hoe interne en externe regulatoren werken
  3. Wat is celcompartimentering en waarom doet het zich voor?
  4. Hoe een zevende-graadsmodel van een dierencel te bouwen
  5. Het verschil tussen Anaphase, Interphase, Metaphase en Prophase
  6. Evolutionaire relaties tussen prokaryoten en eukaryoten
  7. Wat gebeurt er wanneer glucose een cel binnengaat?
  8. Niveaus van celorganisatie
  9. Wat doet een bladcel?

Wetenschap