ستارداست (مركبة فضائية)

كانت مركبة ستاردست مسبارًا فضائيًا آليًا يزن 385 كيلوغرامًا، أطلقته وكالة ناسا في 7 فبراير 1999. تمثلت مهمتها الأساسية في جمع عينات من الغبار من غلاف المذنب وايلد 2 ، بالإضافة إلى عينات من الغبار الكوني ، وإعادتها إلى الأرض لتحليلها. وكانت أول مهمة من نوعها لإعادة العينات. وفي طريقها إلى المذنب وايلد2، حلقت المركبة أيضًا بالقرب من الكويكب 5535 آن فرانك ودرسته . أُنجزت المهمة الأساسية بنجاح في 15 يناير 2006 عندما عادت كبسولة إعادة العينات إلى الأرض. [ 10 ]  

بلغت مهمة التمديد، التي تحمل الاسم الرمزي NExT ، ذروتها في فبراير 2011 عندما اعترضت مركبة ستارداست المذنب تمبل 1 ، وهو جسم صغير في النظام الشمسي سبق أن زارته مركبة ديب  إمباكت في عام 2005. وتوقفت ستارداست عن العمل في مارس 2011.

في 14 أغسطس 2014، أعلن العلماء عن تحديد جزيئات غبار بين النجوم المحتملة من كبسولة ستارداست التي عادت إلى الأرض في عام 2006. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

خلفية المهمة

تاريخ

بدأ العلماء في ثمانينيات القرن الماضي بالسعي إلى إطلاق مهمة مخصصة لدراسة أحد المذنبات. وخلال أوائل التسعينيات، حققت عدة مهمات لدراسة مذنب هالي نجاحًا باهرًا، لتصبح أولى المهمات التي تُرسل بيانات دقيقة. إلا أن المهمة الأمريكية لدراسة المذنبات، " التحليق بالقرب من الكويكب" ، أُلغيت لأسباب تتعلق بالميزانية. وفي منتصف التسعينيات، قُدِّم دعم إضافي لمهمة أقل تكلفة، من فئة "ديسكفري" ، لدراسة مذنب وايلد  2 في عام 2004. [ 1 ]

تم اختيار مهمة ستاردست تنافسيًا في خريف عام 1995 ضمن برنامج ديسكفري التابع لناسا، وهي مهمة منخفضة التكلفة ذات أهداف علمية محددة بدقة. [ 1 ] : 5 بدأ بناء ستاردست في عام 1996، وخضعت لأقصى قيود التلوث، المستوى  الخامس من الحماية الكوكبية . ومع ذلك، اعتُبر خطر التلوث بين الكواكب بواسطة كائنات فضائية منخفضًا، [ 15 ] حيث كان يُعتقد أن اصطدام الجسيمات بسرعة تزيد عن 450 مترًا في الثانية (1000 ميل في الساعة) ، حتى في الهلام الهوائي ، قاتل لأي كائن حي دقيق معروف. [ 1 ] : 22-23 

تم اختيار المذنب وايلد  2 كهدف رئيسي للمهمة نظرًا للفرصة النادرة لرصد مذنب طويل الدورة اقترب من الشمس . وقد تحول المذنب منذ ذلك الحين إلى مذنب قصير الدورة بعد حدث وقع عام 1974، حيث  تأثر مدار وايلد 2 بجاذبية كوكب المشتري ، مما أدى إلى تقارب مداره من الشمس. وخلال التخطيط للمهمة، كان من المتوقع أن تبقى معظم المادة الأصلية التي تشكل منها المذنب محفوظة. [ 1 ] : 5

تضمنت الأهداف العلمية الرئيسية للمهمة ما يلي: [ 7 ]

  • توفير تحليق قريب لمذنب ذي أهمية (Wild  2) بسرعة منخفضة بما فيه الكفاية (أقل من 6.5  كم/ث) بحيث يكون من الممكن التقاط غبار المذنب بطريقة غير مدمرة باستخدام جامع الهلام الهوائي.
  • تسهيل اعتراض أعداد كبيرة من جزيئات الغبار بين النجوم باستخدام نفس وسيط التجميع، وأيضًا بأقل سرعة ممكنة.
  • إعادة أكبر عدد ممكن من الصور عالية الدقة لذيل المذنب ونواته، مع مراعاة قيود التكلفة الخاصة بالمهمة.

صُممت المركبة الفضائية وبُنيت وشُغّلت بواسطة شركة لوكهيد مارتن أسترونوتيكس كمهمة من فئة ديسكفري في دنفر، كولورادو. وقدّم مختبر الدفع النفاث (JPL) إدارة المهمة لقسم عمليات المهمة في وكالة ناسا. وكان الباحث الرئيسي في المهمة هو الدكتور  دونالد براونلي من جامعة واشنطن. [ 1 ] : 5

