سپيده دم
نويسنده: پيمان اكبرنيا
«سپيده دم» (Dawn)، نام مأموريتي از سازمان فضايي ناسا است با هزينه ي نزديك به نيم ميليارد دلار و مدت زماني نزديك به يك دهه. هدف اصلي اين مأموريت بررسي وستا و سرس، دو عضو بزرگ كمربند سيارك ها، خواهد بود. اين دو جرم، كه به عقيده ي دانشمندان پيش سياره هايي بوده اند كه در نهايت نتوانسته اند به سياره تبديل شوند، آزمايشگاه خوبي براي بررسي تحولات منظومه ي شمسي در نخستين زمان هاي پيدايش سياره ها به شمار مي روند.
به همراه فضاپيماي سپيده دم، تراشه اي با ابعاد 8 در 8 ميلي متر حمل مي شود كه در آن نام 365 هزار نفر از افرادي كه پيش از پرتاب در وبگاه اين مأموريت ثبت نام كرده بودند، ذخيره شده است. نام هايي كه تا مدت هاي طولاني در فضاي ميان سياره ها جاودانه باقي خواهند ماند.
- نخستين مأموريتي است كه در مدارهايي به دور دو جسم از منظومه ي شمسي مي گردد.
- نخستين مأموريتي است كه به ملاقات پيش سياره ها مي رود.
- در بهمن 1393/ فوريه 2015، نخستين مأموريتي خواهد بود كه به سياره اي كوتوله (سِرِس) مي رسد.
- در زمان پرتاب، داراي بزرگ ترين گستره ي صفحات خورشيدي در مأموريت هاي ميان سياره اي بود. البته اين مقام پس از پرتاب فضاپيماي جونو از سپيده دم گرفته شد.
به نظر مي رسد كه سرس و وستا از نظر تركيبات تفاوت هاي بسياري با هم داشته باشند. به احتمال زياد، وستا مانند ماه و سيارك ها بيشتر از تركيبات سنگي تشكيل شده و حاوي مقادير بسيار كمي آب است اما سرس شبيه به اجسام يخي منظومه ي شمسي مانند اروپا، قمر مشتري، است و حتي ممكن است جوّ رقيقي آن را دربر گرفته باشد. هر دو اين اجرام داراي ساختارهاي داخلي مانند هسته، جبّه و پوسته هستند و همين امر باعث مي شود تا سياره شناسان تصور كنند كه اين دو در واقع پيش سياره هايي بوده اند كه موفق نشده اند تا به رشد خود ادامه دهند و به سياره تبديل شوند. البته سرس به سبب داشتن جرم بيشتر، موفق شده است تا به كمك نيروي گرانش خود، به شكل تقريباً كروي درآيد اما وستا شكل كروي ندارد و به بيضي گون شباهت دارد.
نظرياتي كه درباره ي تشكيل سياره ها وجود دارد نشان مي دهد كه سياره ها از به هم پيوستن ذرات كوچك تر غبار به وجود آمده اند. ذرات غبار با به هم پيوستن رشد كرده و به تدريج به سنگ هاي كوچك، تخته سنگ ها و ... تبديل شده اند و با ادامه پيدا كردن اين فرآيند پيش سياره ها را شكل داده اند و در نهايت 8 سياره ي امروزي به وجود آمده اند. اما چرا اجرام كمربند سيارك ها نتوانسته اند به سياره تبديل شوند؟ محاسبات سياره شناسان نشان مي دهد كه سياره ي مشتري با گرانش زياد خود و ايجاد اختلال و تشديد مداري در كمربند سيارك ها از پيدايش سياره ي جديد در اين ناحيه جلوگيري كرده است و مجموعه اي از سيارك هاي سرگردان را به صورت فعلي باقي گذاشته است.
