På New År ‘ s Dag, et rumskib, der vil zoome ind ved den fjerneste objekt, menneskeheden nogensinde har besøgt

0
104

Lige efter midnat den 1 januar, et NASA rumfartøj vil suser forbi den fjerneste plads rock, der nogensinde er blevet besøgt i vores solsystem. Denne fjernbetjening interplanetariske flyby vil være over i et blink. Men hvis det lykkes, begivenhed, der kunne fortælle os en hel masse om de objekter, der dominerer langt op i vores kosmiske nabolag.

Robot rumfartøjer gøre dette turde besøge kaldes Nye Horisonter, og det har været på rejse gennem rummet i de sidste 13 år. Du kan huske det berømte bot: det var den første menneskeskabte objekt til nogensinde at besøge Pluto i sommeren 2015. Lige siden at flyby, Nye Horisonter har været kaster længere ud i solsystemet. Tre år senere, er det klar til at møde op med et andet fjernt mål, en rock tilnavnet Ultima Thule, der ligger 1 milliard km ud over Pluto. Det er 4,1 mia. km fra Jorden.

Dette new rock er i modsætning til noget, vi nogensinde har besøgt før

Dette new rock er i modsætning til noget, vi nogensinde har besøgt før. Det er en lille kolde objekt på størrelse med New York City, der kredser rundt i et område af solsystemet kendt som kuiperbæltet. Denne region af rum, der ligger uden for banen af Neptun, som er fyldt med måske millioner af små frosne genstande. Det er lidt ligesom en super fjern Asteroide Bælte. Bortset fra de organer, der i kuiperbæltet, der menes at være utroligt primitive — rester resterne fra fødslen af solsystemet. Når planeter først dannet for 4,5 milliarder år siden, materialer i kuiperbæltet regionen ikke slutte sig sammen for at danne nye verdener, men i stedet forblev som små fragmenter. Og de har for det meste været det samme lige siden.

Det er fordi de er så små og så langt væk fra Solen. Kuiperbælte-objekter er utrolig koldt — kun 35 grader Kelvin over det absolutte nulpunkt. Ved denne temperatur, hvilke genstande du må ikke ændre meget på overfladen. De har i det væsentlige været frosset i tid over milliarder af år. Plus de er så små, at de ikke udvikler sig meget inde. Større verdener som Neptun eller Uranus i sidste ende danne indre motorer, hvor materialer dybt inde i objekter omforme under kræfter af tryk og varme i løbet af millioner af år. Men Kuiperbælte-objekter er bare ikke stor nok til at gøre det. Det betyder, at de er som små tidskapsler, der giver øjebliksbilleder af, hvilke materialer der lurede om, da vores planetsystem, der først kom i stand. “Vi har aldrig været noget som dette, der er blevet holdt i sådan en deep freeze så lang tid,” Alan Stern, principal investigator for Nye Horisonter mission, fortæller The Verge. “Noget så perfekt bevaret fra de tidlige dage af solsystemet.”

En kunstnerisk gengivelse af Nye Horisonter, når den fløj af Pluto

Billede: NASA/APL

Du har bestået af Ultima Thule, der kommer til at være en utrolig udfordrende opgave. Fordi det er så lille og så langt væk, objektet er svært at se og spore fra Jorden. Og den Nye Horisonter hold kun har én chance for at få denne igen til højre. Rumfartøjet er i øjeblikket på rejse gennem rummet ved 32,000 miles per hour. Hvis noget bliver forkludret, der er ingen måde at slå Nye Horisonter rundt, og prøv igen. “Ligesom Pluto, det er et one shot,” siger Stern. “Vi har ikke en anden rumfartøj, der kommer af en uge senere. Og fordi det er en meget kompleks virksomhed at gøre et af disse flybys, der er bogstaveligt talt hundredvis af variable, der alle har til at koreografere perfekt.”

Nye Horisonter var ikke altid er garanteret et besøg til et objekt som Ultima Thule

Nye Horisonter var ikke altid er garanteret et besøg til et objekt som Ultima Thule. Køretøjets primære opgave var at flyve forbi Pluto, med mulighed for at bestå af en anden kuiperbæltet objektet senere. Men når rumfartøjet lanceret første gang fra Jorden i januar 2006, har astronomer ikke engang vide, om der var en genstand tæt nok til Pluto, at Nye Horisonter kunne målrette. Alle de objekter, vi vidste, om der på det tidspunkt var uden for rækkevidde. Så mens den Nye Horisonter team prepped for Pluto, de har også søgt i himlen, rumfartøjet ‘ s anden destination. Til sidst i 2014, fandt de et mål ved hjælp af NASA ‘ s Hubble Space Telescope: en kuiperbæltet objekt ved navn 2014 MU69.

MU69, nu med tilnavnet Ultima Thule, var ideelt placeret på New Horizons ” vej ud af solsystemet. Rumfartøjet stadig bar brændstof nok til at fyre sine styreraketter og nå objektet. Så i oktober og November 2015, før NASA havde endnu officielt godkendt af New Horizons’ nye mission, team, der opererer rumfartøjet gjorde for et par kursus korrektion manøvrer, sætte bilen på vej til at mødes med Ultima Thule.

Siden da, Nye Horisonter har gradvist lukket ind på the rock, som er styret af team tilbage på Jorden. Det er også observeret andre fjerne objekter i kuiperbæltet, snapper nogle af de mest fjerne billeder, der nogensinde er taget af en robot. Men for mange måneder ad gangen, Nye Horisonter, er gledet ind og ud af dvale, en tilstand, hvor de fleste af dens instrumenter er slukket. Det er en måde at forhindre, at unødvendige slitage på køretøjet, mens det bevæger sig. Det er også lidt ligesom autopilot — en tid, hvor rumfartøjet for det meste bare rejser og behøver ikke så meget kontrol fra mission team på jorden.