تصميم المركبات الفضائية

بلغ طول هيكل المركبة الفضائية 1.7 متر (5 أقدام و7 بوصات) ، وعرضه 0.66 متر ( قدمان وبوصتان) ، وهو تصميم مُقتبس من هيكل مركبة الفضاء العميق SpaceProbe التي طورتها شركة لوكهيد مارتن أسترونوتيكس . صُنع الهيكل بشكل أساسي من ألواح ألياف الجرافيت مع هيكل داعم من الألومنيوم على شكل قرص العسل أسفلها؛ وغُطيت المركبة الفضائية بالكامل بألواح من البوليسيانات والكابتون لمزيد من الحماية. وللحفاظ على انخفاض التكاليف، دُمجت في المركبة الفضائية العديد من التصاميم والتقنيات المستخدمة في مهمات سابقة أو التي طُوّرت سابقًا لمهمات مستقبلية من قِبل مبادرة تقنيات المركبات الفضائية الصغيرة (SSTI). احتوت المركبة الفضائية على خمسة أجهزة علمية لجمع البيانات، بما في ذلك صينية جمع عينات ستارداست ، التي أُعيدت إلى الأرض لتحليلها. [ 16 ]    

التحكم في الوضعية والدفع

تم تثبيت المركبة الفضائية على ثلاثة محاور باستخدام ثمانية محركات دفع أحادية الوقود من الهيدرازين بقوة 4.41 نيوتن ، وثمانية محركات دفع أخرى بقوة 1 نيوتن للحفاظ على التحكم في الوضع (الاتجاه)؛ كما تم تنفيذ مناورات الدفع البسيطة اللازمة بواسطة هذه المحركات. أُطلقت المركبة الفضائية بـ 80 كيلوغرامًا من الوقود. تم توفير معلومات تحديد موقع المركبة الفضائية بواسطة كاميرا نجمية تستخدم تقنية FSW لتحديد الوضع (البوصلة النجمية)، ووحدة قياس بالقصور الذاتي ، ومستشعرين شمسيين . [ 1 ] : 30-31 [ 16 ] تم توفير برنامج البوصلة النجمية بواسطة شركة Intelligent Decisions, Inc.   

الاتصالات

للتواصل مع شبكة الفضاء العميق ، أرسلت المركبة الفضائية البيانات عبر نطاق X باستخدام هوائي مكافئ عالي الكسب بطول 0.6 متر ( قدمان ) ، وهوائي متوسط ​​الكسب (MGA)، وهوائي منخفض الكسب (LGA) حسب مرحلة المهمة، وجهاز إرسال واستقبال بقدرة 15 واط مصمم أصلاً لمركبة كاسيني الفضائية . [ 1 ] : 32 [ 16 ]  

قوة

تم تزويد المسبار بالطاقة من خلال لوحين شمسيين ، يوفران متوسط  ​​طاقة يبلغ 330 واط. كما احتوى اللوحان على دروع ويبل لحماية الأسطح الحساسة من غبار المذنب الذي قد يكون ضارًا أثناء وجود المركبة الفضائية في غلاف المذنب وايلد  2. استُمدّ تصميم الألواح الشمسية بشكل أساسي من إرشادات تطوير المركبات الفضائية لمبادرة تكنولوجيا المركبات الفضائية الصغيرة (SSTI). ووفرت الألواح طريقة فريدة لتحويل توصيل السلاسل من التوالي إلى التوازي اعتمادًا على المسافة من الشمس. كما تم تضمين بطارية واحدة من النيكل والهيدروجين ( NiH₂ ) لتزويد المركبة الفضائية بالطاقة عندما تتلقى الألواح الشمسية كمية قليلة جدًا من ضوء الشمس. [ 1 ] : 31 [ 16 ]

حاسوب

كان الحاسوب الموجود على متن المركبة الفضائية يعمل باستخدام بطاقة معالج RAD6000 ذات 32 بت مقاومة للإشعاع . ولتخزين البيانات عندما تعذر على المركبة الفضائية الاتصال بالأرض، كانت بطاقة المعالج قادرة على تخزين 128 ميجابايت ، يشغل برنامج نظام الطيران 20% منها. برنامج النظام هو نسخة من VxWorks ، وهو نظام تشغيل مضمن طورته شركة Wind River Systems . [ 1 ] : 31 [ 16 ] 

