Romforskning

New Horizons snart fremme ved Pluto

Etter en ferd på omkring fem milliarder kilometer i løpet av ni og et halvt år er NASA-romsonden New Horizons omtrent fremme ved målet . Aldri har et romfartøy brukt så lang tid på å komme til bestemmelsesstedet, men så har det heller ikke vært sendt noen sonde til den fjerntliggende dvergplaneten Pluto tidligere.

Oppskytningen fra Cape Canaveral Air Force Station med en Atlas V skjedde 19. januar 2006. Utgangshastigheten, 16 kilometer i sekundet (ca. 57 600 kilometer i timen) var den største til da, og førte til at månebanen ble krysset etter bare ni timer. Apollo-astronautene brukte tre dager på denne strekningen. Og etter 13 måneder var New Horizons ute ved Jupiter.

Veien ble lagt om kjempeplaneten fordi det var nødvendig  å øke hastigheten på nytt – ved å passere på en spesiell måte i en forutbestemt avstand ville gravitasjonshjelp-metoden og en slags slyngeeffekt gjøre det mulig å redusere reisetiden til målet med hele 3,7 år. Dessuten fikk forskerne en ekstra anledning til å studere Jupiter: De syv instrumentene om bord i New Horizons foretok i overkant av 700 observasjoner.

På mesteparten av ferden mellom Jupiter og Pluto har romsonden vært i dvale, i til sammen 1873 dager fordelt på 18 perioder av varighet opptil 202 dager var de aller fleste av systemene om bord slått av for å redusere bruken av elektroniske komponenter, holde operasjonskostnadene nede og frigjøre NASAs store Deep Space Network bakkeantenner for andre oppgaver.

Bare to til tre ganger per år ble New Horizons vekket for å kontrollere kritiske systemer, kalibrere instrumenter og gjennomføre baneendringer.

New Horizons er konstruert og satt sammen ved Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland. Selve sonden har form som et slags lite flygel med høyde 0,7 meter, lengde 2,1 meter og bredde 2,7 meter. Den fast monterte, tallerkenformede kommunikasjonsantennene på toppen har en diameter på 2,1 meter.

Oppskytningsvekten var 478 kilogram, hvorav 77 kilogram hydrazin og 30 kilogram instrumenter.

Hydrazin er drivstoffet for 16 små motorer på åtte steder, der fire for banekorreksjoner yter 44 N og 12 for innretting og spinnstabilisering yter 0,8 N. Åtte motorer er primære, åtte reserve.

De syv instrumentene omfatter et ultrafiolett spektrometer med kamera for registrering av atmosfærisk sammensetning og overflatestruktur, et synlig/infrarødt spektrometer med kamera for høyoppløsnings-overflatebilder, partikkel-spektrometre for observasjon av ladede solvindpartikler i og omkring Plutos atmosfære, pluss en detektor for måling av massen på støvpartikler (utviklet og bygget av studenter ved University of Colorado) og to sett utstyr for radio-eksperimenter til undersøkelse av atmosfærisk struktur, overflatens termiske egenskaper og planetens masse.

New Horizons er konstruert som en termos for å holde på varmen. Den er dekket med lett, gullfarget isolasjonsmateriale. Varme fra elektroniske komponenter har gitt en temperatur på 10-30 grader C. Isolasjonsmaterialet består av 18 lag Dacron trådduk mellom aluminiumbelagt Nylar og Kapton, som også beskytter mot treff av mikrometeoroider og støvpartikler.

Strømforsyningssystemet er basert på én RTG (Radioisotop Thermal Generator) med 11 kilogram plutonium dioksid. Enheten er levert av  USAs DOE (Department of Energy). Ved oppskytning leverte den 245 W/30 V, nå litt under 200 W – effekttapet er ca. 3,3 W/år.

X-bånd kommunikasjon foregikk med en 30 centimeters antenne nær Jorden, senere med 2,1 meters antennen og en 0,3 graders stråle rett mot Jorden. Under Jupiter-passeringen var dataoverføringshastigheten 38 kbps, etter Pluto-passeringen vil den være ca. 2 kbps via NASAs store, 70 meters bakkeantenner. Først sent 2016 vil alle data være overført.

Pluto var første planet oppdaget av en amerikansk astronom, Lowell-observatoriets Clyde Tombaugh, i 1930. Den har fem kjente måner – Charon (eller Kharon, oppdaget i 1978), Nix og Hydra (2005), Styx (2011) og Kerberos (2012).

Charon har en størrelse på omkring halvparten av Plutos (1200 mot 2380 kilometer), slik at de to også omtales som en dobbeltplanet, den eneste i vårt solsystem. De to er vanskelig å observere fra Jorden fordi de er så små og ligger så langt borte (4,77 milliarder kilometer, eller litt under 32 astronomiske enheter, i juli 2015).