Ultima Thule, som det ses af Nye Horisonter’ on board kamera LORRI juleaften

Billede: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

I mellemtiden, den Nye Horisonter hold havde den skræmmende opgave at forsøge at lære så meget som muligt om Ultima Thule. Menes at være omkring 20 miles på tværs, det er for lille og svag til at visualisere med nogen af de teleskoper, vi har til rådighed her på Jorden. Det er grunden til, at holdet har haft til at få kreative. I 2017, Nye Horisonter forskere var i stand til at observere, Ultima Thule, mens den passerede ind foran en baggrund stjerne. Det var et øjebliks eclipse, der er kendt som en okkultation, som Ultima Thule-kort blokeret ud af stjernens lys. Fra at split-sekund passage, forskerne var i stand til at få en bedre forståelse af rock ‘ s form.

Alt tyder på, at denne klippe er underligt. I virkeligheden er det måske ikke engang være en enkelt sten. Skygning afsløret, at Ultima Thule enten er formet som en rubber duck, ser lidt ligesom to gravhøje mast sammen. Eller det kan være to separate sten, der kredser super tæt på hinanden. Vi vil virkelig ikke vide med sikkerhed, indtil bare en dag eller to, før Nye Horisonter, når Ultima Thule. Den lille genstand er 100 gange mindre end Pluto, hvilket gør det sværere at se i forvejen, med Nye Horisonter’ om bord kameraer. De bedste billeder vil ikke komme, før Nye Horisonter er mere eller mindre på toppen af objektet. “Dette er en prik i det fjerne, indtil det sidste minut, og så er du knipser med fingrene, og du går fra en pointe til en verden i bogstaveligste forstand en 48-timers periode,” siger Stern.

“Dette er en prik i det fjerne, indtil det sidste minut.”

Det er, hvis alt går efter planen. Og Stern argumenterer for, at dette flyby er endnu mere udfordrende end den ene på Pluto, når Nye Horisonter kom i 7,750 miles af dværgplanetens overflade. På det tidspunkt, radio meddelelse fra Jorden tog 4,5 timer til at nå ud til Nye Horisonter. Men nu, at rumfartøjer, der er længere væk, tager det endnu længere tid — seks timer — for at få et signal om, at køretøjet. Det, kombineret med den lille størrelse og mathed af Ultima Thule, som skaber en endnu mere kompleks retssag for forskere og ingeniører til at overvinde.

Og den mindste uforudsete detaljer kan smide noget op i sidste øjeblik. Bare i sidste måned, for eksempel, den Nye Horisonter team afværget et potentielt stort problem, når de indså, at usa havde gået lidt ud af kurs. De i sidste ende indså, at hver gang bilen havde ændret sig til at overholde et fjernt objekt i kuiperbæltet, bevægelsen lidt presset Nye Horisonter af sporet. Heldigvis, de team, der er fanget tidligt nok, så de kunne rette op på rumfartøjet ‘ s bane, og besluttede at ofre nogle kommende observationer til at være ekstra forsigtig. “Det var en sen fange, men den fyr, der har opdaget, at det er min helt”, siger Stern.

En kunstnerisk gengivelse af Nye Horisonter’ støde på Ultima Thule, hvis objektet viser sig at være et par af objekter

Billede: NASA

Men nu, er der intet tilbage at gøre. Den endelige kommandoer til den nærmeste sekvens blev uploadet til rumfartøjer på juledag, og dem, der ikke kan ændres. Nye Horisonter skal gøre, hvad det er designet til at gøre: at udføre en række på forhånd planlagte opgaver, når den flyver af Ultima Thule på 1 januar, klokken 12:33AM ET, der kommer inden for 2,200 miles af rock ‘ s overflade. Det vil tage billeder, kort objektets overflade, se til, måner og en atmosfære, og tage kroppens temperatur. Dybest set, vil det prøve at lære alt om Ultima Thule i løbet af et par sekunder.

Det vil være en kort ventetid, før vi får de første forjættende op tæt billeder, selv om. Fire timer efter den nærmeste, Nye Horisonter, vil sende et signal tilbage til Jorden for at lade mission team vide, om mødet var en succes. Og da radio kommunikation tager seks timer at nå vores planet, vi ikke kender til 10 timer, hvis den nærmeste gik som planlagt. Så et par timer efter, at det første signal, Nye Horisonter, vil begynde den lange proces med at sende alle data sin indsamlet, herunder den første high-resolution billeder.

“Jeg tror, det sjove ved dette er, at vi ikke ved, hvad vi kommer til at se.”

At få alle disse data tilbage til Jorden, vil det tage op til to år. Nye Horisonter, vil samle omkring 50 gigabit data, som er den lagerkapacitet du kan finde på en lille flash-drev. Men på grund af rumfartøjet er lav kapacitet, det vil tage op til 20 måneder at downlink alt til Jorden. Så nye overraskelser og billeder vil holde kommer i hele 2019 og 2020.

Med hensyn til, hvad vi vil finde på Ultima Thule, mission team er tilbageholdende med at spekulere. The rock er virkelig i en ny kategori af solsystemet objekt, og der er bare ingen præcedens for, hvad vi kunne finde. Men Stern er optimistisk, at vi vil se noget fantastisk. “Jeg kan ikke gøre forudsigelser,” siger Stern. “Den eneste forudsigelse, jeg har lavet på Pluto er, at vi ville finde noget vidunderligt, og det gjorde vi. Jeg tror, det sjove ved dette er, at vi ikke ved, hvad vi kommer til at se.”