بررسي مشخصات اين دو جرم ما را به 4/5 ميليارد سال پيش بازمي گرداند؛ زماني كه منظومه ي شمسي در حال تشكيل بود. اين بررسي ها به كمك 3 ابزار علمي انجام مي شود كه با آن ها مي توان تركيبات شيميايي و معدني سطح، چگالي، چگونگي پخش جرم، و بسياري از ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي اين اجرام را به دست آورد. اين اطلاعات به دانشمندان كمك مي كند تا درك بهتري از تحول 4/5 ميليارد ساله ي اين دو عضو كوچك منظومه ي شمسي و ساير اجرام مشابه به دست آورند.
براي رسيدن سپيده دم به اهداف خود، مهندسان مسيري را طراحي كرده بودند كه از كنار سياره ي مريخ مي گذشت. اين فضاپيما در بهمن 1387/ فوريه 2009، با گذشتن از كنار مريخ، از گرانش اين سياره استفاده كرد تا سرعت خود را افزايش دهد و با قرار گرفتن در مداري جديد به سمت هدف اوليه ي خود يعني سيارك وستا برود. استفاده از گرانش سياره ها براي سفرهاي ميان سياره اي امري متدوال در مأموريت هاي فضايي است. در اين سفرها هميشه كوتاه ترين مسير، بهترين مسير نيست بلكه مهندسان تلاش مي كنند تا مسيري را پيدا كنند كه فضاپيما با مصرف كمترين مقدار سوخت به هدف خود برسد؛ زيرا اضافه كردن هر كيلوگرم سوخت به فضاپيما براي پيش رانش هزينه هاي فرار فضاپيما از گرانش زمين را بسيار افزايش مي دهد. مسير حركت سپيده دم نيز مسيري طولاني است و تا پايان مأموريت، اين فضاپيما حدود 5 ميليارد كيلومتر را در راه رسيدن به اهداف خود طي مي كند.
هم اكنون با گذشت نزديك به 4 سال از پرتاب، فضاپيما وارد مدار خود به دور سيارك وستا شده است و حدود يك سال مهمان اين سيارك خواهد بود. مرحله ي نزديك شدن به وستا حدود 3 ماه به طول انجاميد و در اين مدت مهندسان و دانشمندان به كمك تصاوير ارسالي از فضاپيما و حسگرهاي مكان ياب خورشيدي و ساير تجهيزات ناوبري، مسير سپيده دم را تصحيح كرده و آن را به گونه اي تنظيم كرده اند كه فضاپيما در مسيري مارپچي به دام گرانش سيارك بيفتد. مدار اوليه ي اين فضاپيما در ارتفاع 2750 كيلومتري از سطح سيارك قرار دارد و مداري قطبي است. در اين فاصله ي نسبتاً دور، دوربين هاي سپيده دم نمايي از كلّ سطح سيارك را به سطح زمين ارسال مي كنند. در اين فاصله از سيارك، فضاپيما هر 3 روز يك بار به دور آن مي گردد و با توجه به اين كه دوره ي تناوب حركت سيارك به دور خود 5 ساعت و 34 دقيقه است، در هر دور گردش فضاپيما به دور وستا تقريباً هيچ قسمتي از سيارك از ديد آن پنهان نمي ماند. توان تفكيك دوربين هاي فضاپيما در اين فاصله، 250 متر بر هر پيكسل يعني 150 برابر بهتر از توان تفكيك تصاويري است كه تلسكوپ فضايي هابل تاكنون از اين سيارك گرفته است. اين قسمت از مأموريت مداري 20 روز به طول مي انجامد.
بعد از اين مرحله، فضاپيما با روشن كردن موتورها در مدت زمان يك ماه ارتفاع خود را به 680 كيلومتري از سطح مي رساند. به اين مدار، مدار نقشه برداري با ارتفاع زياد گفته مي شود. در اين مدار ويژگي هاي جغرافيايي سطحي با جزئيات بيشتري بررسي خواهد شد.