الأدوات العلمية

كاميرا الملاحة ( NC )
صُممت هذه الكاميرا لاستهداف المذنب وايلد  2 أثناء تحليقه بالقرب من نواته. تلتقط صورًا بالأبيض والأسود عبر عجلة مرشحات، مما يُتيح تجميع صور ملونة ورصد انبعاثات معينة من الغاز والغبار في غلاف المذنب. كما تلتقط صورًا بزوايا طور مختلفة ، مما يُتيح إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للهدف لفهم أصل النواة وشكلها وعدم تجانسها المعدني على سطحها بشكل أفضل. تستخدم الكاميرا المجموعة البصرية من كاميرا فوياجر ذات الزاوية الواسعة. وهي مُجهزة أيضًا بمرآة مسح لتغيير زاوية الرؤية وتجنب الجسيمات التي قد تُلحق الضرر بالمذنب. ولأغراض الاختبار البيئي والتحقق من كاميرا NAVCAM، استُخدمت مجموعة الكاميرا الاحتياطية الوحيدة المتبقية من فوياجر كمُجمِّع أشعة لاختبار بصريات التصوير الأساسية. تم تصوير هدف عند نقطة التركيز للكاميرا الاحتياطية عبر المسار البصري لكاميرا NAVCAM للتحقق من ذلك. [ 17 ] [ 18 ]
محلل الغبار المذنبي والغبار بين النجوم ( CIDA )
محلل الغبار عبارة عن مطياف كتلة قادر على توفير الكشف والتحليل الفوري لبعض المركبات والعناصر. تدخل الجسيمات إلى الجهاز بعد اصطدامها بلوحة فضية ، ثم تنتقل عبر أنبوب إلى الكاشف. يستطيع الكاشف بعد ذلك تحديد كتلة الأيونات المنفصلة عن طريق قياس الزمن الذي يستغرقه كل أيون للدخول إلى الجهاز والمرور عبره. وقد زُودت أجهزة مماثلة أيضًا في كل من جيوتو وفيغا 1 و 2 . [ 19 ] [ 20 ]  
جهاز مراقبة تدفق الغبار ( DFMI )
تقع وحدة الاستشعار على درع ويبل في مقدمة المركبة الفضائية، وتوفر بيانات حول تدفق وتوزيع أحجام الجسيمات في البيئة المحيطة بـ Wild  2. وتسجل البيانات عن طريق توليد نبضات كهربائية عند اصطدام جسيمات عالية الطاقة، لا يتجاوز حجمها بضعة ميكرومترات، بمستشعر بلاستيكي مستقطب خاص (PVDF). [ 21 ] [ 22 ]
  • الباحث الرئيسي: أنتوني توزولينو / جامعة شيكاغو ( موقع إلكتروني )
  • البيانات: أرشيف بيانات PDS/SBN ، أرشيف بيانات PDS/SBN EDR
مجموعة عينات ستارداست ( SSC )
يستخدم جامع الجسيمات مادة الهلام الهوائي ، وهي مادة منخفضة الكثافة، خاملة، دقيقة المسام، وقائمة على السيليكا، لالتقاط حبيبات الغبار أثناء مرور المركبة الفضائية عبر غلاف مذنب وايلد  2. بعد اكتمال جمع العينات، يعود الجامع إلى كبسولة إعادة العينات للدخول إلى الغلاف الجوي للأرض. تُستعاد الكبسولة التي تحتوي على العينات من سطح الأرض وتُدرس. [ 23 ] [ 24 ]
  • الباحث الرئيسي: دونالد براونلي / جامعة واشنطن
  • البيانات: أرشيف بيانات درجة الحرارة PDS/SBN ، أرشيف بيانات تحديد المواقع PDS/SBN
تجربة العلوم الديناميكية ( DSE )
ستعتمد التجربة بشكل أساسي على نظام الاتصالات اللاسلكية في النطاق X لإجراء دراسات علمية راديوية على متن المذنب وايلد  2، لتحديد كتلته؛ كما ستُستخدم وحدة القياس بالقصور الذاتي لتقدير تأثير تصادمات الجسيمات الكبيرة على المركبة الفضائية. [ 25 ] [ 26 ]

مجموعة العينات

تُجمع جزيئات المذنبات والغبار بين النجوم في هلام هوائي منخفض الكثافة للغاية . تحتوي صينية التجميع، بحجم مضرب التنس، على تسعين قطعة من الهلام الهوائي، مما يوفر مساحة سطح تزيد عن 1000  سنتيمتر مربع لالتقاط حبيبات غبار المذنبات والغبار بين النجوم .

لجمع الجسيمات دون إتلافها، استُخدمت مادة صلبة سيليكونية ذات بنية مسامية تشبه الإسفنج  ، حيث يشكل الفراغ 99.8% من حجمها. يتميز الهلام الهوائي بكثافة تعادل 1/1000  من كثافة الزجاج ، وهو مادة صلبة سيليكونية أخرى يمكن مقارنته بها. عندما يصطدم جسيم بالهلام الهوائي، ينغرس فيه، مُشكلاً مسارًا طويلًا يصل طوله إلى 200 ضعف  طول الحبيبة. تم تعبئة الهلام الهوائي في شبكة من الألومنيوم، ثم وُضع داخل كبسولة إعادة العينات (SRC)، التي كان من المقرر إطلاقها من المركبة الفضائية أثناء مرورها بالأرض عام 2006.

لتحليل الهلام الهوائي بحثًا عن الغبار بين النجوم، سيلزم التقاط مليون صورة لتصوير جميع الحبيبات التي تم أخذ عينات منها. سيتم توزيع الصور على مستخدمي أجهزة الكمبيوتر المنزلية للمساعدة في دراسة البيانات باستخدام برنامج بعنوان Stardust@home . في أبريل 2014، أفادت وكالة ناسا أنها استعادت سبع جزيئات من الغبار بين النجوم من الهلام الهوائي. [ 27 ]

شريحة ستارداست الدقيقة

أُطلق مسبار ستاردست حاملاً مجموعتين من رقائق السيليكون المربعة المتطابقة، قياس كل زوج منها 10.16 سنتيمتر (4 بوصات) . يحمل كل زوج منها نقوشاً لأكثر من مليون اسم لأشخاص شاركوا في برنامج التوعية العامة عبر ملء استمارات الإنترنت المتاحة في أواخر عام 1997 ومنتصف عام 1998. وُضع أحد الزوجين من الرقائق الدقيقة على المركبة الفضائية، بينما رُبط الآخر بكبسولة إعادة العينات. [ 1 ] : 24 

نبذة عن المهمة

الإطلاق والمسار

رسم متحرك لمسار مركبة ستارداست من 7 فبراير 1999 إلى 7 أبريل 2011. ستارداست · 81P/Wild · Earth · 5535 Annefrank · Tempel 1              

