Stardust (sondă spațială)

Contorul de particule DFMI ( Instrument de monitorizare a fluxului de praf ) este utilizat pentru a determina caracteristicile particulelor care lovesc sonda spațială. Instrumentul folosește două tipuri de senzori: membrane cu fluorură de poliviniliden (PVDF) și senzori acustici (AC). Senzorii pe bază de PVDF constau din două membrane circulare, una cu grosimea de 6 microni, cealaltă 28 de microni și o suprafață de 200  cm 2 . Fiecare membrană poate detecta 4 niveluri de masă (8 niveluri în total). Senzorii acustici sunt montați pe primele două panouri Nextel ale scutului Whipple care înconjoară adaptorul folosit de lansator. Zona de detectare se extinde pe 0,3 și respectiv 0,7  m 2 . Împreună, acești senzori pot distinge 4 niveluri de masă. Impacturile sunt detectate de cuarț piezoelectric . Semnalele de la al doilea senzor indică faptul că particula a trecut prin primul panou. Fiecare dintre cei doi senzori poate raporta cel mult 256 de impacturi pe secundă. Viteza particulelor determină performanța instrumentului. Este cunoscut deoarece este aproximativ identic cu viteza cu care Stardust zboară peste cometă, adică pentru 81P / Wild aproximativ 6,1  km / s . La această viteză, instrumentul poate distinge mase variind de la 9,8 × 10 −12 la 1,5 × 10 −4  grame pentru membrane și de la 3 × 10 −8 la 2 × 10 −3  g pentru senzorii acustici. Pentru zborul peste Tempel 1 care se efectuează cu viteză dublă ( 10,9  km / s ), sensibilitatea senzorilor este înmulțită cu 3 până la 4: cea mai mică masă detectabilă este astfel de 2,6 × 10 −12  g .

Istoria și progresul misiunii Stardust

De la concepție până la lansare (1995-1999)

Faza pre-studiu (faza B) se încheie în Octombrie 1996. Revizuirea critică a proiectului a începutaugust 1997. Asamblarea și testarea sondei începe înIanuarie 1998. Stardust este lansat pe7 februarie 1999de la baza de lansare Cape Canaveral din Florida , printr-o rachetă Delta 2 7426. Lansatorul plasează sonda spațială pe o orbită de așteptare de 213  km, apoi urmează o fază de zbor fără motor de o jumătate de oră pentru a ajunge la o aliniere care plasează Stardust pe calea intenționată. A treia etapă a lansatorului este apoi aprinsă: praful de stele scapă de atracția Pământului și este plasat pe o orbită heliocentrică de 0,99  AU × 2 UA cu o perioadă de doi ani.

Tranzit la cometa 81P / Wild (1999-2003)

Pentru a zbura cu succes peste 81P / Wild, Stardust trebuie mai întâi să efectueze trei orbite în jurul Soarelui în timpul cărora sunt introduse mai multe corecții ale cursului folosind propulsia acestuia și o manevră de asistență gravitațională de pe Pământ (vezi diagrama ). Odată zburat, capsula care urmează să fie utilizată pentru colectarea probelor este întredeschisă, astfel încât materialele din interior să poată degaja în vid pentru a nu contamina ulterior probele de cometă care vor fi colectate acolo. Capsula este închisă temporar numai atunci când motoarele sunt utilizate pentru a efectua corecții ale cursului. Prima calibrare în zbor a camerei nu se efectuează decât în ​​octombrie. Se pare că optica este ușor acoperită de substanțe volatile care trebuie să fi fost depuse în timpul lansării. Se face o încercare nereușită de evaporare a depozitului folosind rezistențele de încălzire care servesc la menținerea și reglarea temperaturii camerei. Într-adevăr, o problemă similară apăruse în timpul misiunii Cassini-Huygens , care fusese rezolvată în acest fel. Imaginile realizate de cameră pot fi totuși folosite, dar vor necesita reprocesare pe Pământ. Senzorul DFMI al detectorului de particule este, de asemenea, victima unei defecțiuni legate de o ruptură a conductei de căldură care îi răcește transformatorul electric și care se manifestă la aproximativ 30 de minute de la pornire. S-a decis să acționeze instrumentul numai în timpul zborului și să reducă distanța de zbor pentru a scurta durata acestuia. Deci, numai spectrometrul de masă funcționează corect până acum. Acest instrument reușește să analizeze 5 particule interstelare înainte de zbor, care, conform analizei efectuate, sunt compuse din molecule organice complexe. În primii doi ani, sonda înlocuiește prima dintre cele trei orbite pe care le va efectua în jurul Soarelui. Între 18 și22 ianuarie 2000, în timp ce sonda se află în punctul orbitei sale cel mai îndepărtat de Soare între Marte și Jupiter, Stardust efectuează succesiv trei corecții ale traiectoriei modificându-și viteza de 171  m / s pentru a se plasa pe o orbită care ar trebui să îi permită să efectueze un zbor la altitudine mică peste Pământ.