در آخرين مرحله از ملاقات با وستا، سپيده دم ارتفاع خود را به 180 كيلومتري سطح مي رساند. در اين ارتفاع علاوه بر امكان داده برداري هاي بسيار دقيق از سطح، آزمايش مهم ديگري انجام خواهد شد. در آزمايشي كه به كمك رصد پرتوهاي راديويي ارسالي از فضاپيما به زمين صورت مي گيرد، ميدان گرانشي اطراف سيارك به دقت بررسي مي شود. اگر در قسمتي از سيارك تجمع جرم بيشتر باشد، هنگام عبور فضاپيما از فراز آن قسمت نيروي گرانش وارد به فضاپيما اندکي افزايش مي يابد و به همين علت سرعت فضاپيما هم بيشتر مي شود. گيرنده هاي زميني مي توانند اين افزايش سرعت را با بررسي اثر دوپلر در پرتوهاي ارسالي فضاپيما به زمين، تشخيص بدهند. بنابراين بدون وجود ابزاري كه براي سنجش گرانش سطحي طراحي شده باشد، دانشمندان قادر خواهند بود تا الگوي پخش جرم در وستا را به دست آورند.
پس از پايان زمان ملاقات با وستا، سپيده دم در مسيري مارپيچ به تدريج سيارك را ترك مي كند و آماده ي سفري دو ساله به سوي سرس مي شود. البته پيش از ترك وستا، سپيده دم باز هم مدتي را در مدار ارتفاع بالا سپري مي كند؛ زيرا با گذشت نزديك به يك سال زاويه ي تابش خورشيد تغيير كرده است و فرصت بدي نيست تا با نگاهي دوباره به سطح، گوشه هاي ناپيداي قبلي آشكار شوند.
در بهمن 1393/ فوريه 2015 سپيده دم وارد مدار خود به دور سرس مي شود و به مدت پنج ماه به بررسي اين سياره ي كوتوله در مدارهايي با ارتفاع هاي مختلف مي پردازد. در نهايت در تير 1394/ جولاي 2015 مأموريت سپيده دم به پايان مي رسد. فضاپيما در مداري با ارتفاع 700 كيلومتر از سطح سرس قرار مي گيرد. اين مداري است كه مهندسان تضمين مي كنند فضاپيما به مدت دست كم 50 سال در آن پايدار خواهد بود و با سطح سرس برخورد نخواهد كرد. علت اين كار آن است كه طبق آيين نامه اي تصويب شده، سازمان هاي فضايي موظف اند كه مانع از برخورد فضاپيماها با اجرام منظومه ي شمسي شوند تا از انتقال ناخواسته ي حيات زميني به اين اجرام جلوگيري شود. در صورت انتقال موجودات زنده به اجرام منظومه ي شمسي، تشخيص دادن منشأ زميني آن ها در آينده مشكل خواهد بود.
جرم فضاپيما در هنگام پرتاب با در نظر گرفتن سوخت، حدود 1220 كيلوگرم بود. با باز شدن صفحه هاي خورشيدي فضاپيما در فضا طول آن ها به حدود 20 متر مي رسد. قسمت اصلي فضاپيما شبيه به يك مكعب مستطيل است كه همه ي تجهيزات روي آن سوار شده و دو صفحه ي خورشيدي مانند دو بال به آن متصل شده اند.
در پيش رانش فضاپيما از 3 پيش رانه ي يوني استفاده شده است. در پيش رانه هاي يوني، ذرات باردار در يك ميدان الكتريكي شتاب مي گيرند و با سرعت بسياري از دهانه ي خروجي به بيرون پرتاب مي شوند. اين امر باعث به وجود آمدن نيروي رو به جلو براي فضاپيما مي شود. پيش رانه هاي يوني كارايي و بازده بسيار بالايي دارند و بدون آن ها اين سفر طولاني ممكن نبود. در صورتي كه فضاپيما از پيش رانه هاي معمولي استفاده مي كرد، سوخت مورد نياز آن 10 برابر حالت كنوني بود و به اين ترتيب فضاپيما بسيار سنگين و تأمين هزينه هاي آن ناممكن مي شد.