Pluto ble omklassifisert til dvergplanet av IAU (Den internasjonale astronomiske union) i 2006.

Himmellegemet later til å ha en overflate av blant annet nitrogen, karbon monoksid og metan/etan-is. En uhyre tynn atmosfære ser ut til å bestå hovedsakelig av nitrogen med spor av metan, karbon monoksid og noen tyngre hydrokarboner. Atmosfæren gjennomgår store årstidsvariasjoner i banen rundt Solen. Overflategravitasjonen er omkring seks prosent av Jordens, antatt overflatetemperatur rundt minus 233 grader C.

New Horizons vil passere Pluto i en avstand av 12 500 kilometer og en hastighet på 13,8 kilometer i sekundet (49 608 kilometer i timen) 14. juli klokken 13.49 norsk tid. De beste bildene i synlig lys og nær infrarødt vil ha en oppløsning på ca. 70 meter, sier forskerne.

Det vil bli samlet omkring 100 ganger mer data enn det som kan overføres direkte til Jorden. På grunn av kravet til innretting av den faste kommunikasjonsantennen vil det dessuten ikke være mulig å samle og overføre data samtidig,

4. juli gikk New Horizons plutselig i sikringsmodus – hoveddatamaskinen var overbelastet på grunn av en tidskonflikt i en styresekvens: Datamaskinen var satt til å ta imot en større mengde nye instrukser, samtidig med at den holdt på å komprimere innsamlede vitenskapelige data. Hoveddatamaskinen reagerte nøyaktig som forventet – den gikk i sikringsmodus og koblet inn reservemaskinen. 7. juli var alt i orden igjen.

Hendelsen førte til at 30 observasjoner gikk tapt, mindre enn 1 prosent av det forskerne regnet med å samle mellom 4. og 16. juli. Ingen av de tapte observasjonene var kritiske, og det ble gitt forsikring om at hendelsen ikke vil gjenta seg.

Store mengder vann i form av is på Mars

En gruppe forskere ved Niels Bohr Instituttet i København hevder at Mars har nok is like under overflaten til å dekke hele planeten med et 1,1 meter tykt vannlag. Konklusjonen er trukket på grunnlag av data fra SHARAD (Shallow Subsurface Radar) instrumentet på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter, og forskerne er overbevist om at det virkelig dreier seg om vann og ikke frosset karbondioksid (tørris) eller gjørme. De mener dessuten at flere overflatetrekk ved midlere breddegrader i virkeligheten er støvlag over begravede breer. Et beskyttende dekke vil hindre smelting og sublimering ovenfra.

NASAs Phoenix Polar Lander avslørte vannis i graveredskap-dybde ved nordlige breddegrader, men de nye konklusjonene kan bidra til svar på spørsmål om hvor de store, opprinnelige vannmengdene tok veien tidlig i planetens historie. Noe forsvant opplagt ut i rommet, men betydelige mengder kan fremdeles bestå i form av breer ikke langt under Mars-overflaten.

Flere sorte hull enn antatt

Ved hjelp av data fra NASAs NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) røntgen-romteleskop har forskere oppdaget fem tidligere ukjente sorte hull med masser på millioner ganger Solens.

De sorte hullene var gjemt i store skyer av støv og gass. Funnet antyder at det kan være mange flere objekter ev denne typen enn man tidligere har visst om.

Polar vind på Titan

NASAs Cassini har observert Saturn med ringer og måner siden 2004. Spesiell interesse har vært knyttet til den store månen Titan – det var for eksempel her ESA-instrumentseksjonen Huygens utførte en bragd av en myk landing i januar 2005, og selve Cassini har hele 23 ganger fløyet gjennom de ytre delene av månens tette atmosfære og magnetiske hale.

Nå har en gruppe forskere under ledelse av Andrew Coates ved University College London funnet ut at Titan, i likhet med Jorden, har en polar vind som trekker gasser fra atmosfæren rett ut i rommet.

”Titans atmosfære består hovedsakelig av nitrogen og metan, med 50 prosent høyere overflatetrykk enn på Jorden. Data fra CAPS (Cassini´s Plasma Spectrometer) viste for noen år siden at toppen av Titans atmosfære avgir omkring syv tonn hydrokarboner og nitriler (C/N-forbindelser) hver dag. Nå vet vi hvordan det skjer – forklaringen omfatter en spesiell gruppe elektroner med energinivå 24,1 elektronvolt dannet gjennom påvirkning av lys.

Forskningsprosjektet er beskrevet i 19. juni utgaven av Geophysical Research Letters.

