Kończąc prawie dekadę badań komet, misja NASA Deep Impact była najbardziej zaawansowanym łowcą komet w głębokim kosmosie swoich czasów. Statek kosmiczny odwiedził dwie komety i uchwycił obrazy dwóch kolejnych. Poszukiwała również egzoplanet i badała ich atmosfery, a następnie badała Ziemię tak, jakby była egzoplanetą. Deep Impact pomógł znaleźć wodę na Księżycu i służył jako przekaźnik dla serii międzyplanetarnych eksperymentów internetowych. Po dziewięciu latach członkowie zespołu stracili kontakt ze statkiem kosmicznym, gdy ten leciał w kierunku swojego trzeciego celu.
„Uderzenie w kometę Tempel 1, przelot komety Hartley 2 i zdalne wykrywanie komety Garradd doprowadziły do tak wielu zaskakujących wyników, że nastąpiło całkowite przemyślenie naszego rozumienia powstawania komet i tego, jak one działają” – powiedział Michael A’Hearn, badacz misji Deep Impact, w oświadczeniu wydanym na zakończenie misji. „Te małe, lodowe pozostałości formowania się naszego Układu Słonecznego są znacznie bardziej zróżnicowane, zarówno jedna od drugiej, a nawet od jednej części do drugiej pojedynczej komety, niż kiedykolwiek przewidywaliśmy.”
Wykopywanie komety
Misja Deep Impact składała się z dwóch statków kosmicznych. Główny pojazd wielkości stołu do kawy niósł drugą, mniejszą sondę zaprojektowaną do rozbicia się o pierwszą kometę, którą odwiedziła misja, Tempel-1. Statek kosmiczny wystartował z Przylądka Canaveral na Florydzie 12 stycznia 2005 roku. W dniu 1 lipca tego samego roku Deep Impact spotkał się z kometą 9P/Tempel 1 (oficjalna nazwa jest zwykle skracana do Kometa Tempel 1).
Deep Impact miał około 10,8 stóp (3,3 metra) długości, 5,6 stóp (1,7 m) szerokości i 7,5 stóp (2,3 m) wysokości. Oprócz instrumentów naukowych, statek kosmiczny posiadał również parę paneli słonecznych oraz osłonę przeciwodłamkową, która chroniła go przed materiałem wyrzucanym przez napotkane komety. Dwa instrumenty naukowe, High-Resolution Instrument (HRI) i Medium-Resolution Instrument (MRI), zbierały obrazy komet i ciał planetarnych. Deep Impact niósł również spektrometr podczerwieni.
4 lipca 2005 roku sonda kosmiczna zrzuciła swój mniejszy impaktor na ścieżkę komety Tempel 1. Impaktor był zasilany z baterii i zawierał Impactor Targeting Sensor, wysoce precyzyjny tracker gwiazd, który monitorował trajektorię statku kosmicznego i przechwytywał obrazy komety z bliskiej odległości. Obrazy były przesyłane w czasie rzeczywistym do głównego pojazdu, a ostateczny obraz został wysłany tylko 3,7 sekundy przed uderzeniem.
Sonda kosmiczna przenosiła również dysk z 625,00 nazwiskami nadesłanymi przez ludzi z całego świata, które zostały wyparowane wraz z sondą.
Uderzacz o wadze 816 funtów (370 kilogramów), głównie miedziany, dostarczył 19 gigadżuli energii kinetycznej, aby wyrzeźbić krater na Tempel 1. To tyle energii, co 4,8 tony (4,35 tony metrycznej) trotylu. Podróżując z prędkością 23,000 mph (37,000 kilometrów na godzinę), impaktor wydmuchał krater o szerokości około 500 stóp (150 m), zgodnie z pomiarami wykonanymi przez misję NASA Stardust w 2011 roku.
Ciepło i promieniowanie słoneczne gotują powierzchnię tych pyłowych kul śnieżnych, tworząc spalone zewnętrzne skorupy. Chmura odłamków zdmuchnięta z komety w wyniku kolizji małego statku kosmicznego ujawniła pierwszy w historii widok nieskazitelnego materiału znajdującego się wewnątrz komety i ujawniła astronomom, że Tempel 1 jest pokryty drobnym proszkiem, „bardziej jak talk niż piasek plażowy”, powiedział A’Hearn.