أُطلق مسبار ستاردست  في تمام الساعة 21:04:15 بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) يوم 7 فبراير 1999، من قِبل وكالة ناسا من مجمع الإطلاق الفضائي  17A في قاعدة كيب كانافيرال الجوية بولاية فلوريدا، على متن صاروخ الإطلاق دلتا  2 7426. استغرقت عملية الاحتراق الكاملة 27  دقيقة، مما أدخل المسبار في مدار حول الشمس، والذي سيُمكّنه من الدوران حول الشمس والمرور بالقرب من الأرض في مناورة مساعدة الجاذبية عام 2001، للوصول إلى الكويكب 5535 آن فرانك عام 2002 والمذنب وايلد  2 عام 2004 بسرعة تحليق منخفضة بلغت 6.1  كم/ث. في عام 2004، أجرى المسبار تصحيحًا لمساره سمح له بالمرور بالقرب من الأرض مرة ثانية عام 2006، لإطلاق كبسولة إعادة العينات للهبوط في بحيرة بونفيل المالحة بولاية يوتا . [ 1 ] : 14-22 [ 7 ]

خلال اللقاء الثاني مع الأرض، أُطلقت كبسولة إعادة العينات في 15 يناير 2006. [ 7 ] وبعد ذلك مباشرة، وُضعت المركبة الفضائية " ستاردست " في مناورة تحويل لتجنب دخول الغلاف الجوي بجانب الكبسولة. وبقي أقل من 20 كيلوغرامًا من الوقود على متنها بعد المناورة. [ 7 ] وفي 29 يناير 2006، وُضعت المركبة الفضائية في وضع السبات، مع تشغيل الألواح الشمسية وجهاز الاستقبال فقط، في مدار شمسي مركزي مدته 3 سنوات، من شأنه أن يعيدها إلى جوار الأرض في 14 يناير 2009. [ 7 ] [ 28 ]

تمت الموافقة على تمديد المهمة في 3 يوليو 2007، لإعادة تشغيل المركبة الفضائية بكامل طاقتها للتحليق بالقرب من المذنب تمبل  1 في عام 2011. وكان تمديد المهمة هو الأول الذي يعيد زيارة جرم صغير في النظام الشمسي ، واستخدم الوقود المتبقي، مما يشير إلى نهاية العمر الافتراضي للمركبة الفضائية. [ 29 ]

الجدول الزمني للرحلة [ 7 ] [ 30 ]
تاريخحدث
1999-02-07
تم إطلاق المركبة الفضائية في الساعة 21:04:15.238  بالتوقيت العالمي المنسق [ 4 ]
2000-05-01
اختبار جمع عينات ستارداست.
15-11-2000
مناورة مساعدة الجاذبية الأرضية
18-04-2002
رقم قياسي جديد في رحلات الفضاء: أبعد جسم يعمل بالطاقة الشمسية على بعد 2.72 وحدة فلكية . [ 32 ] 
2002-11-02
لقاء تحليقي مع 5535 آن فرانك
2004-01-02
لقاء سريع مع وايلد 2
15 يناير 2006
عودة كبسولة العينة إلى الأرض.
2011-02-15
مواجهة جوية مع تمبل 1 .
24-03-2011
نهاية المهمة.

لقاء مع آن فرانك

في تمام الساعة 04:50:20  بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) من يوم 2 نوفمبر 2002، اقتربت مركبة ستاردست الفضائية من الكويكب 5535  آن فرانك من مسافة 3079 كيلومترًا (1913 ميلًا) . [ 7 ] تراوحت زاوية طور الشمس بين 130 درجة و47 درجة خلال فترة الرصد. استُخدم هذا الاقتراب بشكل أساسي كاختبار هندسي للمركبة الفضائية والعمليات الأرضية استعدادًا للاقتراب من المذنب وايلد 2 في عام 2003. [ 7 ]     

مواجهة مع وايلد 2

في تمام الساعة 19:21:28  بالتوقيت العالمي المنسق، في 2 يناير 2004، اقتربت مركبة ستاردست من المذنب وايلد  2 [ 34 ] من جهة الشمس بسرعة نسبية بلغت 6.1  كم/ث على مسافة 237 كم (147 ميلًا) . [ 7 ] كان من المخطط أصلاً أن تكون مسافة الاقتراب 150 كم (93 ميلًا) ، ولكن تم تغييرها بعد أن قام مجلس مراجعة السلامة بزيادة أقرب مسافة اقتراب لتقليل احتمالية حدوث اصطدامات غبارية كارثية. [ 7 ]    

كانت السرعة النسبية بين المذنب والمركبة الفضائية كبيرة لدرجة أن المذنب تجاوز المركبة من الخلف أثناء دورانهما حول الشمس. خلال هذا الاقتراب، كانت المركبة الفضائية على الجانب المضاء بنور الشمس من النواة، تقترب بزاوية طور شمسي تبلغ 70  درجة، وتصل إلى أدنى زاوية لها وهي 3  درجات عند أقرب نقطة، ثم تغادر بزاوية طور تبلغ 110  درجات. [ 7 ] تم استخدام برنامج AutoNav أثناء التحليق. [ 35 ] : 11

أثناء التحليق القريب، قامت المركبة الفضائية بنشر لوحة جمع العينات لجمع عينات من حبيبات الغبار من الغلاف الغازي ، والتقطت صورًا تفصيلية للنواة الجليدية . [ 36 ]

استكشاف جديد لمعبد تيمبل 1 (NExT)

تطلق المركبة الفضائية معززاتها لاستنزاف وقودها، منهية بذلك مهمتها.
تصور فني لمركبة ستارداست الفضائية وهي تقوم بعملية احتراق حتى نفاد الوقود في نهاية مهمة ستارداست نيكست .

