Randevú újévkor: a New Horizons szonda kész a találkozásra az Ultima Thule kisbolygóval

3821

A NASA New Horizons űrszondája 2019. január 1-én, újév napján elrepül a 2014 MU69 jelű, nem hivatalosan Ultima Thule nevű kisbolygó mellett a Kuiper-övben, így ez lesz az eddigi legtávolabbi égitest, amelyet űrszonda közelít meg.

A NASA New Frontiers programja első küldetésének a New Horizons-program keretében a Pluto törpebolygó, illetve lehetőség szerint a Kuiper-öv egyik objektuma közeli meglátogatása a célja. (Megjegyzés: 2006. augusztusa előtt ékezetekkel írva Plútó és nagybolygó, majd ezután ékezetek nélkül Pluto és törpebolygó.) A 2006. január 19-én indított szonda 2015. július 14-én, a Naprendszer kutatásának történetében először,  meglátogatta a Plutót és holdrendszerét. Mivel a szonda indítása előtt és után sem volt ismert olyan megfelelő cél-objektum a Kuiper-övben, amelyet a szonda a Pluto után fel tudott volna keresni, ezért földfelszíni óriásteleszkópokkal, valamint a Hubble-űrtávcsővel (HST) nagy erőfeszítéssel keresték a megfelelő célpontot. Végül a HST-vel 2014. júniusában megtalálták a legalkalmasabb jelöltet, a 2014 MU69 jelű kisbolygót, amely később nem hivatalosan az igen találó Ultima Thule (“a legtávolabbi sziget”, “távoli ismeretlen vidék”) nevet kapta, ami nagyon illik erre a távoli “jeges szigetre” a külső Naprendszerben. Az alábbi kép a New Horizons szonda útját mutatja a Földtől a Pluto, majd az Ultima Thule felé és azon túl.

A NASA New Horizons űrszondája útja az indításától (2006. január 19.) a Pluto felé, majd az Ultima Thule Kuiper-objektummal való találkozásig és azon túl, a pályakorrekciók (TCM: Trajectory Correction Maneuver) bejelölésével (NASA, JHU-APL, SWRI, Alan Stern, Sky and Telescope online)

A kisbolygóval való optimális randevú megvalósításához több pályakorrekciós manővert is végre kellett hajtani a Pluto elhagyása után. A 2018. december 2-án végrehajtott legutolsó eredményeként a már korábban tervezett legkisebb, 3500 km-es távolságra fogja megközelíteni a szonda az aszteroidát 2019. január 1-én 05:33 világidőkor az űrszonda órája szerint (fedélzeti idő). Az elrepülés idején a nagy távolsága miatt a szondáról a rádiójelek a földi vevőkhöz 6,12 óra alatt érnek el, így mi csak ennyivel később értesülünk a sikeres elhaladásról.

A találkozás idején az Ultima Thule 43,2 CSE távolságra lesz a Naptól és 44,2 CSE-re a Földtől. Összehasonlításul a Szaturnusz közepes távolsága 10 CSE, a Neptunuszé 30 CSE. A 2015-ös közelítéskor a Pluto 33 CSE-re járt a Naptól, tehát a szonda mintegy 10 CSE távolságot “dolgozott le” alig három és fél alatt.

A találkozáskor a szonda és a kisbolygó egymáshoz képest 14,4 km/s sebességgel mozog. Az eddigi megfigyelések nem mutattak ki gyűrűt vagy törmelékanyagot a kisbolygó körül, amely ütközési veszélyt jelentene az űrszonda számára. A közeledési pályaszakaszon a kisbolygó Nap által megvilágított oldala látszik majd, a legnagyobb közelség idején a Nap-kisbolygó-szonda által bezárt szög (fázisszög) 88,4 fok lesz, azaz a szondáról nézve a Hold utolsó negyedi fázisához hasonlónak fog mutatkozni az égitest. Az alábbi kép a megközelítés geometriai viszonyait mutatja be.