„Musisz myśleć o tym w kontekście jego środowiska,” Pete Schultz, naukowiec Deep Impact z Brown University w Rhode Island powiedział w oświadczeniu. „Ten obiekt wielkości miasta unosi się w próżni. Jedynym momentem, w którym jest niepokojony jest to, że słońce gotuje go trochę lub ktoś trzaska w niego 820-funtową pobudką z prędkością 23 000 mil na godzinę.”
Naukowcy z misji ustalili również, że komety są zaskakująco puszyste, z jądrem komety składającym się w co najmniej 50 procentach z pustej przestrzeni i powłoką powierzchniową w co najmniej 75 procentach pustą. Wynik ten potwierdził wcześniejsze pośrednie obserwacje, które sugerowały, że komety mogą być bardziej porowate niż się spodziewano, powiedział A’Hearn.
Obserwacje przeprowadzone przez należący do NASA teleskop kosmiczny Swift ujawniły, że około 250 000 ton (227 000 ton metrycznych) wody zostało uwolnionych w wyniku uderzenia; była to znacznie większa ilość niż pierwotnie przewidywano. Obserwacje rentgenowskie Swifta ujawniły, że kometa potrzebowała 12 dni, aby powrócić do normalnego stanu.
Obserwacje rentgenowskie Swifta dostarczyły również nowych spostrzeżeń na temat tego, jak wiatr słoneczny pozbywa się materiału z komet i planet.
„Po raz pierwszy możemy zobaczyć, jak materiał uwolniony z powierzchni komety migruje do górnych partii jej atmosfery”, powiedział John Nousek, w oświadczeniu. Nousek był dyrektorem operacyjnym misji w Penn State, gdzie kontrolowano operacje naukowe i lotnicze statku kosmicznego. „To dostarczy fascynujących informacji o atmosferze komety i o tym, jak oddziałuje ona z wiatrem słonecznym. To wszystko jest dziewiczym terytorium.”
Zespół Deep Impact współpracował również z Kosmicznym Teleskopem Spitzera NASA, aby stworzyć listę składników kometarnych. „Teraz możemy przestać zgadywać, co znajduje się wewnątrz komet” – powiedział A’Hearn. „Ta informacja jest nieoceniona dla poskładania razem tego, jak nasze własne planety, jak również inne odległe światy mogły się uformować.”
Te obserwacje wskazały, że kometa mogła urodzić się w części układu słonecznego zajmowanej obecnie przez Urana i Neptuna. To odkrycie wspiera nicejski model formowania się planet, który sugeruje, że te dwie planety zamieniły się miejscami i rozrzuciły komety w głęboki kosmos.
EPOXI, dwie misje w jednej
Po tym jak sonda przeleciała obok komety Tempel 1, zespół misji Deep Impact złożył propozycję rozszerzonej misji, która byłaby tak naprawdę dwiema misjami w jednej: wizytą na innej komecie i polowaniem na egzoplanety.
Przedłużone badanie Deep Impact (DIXI) połączyło się z badaniem Extrasolar Planet Observation and Characterization (EPOCh), stając się nową misją, nazwaną EPOXI. (Statek kosmiczny zachował nazwę Deep Impact.)
Początkowo, rozszerzona misja zakładała, że Deep Impact odwiedzi Kometę 85P/Boethin, która była ostatnio obserwowana w 1986 roku. Ze względu na jej 11,8-letnią orbitę, kometa ta może być widziana z Ziemi tylko podczas sześciu miesięcy, kiedy kometa jest najbliżej Słońca. Astronomowie użyli 10 największych teleskopów na świecie, wraz ze Spitzerem, do poszukiwania promieniowania pochodzącego z komety, co A’Hearn nazwał „heroicznym wysiłkiem”. Niestety, nie udało im się odnaleźć celu, a naukowcy zaproponowali, że mógł on ulec rozpadowi w wyniku katastrofalnej eksplozji.
Po utracie pierwotnego celu, astronomowie zwrócili się ku komecie Hartley 2. Odkryta w marcu 1986 roku, kometa miała dobrze znaną orbitę. Jednak dotarcie do celu zajęłoby dodatkowe dwa lata w porównaniu do tego, czego wymagałaby podróż do Boethina.
