Chimera (uzay aracı) - Chimera (spacecraft) - Wikipedia

Chimera
Chimera Discovery Mission Concept.png
Sentorlara ve Küçük Vücut Oluşumunun Sırlarına Açılan Kapı
Görev türüCentaur Orbiter
ŞebekeNASA
Görev süresi> 2 yıl yörünge keşfi
Uzay aracı özellikleri
Üretici firmaLockheed Martin [1]
Görev başlangıcı
Lansman tarihi2025-2026 (önerilen)[1]
Enstrümanlar
Görünür ve Termal Görüntüleyiciler, Kütle ve Kızılötesi Spektrometreler, Radar[1]
 

Chimera yörüngede dolaşmak ve keşfetmek için bir NASA misyonu konseptidir 29P / Schwassmann-Wachmann 1 (SW1), aktif bir patlama küçük buzlu vücut dış güneş sisteminde.[1][2][3][4] Konsept, 2019 NASA'nın ABD'deki potansiyel görevler çağrısına yanıt olarak geliştirilmiştir. Keşif sınıfı,[5] ve uzay aracı ile ilk karşılaşma olacaktı. Centaur ve dış güneş sistemindeki küçük bir cismin ilk yörüngesel keşfi. Chimera teklif, sunumların ilk kademesinde (Kategori 1) sıralanmıştır, ancak bilimsel dengeyi korumaya yönelik programatik gerekçeyle daha fazla geliştirme için seçilmemiştir.

SW1, şu kuruluşun üyesidir: Centaur grubu, yerçekimiyle bozulmuş neredeyse bozulmamış nesnelerin bir popülasyonu Kuiper Kuşağı Jüpiter ve Neptün arasındaki bölgedeki dengesiz yörüngelere. Pek çok Sentor sonunda iç Güneş Sistemine göç ederek kısa dönem, 'Jüpiter Ailesi' kuyruklu yıldızları (JFC'ler),[6] ve SW1'in bu geçişi yaparken içinden geçtikleri yörünge "ağ geçidini" işgal ettiğine inanılıyor.[7] SW1’in özellikleri bir kimerik buzlu küçük cisimlerin güneş sisteminin saçaklarından Güneş'in yakınından geçen aktif kuyruklu yıldızlara evrimleri boyunca farklı noktalarda birleşimi. Bu, bu nesnelerin nasıl oluştuğunu, oluşturulduğunu ve zaman içinde nasıl değiştiğini incelemek için eşsiz bir fırsat sağlar. 2 yıldan fazla bir yörünge karşılaşması, Chimera SW1'in kaçan gaz komasını örnekleyecek, aktivite ve patlama modellerini inceleyecek, yüzeyinin bileşimini ve topografyasını haritalayacak, içini inceleyecek ve geliştikçe değişiklikleri izleyecek.

Bilim

Jüpiter Ailesi Kuyruklu Yıldızı 67P / Churyumov-Gerasimenko tarafından görüntülendiği gibi Rosetta uzay aracı.
Kuiper Kuşağı Nesnesi 486958 Arrokoth (solda), görüntüleyen Yeni ufuklar ile karşılaştırılır 67P / Churyumov-Gerasimenko (sağ üst: göreli boyutta gösterilir). Kuyruklu yıldız aktivitesinin 67P üzerindeki aşındırıcı etkisi, Arrokoth'un nispeten özelliksiz yüzeyine kıyasla belirgindir.
Bir görüntü 29P / Schwassmann-Wachmann 1 ile alınan Spitzer teleskopu kalıcı toz komasının varlığını gösterir.