پيش رانه هاي يوني پيش از اين در فضاپيماي برخورد ژرف (Deep impact) استفاده و تأييد شده بودند. سوخت يوني فضاپيما زنون است. يون اين ماده در داخل ميدان الكتريكي به سرعتي معادل 10 برابر سرعت ساير سوخت ها مي رسد. پيش رانه هاي يوني نيروي بسيار كمي توليد مي كنند. اين نيرو به قدري كم است كه اگر فضاپيما را مانند خودرو فرض كنيم، زمان رسيدن سرعت آن از 0 تا 100 كيلومتر بر ساعت، چهار روز خواهد بود! مزيت اين نوع پيش رانه ها، بازده بسيار بالاي آن هاست. در حالتي كه نيروي پيش رانش در حالت بيشينه باشد، مقدار مصرف سوخت هر پيشرانه 3/25 ميلي گرم بر ثانيه است. فضاپيما در هنگام آغاز حركت، 425 كيلوگرم سوخت زنون به همراه داشت كه بيش از يك سوم جرمش را تشكيل مي داد.
ارتباط فضاپيما با زمين به كمك دو نوع آنتن صورت مي گيرد؛ آنتن هاي با بهره ي بالا و بهره ي پايين. آنتن بهره بالا، كه به صورت بشقابي هذلولي شكل است، در زمان هايي به كار مي رود كه دقيقاً به سمت زمين نشانه رفته باشد و كار اصلي انتقال اطلاعات را به عهده دارد. از آنتن هاي بهره پايين كمتر استفاده مي شود.
انرژي الكتريكي فضاپيما از دو صفحه ي خورشيدي تأمين مي شود كه هر يك با 18 متر مربع از سلول هاي خورشيدي پوشانده شده اند. اين سلول هاي خورشيدي در فاصله ي زمين از خورشيد مي توانند تواني معادل 10 كيلووات توليد كنند اما با دور شدن فضاپيما از خورشيد، توان توليدي آن ها كاهش پيدا مي كند و در دورترين فاصله از خورشيد، در مدار سرس، به يك كيلووات مي رسد. همه ي فعاليت هاي فضاپيما به اين توان الكتريكي نياز دارند.
- دو دوربين تصويربرداري در نور مرئي براي عكس برداري از سطح اجرام كه هر يك تجهيزات جداگانه ي مربوط به خود را دارند. اين دوربين ها از هفت فيلتر رنگي بهره مي گيرند كه با كمك آن ها مي توان مواد معدني سطح سيارك ها را تشخيص داد. علاوه بر نور مرئي، اين دوربين ها در نور فروسرخ نزديك نيز كار مي كنند.
- تركيبات شيميايي سطح وستا و سرس با آشكارساز پرتوهاي گاما و ذرات نوترون اندازه گيري خواهد شد. اين ابزار علمي، كه از 21 حسگر با زاويه ي ديد باز تشكيل شده است، مي تواند به كمك سنجش پرتوهاي گاما و ذرات نوترون بازتابي يا تابشي از سطح اجرام، بسياري از تركيبات شيميايي سطح را تا عمق يك متري تشخيص بدهد. بسياري از دانشمندان بر اين باورند كه ممكن است سرس مقادير بسياري آب داشته باشد. وظيفه ي تأييد اين نظريه بر عهده ي اين ابزار خواهد بود.
- طيف سنج نقشه بردار در ناحيه ي مرئي و فروسرخ. اين ابزار كه پيش از اين در مأموريت هاي رزُتا سازمان فضايي اروپا و ونوس اكسپرس ناسا نيز به كار رفته بود، وظيفه دارد تا با طيف سنجي تصاوير در 400 محدوده ي طول موجي و مقايسه ي آن با طيف تركيبات آزمايشگاهي در زمين، مواد معدني سطح اهدافش را شناسايي كند.