Podczas swojej przedłużonej misji EPOXI zwrócił swoje mechaniczne oczy w kierunku egzoplanet. W czasach przed stworzoną przez NASA sondą kosmiczną Kepler, obserwowanie światów wokół innych gwiazd było większym wyzwaniem. Deep Impact pracował, aby to zmienić.
Sonda kosmiczna badała masywne gazowe olbrzymy orbitujące wokół pięciu różnych gwiazd w ciągu dni lub nawet godzin – światy znane jako gorące Jowisze. Podejrzewano, że każdy z tych pięciu celów może gościć drugą, mniejszą planetę. Celem Deep Impact było zbadanie gorących Jowiszów, aby sprawdzić, czy grawitacja z takich niewidocznych planet może mieć wpływ na orbity znanych światów, powodując ich lekkie chwianie.
Pomimo, że EPOXI nie znalazł żadnych egzoplanet, odkrył dowody na to, że druga planeta może krążyć wokół jednej z gwiazd, Gliese 436. Chociaż żadna druga planeta nie została jeszcze potwierdzona wokół tej gwiazdy, pojawiły się wskazówki dotyczące innego świata również z innych źródeł.
Deep Impact badał również bardzo dobrze znaną planetę: Ziemię. Sonda kosmiczna przeleciała obok Ziemi pięć razy i badała naszą planetę podczas pełnego obrotu, aby lepiej zrozumieć, jak może wyglądać nadający się do zamieszkania świat ziemski dla łowców egzoplanet. Podczas gdy inne statki kosmiczne wcześniej obrazowały Ziemię i Księżyc z kosmosu, Deep Impact był pierwszym, który obserwował z wystarczającą szczegółowością, aby zobaczyć duże kratery na Księżycu oraz oceany i kontynenty na Ziemi, NASA powiedziała w oświadczeniu.
Obserwacje, z których wiele zostało stworzonych w formie wideo, ujawniły zmiany jasności, jakim podlega planeta. Badanie ujawniło również błyski słoneczne, czyli plamki jasności podobne do promieni słonecznych muskających maskę samochodu, widoczne z odległości około 11 milionów mil (18 milionów km).
„Te błyski słoneczne są ważne, ponieważ gdybyśmy zobaczyli planetę pozasłoneczną, która miała błyski, które wyskakiwały okresowo, wiedzielibyśmy, że widzimy jeziora, oceany lub inne duże ciała cieczy, takie jak woda”, powiedział Deming. „A jeśli znaleźlibyśmy duże zbiorniki wody na odległej planecie, stalibyśmy się znacznie bardziej optymistyczni co do znalezienia życia.”
EPOXI obserwował również Ziemię w świetle podczerwonym, które jest daleko poza zasięgiem ludzkiego wzroku. Czerwone światło tworzy lepszy kontrast między lądem a wodą i pomaga roślinom wyróżnić się.
„Ludzie myślą, że ziemia jest zielonkawa, ale to dlatego, że nasze oczy nie są wrażliwe na podczerwień,” powiedział Deming. „Roślinność jest lepiej widoczna w podczerwieni.”
Sonda kosmiczna odegrała również kluczową rolę w odkryciu pierwszych wyraźnych dowodów na istnienie wody na powierzchni Księżyca. Współpracując z indyjską sondą kosmiczną Chandrayaan-1 oraz należącą do NASA sondą Cassini, Deep Impact ujawnił, że podobny do rosy płyn tworzy się codziennie na Księżycu, a następnie rozprasza się, nawilżając całą powierzchnię Księżyca podczas części księżycowego dnia.
Hartley 2
Kluczową cechą przedłużonej misji Deep Impact był jej przelot obok komety Hartley 2. Statek kosmiczny przeleciał w odległości 435 mil (700 km) od komety 4 listopada 2010 roku, czyniąc z Hartley 2 piąte jądro komety odwiedzone przez jakikolwiek statek kosmiczny. Gdy Deep Impact zbliżył się do Hartley 2, sonda zaobserwowała zwiększoną ilość cyjanku uwalnianego z komety, bez odpowiadającego mu uwalniania pyłu, przez okres ośmiu dni we wrześniu.
„Nigdy wcześniej nie widzieliśmy tego rodzaju aktywności w komecie i może ona wpłynąć na jakość obserwacji dokonywanych przez astronomów na ziemi,” powiedział A’Hearn w oświadczeniu.