في 19 مارس 2006، أعلن علماء مهمة ستاردست أنهم يدرسون إمكانية إعادة توجيه المركبة الفضائية في مهمة ثانوية لتصوير المذنب تمبل  1. وكان هذا المذنب هدفًا سابقًا لمهمة ديب  إمباكت عام 2005، التي أرسلت مسبارًا إلى سطحه. وقد يكون هذا التوسع في المهمة بالغ الأهمية لجمع صور لفوهة الاصطدام التي لم تنجح ديب إمباكت في التقاطها بسبب الغبار الناتج عن الاصطدام الذي حجب سطح المذنب.

في 3 يوليو/تموز 2007، تمت الموافقة على تمديد المهمة وتغيير اسمها إلى "الاستكشاف الجديد لمذنب تمبل  1 " (NExT). كان من شأن هذا الاستكشاف أن يوفر أول نظرة على التغيرات التي تطرأ على نواة المذنب بعد اقترابه من الشمس. كما ساهم مشروع NExT في توسيع نطاق رسم خرائط تمبل  1، ليصبح بذلك أكثر نواة مذنب تم رسم خرائطها حتى الآن. وكان من شأن هذه الخرائط أن تساعد في الإجابة على أهم التساؤلات المتعلقة بجيولوجيا نواة المذنب. وكان من المتوقع أن تستهلك مهمة التحليق جميع الوقود المتبقي تقريبًا، مما يشير إلى نهاية عمر المركبة الفضائية. [ 29 ] وكان برنامج AutoNav (للملاحة الذاتية) سيتحكم بالمركبة الفضائية لمدة 30 دقيقة قبل الاقتراب. [ 37 ]

تضمنت أهداف المهمة ما يلي: [ 37 ]

الأهداف الرئيسية
  • توسيع الفهم الحالي للعمليات التي تؤثر على أسطح نوى المذنبات من خلال توثيق التغييرات التي حدثت على المذنب تمبل  1 بين مرورين متتاليين بنقطة الحضيض، أو مدارين حول الشمس.
  • توسيع نطاق رسم الخرائط الجيولوجية لنواة تمبل  1 لتوضيح مدى وطبيعة الطبقات، والمساعدة في تحسين نماذج تكوين وبنية نوى المذنبات.
  • توسيع نطاق دراسة رواسب التدفق السلس والمناطق النشطة والتعرض المعروف لجليد الماء.
الأهداف الثانوية
  • من المحتمل تصوير وتوصيف الفوهة الناتجة عن عملية "ديب إمباكت" في يوليو 2005، وذلك لفهم أفضل لبنية وخصائص النوى المذنبة وتوضيح عمليات تكوين الفوهات عليها.
  • قم بقياس كثافة وتوزيع كتلة جزيئات الغبار داخل الغلاف الجوي باستخدام جهاز مراقبة تدفق الغبار.
  • قم بتحليل تركيب جزيئات الغبار داخل الغلاف الغازي باستخدام جهاز تحليل الغبار بين النجوم والمذنبات.

المواجهة مع تمبل 1

في تمام الساعة 04:39:10  بالتوقيت العالمي المنسق (UTC) يوم 15 فبراير 2011، اقتربت مركبة ستاردست-نكست  من فوهة تمبل 1 من مسافة 181 كيلومترًا (112 ميلًا) . [ 8 ] [ 9 ] وتم التقاط ما يُقدّر بـ 72 صورة خلال هذا الاقتراب. أظهرت هذه الصور تغيرات في تضاريس الفوهة، وكشفت عن أجزاء منها لم يسبق أن رصدتها مركبة ديب إمباكت . [ 38 ] كما رُصد موقع الاصطدام من مركبة ديب إمباكت ، إلا أنه كان بالكاد مرئيًا بسبب ترسب المواد عائدةً إلى الفوهة. [ 39 ]   

نهاية المهمة الممتدة

في 24 مارس 2011، حوالي الساعة 23:00  بالتوقيت العالمي المنسق، أجرت المركبة الفضائية "ستاردست" عملية احتراق لاستهلاك ما تبقى لديها من وقود. [ 33 ] كان الوقود المتبقي في المركبة ضئيلاً، وكان العلماء يأملون أن تساعد البيانات التي جُمعت في تطوير نظام أكثر دقة لتقدير مستويات الوقود في المركبات الفضائية. بعد جمع البيانات، لم يعد بالإمكان توجيه الهوائي، وتم إيقاف تشغيل جهاز الإرسال. أرسلت المركبة إشارة تأكيد من مسافة تقارب 312 مليون كيلومتر (194 مليون ميل) في الفضاء. [ 5 ]    

نموذج إرجاع

كبسولة الهبوط كما تظهر على الأرض في ميدان اختبار وتدريب يوتا
كبسولة الهبوط كما رآها فريق الإنقاذ