Pe măsură ce sonda spațială se apropie din nou de Soare, acesta trece printr-o regiune în care particulele interstelare curg spre Soare. Colectorul de particule este implementat pentru prima dată timp de 69 de zile între22 februarie si 1 st mai 2000pentru a colecta praful interstelar pe partea B a colectorului. Înnoiembrie 2000, vârful este atins datorită ciclului solar de 11 ani. O lumină solară deosebit de puternică trimite energie de protoni lovind vederea stelară a prafului de stele, care reușește mai mult să definească orientarea sondei. Praful de stele intră în modul de supraviețuire și este nevoie de intervenția operatorilor de pe Pământ pentru ca situația să revină la normal. 15 ianuarie 2001, sonda zboară peste Pământ la o distanță de 6.008  km  ; asistența gravitațională a Pământului face posibilă pentru a plasa aparatul pe o nouă orbită mai mare de 0,99 × 2,72 UA cu o înclinare de 3,6 ° și o perioadă de 2 ani. Pe noua sa traiectorie, Stardust va putea intercepta cometa 81P / Wild în condiții optime și se va întoarce aproape de Pământ în 5 ani pentru a arunca capsula care conține probele colectate. Camera este testată din nou în timpul zborului Lunii, la 18 ore după trecerea sondei spațiale în apropierea Pământului. Voalul care acoperea optica pare să fi dispărut, dar, pe de altă parte, roata suportului pentru filtru rămâne blocată. Din fericire, filtrul folosit atunci este filtrul clar: camera nu va putea face fotografii color în timpul întâlnirii cu cometa, dar aceasta este o limitare minoră pentru obiectivele misiunii. Praful de stele se retrage treptat de la Soare și atinge vârful orbitei sale pe18 aprilie 2002. Se află apoi la 2,72 UA de la Soare și primește doar 14% din energia solară disponibilă pe orbita Pământului. Toate instrumentele sunt oprite în această perioadă pentru a face față deficitului de energie. Înaugust 2002, pe măsură ce sonda se apropie din nou de Soare, începe o a doua și ultima colecție de particule interstelare care se termină în decembrie. În total, Stardust va fi încercat să colecteze particule interstelare timp de 195 de zile.

Oficialii misiunii au identificat 1.300 de asteroizi situați la o distanță de 0,1 UA din calea lui Stardust . Cu aproximativ o lună înainte ca sonda spațială să treacă lângă asteroidul (5535) Annefrank , NASA decide să profite de acest eveniment pentru a efectua o repetiție a zburării cometei. 2 noiembrie 2002, sonda trece la 3.300  km de asteroid cu o viteză de 7.4  km / s . În timpul zborului, se efectuează toate operațiunile care trebuie legate între ele la bordul sondei și la sol. Acest lucru face posibilă testarea parțială a software - ului responsabil pentru gestionarea autonomă a îndreptării camerei în timpul celor 25 de minute ale flyby-ului 81P / Wild. Acest software este derivat dintr-o versiune dezvoltată pentru sonda Deep Space 1 . Rezultatul este pozitiv: sunt făcute aproximativ 70 de fotografii, dar asteroidul se dovedește a fi mult mai întunecat decât se aștepta. Celelalte două instrumente sunt, de asemenea, utilizate cu succes. Annefrank are un diametru de peste 6  km, care este de două ori mai mare decât se aștepta. Sonda începe o a treia orbită în jurul Soarelui22 iulie 2003. Cometa 81P / Wild și Stardust sunt acum pe traiectorii convergente.

• Figura 3  : traiectoria sondei Stardust în timpul misiunii sale primare (1999-2006).

• Figura 4  : traiectoria sondei în timpul extinderii misiunii NExT (2006-2011).

Zbor peste cometa 81P / Wild (ianuarie 2004)

31 decembrie 2003, sonda pătrunde în părul cometei, un vast nor de praf și gaze care înconjoară nucleul. Din acest moment, sonda se mișcă cu scuturile orientate spre fluxul de particule. 2 ianuarie 2004, după ce a parcurs 3,41 miliarde de kilometri în 4 ani, Stardust se apropie de 81P / Wild la o distanță de 240  km . Cometa, care se mișcă mai repede decât sonda, o trece cu o viteză relativă de 6,1  km / s . În timp ce oamenii de știință din misiune se așteaptă ca numărul particulelor să crească treptat și apoi să scadă în același mod, praful de stele trece brusc printr-un nor de particule și apoi o zonă care este aproape lipsită de ele înainte de a trece printr-o a doua regiune densă. Conform datelor instrumentului, primul strat al scutului este perforat de cel puțin 10 ori, dar telemetria indică faptul că sonda nu suferă nici o deteriorare a părților sale vitale. În timp ce traversează părul, analizorul de praf și contorul de particule colectează date care sunt stocate în memoria computerului de bord. Sunt făcute și fotografii de o calitate excelentă a nucleului cometei. La șase ore după zborul 81P / Wild, colectorul de particule a fost retras. Recipientul este acum sigilat până ajunge pe Pământ.