Sonda kosmiczna przeleciała również przez kometarną burzę lodową generowaną przez strumienie gazowego dwutlenku węgla, które przenosiły tony lodu wodnego z komety w każdej sekundzie, powiedział A’Hearn. To był pierwszy raz, kiedy astronomowie zobaczyli kawałki lodu w chmurze otaczającej kometę lub dżetów definitywnie napędzanych przez dwutlenek węgla, powiedział A’Hearn. Zespół szukał podobnych wydarzeń wokół Tempel 1, ale ich nie widział.
„Kiedy po raz pierwszy zobaczyliśmy wszystkie plamki otaczające jądro, nasze usta opadły”, powiedział Schultz w oświadczeniu. „Obrazy stereoskopowe ujawniają, że przed i za jądrem znajdują się śnieżne kule, przez co wygląda ono jak scena w jednej z tych kryształowych kul śnieżnych.”
Deep Impact dostarczył również pierwszych obrazów komety na tyle wyraźnych, że naukowcy mogli powiązać strumienie pyłu i gazu z konkretnymi cechami powierzchni. Naukowcy odkryli, że dwutlenek węgla, a nie lód wodny, służył jako siła napędowa dżetów na Hartley 2.
W sumie dane te sugerowały, że Hartley 2 może być zupełnie nową rasą komet. W tym czasie naukowcy debatowali nad tym, czy komety uformowały się z pojedynczej masy pyłu i lodu przyciągniętej przez grawitację, czy też zlepek mniejszych komet zbudował ich rdzenie w czasie. Okazało się, że Hartley 2 ma co najmniej dwa, może trzy różne rodzaje lodu w swoim jądrze, z ogólnym składem, który był bardzo spójny, podnosząc trzecią możliwość.
„Nie widzieliśmy jeszcze takiej komety,” Michael Mumma, z NASA’s Goddard Space Flight Center, powiedział w oświadczeniu. „Hartley 2 może być pierwszą z nowej rasy.”
Hartley 2 jest hiperaktywną kometą, obracającą się wokół jednej osi, podczas gdy jednocześnie obraca się wokół innej. Hiperaktywne komety stanowią od 5 do 10 procent wszystkich komet. Z dżetami i inną aktywnością napędzaną przez dwutlenek węgla, procesy takie jak odgazowywanie na hiperaktywnych kometach różnią się od tych na normalnych kometach.
Po tym jak przeleciał obok Hartley 2, Deep Impact wykonał obserwacje komet Garradd i ISON, które przelatują z najbardziej odległych krańców Układu Słonecznego. Członkowie zespołu rozpoczęli również polowanie na trzeci cel dla statku kosmicznego.
Utrata kontaktu
W dniu 8 sierpnia 2013 roku NASA straciła kontakt ze statkiem kosmicznym Deep Impact. Niestety, nie zwróciła ona jeszcze żadnego ze swoich obrazów komety ISON. W tym momencie statek kosmiczny przebył około 4,7 miliarda mil (7,58 miliarda km) w kosmos.
Po utracie kontaktu, kontrolerzy misji spędzili kilka tygodni próbując przesłać komendy do reaktywacji systemów pokładowych Deep Impact. Problem z timingiem komputerowym prawdopodobnie doprowadził do utraty kontroli nad orientacją statku kosmicznego w przestrzeni, powiedziała NASA. W rezultacie sonda miała problemy z ustawieniem swoich anten radiowych i baterii słonecznych, co utrudniało zarówno komunikację, jak i wytwarzanie energii.
W dniu 16 września 2013 roku badacze ustalili, że nie ma sposobu na odzyskanie kontroli nad statkiem kosmicznym. Zalecili, aby NASA ogłosiła, że niesamowicie płodna misja została utracona.
„Deep Impact był fantastycznym, długotrwałym statkiem kosmicznym, który wyprodukował znacznie więcej danych niż planowaliśmy”, powiedział A’Hearn w oświadczeniu. „Zrewolucjonizowała nasze rozumienie komet i ich aktywności.”
Dalsza lektura:
- Czytaj więcej o przedłużonej misji Deep Impact na stronie NASA Deep Impact (EPOXI).
- Dowiedz się więcej o historii Tempel 1.
- Dowiedz się więcej o Kometa Hartley 2.
Ostatnie wiadomości
.