برگرفته از: dawn.jpl.nasa.gov
منبع : نشريه ي نجوم، شماره ي 209
به همراه فضاپيماي سپيده دم، تراشه اي با ابعاد 8 در 8 ميلي متر حمل مي شود كه در آن نام 365 هزار نفر از افرادي كه پيش از پرتاب در وبگاه اين مأموريت ثبت نام كرده بودند، ذخيره شده است. نام هايي كه تا مدت هاي طولاني در فضاي ميان سياره ها جاودانه باقي خواهند ماند.
نخستين سپيده دم
- نخستين مأموريتي است كه در مدارهايي به دور دو جسم از منظومه ي شمسي مي گردد.
- نخستين مأموريتي است كه به ملاقات پيش سياره ها مي رود.
- در بهمن 1393/ فوريه 2015، نخستين مأموريتي خواهد بود كه به سياره اي كوتوله (سِرِس) مي رسد.
- در زمان پرتاب، داراي بزرگ ترين گستره ي صفحات خورشيدي در مأموريت هاي ميان سياره اي بود. البته اين مقام پس از پرتاب فضاپيماي جونو از سپيده دم گرفته شد.
وستا و سرس، دنياهايي متفاوت
به نظر مي رسد كه سرس و وستا از نظر تركيبات تفاوت هاي بسياري با هم داشته باشند. به احتمال زياد، وستا مانند ماه و سيارك ها بيشتر از تركيبات سنگي تشكيل شده و حاوي مقادير بسيار كمي آب است اما سرس شبيه به اجسام يخي منظومه ي شمسي مانند اروپا، قمر مشتري، است و حتي ممكن است جوّ رقيقي آن را دربر گرفته باشد. هر دو اين اجرام داراي ساختارهاي داخلي مانند هسته، جبّه و پوسته هستند و همين امر باعث مي شود تا سياره شناسان تصور كنند كه اين دو در واقع پيش سياره هايي بوده اند كه موفق نشده اند تا به رشد خود ادامه دهند و به سياره تبديل شوند. البته سرس به سبب داشتن جرم بيشتر، موفق شده است تا به كمك نيروي گرانش خود، به شكل تقريباً كروي درآيد اما وستا شكل كروي ندارد و به بيضي گون شباهت دارد.
نظرياتي كه درباره ي تشكيل سياره ها وجود دارد نشان مي دهد كه سياره ها از به هم پيوستن ذرات كوچك تر غبار به وجود آمده اند. ذرات غبار با به هم پيوستن رشد كرده و به تدريج به سنگ هاي كوچك، تخته سنگ ها و ... تبديل شده اند و با ادامه پيدا كردن اين فرآيند پيش سياره ها را شكل داده اند و در نهايت 8 سياره ي امروزي به وجود آمده اند. اما چرا اجرام كمربند سيارك ها نتوانسته اند به سياره تبديل شوند؟ محاسبات سياره شناسان نشان مي دهد كه سياره ي مشتري با گرانش زياد خود و ايجاد اختلال و تشديد مداري در كمربند سيارك ها از پيدايش سياره ي جديد در اين ناحيه جلوگيري كرده است و مجموعه اي از سيارك هاي سرگردان را به صورت فعلي باقي گذاشته است.
بررسي مشخصات اين دو جرم ما را به 4/5 ميليارد سال پيش بازمي گرداند؛ زماني كه منظومه ي شمسي در حال تشكيل بود. اين بررسي ها به كمك 3 ابزار علمي انجام مي شود كه با آن ها مي توان تركيبات شيميايي و معدني سطح، چگالي، چگونگي پخش جرم، و بسياري از ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي اين اجرام را به دست آورد. اين اطلاعات به دانشمندان كمك مي كند تا درك بهتري از تحول 4/5 ميليارد ساله ي اين دو عضو كوچك منظومه ي شمسي و ساير اجرام مشابه به دست آورند.
مراحل مأموريت
براي رسيدن سپيده دم به اهداف خود، مهندسان مسيري را طراحي كرده بودند كه از كنار سياره ي مريخ مي گذشت. اين فضاپيما در بهمن 1387/ فوريه 2009، با گذشتن از كنار مريخ، از گرانش اين سياره استفاده كرد تا سرعت خود را افزايش دهد و با قرار گرفتن در مداري جديد به سمت هدف اوليه ي خود يعني سيارك وستا برود. استفاده از گرانش سياره ها براي سفرهاي ميان سياره اي امري متدوال در مأموريت هاي فضايي است. در اين سفرها هميشه كوتاه ترين مسير، بهترين مسير نيست بلكه مهندسان تلاش مي كنند تا مسيري را پيدا كنند كه فضاپيما با مصرف كمترين مقدار سوخت به هدف خود برسد؛ زيرا اضافه كردن هر كيلوگرم سوخت به فضاپيما براي پيش رانش هزينه هاي فرار فضاپيما از گرانش زمين را بسيار افزايش مي دهد. مسير حركت سپيده دم نيز مسيري طولاني است و تا پايان مأموريت، اين فضاپيما حدود 5 ميليارد كيلومتر را در راه رسيدن به اهداف خود طي مي كند.
هم اكنون با گذشت نزديك به 4 سال از پرتاب، فضاپيما وارد مدار خود به دور سيارك وستا شده است و حدود يك سال مهمان اين سيارك خواهد بود. مرحله ي نزديك شدن به وستا حدود 3 ماه به طول انجاميد و در اين مدت مهندسان و دانشمندان به كمك تصاوير ارسالي از فضاپيما و حسگرهاي مكان ياب خورشيدي و ساير تجهيزات ناوبري، مسير سپيده دم را تصحيح كرده و آن را به گونه اي تنظيم كرده اند كه فضاپيما در مسيري مارپچي به دام گرانش سيارك بيفتد. مدار اوليه ي اين فضاپيما در ارتفاع 2750 كيلومتري از سطح سيارك قرار دارد و مداري قطبي است. در اين فاصله ي نسبتاً دور، دوربين هاي سپيده دم نمايي از كلّ سطح سيارك را به سطح زمين ارسال مي كنند. در اين فاصله از سيارك، فضاپيما هر 3 روز يك بار به دور آن مي گردد و با توجه به اين كه دوره ي تناوب حركت سيارك به دور خود 5 ساعت و 34 دقيقه است، در هر دور گردش فضاپيما به دور وستا تقريباً هيچ قسمتي از سيارك از ديد آن پنهان نمي ماند. توان تفكيك دوربين هاي فضاپيما در اين فاصله، 250 متر بر هر پيكسل يعني 150 برابر بهتر از توان تفكيك تصاويري است كه تلسكوپ فضايي هابل تاكنون از اين سيارك گرفته است. اين قسمت از مأموريت مداري 20 روز به طول مي انجامد.
بعد از اين مرحله، فضاپيما با روشن كردن موتورها در مدت زمان يك ماه ارتفاع خود را به 680 كيلومتري از سطح مي رساند. به اين مدار، مدار نقشه برداري با ارتفاع زياد گفته مي شود. در اين مدار ويژگي هاي جغرافيايي سطحي با جزئيات بيشتري بررسي خواهد شد.