في 15 يناير 2006، الساعة 05:57  بالتوقيت العالمي المنسق، انفصلت كبسولة إعادة العينات بنجاح عن مركبة ستاردست الفضائية . ودخلت الكبسولة الغلاف الجوي للأرض مجددًا الساعة 09:57  بالتوقيت العالمي المنسق، [ 40 ] بسرعة 12.9 كم/ث ، وهي أسرع سرعة دخول للغلاف الجوي للأرض على الإطلاق لجسم من صنع الإنسان. [ 41 ] واتبعت الكبسولة مسارًا حادًا أثناء دخولها الغلاف الجوي، حيث انخفضت سرعتها من 36 ماخ إلى سرعة دون سرعة الصوت في غضون 110 ثوانٍ. [ 42 ] وبلغت ذروة التباطؤ 34 جي ، [ 43 ] بعد 40 ثانية من دخولها الغلاف الجوي على ارتفاع 55 كم فوق سبرينغ كريك، نيفادا . [ 42 ] وصل الدرع الحراري المصنوع من الكربون المشبع بالفينول (PICA) ، والذي أنتجته شركة Fiber Materials Inc.، إلى درجة حرارة تزيد عن 2900 درجة مئوية خلال عملية إعادة الدخول الحادة هذه. [ 44 ] ثم هبطت الكبسولة بالمظلة على الأرض، واستقرت أخيرًا في تمام الساعة 10:12 بالتوقيت العالمي المنسق في ميدان يوتا للاختبار والتدريب ، بالقرب من ميدان دوجواي التابع للجيش الأمريكي . [ 6 ] [ 45 ] بعد ذلك، نُقلت الكبسولة بواسطة طائرة عسكرية من يوتا إلى قاعدة إلينغتون الجوية في هيوستن ، تكساس ، ثم نُقلت برًا في قافلة غير معلنة إلى مرفق حفظ المواد الكوكبية في مركز جونسون للفضاء في هيوستن لبدء التحليل. [ 7 ] [ 46 ]        

معالجة العينات

حبيبات غبار مرئية في جامع الهلام الهوائي
حبيبات غبار مرئية في جامع الهلام الهوائي

نُقلت حاوية العينة إلى غرفة نظيفة ذات مستوى نظافة يفوق مستوى نظافة  غرفة العمليات في المستشفى بمئة ضعف، وذلك لضمان عدم تلوثها بغبار الفضاء بين النجوم وغبار المذنبات. [ 47 ] أشارت التقديرات الأولية إلى وجود مليون ذرة غبار مجهرية على الأقل عالقة في جامع الهلام الهوائي . وُجد أن عشرة جزيئات يبلغ حجمها 100 ميكرومتر (0.1 مم) على الأقل، بينما بلغ حجم أكبرها حوالي 1000 ميكرومتر (1 مم). كما عُثر على ما يُقدّر بنحو 45 أثرًا لغبار الفضاء بين النجوم على جامع العينة، الموجود على الجانب الخلفي من جامع غبار المذنبات. ويقوم فريق من المتطوعين برصد وتحليل حبيبات الغبار من خلال مشروع العلوم المدنية " Stardust@Home" .       

بلغت الكتلة الإجمالية للعينة التي تم جمعها حوالي 1  ملغ. [ 48 ]

في ديسمبر 2006، نُشرت سبع أوراق بحثية في مجلة ساينس العلمية ، تناولت التفاصيل الأولية لتحليل العينات. ومن بين النتائج: مجموعة واسعة من المركبات العضوية ، بما في ذلك مركبان يحتويان على نيتروجين قابل للاستخدام بيولوجيًا؛ وهيدروكربونات أليفاتية محلية ذات سلاسل أطول من تلك المرصودة في الوسط بين النجوم المنتشر ؛ ووجود كميات وفيرة من السيليكات غير المتبلورة بالإضافة إلى السيليكات المتبلورة مثل الأوليفين والبيروكسين ، مما يثبت التوافق مع اختلاط مواد النظام الشمسي والمواد بين النجوم، وهو ما استُنتج سابقًا طيفيًا من الملاحظات الأرضية؛ [ 49 ] كما وُجد غياب السيليكات المائية ومعادن الكربونات، مما يشير إلى عدم وجود معالجة مائية لغبار المذنب؛ كما وُجدت كميات محدودة من الكربون النقي ( CHON ) في العينات المُعادة؛ ووُجدت مادة الميثيل أمين والإيثيل أمين في الهلام الهوائي، لكنها لم تكن مرتبطة بجزيئات محددة.

في عام ٢٠١٠، أعلن الدكتور أندرو ويستفال أن بروس هدسون، المتطوع في مشروع Stardust@home، عثر على مسار (مُسمى "I1043,1,30") بين العديد من صور الهلام الهوائي الذي قد يحتوي على حبة غبار بين النجوم. [ ٥٠ ] يتيح البرنامج للمتطوع التعرف على أي اكتشافات وتسميتها. أطلق هدسون على اكتشافه اسم "أوريون". [ ٥١ ]

شهادة Stardust@Home

في أبريل 2011، اكتشف علماء من جامعة أريزونا أدلة على وجود ماء سائل في المذنب وايلد 2. فقد عثروا على معادن كبريتيد الحديد والنحاس التي لا بد أنها تشكلت في وجود الماء. هذا الاكتشاف يُفند الاعتقاد السائد بأن المذنبات لا تصل إلى درجة حرارة كافية لإذابة كتلتها الجليدية. [ 52 ] وفي ربيع 2014، أُعلن عن استعادة جزيئات من الغبار بين النجوم من مهمة ستارداست التابعة لبرنامج ديسكفري. [ 53 ]

تتوفر عينات غبار النجوم حاليًا للجميع للتعرف عليها بعد إكمال التدريب على صفحة الويب الخاصة بجامعة بيركلي. [ 54 ]

موقع المركبة الفضائية

توجد كبسولة العودة حاليًا في المتحف الوطني للطيران والفضاء في واشنطن العاصمة. وقد بدأ عرضها هناك في 1 أكتوبر 2008، بمناسبة الذكرى الخمسين لتأسيس وكالة ناسا. تُعرض كبسولة العودة في وضعية جمع العينات، إلى جانب عينة من الهلام الهوائي المستخدم في جمع العينات. [ 55 ]

نتائج

تُظهر عينات المذنبات أن المناطق الخارجية للنظام الشمسي المبكر لم تكن معزولة، ولم تكن ملاذًا آمنًا للمواد بين النجوم. [ 56 ] تشير البيانات إلى أن مواد النظام الشمسي الداخلية ذات درجات الحرارة العالية تشكلت ثم انتقلت لاحقًا إلى حزام كايبر . [ 57 ]