A találkozás geometriája 2019. január 1-én. A szonda pályájának legközelebbi pontja 3500 km-re lesz a kisbolygó középpontjától. A szonda pályáját piros vonal mutatja (a haladási irány a képen jobbról balra), a kisbolygó (MU69) pályáját fehér vonal jelöli, a kisbolygó árnyékát pedig halvány zöld sáv jelzi (balra nyúlik az égitesttől), a Nap a képen jobb felé van (NASA, JHU-APL, Alan Stern, Sky and Telescope online)

A New Horizons első felvételeit 2018. augusztus 16-án, 172 millió kilométer távolságból készítette a 2014 MU69-ről, LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) kamerájával pedig azóta is követi, és optikai navigációs felvételeket készít róla. December 2-án, a fontos pályakorrekció előtt 33 órával is több felvételt készített, amelyekből képfeldolgozással állítottak elő kompozit képet. Ez csak a kisbolygót mutatja mintegy 38,7 millió km távolságból, a találkozás előtt csaknem egy hónappal. Ekkor még csak csillagszerű objektumnak mutatkozik az aszteroida, csak később látszik majd kiterjedtnek, amikor közelebb kerülünk hozzá.

A LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) kamera által 2018. december 2-án készített 10 x 30 s expozíciójú felvétel kombinálása (balra) zsúfolt csillagmezőt mutat. Az Ultima Thule a sárga körön belül van. A háttércsillagok képfeldolgozással történő eltávolítása után csak a kisbolygó látszik (jobbra). A felvételek készítésekor a kisbolygó 38,7 millió km-re volt a szondától (NASA, JHU-APL)

Az Ultima Thule mintegy 20-35 km-es, elnyúlt alakú, vagy két összetevőből
álló, esetleg érintkező kettős aszteroida. Ez mintegy tízszerese a 67P/Churyumov-Gerasimenko-üstökös méretének. Előzetes földi fotometriai és csillagfedések megfigyeléséből arra következtettek, hogy valószínűleg két komponensből álló, “súlyzó” alakú égitest lehet az Ultima Thule, de valódi alakját csak a New Horizons szonda közeli felvételei mutatják majd meg, legkorábban mintegy 2 nappal a megközelítés előtt.

Ilyen lehet az Ultima Thule alakja a művész elképzelése szerint a földi csillagfedési és fotometriai megfigyelések alapján (NASA, JHU-APL)

Rejtély azonban, hogy az Ultima Thule megfigyelései miért mutattak fényváltozást a várt periodikus fénygörbe helyett. Egy földi csillagfedéses mérés alapján a kisbolygónak igen elnyúlt alakja lehet, emiatt nagy fényességváltozást kéne mérnie a szondának, ahogy hol nagyobb, hol kisebb felületet lát a forgó kisbolygóból. Ennek kézenfekvő magyarázata Marc Buie (New Horizons team, SWRI) szerint az, hogy a kisbolygót a rövidebb tengelye mentén “átdöfő” forgástengely a látóirányba vagy ahhoz nagyon közel esik, így mindig ugyanakkora a megfigyelhető megvilágított felület. Ennél vadabb elképzelések is napvilágot láttak, Mark Showalter (SETI Intézet) azt vetette fel, hogy az Ultima Thule-t porfelhő veszi körül, és az ebbe “burkolt” kis égitest forgási fényváltozását az átlátszatlan porburok miatt nem lehet megfigyelni, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy üstökösmag forgási fényváltozását is eltakarhatja a körülötte levő kóma. Még ennél is merészebb lehetőséget vetett fel Anne Verbischer (Virginiai Egyetem), a New Horizons kutatócsoportjának tagja, aki szerint az Ultima Thule körül gerjesztett forgómozgást végző (precesszió, nutáció, imbolygás, …) kis holdak vannak, amely mindegyike mutat fényváltozást, de ezek egyedi fénygörbéinek összegzése (szuperpozíciója) kioltja egymást.

