Kometer är de levande relikerna från det tidiga solsystemet, som bildades för ungefär 4,6 miljarder år sedan när solens födelse blåste ut damm och gas i rymden. Dessa partiklar smälte samman långt från solen till isiga, dammiga kroppar som har överlevt genom tiderna.
Kometer tros vara konsoliderade buntar av is, damm, organiska föreningar och kanske sten, som bildades för cirka 4 miljarder år sedan. När de korsar solsystemet samlar de på sig ytterligare skräp, vilket gör varje komet till en tidskapsel för planetbildning. Men med diametrar som kan nå 100 km, förblir de utom räckhåll för traditionell provtagning.
För att penetrera dessa forntida kroppar lanserade NASA Discovery Mission Deep Impact den 12 januari 2005. Sex månader senare, den 4 juli 2005, träffade rymdfarkosten kometen Tempel1.
Comet Tempel1 och Deep Impact rymdfarkoster
Foto med tillstånd från NASA
I den här artikeln kommer vi att utforska hur kometer bildas, vilka hemligheter de har och hur Deep Impact har avslöjat dem.
Vid tidpunkten för mötet mätte Tempel1s kärna cirka 3,7 mil (6 km) i diameter - dess mest solida etapp. Uppdragets främsta mål var att undersöka både ytan och det inre av samma komet, vilket möjliggör en direkt jämförelse av lager.
Rymdfarkosten Deep Impact bestod av två moduler:ett förbiflygande fordon som bär högupplösta avbildningsinstrument och infraröda spektroskopiinstrument, och en liten stötfångare utrustad med ett precisionsnavigeringssystem. När de två separerade 24 timmar före sammanstötningen styrde nedslagskroppen sig mot kometens solbelysta sida, träffade ytan och grävde ut en krater som avslöjade orörda material.
Konstnärskoncept:Impactor (vänster) som separerar från förbiflygningen och går mot Tempel1
Foto med tillstånd från NASA
Genom att studera både den utskjutna plymen och kraterns inre fick forskare en aldrig tidigare skådad bild av solsystemets barndom.
Animation av Deep Impacts resa till Tempel1, inklusive separering av impactor och inriktning, kan ses här .
Foto med tillstånd från NASA
När Deep Impact-teamet skapades, beskrev de fyra huvudmål:
Dessa data var avsedda att svara på tre grundläggande frågor om kometer:
Kometkärnor tros ha en tvåskiktsstruktur:en yttre mantel och en inre orörd kärna. När en komet närmar sig solen sublimeras mantelns is och kometen kan samla på sig ytterligare skräp, medan kärnan förblir i stort sett oförändrad sedan bildandet. Att jämföra dessa lager ger insikt i både solsystemets ursprung och dess utveckling.
Datorgenererad modell av Deep Impacts bildsystem under mötet med Tempel1 vy .
Foto med tillstånd från NASA
En annan nyckelfråga är om kometer blir vilande - där manteln försluter det inre och förhindrar gasutsläpp - eller dör ut, där kärnan inte innehåller några flyktiga ämnen. Deep Impact-resultaten hjälper till att bestämma Tempel1s aktivitetstillstånd.
Nedslagets dynamik – kraterform, formationshastighet och utstötningsegenskaper – ger ledtrådar till mantelns porositet, kärnans densitet och kometens totala massa, vilket förbättrar vår förståelse av kometens sammansättning och evolution.
Lansering:Rymdfarkosten Deep Impact lyfte från Cape Canaveral den 12 januari 2005 kl. 13:47 EST ombord på en Boeing DeltaII-raket.
Foto med tillstånd från NASA
Farkosten som flyger förbi, ungefär lika stor som en SUV, bar ett instrument med hög upplösning (HRI) och ett instrument med medelupplösning (MRI) för bildbehandling, spektroskopi och optisk navigering. Den förlitade sig på en fast solcellspanel och NiH₂-batteri för ström. Impaktkroppen förblev fäst till 24 timmar före nedslaget.
Efter att ha släppts använde impaktorn en stjärnspårare med hög precision, Impactor Target Sensor (ITS) och anpassade automatiska navigeringsalgoritmer för att guida sig själv till kometen. Ett litet framdrivningssystem med hydrazin gav fin bana och attitydkontroll. Tillsammans gjorde HRI, MRI och ITS det möjligt för förbiflygande farkoster att observera kometen före, under och efter nedslaget.
Förbi rymdfarkoster (vänster) och impregnering (höger)
Foto med tillstånd från NASA
Deep Impacts flygsystem var en nyttolast på en DeltaII-raket, som stötte på Tempel1 i början av juli 2005. Tjugofyra timmar före nedslaget separerade stötdonet, vilket gjorde det möjligt för förbiflygande farkoster att positionera sig för optimal avbildning av nedslaget.
När stötkroppen väl hade lämnat, riktade den sig mot kometens solbelysta sida, vilket säkerställde bilder av högre kvalitet.
Förbiflygningens instrument registrerade kärnan i mer än tio minuter efter nedslaget, fångade kraterns utveckling och utförde spektroskopi av ytan och kratern. All data överfördes till jorden via Deep Space Network.
Animation av Deep Impacts omloppsbana och vy .
Foto med tillstånd från NASA
Konceptet uppstod när Alan Delamere och Mike Belton, som studerade kometen Halley, upptäckte att kometens yta var mörkare än förväntat - "svartare än kol." Detta fick dem att undersöka hur ett så mörkt lager kunde samlas.
År 1996 lämnade Delamere, Belton och Mike A'Hearn in ett NASA-förslag för att studera en förmodad död komet, Phaethon, med hjälp av en impactor. NASA var skeptisk till både målets kometartade karaktär och genomförbarheten av ett nedslag.
Teamet fortsatte att förfina sin plan. År 1998, under A'Hearns ledning, föreslog de att man skulle påverka en aktiv komet – Tempel1 – med ett förbättrat styrsystem. NASA godkände förslaget och Deep Impact-uppdraget var grönt.
Deep Impact är ett samarbete mellan University of Maryland, California Institute of Technologys Jet Propulsion Laboratory och Ball Aerospace &Technology Corporation.
För ytterligare information, utforska relaterade HowStuffWorks-artiklar och resurser.
Källor