در آخرين مرحله از ملاقات با وستا، سپيده دم ارتفاع خود را به 180 كيلومتري سطح مي رساند. در اين ارتفاع علاوه بر امكان داده برداري هاي بسيار دقيق از سطح، آزمايش مهم ديگري انجام خواهد شد. در آزمايشي كه به كمك رصد پرتوهاي راديويي ارسالي از فضاپيما به زمين صورت مي گيرد، ميدان گرانشي اطراف سيارك به دقت بررسي مي شود. اگر در قسمتي از سيارك تجمع جرم بيشتر باشد، هنگام عبور فضاپيما از فراز آن قسمت نيروي گرانش وارد به فضاپيما اندکي افزايش مي يابد و به همين علت سرعت فضاپيما هم بيشتر مي شود. گيرنده هاي زميني مي توانند اين افزايش سرعت را با بررسي اثر دوپلر در پرتوهاي ارسالي فضاپيما به زمين، تشخيص بدهند. بنابراين بدون وجود ابزاري كه براي سنجش گرانش سطحي طراحي شده باشد، دانشمندان قادر خواهند بود تا الگوي پخش جرم در وستا را به دست آورند.
پس از پايان زمان ملاقات با وستا، سپيده دم در مسيري مارپيچ به تدريج سيارك را ترك مي كند و آماده ي سفري دو ساله به سوي سرس مي شود. البته پيش از ترك وستا، سپيده دم باز هم مدتي را در مدار ارتفاع بالا سپري مي كند؛ زيرا با گذشت نزديك به يك سال زاويه ي تابش خورشيد تغيير كرده است و فرصت بدي نيست تا با نگاهي دوباره به سطح، گوشه هاي ناپيداي قبلي آشكار شوند.
در بهمن 1393/ فوريه 2015 سپيده دم وارد مدار خود به دور سرس مي شود و به مدت پنج ماه به بررسي اين سياره ي كوتوله در مدارهايي با ارتفاع هاي مختلف مي پردازد. در نهايت در تير 1394/ جولاي 2015 مأموريت سپيده دم به پايان مي رسد. فضاپيما در مداري با ارتفاع 700 كيلومتر از سطح سرس قرار مي گيرد. اين مداري است كه مهندسان تضمين مي كنند فضاپيما به مدت دست كم 50 سال در آن پايدار خواهد بود و با سطح سرس برخورد نخواهد كرد. علت اين كار آن است كه طبق آيين نامه اي تصويب شده، سازمان هاي فضايي موظف اند كه مانع از برخورد فضاپيماها با اجرام منظومه ي شمسي شوند تا از انتقال ناخواسته ي حيات زميني به اين اجرام جلوگيري شود. در صورت انتقال موجودات زنده به اجرام منظومه ي شمسي، تشخيص دادن منشأ زميني آن ها در آينده مشكل خواهد بود.
ساختار سپيده دم
جرم فضاپيما در هنگام پرتاب با در نظر گرفتن سوخت، حدود 1220 كيلوگرم بود. با باز شدن صفحه هاي خورشيدي فضاپيما در فضا طول آن ها به حدود 20 متر مي رسد. قسمت اصلي فضاپيما شبيه به يك مكعب مستطيل است كه همه ي تجهيزات روي آن سوار شده و دو صفحه ي خورشيدي مانند دو بال به آن متصل شده اند.
در پيش رانش فضاپيما از 3 پيش رانه ي يوني استفاده شده است. در پيش رانه هاي يوني، ذرات باردار در يك ميدان الكتريكي شتاب مي گيرند و با سرعت بسياري از دهانه ي خروجي به بيرون پرتاب مي شوند. اين امر باعث به وجود آمدن نيروي رو به جلو براي فضاپيما مي شود. پيش رانه هاي يوني كارايي و بازده بسيار بالايي دارند و بدون آن ها اين سفر طولاني ممكن نبود. در صورتي كه فضاپيما از پيش رانه هاي معمولي استفاده مي كرد، سوخت مورد نياز آن 10 برابر حالت كنوني بود و به اين ترتيب فضاپيما بسيار سنگين و تأمين هزينه هاي آن ناممكن مي شد.
پيش رانه هاي يوني پيش از اين در فضاپيماي برخورد ژرف (Deep impact) استفاده و تأييد شده بودند. سوخت يوني فضاپيما زنون است. يون اين ماده در داخل ميدان الكتريكي به سرعتي معادل 10 برابر سرعت ساير سوخت ها مي رسد. پيش رانه هاي يوني نيروي بسيار كمي توليد مي كنند. اين نيرو به قدري كم است كه اگر فضاپيما را مانند خودرو فرض كنيم، زمان رسيدن سرعت آن از 0 تا 100 كيلومتر بر ساعت، چهار روز خواهد بود! مزيت اين نوع پيش رانه ها، بازده بسيار بالاي آن هاست. در حالتي كه نيروي پيش رانش در حالت بيشينه باشد، مقدار مصرف سوخت هر پيشرانه 3/25 ميلي گرم بر ثانيه است. فضاپيما در هنگام آغاز حركت، 425 كيلوگرم سوخت زنون به همراه داشت كه بيش از يك سوم جرمش را تشكيل مي داد.
ارتباط فضاپيما با زمين به كمك دو نوع آنتن صورت مي گيرد؛ آنتن هاي با بهره ي بالا و بهره ي پايين. آنتن بهره بالا، كه به صورت بشقابي هذلولي شكل است، در زمان هايي به كار مي رود كه دقيقاً به سمت زمين نشانه رفته باشد و كار اصلي انتقال اطلاعات را به عهده دارد. از آنتن هاي بهره پايين كمتر استفاده مي شود.
انرژي الكتريكي فضاپيما از دو صفحه ي خورشيدي تأمين مي شود كه هر يك با 18 متر مربع از سلول هاي خورشيدي پوشانده شده اند. اين سلول هاي خورشيدي در فاصله ي زمين از خورشيد مي توانند تواني معادل 10 كيلووات توليد كنند اما با دور شدن فضاپيما از خورشيد، توان توليدي آن ها كاهش پيدا مي كند و در دورترين فاصله از خورشيد، در مدار سرس، به يك كيلووات مي رسد. همه ي فعاليت هاي فضاپيما به اين توان الكتريكي نياز دارند.
ابزارهاي علمي
- دو دوربين تصويربرداري در نور مرئي براي عكس برداري از سطح اجرام كه هر يك تجهيزات جداگانه ي مربوط به خود را دارند. اين دوربين ها از هفت فيلتر رنگي بهره مي گيرند كه با كمك آن ها مي توان مواد معدني سطح سيارك ها را تشخيص داد. علاوه بر نور مرئي، اين دوربين ها در نور فروسرخ نزديك نيز كار مي كنند.
- تركيبات شيميايي سطح وستا و سرس با آشكارساز پرتوهاي گاما و ذرات نوترون اندازه گيري خواهد شد. اين ابزار علمي، كه از 21 حسگر با زاويه ي ديد باز تشكيل شده است، مي تواند به كمك سنجش پرتوهاي گاما و ذرات نوترون بازتابي يا تابشي از سطح اجرام، بسياري از تركيبات شيميايي سطح را تا عمق يك متري تشخيص بدهد. بسياري از دانشمندان بر اين باورند كه ممكن است سرس مقادير بسياري آب داشته باشد. وظيفه ي تأييد اين نظريه بر عهده ي اين ابزار خواهد بود.
- طيف سنج نقشه بردار در ناحيه ي مرئي و فروسرخ. اين ابزار كه پيش از اين در مأموريت هاي رزُتا سازمان فضايي اروپا و ونوس اكسپرس ناسا نيز به كار رفته بود، وظيفه دارد تا با طيف سنجي تصاوير در 400 محدوده ي طول موجي و مقايسه ي آن با طيف تركيبات آزمايشگاهي در زمين، مواد معدني سطح اهدافش را شناسايي كند.
سؤالات جديد
برگرفته از: dawn.jpl.nasa.gov
منبع : نشريه ي نجوم، شماره ي 209