Endret bane for Jupitersonde

NASA har endret noe på planene for Jupiter-sonden Juno´s bane rundt kjempeplaneten etter ankomsten i juli neste år – istedenfor en polar bane med omløpstid 11 dager vil en 14 dagers bane bli benyttet.

Endringen vil kreve en lengre operasjonstid, men kart over Jupiters magnetfelt og gravitasjonsfelt vil foreligge tidligere, meldte romorganisasjonen 6. juli.

Isfenomener på komet 67P/Churjumov-Gerasimenko

Da ESA-kometsonden Rosetta kom frem til 67P/Churjumov-Gerasimenko i august 2014, begynte forskere å undre seg over en rekke overraskende dype, nesten perfekt runde groper i kometkjernens overflate.

Nå antyder en studie basert på nærbilder av gropene at det dreier seg om synkehull dannet når is under overflaten sublimerer, eller går direkte over i gassform.

Det meldte romorganisasjonen 5. juli.

En annen, noe tidligere undersøkelse foretatt av Rosetta-forskere, konkluderer med at 120 observerte, lyse flekker av noen få meters utstrekning i hovedsakelig skyggefulle områder på overflaten av 67P/Churjumov-Gerasimenko må være blokker av vannis.

Blokker av karbon dioksid is ville ha sublimert vesentlig langsommere under samme temperaturforhold, heter det.

Den internasjonale romstasjonen

Rikelige forsyninger med Progressfartøyet

Det russiske ubemannede forsyningsfartøyet Progress 60 (også kjent som Progress M-28M) ble skutt opp etter planen 3. juli klokken 06.55 norsk tid fra Bajkonur med en eldre Sojus U bærerakett. Automatisk kobling til den jordvendte luken på romstasjonens Pirs-seksjon fant sted 5. juli klokken 09.11.

Nyttelasten på noe over 2750 kilogram omfattet blant annet 520 kilogram flytende drivstoff, 48 kilogram oksygen, 420 kilogram vann, 1393 kilogram klær, forskningsutstyr, student-eksperimenter, verktøy, reservedeler og pakker til besetningen, dessuten 430 kilogram mat – 100 kilogram mer enn vanlig på grunn av tre tidligere, mislykkede forsyningsferder. Det var ikke slik at mannskapet holdt på å slippe opp for noe å spise, men de ekstra matvarene ble godt mottatt: ”Mange takk for forsyningene,” kom det fra stasjonssjef Gennadij Padalka. ”Det føles som julaften i juli!”

Ny oppholdsrekord for russer

30. juni satte forresten Padalka ny rekord for samlet oppholdstid i rommet. Da hadde han nemlig vært oppe i totalt 803 dager, 9 timer og 39 minutter fordelt på fem ferder. Den gamle rekorden tilhørte Sergei Krikaljov og ble satt i oktober 2005 etter seks ferder. Og Padalka gir seg ikke med dette. Når han skal ned, angivelig 11. september, vil han ha forbedret rekorden til 878 dager, og han håper å komme opp i en samlet tid på 1000 dager i løpet av en etterfølgende ferd. Kosmonauten (57) innledet sin første ferd i august 1998 som stasjonssjef på Mir.

Progress 60 skal forbli koblet til Pirs-seksjonen de kommende fire månedene.

Neste ordinære forsyningsfartøy blir Japans HTV-5, som etter planen skal skytes opp 16. august.

Militær romvirksomhet

Vellykket prøve av elektrisk rakettmotor

Det amerikanske flyvåpenets lille, ubemannede X-37B romfly, som ble skutt opp 20. mai, har gjennomført en vellykket prøve av XR-5A, en elektrisk rakettmotor av Hall-typen og egentlig en videreutviklet XR-5. Begge motorer har en effekt på 5 kW, og bygges av Aerojet Rocketdyne.

Motorene brukes blant annet i geostasjonære kommunikasjonssatellitter.

Nytt russisk romovervåkningssystem

Et nytt russisk romovervåkningssystem med over et dusin bakkeinstallasjoner skal være operativt i 2018, meldte nyhetsbyrået RIA Novosti 3. juli. De første bakkestasjonene vil bli bygget i Altai og Primorye-regionene, Sibir.

USAs politikere lager restriksjoner for russiske rakettmotorer

Amerikanske politikeres syn på hvor mange russiskbygde RD-180 rakettmotorer som skal tillates brukt er ikke bare et NASA-anliggende – under Kongressens behandling av Forsvarsdepartementets FY16 budsjettforslag nylig vedtok Representantenes Hus opptil 14 for oppskytninger av nasjonal sikkerhet nyttelaster, Senatet bare ni.