Impactor
Alternativní názvy |
Označení COSPAR |
Stát |
Start |
Cíl |
Impactor - součást mise Deep Impact -
je dalším pokračovatelem projektu průzkumu komet v rámci programu
malých misí Discovery. Jedná se o
projektil, který se oddělil od mateřské orbitální části a
2005-07-04 v 05:52 UT dopadl na povrch
komety 9P/Tempel 1. Samostatný let Impactoru trval pouhý jeden den.
Při nárazu, při kterém byl Impactor zničen, vznikl kráter dostatečně
veliký, aby mohl být pozorován prolétajícím modulem
a dostatečně hluboký, aby bylo obnaženo jádro z původního materiálu,
ze kterého se tvořila Sluneční soustava.
Konstrukce
Sondu navrhla a vyrobila firma Ball Aerospace & Technologies Corp.,
Boulder, Colo. (USA). Let řídí Jet Propulsion Laboratoty, Pasadena, Calif.
(USA) pro NASA Space Science Directorate, Washington, D.C. (USA).
Sonda Deep Impact je tvořena dvěma částmi.
Každý z modulů nese vlastní přístroje a je schopen přijímat a vysílat
data. Hlavním tělesem je orbitální část, ke které je dále připevněn dopadový
modul (Impactor), jehož cílem bylo zasáhnout kometu 9P/Tempel 1. Impactor
se oddělil přibližně jeden den před setkáním s cílovým tělesem. Celková
startovní hmotnost kompletní sestavy činí 1010 kg.
Impactor je přibližně válcového tvaru o průměru 1 m, výšce rovněž
1 m a hmotnosti 372 kg. 364 kg tvoří vlastní mechanická
konstrukce a 8 kg připadá na pohonné látky. Takřka polovinu hmotnosti
tvoří měděný projektil. V jádru komety se měď neočekává, proto je
možno ve spektru po dopadu odlišit materiál komety od materiálu sondy.
Měděné těleso v zadní části modulu je sestaveno z desek
opracovaných do sférického tvaru.
Na palubě se nachází baterie o kapacitě 250 Ah bez možnosti dobíjení.
Kromě jednoduché kamery sloužící k přesnému zacílení je vybaven
plynovým reaktivním systémem, který umožňuje menší změny dráhy.
Vzhledem ke krátké projektované samostatné funkci Impactoru bylo upuštěno
od zálohování systémů.
Na palubě Impactoru se nachází miniaturní disk, na němž jsou uvedena jména
asi půl milionů nadšenců, kteří se přihlásili prostřednictvím internetu
v rámci akce "Pošli svoje jméno na kometu". Disk bude samozřejmě při
dopadu zničen, jako ostatně takřka celá hmota projektilu.
Vědecké vybavení
Vědecký tým vede Dr. Michael A'Hearn z University of Maryland.
Přístrojové vybavení připravila firma Ball Aerospace & Technologies
Corp.
Impactor nese jediný vědecký přístroj:
- zaměřovací senzor ITS [=Impactor Targeting Sensor] je takřka
identická kamera (průměr 0.12 m, ohnisková dálka 2.1 m,
f/17.5) jako přístroj MRI na
orbitálním modulu, hlavní rozdíl je
v chybějícím karuselu s barevnými filtry.
Průběh letu
Kosmická sonda odstartovala do kosmu jako součást mise Deep Impact dne
2005-01-12 v 18:47:08 UT. Předstartovní
přípravy a let spojených těles jsou popsány v článku o hlavním průletovém
tělese Deep Impact Flyby Spacecraft.
Na přelomu června a července dopravila sonda
Deep Impact dopadový modul do těsné blízkosti
cílového tělesa a upravila trajektorii letu tak, aby po uvolnění modulu
bez dalších složitých korekcí zasáhl kometu.
Krátce po poslední úpravě dráhy dne 2005-07-03
se rozběhly závěrečné sekvence finále půlroční cesty.
2005-07-03 v 05:12 UT byly aktivovány
baterie na Impactoru. Dopadový modul nemá obvyklé sluneční baterie a chemické
akumulátory musí zajistit elektrickou energii jenom na přibližně jednodenní
samostatný let. O něco později byla odpálena pyrotechnika a pružiny odtlačily
dopadový modul rychlostí 0.35 m/s od hlavního tělesa. K uvolnění
Impactoru od průletového modulu došlo 171. dne letu
2005-07-03 v 06:07 UT ve vzdálenosti
asi 880 tis. km od cíle. Obě tělesa mise Deep Impact se v tuto
chvíli blížila k cíli rychlostí přibližně 10 km/s.
Řídící středisko s uspokojením zaznamenalo, že Impactor prostřednictvím
antény pro pásmo S komunikuje
s průletovým modulem. Vysílač na
projektilu je totiž slabý a veškerá získaná data musí nejprve zachytit
hlavní sonda, která je teprve potom předá na Zemi do obřích antén sítě DSN.
Zhruba 12 hodin po oddělení byly skutečné trajektorie obou aparátů
známé natolik přesně, že řídící středisko mohlo oznámit ústy manažera
projektu Ricka Grammiera, že se nacházejí uvnitř kilometrového koridoru
kolem plánované dráhy.
Nadešel 2005-07-04, kritický den mise. Podle
telemetrie a analýzy rádiových signálů na Zemi vše vypadalo na čítankovou
operaci. Ve 03:38 UT sice pozemní středisko zaznamenalo jisté oscilace
vysokoziskové antény na hlavním modulu, nicméně neměly takový charakter,
aby ohrozily průběh letu.
Ve 03:54 UT začal pracovat autonavigační systém na Impactoru, který
měl poslední dvě hodiny navigovat projektil k nejlepšímu bodu
nárazu. Aby se to zdařilo, byl dopadový modul vybaven raketovými motorky
na hydrazin, které měly v plánu postupně provést tři jemná doladění
dráhy.
Autonavigační systém snímkuje každých 15 s přibližující se cíl. Palubní
počítač snímky samostatně vyhodnocuje a sám stanoví dráhové korekce. Ve
velkých vzdálenostech od Země, kdy dochází ke značnému časovému zpoždění
(v tomto případě cestoval signál jedním směrem asi 7.5 min), se
jedná o jediný efektivní způsob, jak řídit sondu v kritických fázích
letu.
První změnu dráhy stanovil AutoNav ve 04:20 UT. Podle vypočítané
sekvence měly motorky pracovat něco přes 20 s. Ve 04:25 UT oznámili
technici v řídícím středisku, že raketové motorky Impactoru pracují.
O několik minut později telemetrická data naznačila, že korekce proběhla
úspěšně a umělé těleso se nadále nachází v dobrém stavu. Ve 04:34 UT
byla tato skutečnost potvrzena oficiálně.
V 05:16 UT se uskutečnila druhá, velmi jemná korekce dráhy, při
níž se spotřebovalo 0.36 kg paliva. V zásobnících zbývalo ještě
dalších 6.5 kg. Do nárazu zbývalo o něco více než půl hodiny.
Poslední úprava dráhy se uskutečnila v 05:40 UT, asi 12 min
před dopadem. Podle výpočtu měl manévr trvat 44 s a spotřebovat se
při něm mělo 0.37 kg paliva. Také tato operace proběhla naprosto
perfektně.
Autonavigační systém na Impactoru pracoval skvěle a navedl těleso na
osvětlenou stranu jádra komety do spodního okraje viditelného
z průletové sondy. Jednalo se o
ideální polohu z hlediska možnosti pozorování exploze i následně
vzniklého kráteru.
To už do zásahu zbývaly skutečně jen minuty. Dopadový modul pokračoval ve
snímkování přibližujícího se tělesa. Vedení projektu odhadlo, že existuje
asi 50% riziko, že bude Impactor ještě před dopadem zasažen prachovou
částicí nebo kamenným úlomkem poblíž komety a nebude moci odvysílat všechny
pořízené obrázky. V opačném případě byla teoretická možnost získat
poslední kompletní snímek ještě 2 s před nárazem s rozlišením
asi 0.2 m/pixel.
V 05:52 UT telemetrie z Impactoru utichla. Znamenalo to,
že buď přístroj zasáhl kometu nebo byl poškozen srážkou s prachovou
částicí z komy. Buď v tomto okamžiku nebo o několik sekund později
se však každopádně dopadový modul Impactor v gigantické explozi
vypařil a přestal existovat. Ještě v 05:53 UT však přicházely
do JPL další obrázky z Impactoru, vysílané ze záznamu
z mateřské sondy a zachycující
poslední okamžiky života projektilu. Řídící tým oznámil, že poslední snímek
pochází z chvíle 3.7 s před dopadem.
Exploze nadšení vypukla na Zemi v 05:57 UT, kdy dorazil do
střediska konečný důkaz, že kometa byla zasažena. Obrázky
z průletového modulu ukazovaly jádro
komety s obrovským gejzírem prachu a plynu vycházejícím z místa
nárazu. Impactor splnil svůj hlavní úkol ale průletová sonda se stále
blížila ke kometě a pokračovala ve snímkování.
Kinetická energie dopadu při vzájemné relativní rychlosti 10.2 km/s
(36700 km/h) dosáhla podle teoretických výpočtů 19 GJ, což
odpovídá účinku exploze 4.5 t TNT. Náraz projektilu do komety neměl
praktický žádný vliv na parametry její oběžné dráhy. Předem bylo vypočteno,
že dojde ke změně rychlosti o 0.0001 mm/s, což představuje snížení
nejmenší vzdálenosti dráhy od Slunce o 10 m a zmenšení oběžné periody
o 1 s.
Z rozboru telemetrie dokázali technici dodatečně identifikovat, že
těsně před nárazem se Impactor střetnul se dvěma částicemi komy. Impakty
vychýlily na několik chvil kameru, orientační systém polohu ale vzápětí
opravil. Penetrátor zasáhl povrch jádra pod úhlem asi 25°. V tomtéž
okamžiku okolí ozářila jasná koule vypařeného materiálu komety a Impactoru.
Prudce expandovala rychlostí přibližně 5 km/s. Začal se formovat nový
umělý kráter. I když vyvržený prachový materiál do značné míry zakryl
pohled na umělý kráter, vědci předpokládali, že dokážou přesně stanovit
rozměr nového povrchového útvaru. Vypadá to, že by měl být na horní hranici
prvotních předpokladů, které hovořily o šířce 50 až 250 m.
Experimenty a výsledky
Zaměřovací senzor ITS
[=Impactor Targeting Sensor]
Hlavním úkolem senzoru instalovaného na dopadové části sondy je navádět
Impactor ke kometě a dokumentovat přibližující se cíl až do okamžiku
nárazu a destrukce přístroje. Jedná se prakticky o identické zařízení jako
je kamera MRI na průletové části, na
které ale chybí karusel s barevnými filtry. U nejpodrobnějších snímků
se očekává rozlišení 0.2 m/pixel ve vzdálenosti 20 km.
Literatura
- NSSDC Master Catalog: Spacecraft Deep Impact -
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/sc-query.html
- Deep Impact Home Page -
http://www.nasa.gov/deepimpact
http://deepimpact.jpl.nasa.gov
- Deep Impact Launch, Press Kit January 2005
|