Returul probelor (2004-2006)

Sonda își continuă orbita, ceea ce o apropie de Pământ. Praful de stele este să zboare peste Pământ la o altitudine de 125  km mai departe15 ianuarie 2006într-un moment foarte precis care permite capsulei să aterizeze într-o elipsă de 76  km pe 44  km în perimetrul poligonului de testare și antrenament din Utah situat într-o regiune deșertică. Acest lucru a fost ales pentru că este cel mai mare teren militar din Statele Unite. Pentru a ateriza exact în această zonă, se efectuează trei manevre de corecție a traiectoriei în cursul celor 90 de zile premergătoare zborului Pământului:20 noiembrie 2005, 5 ianuarie si 13 ianuarie. Se așteaptă ca o corecție opțională finală să poată fi făcută14 ianuarie. Dacă manevrele de schimbare a traiectoriei nu permit eliberarea capsulei în condițiile potrivite, Stardust va fi plasat pe o orbită de 3,5 până la 4 ani în jurul Soarelui pentru a oferi o altă oportunitate de a ateriza capsula care conține proba. 14 ianuarie, în timp ce sonda se află la o altitudine de 110  km deasupra Pământului, dispozitivele pirotehnice separă capsula de sondă și un mecanism separă capsula în timp ce conferă o rotație de 14 până la 16 rotații pe minut pentru a-i stabiliza orientarea.

Praful de stele, 15 minute mai târziu, efectuează o manevră de corecție a traiectoriei pentru a reveni pe o orbită heliocentrică în timp ce capsula, care continuă o traiectorie balistică, începe reintrarea atmosferică . Sonda se deplasează cu o viteză de 12,8  km / s și efectuează cea mai rapidă reintrare atmosferică a oricărei nave spațiale, batând recordul stabilit de Apollo 4 ( 11,14  km / s ). În timp ce capsula se află la o altitudine de 61  km și 52 de secunde după începerea reintrării, ecranul termic al capsulei este adus la temperatura maximă ( 3.100  ° C ). Zece secunde mai târziu, decelerarea a atins un maxim de 63 g . 54 de secunde mai târziu, scade la 3  g și 16 secunde mai târziu, în timp ce capsula se mișcă încă la viteza mach 1.4 și se află la o altitudine de 32  km , un mortar desfășoară o parașută stabilizatoare. La aproximativ 3 minute după ce a început coborârea, capsula, a cărei viteză orizontală este acum zero, începe o coborâre verticală. În timp ce sonda se află la o altitudine de 3  km , parașuta stabilizatorului este eliberată și parașuta principală este desfășurată. O baliză care transmite în UHF a cărei antenă este fixată pe una dintre liniile parașutei este activată pentru a permite localizarea. Transmițătorul are o autonomie de 20 de ore. Capsula aterizează15 ianuarie 2006la 10  h  10 UTC în deșertul Utah și este recuperat cu elicopterul de la NASA.

• Elipsă planificată de aterizare a capsulei, în terenul militar Utah roz.

• Reintrarea atmosferică a capsulei filmată dintr-un avion NASA.

• Figura 5  : schema capsulei care conține probele.

Rezultate științifice

Prima examinare

După deschiderea capsulei, prima inspecție cu aerogel se efectuează într-o cameră curată situată la Centrul Spațial Johnson al NASA și asigură imediat că misiunea și-a atins obiectivul: aproximativ 45 de impacturi sunt vizibile cu ochiul liber. Ulterior, în aerogel sunt descoperite peste 10.000 de particule din coada cometei și cu dimensiuni mai mari de un micron . Într-o primă fază de 6 luni, particulele care reprezintă aproximativ 10% din materialul colectat sunt distribuite unui grup de evaluare numit Echipa de examinare preliminară (PET) formată din 175 de oameni de știință din întreaga lume formând șase grupuri de lucru dedicate. Fiecare are o temă . Eșantioanele sunt studiate folosind diferite tehnici, cum ar fi microscopia sincrotronă cu raze X , iar rezultatele acestei lucrări dau naștere unui prim set de publicații în reviste științifice . La sfârșitul acestei perioade, probele sunt returnate Facilității Curatoriale NASA . Aceasta gestionează acum furnizarea întregii colecții către comunitatea științifică globală, prin aplicarea protocolului utilizat pentru probele de roci lunare aduse înapoi de echipajele misiunilor Apollo sau de meteoriți găsiți în Antarctica .

Ipoteze provocatoare despre procesul de formare a cometelor

Intrând în aerogel la viteză foarte mare, praful cometar a fost parțial distrus sau modificat. Înainte de a începe analiza, oamenii de știință efectuează o primă sortare, dificil de realizat, având în vedere dimensiunea redusă a probelor colectate, între boabele care au rămas intacte, cele care au fost transformate prin procesul de frânare și produsele secundare ale impactului . Mai mult, la scara observată, cercetătorii trebuie să facă față problemelor de contagiune a probelor de către constituenții aerogelului  : moleculele organice complexe detectate s-au găsit astfel că provin din aerogel. În ciuda tuturor acestor obstacole, cercetătorii au tras deja concluzii importante din analizele lor din 2011:

• pe baza observațiilor făcute, 81P / Wild este alcătuit din materiale nebuloase proto-solare foarte eterogene care nu au suferit un proces de transformare în cadrul cometei. Compoziția și proporția mineralelor și a materialelor organice variază foarte mult de la o particulă la alta. Această eterogenitate se observă între prafuri, dar și în interiorul boabelor de praf care sunt ele însele formate din particule aglomerate de natură diferită;
• având în vedere investigațiile efectuate asupra particulelor colectate, materialele nebuloasei proto-solare au fost în mare parte agitate pe întreaga sa întindere de la partea centrală ocupată de Soarele care se formează până la limitele sale exterioare. De fapt, în resturile analizate, găsim atât minerale care s-au format la temperaturi foarte ridicate - cum ar fi olivina , un material care poate fi sintetizat doar la temperaturi foarte ridicate ( 1026,85  ° C). ) - cât și materiale organice foarte volatile care ar putea doar există în afara orbitei lui Jupiter  ;
• materialele cometei nu sunt în general de origine interstelară sau circumstelară. Majoritatea probelor sunt particule cristaline a căror compoziție și distribuție izotopică este foarte apropiată de cea a meteoriților. Cu toate acestea, dar într-o proporție minoritară, se găsesc boabe care, din punct de vedere izotopic, prezintă caracteristici circumstelare și mai rar interstelare;
• au fost identificate materiale organice cu o diversitate fără precedent. Compoziția lor este diferită de ceea ce se găsește în meteoriții primitivi sau în praful interstelar, în timp ce prezintă anumite asemănări. Sunt deosebit de bogate în oxigen și azot și includ diferite componente atât aromatice, cât și non-aromatice. Cercetătorii au descoperit un aminoacid , glicina . Pentru a exclude suspiciunea de contagiune de către aerogel, au fost efectuate studii izotopice care au confirmat originea cometară a acestui aminoacid;
• materialele organice, sau cel puțin materialele organice din care au fost făcute, sunt adesea de origine interstelară sau au făcut parte din proto-nebuloasă. Acestea prezintă de fapt un exces de deuteriu și de izotop de azot .

• Impactul unei particule de cometă în aerogel.

• O cheie de bază  : o bandă subțire tăiată din aerogel care conține o particulă a cometei și canalul său de penetrare.

• Brazda trasată în aerogel de o particulă.

• O particulă de cometă formată din forsterită , un tip de olivină.

În sinteză, cometele (cel puțin 81P / Wild) nu sunt făcute din materialul primordial - praf interstelar adunat într-o nebuloasă - din care s-a născut sistemul solar . Constituenții săi sunt, de asemenea, diferiți, deși înrudiți, de cei găsiți în cei mai primitivi meteoriti .

Aceste rezultate parțiale ale misiunii constituie un progres decisiv în cunoașterea cometelor, dar unii oameni de știință propun deja realizarea unei probe de misiune de returnare mai ambițioase pentru a completa anumite lacune. De fapt, viteza zborului Stardust a distrus parțial probele colectate, făcând interpretarea rezultatelor mai complexă; colectarea a avut loc pe o perioadă foarte scurtă de timp și este posibil să nu fi rezultat un eșantion reprezentativ. Acești oameni de știință propun să lanseze o sondă spațială navigând împreună cu o cometă pe o parte din traiectoria sa în jurul Soarelui permițând o colecție de particule cometare la viteză relativă mică și pe o perioadă lungă de timp ( proiectul Comet Coma Rendezvous Sample Return propus în 2008).

Caracteristicile de bază

Cele 72 de fotografii ale nucleului Cometei 81P / Wild realizate de Stardust sunt de bună calitate, iar rezoluția lor este mult mai bună decât cele ale Cometei Halley realizate de Giotto și Borelly fotografiate de Deep Space 1 . Nucleul cometei este aproximativ rotund (3,3 × 4 × 5,5  km ) și se rotește fără îndoială în jurul celei mai scurte axe. Spre deosebire de Borelly, probabil nu este un agregat de resturi. Albedo - ul său este de 3%. Relieful este chinuit cu depresiuni circulare care ating până la 2  km în diametru și care sunt de două tipuri: cu pante ușor înclinate sau delimitate de stânci înalte de câteva sute de metri. Diferența s-ar putea datora naturii solului. Fotografiile nu prezintă niciun impact cu un diametru mai mic de 500 de metri. Cele mai mici cratere au fost completate de degazare și sublimare proceselor pe care le suferă cometa când este aproape de Soare Este probabil ca ejecția generată de impacturile principale să proiecteze în spațiu un material poros bogat în material volatil care nu creează cratere secundare. S-au observat jeturi de gaz expulzate de pe fața neluminată a cometei, în timp ce, conform teoriei actuale, sunt emise doar de pe fața încălzită de Soare.

• Vedere de aproape a cometei 81P / Wild.

• Imagini animate de 81P / Fly fly.

• Reliefurile de 81P / Wild.

Structura cozii cometei

Contorul de particule DFMI a detectat variații ale fluxului de particule pe o scară de kilometri. Conform acestor date, norul traversat în timpul survolării cometei este mult mai eterogen decât ceea ce a fost modelat cu variații ale intensității fluxului cu un factor de o mie pe kilometru, de exemplu de la 0,04 la 50 de particule de 3 micrometri pe metru cub în două secunde în punctul cel mai apropiat de cometă. Acest factor este prea important pentru a deriva din prezența jeturilor de praf localizate pe suprafața cometei; este interpretat ca rezultatul fragmentării în spațiu a blocurilor expulzate de fenomenul degazării . Aceste blocuri ar putea atinge o dimensiune de ordinul unui metru într-unul dintre cazurile observate. Mai mult, particulele „mari” (masa> 10-6 grame) reprezintă cea mai mare parte a masei cozii cometei.