Buzlu küçük cisimler, bizim oluşumumuzun ilkel yankılarıdır. Güneş Sistemi elde edilen fiziksel özelliklerle gezegen oluşturan disk[8] ve erken ile ilgili bir yörünge dağılımı göç[9] dev gezegenlerin. Bileşimlerinin (buz ve gaz), şeklinin ve iç yapısının araştırılması, gezegensel gelişim sürecine ilişkin fikir verir. Buzlu küçük cisimlerin modern popülasyonu, uzak dış Güneş sistemindeki kararlı yörüngelerde bulunan değiştirilmemiş nesneleri içerir (örn. Kuiper kuşağı ve Oort bulutu ) ve Güneş'e doğru göç eden daha gelişmiş nesneler uzun dönem kuyruklu yıldızlar (Örneğin. C / 1995 O1 (Hale-Bopp), kısa dönem kuyruklu yıldızlar (Örneğin. 67P / Churyumov-Gerasimenko ) ve Sentorlar.

Sentorlar, daha önce keşfedilen küçük buzlu cisimler arasında orta olan fiziksel özelliklere sahip, Neptün'ün iç çevresinde dönen en az değiştirilmiş buzlu cisimlerdir (örn. Rosetta, Yeni ufuklar ) ve planlı (ör. Lucy, Comet Interceptor ) uzay aracı misyonları. Yörüngeleri kararsız ve 1-10 milyon arası zaman dilimlerinde,[7][10] ya geri dağılmışlardır Trans-Neptüniyen kaynak bölge veya kuyruklu yıldız haline geldikleri Güneş'e doğru. Sentorlar, büyük ölçekli, su bazlı kuyrukluyıldız davranışının gerçekleşmesi için Güneş'ten çok uzaktadırlar, ancak bazılarının bir tür düzensiz aktivite deneyimlemesine yetecek kadar yakınlar.[11][12] Bu erken aşama işleme, buzlu gezegen küçüklerin ilkel kökenlerinden ağır bir şekilde yıpranmış kuyruklu yıldızların son durumuna geçişini keşfetme fırsatı sunuyor.

1927'de bir patlama sırasında keşfedilmesinden bu yana, 29P / Schwassmann-Wachmann 1 diğer bilinen kuyrukluyıldızlara kıyasla esrarengiz olduğunu tespit etti[13] ve detaylı çalışma için bir aday.

  • SW1, dış güneş sistemindeki en aktif küçük gövdedir ve bilinen tek Centaur'dur. devamlı olarak aktif.
  • SW1'in asırlık bir ana deneyim geçmişi vardır (2-5 Görsel Büyüklük ) patlama ≥10'u çıkarabilecek olaylar9 kg toz, gaz ve buz.[14][12] Modern çalışmalar yılda ~ 7'lik bir patlama oranı gösteriyor.[15] onu fırsatın olduğu bilinen tek nesne yapmak yerinde Bu oldukça enerjik olayların incelenmesi, uzun süreli bir uzay aracı karşılaşmasının bir parçası olarak garanti edilmektedir.
  • SW1, gelecekteki JFC'lerin çoğunun içinden geçtiği dinamik bir "ağ geçidi" içinde yörüngede dolaşır.[7] İleri modelleme, SW1'e önümüzdeki 4000 yıl içinde% 75 JFC olma şansı veriyor.

SW1'in fiziksel özellikleri ve yörüngesi, onu eşzamanlı olarak çoklu evrimsel durumlardaki buzlu gezegen küçüklerine bağlar. Çalışması, onların ayırt edici geçmişleri hakkında fikir verir.

  • SW1'in yörünge evrimi hem KBO'lar (Kuiper Belt Objects) hem de JFC'ler ile bağlantılıdır.
  • SW1'in aktivite modelleri, dev gezegen bölgesindeki LPC'lerinkini yansıtıyor.[12][16]
  • SW1, embriyonik JFC'lerde ortak olan fiziksel işlemden geçiyor.
  • SW1'in termal ortamı, Jüpiter Truva atları olası bir erken aktif dönemde.[17]