Alan Stern, a New Horizons vezető kutatója ezekre csak azt jegyezte meg, hogy napokon belül kiderül, mi van az Ultima Thule körül, hiszen december 31. és január 1. között már nagy felbontású képek állnak rendelkezésre, amelyek alapján a kisbolygó ezen rejtélye is megoldódik majd. A New Horizons háromszor közelebb halad majd el az Ultima Thule mellett, mint a Pluto mellett (2015-ben 12550 km-re). A Pluto felszínén a legjobb felbontás 80 méter volt, az Ultima Thule esetében ez 35 méteres lehet majd.

Az alábbi szimulációs képek az mutatják, hogy a LORRI kamera által készített és közzéteendő képek mekkorának és milyen felbontással mutatják majd az aszteroidát az egyes Földre történő leküldések alkalmával. A LORRI-képeket a kisbolygó megközelítése után 1-2 nap elteltével teszik közzé.

A New Horizons szonda LORRI kamerája különböző méretben és felbontással készített szimulált képei (leküldés fedélzeti időben): december 31-én 04:56 UTC-kor 8 km/képelem felbontású képek érkeznek majd, aznap 20:55 UTC-kor 5 km/képelem, január 1-én 17:27 UTC-kor 300 méter/képelem (“NYT 1:” New York Times 1. sorozat PR képek), január 2-án 02:31 UTC-kor, illetve január 3-án 02:02 UTC-kor 140 méter/képelem (“NYT 2, NYT 3:” New York Times PR képek). Aszteroida alakjának illusztrációja: a 67P üstökös magjának felvételét a Rosetta OSIRIS kamerája készítette 2014-ben (ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA, NASA, JHU-APL, Planetary).

Az első információ arról, hogyan is ment végbe a találkozás, január 1-én 15:28 UTC-kor érkezik meg a Földre, az első tudományos adatok pedig 20:16 UTC-kor, míg az első, a közönségnek szánt képek (“New York Times” PR-képek, “NYT 1”-képek) január 1-én késő este állnak elő. A New Horizons és az Ultima Thule találkozásának első tudományos eredményeit ismertető NASA sajtótájékoztató a tervek szerint 2019. január 3-án, magyar idő szerint 20:00-kor kezdődik, amelyet a NASA TV közvetít.

A New Horizons szonda energiaellátása és fedélzeti számítógépének kapacitása a megközelítés idején teljesen a szonda és műszerei biztonságos működésére és a beprogramozott feladatok végrehajtására összpontosul majd, így nincs mód azonnal minden megfigyelési és mérési adatot a Földre küldeni.  Az összes információt mintegy 20 hónapon keresztül sugározza a Földre a szonda. Ezt az időt az is növeli, hogy a NASA tucatnyi űrmissziójával történő kapcsolattartás a Nagy Hatótávolságú Űrkövető Hálózat (DSN, Deep Space Tracking Network) kapacitásait nagyon leterheli.

A NASA New Horizons űrszondája fedélzeti műszerei, műszer-csoportjai. LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) kamera 20 cm-es objektívvel és pankromatikus CCD-vel, Ralph elnevezésű kamera színszűrőkkel, két CCD-vel panoráma képek készítésére, valamint infravörös spektrométerrel a kis égitest kémiai összetételének megállapítására, Alice elnevezésű ultraibolya térképező spektrométer az aszteroida esetleges gázkibocsátásának kimutatására. A SWAP és PEPSSI töltött részecskéket detektáló spektrométerek, REX rádiókísérlet a kisbolygó felszíni hőmérsékletének meghatározására és radarvisszaverő-képességének mérésére, SDC egyetemi hallgatók által készített bolygóközi pordetektor. A nagy rádióantenna a Földdel való rádiókapcsolat biztosításán túl a szonda pozíciójának, távolságának és sebességének meghatározását is lehetővé teszi (NASA, JHU-APL, SWRI, Alan Stern, Sky and Telescope online)

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.

Források:

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás