Rumsonden Dawn er nu på vej mod dværgplanten Ceres midt ude i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Det er afslutningen på en lang rejse, som allerede nu har varet mere end syv år.
De sidste fem år har Dawn tilbragt ude i asteroidebæltet, hvor den allerede har besøgt den store asteroide Vesta. Dawn har klaret rejsen godt, men problemer med to af de fire gyroskoper giver nogle særlige udfordringer, nu hvor mødet med Ceres nærmer sig.
Mødet med Ceres er blevet en teknisk udfordring, hvor hver eneste dråbe brændstof tæller.
En ukendt verden
For bare 10 år siden var Ceres med sin diameter på næsten 1000 km bare den største asteroide, men så i 2006 blev der holdt et astronomisk møde, hvor Ceres blev forfremmet til dværgplanet, samtidig med, at Pluto blev degraderet fra planet til dværgplanet.
Alt tyder på, at Ceres også er noget helt andet end en typisk asteroide. De fleste asteroider er bare døde klippestykker, men Ceres er rund som en rigtig planet. Desuden tyder både målinger og beregninger på, at der under den kraterdækkede overflade findes et lag af is, og måske også et hav.
For det første har Ceres en massefylde på bare 2 gram pr. kubikcentimeter, hvilket er det dobbelte af vands massefylde. Hvis Ceres alene var opbygget af klippe, så ville massefylden være højere, over 3 gram pr. kubikcentimeter.
For det andet understøtter teoretiske beregninger, at Ceres er en lagdelt klode, med en kerne af klippe og en kappe af is. Varme fra radioaktive materialer i Ceres indre har gradvist skabt denne lagdeling af Ceres.
Modeller tyder på muligheden for isvulkaner
Nogle modeller tyder på, at der mellem kernen af klippe og kappen af is kan findes et meget salt hav. Det fører så frem til muligheden for isvulkaner, samt at nogle af klipperne på overfladen er hydrerede, dvs dannet under påvirkning af vand.
Hvis Dawn så også finder organiske stoffer på Ceres, så begynder denne lille dværgplanet at blive biologisk interessant. Sandsynligheden for liv er dog lille. Ceres har ingen atmosfære til at beskytte mod strålingen fra rummet, og temperaturen på overfladen er omkring -100 grader. Så hvis der findes mikroorganismer, så er det dybt nede under overfladen, hvor Dawn ikke kan foretage målinger.
Tyngdekraften på Ceres er ganske ringe, kun 3% af Jordens tyngdekraft. Det er langt mindre end tyngdekraften på vor egen Måne, og så lidt, at det vil være ret vanskeligt for en astronaut at gå rundt på overfladen.
En bro til det ydre solsystem
Det er muligt, at Dawn vil få os til at se med nye øjne på Ceres -nemlig som en slags bro til de fjerne og kolde ismåner omkring Jupiter og Saturn. Det er således muligt, at Ceres i sin opbygning minder en del om Jupiters måne Europa.
Nu er det meget svært selv for en rumsonde at komme på tæt hold af Europa, men så kan målinger af Ceres måske give os en antydning af, hvad vi kan forvente at finde på Europa, hvor biologerne har store forventninger om at finde liv i et dybt hav under den isdækkede overflade.
Geologerne vil gerne studere de geologiske kræfter på kloder, hvor der findes meget is og måske vand dybt under overfladen. Det er kloder af en helt anden opbygning end Jorden, som alene består af klippe og metal i det indre. Nu vil Ceres måske give os et nærbillede af en sådan klode – og det endda uden at skulle foretage den lange rejse til Jupiter eller Saturn.
En usædvanlig rumsonde
Dawn er en meget speciel rumsonde, da den er drevet af ionmotorer. Ionmotorerne er meget svage, og de bruger næsten intet brændstof. Ved opsendelsen i september 2007 vejede Dawn 1240 kg, hvoraf de 425 kg var Xenon.
I en ionmotor bliver Xenon atomerne i et elektrisk felt accelereret op til en fart på over 30 km i sekundet, hvilket er næsten syv gange mere end den bedste kemiske motor kan præstere.
Med den fart giver hvert eneste Xenon-atom et godt skub til rumsonden, og det betyder, at disse få hundrede kg brændstof kan give Dawn en samlet hastighedsændring (Delta-V) på over 10 km i sekundet – og det har gjort det muligt for Dawn at besøge hele to kloder i asteroidebæltet.
Ion motorer kræver meget elektrisk energi, og det er ikke så nemt, når Dawn det meste af tiden er længere borte fra Solen end Mars. Derfor har Dawn to enorme solvinger med en samlet længde på næsten 20 meter. Men selv for fuld kraft er Dawn fire døgn om at accelerere fra 0 til 100 km i timen.
Den store spareøvelse
Mere end syv års rejse har tæret på brændstoffet. Der er stadig meget Xenon tilbage, men der kommer til at mangle hydrazin. Hydrazinen bruges af 12 små styremotorer, der kan dreje rumsonden, så den vender antenne og instrumenter de rigtige steder hen.
Den samme opgave kan udføres af de fire gyroskoper, men desværre virker de to af dem ikke længere. Det betyder, at der nu er blevet meget mere brug for de 12 små motorer.
Det var ikke helt med i beregningerne. Dawn er opsendt med kun 45,6 kg hydrazin, og det var rigeligt lige indtil mødet med Vesta. Da sonden forlod Vesta, var der stadig 32 kg hydrazin tilbage, men kun to fungerende gyroskoper.
Dawn vil blive efterladt i bane om Ceres
Forude ventede en 30 måneder lang rejse til Ceres, og det har krævet en masse planlægning at sørge for, at resten af flyvningen kunne gennemføres.
Det er lykkedes at nedsætte forbruget af hydrazin under rejsen fra 12,5 kg til bare 4,4 kg – en besparelse på 65%. Det skete bla ved at spare på den optiske navigation, hvor Ceres blev fotograferet på lang afstand sammen med baggrundsstjerner for præcist at kunne fastslå Dawns position i forhold til Ceres.
Der er nu lige præcis hydrazin nok til at gennemføre det videnskabelige program i bane om Ceres, selv helt uden hjælp fra gyroskoperne.
Sandsynligvis vil Dawn til sin tid i begyndelsen af 2016 blive efterladt i bane om Ceres, hvor den i teorien kan kredse i næsten ubegrænset tid – for måske at blive indsamlet om 100 år og ende på museum. Hvem ved.
Denne artikel er oprindeligt publiceret som et blogindlæg.