Erişilebilirlik ve çevre

29P / Schwassmann-Wachmann'ın yörünge diyagramı

SW1'in yörüngesi en küçük yarı büyük eksen (5.986 au ) büyük Sentorların eksantriklik (e= 0.044) ve mütevazı eğim (9,39 °). Bu faktörler, Jüpiter'e olan yakınlığıyla birleşerek, Jüpiter'i, Jüpiter'e, Jüpiter'in kaynakları dahilinde yörüngesel bir buluşma için benzersiz bir şekilde erişilebilir kılmak için birleştirir. Keşif görev sınıfı. Çevreleyen halkalara ve enkaz örtülerine sahip diğer Sentorlara benzer (ör. 10199 Chariklo,[18] 2060 Chiron[19]), SW1'in çekirdeği, sürekli aktivite ve büyük patlamaların bir kombinasyonu ile sürekli olarak doldurulan kapsamlı bir toz koması tarafından gizlenir. Bu nesnelerin etrafındaki daha büyük koma taneciklerinin varlığı, yüksek göreceli hızlı karşılaşmalar sırasında bir tehlike oluşturabilirken, ortamları çok daha yavaş yörünge yörüngesindeki uzay araçları için zararsızdır. SW1'in tahmini çapı 60,4 ± 7,4 km'dir[20] bilinen herhangi bir JFC'den daha büyük ve her iki boyutta da karşılaştırılabilir[21] ve aktivite[12] tanınmış uzun dönem kuyruklu yıldızına Hale-Bopp. Rotasyon hızı, birkaç günden 2 aya kadar değişen süreler elde eden birkaç çalışma ile daha az sınırlandırılmıştır.[14][22][23]

Görev tasarımı

Esas olan pencereleri başlat Chimera için 2025 ve 2026'da. Uzay aracı yörüngesi, 2080'lere kadar tekrar etmeyen nadir bir gezegen konfigürasyonundan yararlanıyor. Bir dizi yerçekimi destek manevraları Chimera'yı SW1 konumuna izin verecek kadar düşük bir bağıl hız ile konumlandırmak için kullanılır. yörünge ekleme. Birkaç gezegen ve küçük vücut karşılaşması bilimsel getiriyi artırmak için seyir aşamasında seçenekler mümkündür. Chimera, bir dış güneş sistemi küçük gövdesinin ilk yörünge keşfi ve üçüncü yörüngesel uzay aracı görevi olacak (sonra Cassini-Huygens ve yaklaşan Yusufçuk ) Jüpiter'in ötesinde çalışmak. Aynı zamanda güneş enerjisini kullanmak için en uzak uzay aracı görevi olacak.

Misyonun karşılaşma aşaması, uzay aracının uzaktaki yavaşlamasıyla başlar. Tepe küresi SW1. Bunu, <10 m / s bağıl hızda yavaş bir yaklaşım izler, bu sırada çekirdek özellikleri, aktivite modelleri, patlama davranışı ve enkaz ortamı karakterize edilir. Yörünge yerleştirmeyi takiben, Chimera yüzey topografyası, buz dağılımı ve termal karakteristikler, aktivite ve patlamaların dağılımı ve büyüklüğü, çekirdeğin iç yapısı ve yerinde gaz komasının bileşimi. Sonraki ~ 2 yıl boyunca, uzay aracı yörüngesi, ilgilenilen bölgelerin yoğun çalışmasını gerçekleştirmek, fiziksel evrimi izlemek, daha hassas dahili ölçümler elde etmek ve yakın yeraltı yüzeyini örneklemek için daha düşük irtifalara doğru ilerleyecektir.

Bilimsel yük

Chimera keşif hedefleri[1] aşağıdakileri içeren bir ölçüm kombinasyonu kullanılarak elde edilir:

  • Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleme görünür dalga boylarında yüzey özelliklerinin ve çevreleyen tozun
  • Spektroskopi yüzey, toz ve gaz koması yakın kızılötesi kompozisyon,
  • Yerinde Kütle Spektroskopisi elemental, moleküler ve plazma bileşiminin gaz koması,
  • Yerçekimi Bilimi kullanma Doppler kaymaları çekirdeğin iç kütle dağılımını ölçmek için uzay aracı verici frekansında,
  • Geniş Alan İzleme patlama olayları ve yörüngedeki enkaz için,
  • Termal görüntüleme yüzeydeki ve toz komadaki sıcaklıkların
  • Radar yüzeye yakın yapı ve bileşimin ölçümleri.

Geliştirme Takımı

Chimera misyon kavramı, Ay ve Gezegen Laboratuvarı -de Arizona Üniversitesi, Goddard Uzay Uçuş Merkezi, ve Lockheed Martin.

Referanslar

  1. ^ a b c d e Harris, W .; Woodney, L .; Villanueva, G. (2019). "Chimera: İlk Sentor'a Bir Keşif Görevi" (PDF). EPSC Özetleri (EPSC-DPS Ortak Toplantısı 2019). 13.
  2. ^ Harris, W .; Woodney, L .; Villanueva, G. (2019). Chimera: İlk Sentor'a Bir Keşif Görevi. AGÜ Güz Toplantısı. s. 627815.
  3. ^ Wall, M. (25 Mart 2019). "Centaurlar Yükseliyor: Tuhaf Asteroid-Kuyrukluyıldız Melezlerine NASA Gözleri Görevleri". Space.com.
  4. ^ Kornfeld, L. (22 Kasım 2019). "NASA'nın Keşif Programına Önerilen İki Centaur Görevi". Spaceflightinsider.com.
  5. ^ "NASA Keşif Programı 2019 Fırsat Duyurusu". nasa.gov. 8 Nisan 2019.
  6. ^ Duncan, M.J .; Levison, H.F. (1997). "Dağınık bir kuyruklu yıldız diski ve Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarının kökeni". Bilim. 276 (5319): 1670–2. Bibcode:1997Sci ... 276.1670D. doi:10.1126 / science.276.5319.1670. PMID  9180070.
  7. ^ a b c Sarid, G .; Volk, K .; Steckloff, J .; Harris, W .; Womack, M .; Woodney, L. (2019). "29P / Schwassmann-Wachmann 1, Jüpiter Ailesi Kuyrukluyıldızlarına Açılan Kapıdaki Bir Sentor". Astrofizik Dergi Mektupları. 883 (1): 7. arXiv:1908.04185. Bibcode:2019ApJ ... 883L..25S. doi:10.3847 / 2041-8213 / ab3fb3. S2CID  199543466.
  8. ^ Willacy, K .; et al. (2015). "Protosolar diskin bileşimi ve kuyruklu yıldızların oluşum koşulları". Uzay Bilimi Yorumları. 197 (1–4): 151–190. doi:10.1007 / s11214-015-0167-6. S2CID  59928574.
  9. ^ Tsiganis, K .; Gomes, R .; Morbidelli, A .; Levison, H. (2005). "Güneş Sisteminin dev gezegenlerinin yörünge mimarisinin kökeni". Doğa. 435 (7041): 459–461. Bibcode:2005Natur.435..459T. doi:10.1038 / nature03539. PMID  15917800. S2CID  4430973.
  10. ^ Tiscareno, M .; Malhotra, R. (2003). "Bilinen Sentorların Dinamikleri". Astronomi Dergisi. 126 (6): 3122–3131. arXiv:astro-ph / 0211076. Bibcode:2003AJ .... 126.3122T. doi:10.1086/379554. S2CID  8177784.
  11. ^ Jewitt, D. (2009). "Aktif Sentorlar". Astronomi Dergisi. 137 (5): 4296–4312. doi:10.1088/0004-6256/137/5/4296.
  12. ^ a b c d Wierzchos, K .; Womack, M .; Sarid, G. (2017). "Uzaktan Aktif Centaur'daki Karbon Monoksit (60558) 174P / Echeclus 6 au "da. Astronomi Dergisi. 153 (5): 8. arXiv:1703.07660. Bibcode:2017AJ .... 153..230W. doi:10.3847 / 1538-3881 / aa689c. S2CID  119093318.
  13. ^ Van Biesbroeck, G.A. (1928). "Kuyrukluyıldız Notları: Comet 1927 d (Stearns) Comet 1927 h (Encke) Comet 1927 j (Schwassmann-Wachmann)". Popüler Astronomi. 36: 69.
  14. ^ a b Schambeau, C .; Fernández, Y .; Samarasinha, N .; Mueller, B .; Woodney, L. (2017). "Çekirdeğin dönme durumuna kısıtlamalar yerleştirmek için Comet 29P / Schwassmann-Wachmann 1'in bir patlamasının R-bandı gözlemlerinin analizi". Icarus. 284: 359–371. Bibcode:2017Icar..284..359S. doi:10.1016 / j.icarus.2016.11.026.
  15. ^ Trigo-Rodríguez, J .; et al. (2008). "Kuyrukluyıldızlarda patlama faaliyeti. I. 29P / Schwassmann-Wachmann 1 kuyruklu yıldızının sürekli izlenmesi". Astronomi ve Astrofizik. 485 (2): 599–606. doi:10.1051/0004-6361:20078666.
  16. ^ Bauer, J .; et al. (2015). " HEMENKeşfedilen Kuyruklu Yıldız Popülasyonu ve CO + CO2 Üretim Oranları ". Astrofizik Dergisi. 814 (85): 24 pp. doi:10.1088 / 0004-637X / 814/2/85.
  17. ^ Morbidelli, A .; Levison, H. F .; Tsiganis, K .; Gomes, R. (26 Mayıs 2005). "Erken Güneş Sisteminde Jüpiter'in Truva asteroitlerinin kaotik olarak ele geçirilmesi". Doğa. 435 (7041): 462–465. Bibcode:2005Natur.435..462M. doi:10.1038 / nature03540. PMID  15917801. S2CID  4373366.
  18. ^ Braga-Ribas, F .; et al. (2014). "Centaur (10199) Chariklo çevresinde bir halka sistemi algılandı". Doğa. 508 (7494): 72–75. arXiv:1409.7259. Bibcode:2014Natur.508 ... 72B. doi:10.1038 / nature13155. PMID  24670644. S2CID  4467484.
  19. ^ Sickafoose, A .; et al. (2019). "Centaur (2060) Chiron çevresindeki malzemenin 2011'deki görünür ve yakın kızılötesi yıldız kapanmasından karakterizasyonu". MNRAS. 491 (3): 3643–3654. arXiv:1910.05029. Bibcode:2019MNRAS.tmp.2726S. doi:10.1093 / mnras / stz3079. S2CID  204402461.
  20. ^ Schambeau, C .; Fernández, Y .; Lisse, C .; Samarasinha, N .; Woodney, L. (2015). "Yeni bir analiz Spitzer Comet 29P / Schwassmann-Wachmann 1 "gözlemleri. Icarus. 260: 60–72. arXiv:1506.07037. Bibcode:2015Icar. 260 ... 60S. doi:10.1016 / j.icarus.2015.06.038. S2CID  119298410.
  21. ^ Fernández, Y .; et al. (1999). "Hale – Bopp Kuyruklu Yıldızı'nın İçteki Koma ve Çekirdeği: Bir Yıldız Örtülmesinin Sonuçları". Icarus. 140 (1): 205–220. Bibcode:1999 Icar..140..205F. doi:10.1006 / icar.1999.6127.
  22. ^ Miles, R. (2016). "Comet 29P / Schwassmann-Wachmann'ın çekirdeğindeki ayrı kriyovolkanizma kaynakları ve bunların kökenleri". Icarus. 272: 387–413. Bibcode:2016Icar..272..387M. doi:10.1016 / j.icarus.2015.11.011.
  23. ^ Stansberry, J .; et al. (2004). "29P / Schwassmann-Wachmann'ın toz koması ve çekirdeğinin Spitzer gözlemleri". Astrophysical Journal Supplement Serisi. 154 (1): 463–468. doi:10.1086/422473.

Dış bağlantılar