În căutarea prafului interstelar

Particulele de origine interstelară colectate sunt mult mai mici (diametrul de ordinul unui micron ) și mult mai puțin numeroase decât particulele de origine cometară. Căutarea unei particule în aerogel a necesitat realizarea a aproximativ 1,5 milioane de fotografii printr-un microscop puternic , fiecare acoperind o secțiune extrem de mică a rachetei de colectare. Deoarece activitatea de analiză a fotografiilor este excesivă pentru o echipă de oameni de știință, NASA a lansat un proiect de tip Citizen Science , numit Stardust @ home , atrăgând comunitatea de pe Internet. 30.000 de voluntari au fost selectați pe baza capacității lor de a recunoaște urmele fine lăsate de particulele din aerogel. Folosind un microscop virtual, aceștia analizează imaginile care sunt puse la dispoziție prin internet, căutând boabe de praf interstelar. Speram să găsim aproximativ patruzeci de boabe.

Oamenii de știință care lucrează la misiune anunță în august 2014că analiza a șapte boabe potențiale de praf interstelar, dintre care trei au fost descoperite de voluntari care și-au spus Dusters , sunt, fără îndoială, de origine interstelară. Acestea ar putea fi identificate atât prin unghiul lor de sosire pe colectoare, cât și prin compoziția lor de bază. Probabil au fost produse de explozia contemporană (adică de câteva sute de milioane de ani în urmă) a supernovei . Compoziția chimică variază de la cereale la cereale. Boabe de cristal și mai mulți compuși pe bază de fier , inclusiv sulfuri, au fost observate în unele boabe. Aceste rezultate contrazic modelele de formare a prafului interstelar deduse din observații astronomice și teorie.

Extinderea misiunii: NExT

După survolarea Pământului și eliberarea capsulei în Octombrie 2006, sonda efectuează mai multe manevre de corecție a traiectoriei care o plasează pe o orbită de un an și jumătate în jurul Soarelui, apoi este pusă în hibernare doar cu panourile sale solare și receptorul său de comunicație care rămân active. ÎnIulie 2007, NASA decide să atribuie sondei o nouă misiune numită Stardust-NExT (pentru Noua Explorare a Tempelului 1 ). Costul acestei noi misiuni este estimat la 29 de milioane de dolari. Sonda trebuie să zboare peste cometa Tempel 1 la o distanță de aproximativ 200 de kilometri, permițându-i să compare datele vizuale colectate în timpul trecerii cometei cu cele pe care sonda Deep Impact le- a obținut înfebruarie 2011. Se așteaptă ca sonda să traverseze în unghi drept calea cometei cu o viteză relativă de 11  km / s . Sonda va fi la momentul întâlnirii la 1,55 UA de la Soare și 2,25 UA de la Pământ.

Obiectivele misiunii NExT

Datorită datelor colectate de Deep Impact înainte de trecerea Tempelului 1 în apropierea Soarelui, Stardust va face posibilă pentru prima dată studierea modificărilor aduse nucleului unei comete prin trecerea sa lângă Soare în timpul căreia pierde o parte din problema sa. Sonda trebuie să facă în special fotografii de înaltă rezoluție ale nucleului care, atunci când cometa este cea mai apropiată, ar trebui să ajungă la 12 metri pe pixel. Principalele obiective ale misiunii NExT sunt:

• colectează informații despre modificările cometei care au avut loc în urma trecerii sale lângă Soare;
• măsurați caracteristicile prafului cometar al Tempel 1 pentru a le compara cu cele ale cometei 81P / Wild;
• furnizați informații suplimentare despre formațiunile de suprafață enigmatice descoperite de sonda Deep Impact  ;
• faceți fotografii cu suprafața miezului și a jeturilor; măsurați dimensiunea particulelor de praf și distribuția lor în timpul fazei de apropiere, precum și compoziția prafului.

Un obiectiv secundar este măsurarea modificărilor făcute la suprafața Tempel 1 de către impactorul Deep Impact.

Tranzit la Tempel 1 (2007-2011)

Pentru a avea succes la întâlnirea sa cu Tempel 1, sonda trebuie să completeze aproape patru orbite în jurul Soarelui între care este inserată o manevră de asistență gravitațională de pe Pământ ( vezi diagrama 4 ). Ca urmare, misiunea NExT necesită extinderea duratei de viață a sondei spațiale mici dincolo de ceea ce a fost planificat în proiectarea sa. Pentru a-și face întâlnirea cu Tempel 1, sonda spațială trebuie să aibă suficient combustibil pentru a-și schimba traiectoria. Acest combustibil este, de asemenea, necesar pentru modificările de orientare în timpul zborului și pentru obiectivarea echipamentului său (antenă cu câștig mare, panou solar, senzor de stea) în cei 4 ani de tranzit. Echipa de proiect a cumulat toate utilizările propulsoarelor înainte de misiunea NExT și estimează cantitatea de hidrazină rămasă la 17  kg (din 87  kg la lansare) cu o incertitudine de 1  kg . Dar o altă metodă de măsurare mai directă bazată pe inerția termică a rezervorului are ca rezultat o cantitate mai mică de 2  kg . Echipa misiunii decide să limiteze consumul cât mai mult posibil, în special prin efectuarea unor calcule foarte precise care reduc la minimum corecțiile cursului în timpul tranzitului care precede zborul. În plus, diverse echipamente și-au depășit durata de viață nominală. Propulsoarele au declanșat mai mult decât numărul prezis de producătorul lor, iar inginerii NASA decid să treacă la setul de propulsori aftermarket. Cu puțin timp înainte de zbor, giroscopul laser a dat semne de oboseală și unitatea de inerție de urgență a fost activată.

