A Dawn-szonda elindult a Vesta és a Ceres felé

2007. szeptember 19, szerda

1639

2007. szeptember 27-én, magyar idő szerint délután fél 2 után pár perccel elindult több éves útjára a NASA Dawn ("Hajnal") kisbolygó-kutató szondája, melynek célja a fő aszteroidaöv nevezetes kis égitestjeinek, a Vesta kisbolygónak
és a Ceres törpebolygónak
részletes tanulmányozása. A floridai Kennedy
Űrközpontból (Cape Canaveral) felbocsátott Dawn a NASA Discovery ("Felfedező") programjához
tartozó tíz űrszonda kilencedik darabja. Elnevezése onnan ered, hogy elsődleges célja a Naprendszer "hajnalát",
azaz korai állapotának folyamatait tanulmányozni. Egyébként a Dawn űrszonda indítását többször elhalasztották, és a felbocsátására alkalmas teljes
indítási ablak most 2007. szeptember 26. és október 15-e között nyitott,
naponta mindössze 19-44 percnyi időtartamokra.

A Dawn indítása Delta II hordozórakétával (kép: NASA)

A
Dawn tekintélyes méretű űreszköz: 1,64 x 1,27 x 1,77 m-es, induló tömege pedig 1217,7 kg, amelyből 747,1 kg
maga a szonda teste, 425 kg a xenon hajtóanyag és 45,6 kg a
hidrazin, a "hagyományos" hajtóanyag. A nagyteljesítményű, nagy
hatótávolságú antennája 1,52 m átmérőjű, míg az energiaellátást két,
egyenként 8,3×2,3 négyzetméteres és 63 kg-os napelemtábla biztosítja,
amelyek – naptávolságtól függően – maximum 10 kW teljesítményt adnak le. A kiterjesztett napelem-szárnyakkal a szonda
mintegy 20 m kiterjedést is elér! Külön érdekesség, hogy egy három
fúvókás ion-hajtómű segíti a szonda mozgását, amely az út során folyamatosan fog működni és naponta csak néhény
órára áll meg. Ennek oka, hogy hagyományos vegyi hajtóanyaggal csak túl nagy induló tömeg mellett lehetne elegendően felgyorsítani a szondát.

A tudományos műszerek közül két
egyforma képfelvevő kamera hét szűrővel a Vesta és Ceres fotometria tulajdonságairól,
felszíni részleteiről, ásványi összetételéről ad információt, illetve
a szonda navigálását is segíti. A gammasugár- és neutron-detektor az
elemi összetételt és a vízhez köthető hidrogént kutatja a felszín alá 1
méteres mélyre "lelátva". A látható és infravörös térképező spektrométer
a felszín ásványi összetételét határozza meg, s ezen műszernek az
elődei ott vannak a Cassini, Rosetta és Venus Express űrszondákon is.

Indulás a Föld térségéből! (kép: NASA)

A
Dawn-szonda csaknem egy évtizedig tartó útja során az első nagy
feladat a Mars közelében való elrepülés lesz 2009. február 4-én, amikor
a vörös bolygó felszínét 500 km-re megközelítve hintamanővert hajt végre, majd a Vesta kisbolygó
felé veszi az irányt. A Vestát 2011. augusztus 14-én éri majd el,
miután már 2,8 milliárd km bolygóközi út lesz mögötte. A Vesta körül keringve részletesen
tanulmányozza a nagy aszteroidát, miközben az égitesttől mért távolsága 500 és 2500 km között változik. A bő kilenc hónapig
tartó vizsgálódást befejezve 2012. május 22-én elhagyja a Vestát és továbbindul a Ceres felé, ahova újabb 1,6 milliárd kilométeres út után érkezik meg. A
fő kisbolygóöv legnagyobb tagját 2015. február 1-jén éri
el, s a Cereshez való megérkezést követően több átmeneti pálya után áll rá a
végleges poláris körpályára 700 km-re a kis égitest felszíne felett. Ez a speciális pálya lehetővé teszi a Ceres csaknem teljes felszínének a
feltérképezését. A tervek szerint 2015 júniusáig folytatja méréseit a Ceres körül, azonban a
szonda akár még fél évszázadig is keringhet a törpebolygó körül a felszínbe csapódás veszélye nélkül.

A laboratóriumi tisztaságú szerelőcsarnokban steril körülmények között épülhetett meg a kisbolygóövbe utazó űrszonda (kép: NASA)

A Dawn űrszonda a NASA más bolygók biológiai szennyezése ellen védő
(Planetary Protection) szigorú előírásai szerint III. kategóriába van besorolva, ami azt jelenti, hogy nem kerülhet érintkezésbe sem a Mars, sem a
meglátogatandó kis égitestek felszínével. Ugyanis
nemcsak a Mars, hanem a kis égitestek ősi anyagának megőrzése miatt is fontos, hogy a kémiai összetételt eredeti, a földi szennyeződésektöl
mentes állapotban kell megtartani.

