Kometen zijn de levende overblijfselen van het vroege zonnestelsel, dat ongeveer 4,6 miljard jaar geleden werd gevormd toen de geboorte van de zon stof en gas de ruimte in blies. Deze deeltjes smolten ver van de zon samen tot ijskoude, stoffige lichamen die door de eeuwen heen hebben overleefd.

Er wordt gedacht dat kometen geconsolideerde bundels ijs, stof, organische verbindingen en misschien gesteente zijn, die ongeveer 4 miljard jaar geleden zijn gevormd. Terwijl ze het zonnestelsel doorkruisen, verzamelen ze extra puin, waardoor elke komeet een tijdcapsule van planetaire vorming wordt. Maar met diameters die wel 100 km kunnen bereiken, blijven ze buiten het bereik van traditionele bemonstering.

Om deze oude lichamen binnen te dringen, lanceerde NASA de Discovery Mission Deep Impact op 12 januari 2005. Zes maanden later, op 4 juli 2005, ontmoette het ruimtevaartuig komeet Tempel1.

Komet Tempel1 en Deep Impact-ruimtevaartuig

Foto met dank aan NASA

In dit artikel onderzoeken we hoe kometen ontstaan, welke geheimen ze bevatten en hoe Deep Impact ze heeft onthuld.

De basis

Op het moment van de ontmoeting had de kern van Tempel1 een doorsnede van zo'n zes kilometer:het meest solide stadium. Het voornaamste doel van de missie was om zowel het oppervlak als de binnenkant van dezelfde komeet te onderzoeken, waardoor een directe vergelijking van de lagen mogelijk werd.

Het Deep Impact-ruimtevaartuig bestond uit twee modules:een flyby-voertuig met beeld- en infraroodspectroscopie-instrumenten met hoge resolutie, en een klein botslichaam uitgerust met een nauwkeurig navigatiesysteem. Toen de twee 24 uur vóór de inslag uit elkaar gingen, leidde de impactor zichzelf naar de zonverlichte kant van de komeet, raakte het oppervlak en groef een krater uit die ongerept materiaal onthulde.

Artist concept:Impactor (links) die zich losmaakt van de flyby en richting Tempel1

Foto met dank aan NASA

Door zowel de uitgeworpen pluim als het inwendige van de krater te bestuderen, kregen wetenschappers een ongekend inzicht in de kinderschoenen van het zonnestelsel.

Animatie van de reis van Deep Impact naar Tempel1, inclusief de scheiding van impactor en targeting, kan hier worden bekeken .

Foto met dank aan NASA

De wetenschap achter de missie

Toen het Deep Impact-team werd opgericht, schetsten ze vier hoofddoelstellingen:

• Observeer kratervorming in realtime
• Meet de diepte en diameter van de krater
• Bepaal de samenstelling van het interieur van de krater en de ejecta
• Beoordeel de veranderingen in de natuurlijke uitgassing na de impact

Deze gegevens waren bedoeld om drie fundamentele vragen over kometen te beantwoorden:

• Waar bevindt zich ongerept materiaal in een komeet?
• Behoudt of verliest een komeet zijn ijs?
• Wat regelt kratervorming op een poreuze kern?

Er wordt aangenomen dat komeetkernen een tweelaagse structuur hebben:een buitenste mantel en een binnenste ongerepte kern. Wanneer een komeet de zon nadert, sublimeert het ijs van de mantel en kan de komeet extra puin verzamelen, terwijl de kern sinds de vorming grotendeels onveranderd blijft. Het vergelijken van deze lagen geeft inzicht in zowel de oorsprong als de evolutie van het zonnestelsel.

Computergegenereerd model van het beeldvormingssysteem van Deep Impact tijdens de ontmoeting met Tempel1 view .

Foto met dank aan NASA

Een andere belangrijke vraag is of kometen inactief worden – waarbij de mantel het binnenste afsluit, waardoor gasontsnapping wordt voorkomen – of uitsterven, waar de kern geen vluchtige stoffen bevat. De Deep Impact-resultaten helpen bij het bepalen van de activiteitsstatus van Tempel1.

De dynamiek van de inslag (kratervorm, formatiesnelheid en uitwerpkarakteristieken) biedt aanwijzingen voor de porositeit van de mantel, de dichtheid van de kern en de totale massa van de komeet, waardoor ons begrip van de samenstelling en evolutie van kometen wordt vergroot.

Lancering:Het Deep Impact-ruimtevaartuig steeg op 12 januari 2005 om 13:47 uur EST op vanaf Cape Canaveral aan boord van een Boeing DeltaII-raket.

Foto met dank aan NASA

De kracht en geest achter de missie

Het vliegtuig, dat ongeveer zo groot was als een SUV, had een instrument met hoge resolutie (HRI) en een instrument met gemiddelde resolutie (MRI) voor beeldvorming, spectroscopie en optische navigatie aan boord. Voor de stroomvoorziening was het afhankelijk van een vast zonnepaneel en een NiH₂-batterij. Het impactor bleef tot 24 uur vóór de botsing vastzitten.

Na de release gebruikte de impactor een zeer nauwkeurige stertracker, de Impactor Target Sensor (ITS), en aangepaste automatische navigatie-algoritmen om zichzelf naar de komeet te leiden. Een klein hydrazine-aandrijfsysteem zorgde voor een fijne controle over het traject en de stand. Samen zorgden HRI, MRI en ITS ervoor dat het flyby-vaartuig de komeet vóór, tijdens en na de inslag kon observeren.

Flyby-ruimtevaartuig (links) en impactor (rechts)

Foto met dank aan NASA

Het vluchtsysteem van Deep Impact was een lading op een DeltaII-raket, die Tempel1 begin juli 2005 tegenkwam. Vierentwintig uur vóór de inslag scheidde het botslichaam zich af, waardoor het voorbijvliegende vaartuig zichzelf kon positioneren voor een optimale beeldvorming van de impactgebeurtenis.

Toen de impactor eenmaal was vertrokken, richtte deze zich op de zonverlichte kant van de komeet, waardoor beelden van hogere kwaliteit werden verkregen.

De instrumenten van de flyby registreerden de kern gedurende meer dan tien minuten na de inslag, legden de evolutie van de krater vast en voerden spectroscopie uit van het oppervlak en de krater. Alle gegevens werden via het Deep Space Network naar de aarde verzonden.

Animatie van het baanpad van Deep Impact en de weergave van het impactor .

Foto met dank aan NASA

Hoe diepe impact tot stand kwam

Het concept ontstond toen Alan Delamere en Mike Belton, die komeet Halley bestudeerden, ontdekten dat het oppervlak van de komeet donkerder was dan verwacht – ‘zwarter dan steenkool’. Dit was voor hen aanleiding om te onderzoeken hoe zo’n donkere laag zich kon ophopen.

In 1996 dienden Delamere, Belton en Mike A'Hearn een NASA-voorstel in om een vermoedelijk dode komeet, Phaethon, te bestuderen met behulp van een impactor. NASA was sceptisch over zowel het kometenkarakter van het doelwit als de haalbaarheid van een inslag.

Het team bleef volhouden en verfijnde hun plan. In 1998 stelden ze onder leiding van A’Hearn voor om een ​​actieve komeet – Tempel 1 – te beïnvloeden met een verbeterd geleidingssysteem. NASA keurde het voorstel goed en de Deep Impact-missie kreeg groen licht.

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

Bekijk voor meer informatie de gerelateerde HowStuffWorks-artikelen en bronnen.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

Meer geweldige links

Bronnen