După ce a ieșit din hibernare în Iulie 2007Software - ul încorporat al Stardust sunt modernizate și instrumente sunt recalibrate. În această perioadă se fac mai multe corecții de curs. 14 ianuarie 2009, sonda spațială trece la 9.157  km de Pământ, ceea ce îi permite să își corecteze în mod semnificativ orbita grație unei manevre de asistență gravitațională. Echipa de proiect este îngrijorată de faptul că oglinzile reflectorizante ale periscopului utilizat de cameră au fost deteriorate ca urmare a survolului cometei 81P / Wild. Fotografiile Lunii sunt realizate și arată că calitatea optică a telescopului nu s-a deteriorat. O corecție a cursului de 24  m / s a fost făcută aproape un an mai târziu17 februarie 2010 : unul dintre obiectivele acestei manevre este de a permite sondei spațiale să zboare peste cometa Tempel 1 astfel încât craterul format de impactul Deep Impact să fie la vedere sondei spațiale. O mică corecție finală de 0,33  m / s făcută pe20 noiembrie 2010 rafinează traiectoria.

Prezentare generală a Tempel 1 și sfârșitul misiunii (februarie 2011)

Cu două luni înainte de zbor, Stardust începe navigarea „la vedere” cu realizarea unei prime fotografii a cometei pe16 decembrie 2010. Imaginile sunt acum realizate periodic, dar cometa nu este detectată în fotografii. startianuarie 2011, sonda spațială este victima mai multor probleme electronice și intră în „modul de supraviețuire”. Operatorii de pe Pământ reușesc să readucă Stardust în stare de funcționare și în cele din urmă cometa este detectată18 ianuariechiar dacă se află la 26,3 milioane de kilometri distanță. Fotografiile permit rafinarea traiectoriei: propulsia este utilizată de două ori,31 ianuarie si 7 februariepentru a reduce distanța de zbor de peste 3.000  km . Secvența reală de zbor începe cu 24 de ore înainte de întâlnire cu o activare treptată a instrumentelor. Sonda zboară peste cometă15 februarieîn jurul orei 5  a.m. UTC la o distanță puțin mai mică decât cei 191  km vizați. În urma zborului, sonda este readusă în modul de croazieră și cele 72 de fotografii realizate în timpul întâlnirii sunt transmise la stațiile de la sol. 24 martie 2011, motorul este pornit pentru ultima oară pentru a arde combustibilul rezidual. Obiectivul acestei operațiuni este de a compara cantitatea de combustibil rămasă efectiv în rezervoare și cea prevăzută de modelele de calcul cu obiectivul de a le îmbunătăți, deoarece nu există un sistem de măsurare care funcționează în vid. Operațiunea este planificată să dureze 45 de minute, dar după 30 de secunde datele de telemetrie indică faptul că rezervorul este gol confirmând înțelepciunea măsurilor de economisire a combustibilului luate în timpul tranzitului. Praful de stele , acum incapabil să-și mențină panourile solare îndreptate spre Soare, execută automat o secvență de comenzi care îi dezactivează emițătorul radio. După ce a parcurs 5,69 miliarde de kilometri, sonda spațială acum silențioasă își continuă cursul neschimbător pe orbita sa heliocentrică .

Rezultatele generale ale Tempel 1

Fotografiile făcute în timpul zborului peste Tempel 1 arată că s- a umplut parțial craterul creat de impactorul Deep Impact , care, potrivit oamenilor de știință, rezultă dintr-un nucleu de cometă fragil și nu foarte compact. Flyby confirmă distribuția neomogenă a particulelor în coada cometelor deja observate pentru 81P / Wild. În timpul zborului, ca și în cazul 81P / Wild, sonda spațială trece prin nori densi de particule (aproape 1000 de impacturi de particule pe un kilometru) intercalate între zone fără praf. Această observație pare să confirme teoria blocurilor scoase din cometă prin degazarea fragmentării în spațiu.

Note și referințe

Note

1. Boabele de praf păstrează aceeași viteză orbitală: îndepărtându-se de orbita cometei și a Soarelui, acestea cad treptat în spatele cometei.
2. Viteza radială depășește cu mult viteza orbitală, astfel încât această coadă este practic opusă direcției Soarelui până la câteva grade.
3. Primele trei misiuni ale programului Discovery sunt NEAR Shoemaker , Mars Pathfinder și Lunar Prospector .
4. Unghiul de ejecție a particulelor din nucleu este influențat de masa lor.
5. Energia solară primită scade odată cu pătratul distanței, deci în acest caz este împărțită la 7,4 (= 2,72 2 ).
6. Survolul se efectuează la o distanță de 10 ori mai mare decât pentru cometă.
7. La coordonatele 40 ° 21,9 ′ N, 113 ° 31,25 ′ V la aproximativ 25  km de locul accidentului capsulei Genesis .
8. Praful de stele este a doua sondă spațială, după sonda Genesis, care aduce înapoi eșantioane dintr-un loc mai îndepărtat decât Luna și prima care aduce înapoi particule dintr-o cometă.
9. Cu referire la un alt proiect similar: SETI @ home .
10. Folosirea puterii de calcul a computerelor pentru realizarea acestei sarcini nu este încă posibilă, deoarece pentru a putea detecta acest tip de particule, software-ul de recunoaștere a modelelor ar avea nevoie mai întâi de exemple de urme lăsate de aceste particule în aerogel.
11. Rezervorul este încălzit prin rotirea sondei astfel încât să o expună la Soare, apoi timpul necesar pentru a reveni la temperatura inițială este măsurat folosind senzorii prezenți. Timpul scurs depinde de cantitatea de hidrazină rămasă.

