4 lipca to Dzień Niepodległości w Stanach Zjednoczonych, a Amerykanie zazwyczaj spędzają wakacje z kilkoma fajerwerkami. 4 lipca statek kosmiczny wielkości pralki rozbije kometę Tempel 1, wykroi krater i wyrzuci tony lodu i skał w przestrzeń kosmiczną. Przelotowy statek kosmiczny będzie obserwował kolizję z bezpiecznej odległości i wyśle nam najbardziej spektakularne zdjęcia komety - i jej świeży siniak. Dr Lucy McFadden jest członkiem zespołu naukowego Deep Impact i przemawia do mnie z University of Maryland.
Posłuchaj wywiadu: Przygotuj się na głęboki wpływ (6.1 MB)
Lub subskrybuj podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser: Czy możesz mi dać podgląd tego, co zobaczymy 4 lipca?
Dr Lucy McFadden: Chciałbym wiedzieć dokładnie, co się wydarzy 4 lipca, ale to jest eksperyment. Mogę powiedzieć ci, co naszym zdaniem możemy zobaczyć, ale są szanse, że mogą być znacznie inne.
Mamy więc statek kosmiczny w drodze do komety Tempel 1, która jest krótkotrwałą kometą, która krąży wokół orbity - wchodzi do wewnętrznego układu słonecznego - mniej więcej raz na 5,5 roku. Jest mniej więcej wielkości Waszyngtonu. Można go dopasować do obszaru Waszyngtonu, ale jest nieco wydłużony. Ma wymiary około 14 km na 4 km na 4 km, a ponieważ nasz statek kosmiczny zmierza w jego kierunku, planowaliśmy faktycznie podzielić statek na dwie części. Pozwólcie mi ustawić tutaj scenę, ta kometa jest na orbicie wokół Słońca. Zbliża się do najbliższego punktu Słońca, zwanego peryhelium, i tym samym porusza się z największą prędkością przez Układ Słoneczny na początku lipca. Nasz statek kosmiczny znajduje się również na orbicie wokół Słońca i zmierza do przechwycenia orbity komety. 24 godziny przed planowanym uderzeniem w tę kometę oddzielimy dwa statki kosmiczne, impaktor i przelot. Impaktor będzie kontynuował kurs kolizji z kometą, a przelot - lub statek macierzysty - nieco zwolni i zmieni nieznacznie kierunek, tak aby mógł obserwować uderzenie w kometę. Kiedy uderza w kometę, kiedy mamy kosmiczną kolizję w przestrzeni kosmicznej, energia uderzenia rozchodzi się w samej komecie w postaci fali uderzeniowej. Ta fala uderzeniowa wbije się w kometę; jak głęboko nie wiemy. Ale w pewnym momencie siła materiału w samej komecie odepchnie nadciągającą falę uderzeniową energii i wypchnie materiał z komety. Utworzymy krater z wyrzuconym materiałem wychodzącym z otworu, który stworzyliśmy.
Teraz możesz zapytać, dlaczego to robimy? Robimy to, aby spojrzeć - aby skorzystać z okazji, że ta kometa jest tak blisko nas - aby spojrzeć na wnętrze komety; aby zobaczyć, z czego jest zrobione wnętrze i zobaczyć, jaka jest tam struktura.
Aby rozwinąć więcej, myślę, że muszę dać wam pewne spojrzenie na to, czym są komety i co znajdują się w Układzie Słonecznym. Lubię powiedzieć, że to najstarsza i najzimniejsza część Układu Słonecznego. Powstały na obrzeżach Układu Słonecznego, setki tysięcy razy większe od Ziemi od Słońca. Tak więc wszystko, gdzie powstały komety, jest zimne. Powstały one również 4,5 miliarda lat temu, gdy powstawał Układ Słoneczny. Nigdy nie zostali włączeni w planetę. Są więc zarówno stare, jak i zimne. Wykorzystujemy komety zbliżające się do Ziemi, aby wykorzystać je jako laboratorium i sondę do odległych krawędzi Układu Słonecznego w czasie i przestrzeni.
Fraser: Teraz Deep Impact uruchomiono dopiero kilka miesięcy temu, więc czy naprawdę mieliśmy szczęście, że Tempel 1 znalazł się w niewłaściwym miejscu we właściwym czasie?
Dr McFadden: Tak, z mojej perspektywy było to właściwe miejsce we właściwym czasie.
Fraser: Bardziej patrzyłem z perspektywy komety.
Dr McFadden: Pozwól, że powiem tutaj dwie rzeczy. Przede wszystkim kometa nie zostanie skrzywdzona. Przyjrzyjmy się tutaj perspektywie masy statku kosmicznego w stosunku do masy komety. Lub energia statku kosmicznego w porównaniu z energią poruszającej się komety. Jest to odpowiednik komara lub małego komara wpadającego na samolot 767. Nie uderzymy w kometę. Ale, oczywiście, pozwolę ci spojrzeć na kometę, jeśli chcesz. Ale tak, w tym momencie było to właściwe miejsce lub niewłaściwe miejsce. NASA powiedziała, że kiedy ogłosiła możliwość misji kosmicznych, oświadczyła, że to ogłoszenie dotyczy pieniędzy dostępnych w określonym przedziale czasowym, a przedział czasowy to lata 2000-2006. I tak zaczęliśmy szukać komet, które były dostępne w czasie, gdy NASA dawała nam pieniądze, a potem, kiedy znaleźliśmy Kometę Tempel 1 blisko peryhelium, gdy porusza się najszybciej, to również nas cieszyło, ponieważ im szybsza kometa się porusza, tym więcej energii jest zaangażowane w transfer do stworzenia krateru. Z tego punktu widzenia jest to dobre. I jest jeszcze trzeci, ale wtórny powód, dla którego Kometa Tempel 1 jest dobra; nie jest tak aktywny jak niektóre komety. Kometa Tempel 1 nie wiąże się z tak dużą aktywnością kurzu i odrzutu, co może być mylące lub utrudniać nam obserwowanie formowania się krateru, gdy go uderzymy. Kometa Tempel 1 pasuje.
Fraser: Jak będziemy to obserwować stąd na Ziemi i z kosmosu?
Dr McFadden: Mamy statek obserwujący go z kosmosu - nasz statek Deep Impact. Mamy statek kosmiczny Rosetta, który zmierza do innej komety, również będzie go obserwował z kosmosu. Mamy trzy Wielkie Obserwatoria NASA: Chandra, Hubble i Spitzer będą to obserwować. Trzy różne długości fal; Chandra to teleskop rentgenowski, a Hubble to teleskop do obrazowania optycznego i bliskiej podczerwieni. Będziemy też obserwować spektroskopię za pomocą Hubble'a. A potem Spitzer to teleskop na podczerwień. Więc będziemy ich używać. Podobnie jak wszystkie większe obserwatoria na całym świecie będą obserwować kometę przed, w trakcie i po zderzeniu. Mamy więc ogólnoświatową kampanię obserwacyjną.
Fraser: A jak zdjęcia z Deep Impact będą się różnić od zdjęć z Stardust?
Dr McFadden: To ciekawe, używam obrazów z Stardust do ćwiczenia interpretacji obrazów uzyskanych z Deep Impact. Przyjrzymy się bliżej Komecie Tempel 1 niż sonda Stardust; będziemy lecieć bliżej - będziemy lecieć 500 km od komety Tempel 1, podczas gdy statek kosmiczny Stardust był w odległości 1100 lub 1300 km.
Fraser: Pamiętam, że Gwiezdny Pył został dość trafiony gruzem, co zrobi Deep Impact, jeśli będzie bliżej komety?
Dr McFadden: Musisz pamiętać, że głównym celem Gwiezdnego Pyłu było zbieranie pyłu, więc chcieli zostać trafieni. Przylecieli więc do regionu o największej gęstości pyłu. Kiedy lecimy przez ten sam region, zmieniamy statek kosmiczny w tryb tarczy, aby chronić teleskop w czasie, gdy powinniśmy otrzymywać największą liczbę trafień z pyłu i gruzu. I faktycznie latamy pod kątem. Większość szczątków istnieje w płaszczyźnie orbity, w kierunku jej ruchu, więc statek kosmiczny przeleci obok niej pod kątem; więc minie krótki, 20-minutowy okres, kiedy nie będziemy obserwować, aby chronić kamery.
Fraser: kiedy Deep Impact zakończy swój przelot, czy będziesz mieć dodatkowe cele naukowe, do których chciałbyś użyć statku kosmicznego, gdy znajdzie się poza zasięgiem wizualnym Tempel 1?
Dr McFadden: Obecnie nie ma żadnych konkretnych planów obserwacji w kolejnej misji; które musi zostać zatwierdzone przez NASA. Przeprowadziliśmy pewne badania i wiemy, że możemy zaobserwować inną kometę lub dwie, ale nie otrzymaliśmy jeszcze na to zgody.
Fraser: A więc, w twoich najśmielszych snach, co pojawi się 4 lipca?
Dr McFadden: Cóż, moim najdzikszym marzeniem jest to, że impaktor wejdzie do komety i wyjdzie na drugą stronę, ale to mało prawdopodobne.
Fraser: No dobra, może mniej dziki sen.
Dr McFadden: Okej, mniej dzikie, w kolejności prawdopodobieństwa jest to, że kometa będzie miała na przykład konsystencję cegły, a impaktor uderzy ją i nie wyrządzi dużych szkód na powierzchni, ani też nie stworzy uderzenie, ponieważ kometa jest konsystencją cegły. Ale to też mało prawdopodobne. Z drugiej strony, co jeśli kometa jest jak płatki kukurydziane? Jeśli to jest jak płatki kukurydziane, powinniśmy uzyskać spektakularny pokaz ejecta. Nazywamy to kurtyną wypychającą podczas formowania krateru i mam nadzieję, że właśnie to zobaczymy, ponieważ byłoby to bardzo dramatyczne. Mamy nadzieję, że moglibyśmy oglądać, jak robimy szybkie zdjęcia z bardzo krótkimi czasami ekspozycji. Będziemy klikać w miarę upływu czasu. Jeśli mamy dużą kurtynę wyrzutową, powinniśmy być w stanie zobaczyć formę wyrzutową lub podróżować w przestrzeni, co pozwoli nam określić jak najwięcej informacji o wewnętrznej strukturze samej komety. Mam nadzieję, że tak się stanie.