A Dawn programjának teljes költsége 357,5 millió dollár (ebben nincs
benne a hordozórakéta), ebből 281,7 millió dollár a szonda
kifejlesztésének és megépítésének a költsége, 75,8 millió dollár pedig a szonda követésével és a program végrehajtásával kapcsolatos tevékenység. A szonda fedélzetén amúgy található egy 8×8 milliméteres csip is, melyen a "Küldje el nevét az aszteroidaövbe!" kampány felhívására érkezett 365 ezer név szerepel.

Ezek után tekintsük át röviden a célpontul kitűzött két kis égitest legfontosabb tulajdonságait!
A Vesta kemény kőzetekből álló "szikla", a Ceres pedig sok
vízjeget tartalmazó, egyszerűbb felépítésű égitest. A fizikai
tulajdonságokban meglévő eltérések a kialakulás és fejlődés
különbözőségeit mutatják, amelyek okait a Dawn-szonda vizsgálatai tárják
majd fel. A Vesta a fő aszteroidaöv második legnagyobb tömegű kisbolygója. Kőzetanyaga magmás eredetű és
geológiailag sokban hasonlít a Föld típusú égitestekre, a Földre, Holdra
és Marsra. Mivel mérete elegendően nagy, belső differenciálódáson mehetett
keresztül, a szerkezete réteges felépítésű lehet: a nagy sűrűségű
vas-nikkel tartalmú kőzetek legbelül helyezkednek el, felettük az
olivin (magnézium-vas-szilikát) köpeny, a felszín közelében pedig mintegy
10 km vastag kéreg található, benne kisebb sűrűségű anyagokkal.

A Naprendszer "hajnalán" bolygórendszerünk ősködét legalább egy
közeli szupernóva robbanása szórta tele fémekkel, köztük az Al
26-os radioaktív izotópjával. A bolygókba és kis égitestekbe is jutott ebből a nukleáris fűtőanyagból, köztük a Vesta belsejébe is. A radioaktív anyag felfűtő hatásaival előidézte az olvadásos differenciálódást. Közben a felszínre is került piroxénben dús
lávaanyag, amit földi színképi megfigyelésekkel kimutattak. A Vestához
hasonló színképűek a V-típusú aszteroidák, azaz a vestoidok. Színképük megegyezik a földi akondrit meteoritok egy csoportjának spektrumával – ezek az ún. HED (howardit-eukrit-diogenit) bazaltos,
Vesta-eredetű meteoritok. A Hubble Űrtávcső megfigyelései a Vesta
déli pólusánál hatalmas, 460 km átmérőjű krátert vagy bemélyedést
mutattak ki, ami egy nagy ütközés nyomán alakulhatott ki. A becsapódás
törmelékeinek egy része elhagyta a kisbolygóövet és így időnként a
Föld felszínét elérve HED-meteoritok formájában lelhetők fel. Többek között az 1960
októberében a nyugat-ausztráliai Millbillillie-ben feltűnt tűzgömb
nyomán talált meteoritot a Vesta kisbolygó egy darabjának tartják.

A Dawn űrszonda a Vesta kisbolygónál közelről végez részletes méréseket, majd továbbindul a Ceres felé (kép: NASA)

A
fő aszteroidaöv legnagyobb kis égitestje a Ceres, de a törpebolygók 2006 augusztusában megalkotott csoportjában a legkisebb. A Hubble
Űrtávcsővel végzett megfigyelések szerint gömbhöz közeli, attól csak
kissé eltérő ellipszoid alakja hidrosztatikai egyensúlyt tükröz. Tömegének legalább egynegyede vízjég lehet és ezért
jelentősen különbözik a főként vulkanikus kőzetekből álló Vestától. A
Ceres felszínén hosszú idő alatt elszublimált a vízjég legnagyobb
része, de alatta a kéregben és köpenyben szinte érintetlen,
ősi vízjég lehet. Ismeretes, hogy a főövben
kisbolygópályán üstökösök is keringenek, amelyek ott keletkeztek, ezek
a főövi üstökösök,
mint például a nevezetes 133P/Elst-Pizarro. Ma már úgy
tartják, hogy a belső bolygókra, köztük a Földre is, a víz jelentős
részét a kisbolygók szállították, és csak kisebb mennyiséget hoztak az
üstökösök, ellentétben a régebbi elképzelésekkel, amelyek az
üstökösöknek tulajdonítottak nagy szerepet bolygónk vízkészletének
kialakításában. A lehetséges vizsgálatok közül a deutérium-hidrogén arány meghatározása
alátámaszthatja a földi víz és kisbolygó-eredetű víz izotóp-összetételének hasonlóságát. A Dawn víz kimutatására tervezett
méréseinek
fontos szerepe lesz a kisbolygóöv vízkészletének felderítésében és a
jeges kisbolygók kialakulási folyamatainak megismerésében.