Referințe

1. Vincent Deblauwe, „  Morfologia unei comete  ” (accesat la 25 decembrie 1995 )
2. Sébastien Rouquette , Caiet spațial nr. 2: Comete: un vis mai departe! De la Rosetta la origini , CNES,ianuarie 2004, 24  p. ( citiți online ) , p.  7
3. (ro) NASA Stardust NExTPress-Kit , NASA,februarie 2011( citiți online [PDF] ) , p.  22-23
4. (en) DE Brownlee, P. Tsou, JD Anderson, MS Hanner, RL Newburn, Z. Sekanina, BC Clark, F. Hörz, ME Zolensky, J. Kissel, JAM McDonnell , SA Sandford, AJ Tuzzolino, „  Stardust: misiune de returnare a probelor de cometă și de interstelar  ” , JURNAL DE CERCETARE GEOFIZICĂ,31 octombrie 2003
5. Ulivi și Harland 2012 , p.  216
6. (în) „  MISIUNEA DE RETURNARE A EȘANTIOANELOR COMETELE ALEGATE CA URMĂTOR ZBOR DE DESCOPERIRE  ” pe NASA / JPL ,22 noiembrie 1995
7. (ro) „  STARDUST COMET MISSION PASSES KEY MILESTONE  ” , pe NASA / JPL ,28 octombrie 1996
8. (în) "  Stardust NExt -Press Kit (februarie 2011)  " , pe NASA / JPL (accesat la 27 ianuarie 2013 )
9. (ro) „  Eșantionul de comete al NASA Stardust NASA se întoarce: Știința - de ce cometa Wild 2  ” , pe NASA / JPL ,26 noiembrie 2003
10. (ro) „  Flyby Stardust Comet: kit de presă  ” [PDF] , pe NASA / JPL ,ianuarie 2004
11. (în) „  Informații de lansare  ” (accesat la 2 mai 2010 )
12. (în) „  Fișă informativă Rosetta  ” (accesat la 15 ianuarie 2011 )
13. Tristan Vey , „  Philae a trimis datele finale înainte de a intra în comă  ” , pe Le Figaro ,15 noiembrie 2014(accesat la 23 noiembrie 2014 ) .
14. (în) „  Stardust NASA's comet sample return: navă spațială  ” pe NASA / JPL ,26 noiembrie 2003
15. (în) „  Stardust Additional technologies  ” , pe NASA / JPL (accesat la 11 ianuarie 2013 )
16. (în) „  Microcipuri Stardust  ” , pe NASA / JPL (accesat la 14 ianuarie 2013 )
17. (ro) „  Lansarea Stardust: set de presă  ” [PDF] , pe NASA / JPL ,Februarie 1999
18. (în) Aron Wolf, Paul Thompson, David C. Jefferson, shadon Ardalan și colab., "  Navigating Stardust-NExT: The Road to Tempel  " , NASA,21 iunie 2011
19. (în) „  Stardust - Technonoly Airgel  ” pe NASA / JPL (accesat la 16 ianuarie 2012 )
20. Faustine GROSSEMY , Cereale cometare în laborator: primele rezultate ale misiunii Stardust (teză Paris-XI) ,19 iunie 2008( citiți online [PDF] ) , p.  37
21. (ro) „  Secvența evenimentelor de întoarcere a Pământului  ” , pe NASA / JPL ,26 noiembrie 2003
22. (în) "  Document de descriere a instrumentului camerei de navigație SD-74000-100 Stardust  " ,30 iunie 2007
23. (în) „  Cameră de navigație Stardust  ” pe NASA / JPL (accesat la 15 ianuarie 2012 )
24. (în) Shyam Bhaskaran, „  Navigație autonomă pentru misiunile spațiului profund  ” ,2012
25. (în) Shyam Bhaskaran, „  NAVIGAȚIE OPTICĂ PENTRU ÎNTÂLNIRE SĂLBATICĂ STARDUST 2  ” ,2004
26. (ro) Boris Kissel și colab. , "  Cometary and Interstellar Dust Analyzer for comet Wild 2  " , JURNAL DE GEOFIZICĂ , vol.  108 (E10) 8114,2003( DOI  10.1029 / 2003JE002091 , citiți online )
27. (en) Boris Economou și colab. , „  Măsurătorile instrumentului de monitorizare a fluxului de praf în timpul zburării Stardust-NExT a cometei 9P / Tempel 1  ” , Icarus , Elsevier,5 octombrie 2012( citește online )
28. (în) „  Actualizări STARDUST (istoric)  ” , NASA (accesat la 14 ianuarie 2013 )
29. „  NeXT: Article Archive  ” , NASA (accesat la 14 ianuarie 2013 )
30. (în) „  Stardust Can See Clearly Now - Just beafore Earth Flyby  ” ,11 ianuarie 2011(accesat la 19 ianuarie 2013 )
31. (în) „  Nave spațiale Stardust completează zburarea cometei  ” , SpaceRef ,15 februarie 2011(accesat la 15 februarie 2011 )
32. (în) „  Sonda spațială Stardust trece o revizuire critică a proiectului  ” pe NASA / JPL ,22 august 1997
33. (în) „  Misiunea STARDUST pentru a începe asamblarea și testarea navei spațiale  ” , pe NASA / JPL ,9 ianuarie 1998
34. Ulivi și Harland 2012 , p.  223-224
35. (în) „  Starea misiunii Stardust:26 ianuarie 2000 » , Pe NASA / JPL ,26 ianuarie 2000
36. Ulivi și Harland 2012 , p.  224-225
37. (în) „  STARDUST Imagini cu succes asteroidul Anne Frank în timpul repetiției vestimentare  ” pe NASA / JPL ,4 noiembrie 2002
38. [PDF] (ro) „  Stardust Sample return: Kit de presă  ” , pe NASA / JPL ,ianuarie 2006
39. (în) David M Harland și Richard W. Orloff, Apollo: The Definitive Sourcebook , Springer Praxis2006, 633  p. ( ISBN  978-0-387-30043-6 , LCCN  2005936334 , citit online ) , p.  126
40. (în) C. Davis, domnul Arcadi, „  Planetary Missons Entry Guide  ” (accesat la 18 august 2009 )
41. (în) Scott A. Sandford și colab. , „  Puterea misiunilor de returnare a eșantionului - Praful de stele și Hayabusa  ” , Uniunea Astronomică Internațională 2011 ,2011( DOI  10.1017 / S174392131102504X , citiți online )
42. Ulivi și Harland 2012 , p.  232-234
43. (în) Scott A. Sandford și colab. "  Cometa Coma Sample Return Rendezvous (CCRSR) Mission Concept - The Next Step Beyond Stardust  " ,2008
44. (în) Dr. Don Brownlee, „  Stardust @ home  ” pe Stardust @ home (accesat la 30 decembrie 2012 )
45. Ulivi și Harland 2012 , p.  228-229
46. (ro) SF Green și colab. , „  Distribuția masei de praf a cometei 81P / Wild 2  ” , American Geophysical Union ,2004( DOI  10.1029 / 2004JE002318 , citiți online )
47. (în) „  Particulele spațiale interstelare Stardust descoperă potențialul  ” pe NASA / JPL ,14 august 2014
48. (ro) Andrew J. Westphal și colab. , „  Dovezi pentru originea interstelară a șapte particule de praf colectate de nava spațială Stardust  ” , Știință , vol.  345, nr .  6198,15 august 2014, p.  786-791 ( DOI  10.1126 / science.1252496 , citiți online )
49. (în) Alicia Chang, „  Stardust Put In Hibernation Mode  ” , Associated Press,31 ianuarie 2006(accesat la 11 decembrie 2007 )
50. Aron Wolf, Joseph Veverka, Kenneth P. Klaasen, Thomas C. Duxbury și Allan R. Cheuvront, „  Explorarea spațiului: reciclarea navelor  „ vechi ” ” , Futura-Sciences,5 iulie 2007(accesat la 11 decembrie 2007 )
51. (în) „  Stardust NExT: Science Mission and Objectives  ” pe site-ul NASA / JPL Stardust NExT (accesat la 17 ianuarie 2011 )
52. (ro) Timothy W. Larson, „  Lecții învățate în dezafectarea navei spațiale Stardust  ” ,2012
53. (în) „  A treia oară este un farmec: Stardust-NExT se îndreaptă din nou spre casă  ” , pe site-ul NASA / JPL Stardust NExT ,ianuarie 2009
54. Ulivi și Harland 2012 , p.  237-238
55. Ulivi și Harland 2012 , p.  238-239
56. (în) Emily Lakdawalla (blogul Planetary Society), „  Stardust update: Things sccm to-have gone well with Tempel 1 flyby  ” ,15 februarie 2011
57. (în) NASA, „  Venerabila vânătoare de comete NASA încheie misiunea  ” ,24 martie 2011
58. (ro) Boris Yendler și colab. , „  Estimarea combustibilului pentru misiunea Stardust-NExT  ” , Institutul American de Aeronautică și Astronautică ,2010
59. (în) „  NASA lansează imagini ale cometei craterului creat de om  ” este pe NASA ,24 februarie 2011

Bibliografie

• (ro) Paolo Ulivi și David M. Harland , Explorarea robotică a sistemului solar Partea a 3-a Wows and Woes 1997-2003 , Springer Praxis,2012, 529  p. ( ISBN  978-0-387-09627-8 )Descrierea detaliată a misiunilor (context, obiective, descriere tehnică, progres, rezultate) sondelor spațiale lansate între 1997 și 2003.

Vezi și tu

Articole similare

• Cometă
• Formarea sistemului solar
• Eșantion de misiune de întoarcere
• Stardust @ home

linkuri externe

• (fr) Site-ul oficial al sondei Stardust
• (fr) Proiectul Stardust @ Home
• (fr) Site-ul NASA dedicat misiunii NExT
• (ro) Document care prezintă prezentarea generală a Tempel către presă de către Stardust-Next [PDF]
• (ro) Document de prezentare a lansării presei Stardust [PDF]