جليسين

في عام ٢٠٠٩، أعلنت وكالة ناسا أن العلماء اكتشفوا لأول مرة أحد المكونات الكيميائية الأساسية للحياة في مذنب: حمض الجلايسين الأميني، الذي تم رصده في المادة المقذوفة من المذنب وايلد  ٢ عام ٢٠٠٤ والتي التقطها مسبار ستاردست . وقد رُصد الجلايسين سابقًا في النيازك، كما توجد ملاحظات في سحب الغاز بين النجوم، إلا أن اكتشاف ستاردست يُعد الأول من نوعه في مواد المذنبات. وتشير تحليلات النظائر إلى أن القصف الشديد المتأخر تضمن اصطدامات مذنبية بعد تكوّن الأرض وقبل تطور الحياة. [ ٥٨ ] وعلّق كارل بيلشر، رئيس معهد علم الأحياء الفلكي التابع لناسا، قائلاً: "إن اكتشاف الجلايسين في مذنب يدعم فكرة أن المكونات الأساسية للحياة منتشرة في الفضاء، ويعزز الحجة القائلة بأن الحياة في الكون قد تكون شائعة وليست نادرة." [ ٥٩ ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ ٦ ٧ ٨ ٩ ١٠ ١١ ١٢ ١٣ "إطلاق ستارداست" (ملف PDF) . jpl.nasa.gov (مجموعة مواد صحفية). ناسا . فبراير ١٩٩٩. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في ١٦ نوفمبر ٢٠٠١.
  2. "غبار النجوم" . solarsystem.nasa.gov . ناسا . 22 ديسمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2022 .
  3. "معلومات الجهاز المضيف: ستارداست" . نظام البيانات الكوكبية . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2018 .
  4. 1 2 "Stardust/NExT" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يناير 2018 .
  5. 1 2 3 دي سي أغل؛ دواين براون (25 مارس 2011). "مركبة ناسا الفضائية ستارداست تُنهي عملياتها رسميًا" . nasa.gov . ناسا . مؤرشف من الأصل في 10 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2016 .
  6. 1 2 3 هازل موير (15 يناير 2006). "هبوط كمية صغيرة من غبار المذنب بسلام على الأرض" . مجلة نيو ساينتست . تاريخ الاسترجاع: 20 يناير 2018 .
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 "معلومات المهمة: ستارداست" . نظام البيانات الكوكبية . تم الاسترجاع في 20 يناير 2018 .
  8. 1 2 3 4 5 6 7 "معلومات المهمة: NEXT" . نظام البيانات الكوكبية . تم الاسترجاع في 20 يناير 2018 .
  9. ١ ٢ ٣ ٤ توني غريسيوس، محرر. (١٤ فبراير ٢٠١١). "مركبة ستارداست الفضائية التابعة لناسا تُكمل تحليقها بالقرب من مذنب" . ناسا. مؤرشف من الأصل في ٤ يونيو ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه في ٢٠ يناير ٢٠١٨ .
  10. كريس دولمتش (15 يناير 2006). "مركبة ناسا الفضائية تعود بعينات من مذنب بعد قطع مسافة 2.9 مليار ميل" . بلومبيرغ نيوز . مؤرشف من الأصل في 28 مارس 2014. 
  11. دي سي أغل؛ دواين براون؛ ويليام جيفز (14 أغسطس 2014). "ستاردست يكتشف جسيمات فضائية بين النجوم محتملة" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2014 .
  12. مارسيا دان (14 أغسطس 2014). "البقع العائدة من الفضاء قد تكون زوارًا من كائنات فضائية" . وكالة أسوشيتد برس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2014 .
  13. إريك هاند (14 أغسطس 2014). "سبع حبيبات من الغبار بين النجوم تكشف أسرارها" . مجلة ساينس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2014 .
  14. أ. ج. ويستفال؛ ر. م. ستراود؛ هـ. أ. بيشتل؛ ف. إ. برينكر؛ أ. ل. باتروورث؛ ج. ج. فلين؛ د. ر. فرانك؛ ز. غينسفورث؛ ج. ك. هيلير؛ وآخرون (2014). "دليل على الأصل بين النجومي لسبع جزيئات غبار جمعتها المركبة الفضائية ستارداست" (ملف PDF) . مجلة ساينس . 345 (6198): 786-791 . Bibcode : 2014Sci ... 345..786W . doi : 10.1126/science.1252496 . hdl : 2381/32470 . PMID : 25124433. S2CID : 206556225 .   
  15. "المذنبات ومسألة الحياة" . ناسا . مؤرشف من الأصل في 29 أبريل 2001.
  16. 1 2 3 4 5 "وصف نظام رحلة ستارداست" . stardust.jpl.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 فبراير 2011 .
  17. 1 2 آر إل نيوبورن الابن؛ س. بهاسكاران؛ تي سي دوكسبوري؛ جي فراشيتي؛ ت. رادي؛ م. شوشيرت (14 أكتوبر 2003). "كاميرا تصوير غبار النجوم" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 108 (8116): 8116. بيب كود : 2003JGRE..108.8116N . دوى : 10.1029/2003JE002081 .
  18. "ستاردست: كاميرا التصوير والملاحة" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2011 .
  19. 1 2 جي كيسل؛ أ. جلاسماكرز؛ إي جرون؛ حاء هنكل؛ هـ. هوفنر؛ جي هيرندل؛ هـ. فون هورنر؛ ك. هورنونج؛ إي كيه جيسبرجر؛ وآخرون . (2003). "محلل الغبار المذنب والبيننجمي للمذنب وايلد 2" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 108 (E10): 8114. بيب كود : 2003JGRE..108.8114K . دوى : 10.1029/2003JE002091 .  
  20. "ستاردست: محلل الغبار المذنبي وبين النجوم (CIDA)" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2011 .
  21. 1 2 أ. ج. توزولينو (2003). "جهاز رصد تدفق الغبار لمهمة ستارداست إلى المذنب وايلد 2". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 108 (E10) 2003JE002086: 8115. Bibcode : 2003JGRE..108.8115T . doi : 10.1029/2003JE002086 . 
  22. "ستاردست: أداة رصد تدفق الغبار (DFMI)" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2011 .
  23. 1 2 ب. تسو؛ د. إي. براونلي؛ س. أ. ساندفورد؛ ف. هورز؛ م. إي. زولينسكي (2003). "وايلد 2 وجمع العينات بين النجوم وعودتها إلى الأرض" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 108 (E10): 8113. Bibcode : 2003JGRE..108.8113T . doi : 10.1029/2003JE002109 . 
  24. "جمع عينات غبار النجوم" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2011 .
  25. 1 2 جون د. أندرسون؛ يونيس ل. لاو؛ مايكل ك. بيرد؛ بنتون س. كلارك؛ جياكومو جيامبييري؛ مارتن باتزولد (2003). "العلوم الديناميكية في مهمة ستارداست" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 108 (E10): 8117. Bibcode : 2003JGRE..108.8117A . doi : 10.1029/2003JE002092 . S2CID 14492615 . 
  26. "غبار النجوم: العلوم الديناميكية" . nssdc.gsfc.nasa.gov . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 فبراير 2011 .
  27. آرون ل. غرونستال (28 أبريل 2014). "سبع عينات من نشأة النظام الشمسي" . phys.org .
  28. أليسيا تشانغ. "وضع ستارداست في وضع السبات" . Space.com . مؤرشف من الأصل في 31 يناير 2006.
  29. ١ ٢ "ستاردست/نيكست - خمسة أشياء عن مذنب ناسا في عيد الحب" . nasa.gov . ناسا . ١٠ فبراير ٢٠١١. مؤرشف من الأصل في ١٨ يونيو ٢٠١٧. تم الاطلاع عليه في ١٢ فبراير ٢٠١١ .
  30. "ستاردست: الجدول الزمني للمهمة" . nasa.gov (بيان صحفي). ناسا . 14 فبراير 2011. مؤرشف من الأصل في 15 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه في 19 فبراير 2011 .
  31. دونالد سافاج؛ مارثا ج. هيل (11 يناير 2001). "ستاردست تستطيع الرؤية بوضوح الآن - قبيل مرورها بالقرب من الأرض" . stardust.jpl.nasa.gov . ناسا . مؤرشف من الأصل في 29 يناير 2001.
  32. ستيف غاسنر؛ خالد شارميت؛ بول ستيلا؛ كالفن كريغ؛ سوزان موماو (2003). مصفوفة ستارداست الشمسية . المؤتمر العالمي الثالث لتحويل الطاقة الكهروضوئية. 11-18 مايو 2003. أوساكا، اليابان.
  33. ١ ٢ "غبار النجوم التابع لناسا: جيد حتى آخر قطرة" . nasa.gov . ناسا . ٢٣ مارس ٢٠١١. مؤرشف من الأصل في ٢٧ أبريل ٢٠١١. تم الاطلاع عليه في ٢٠ يناير ٢٠١٨ .
  34. ديفيد إي. ويليامز (13 يناير 2006). "مركبة فضائية تعيد غبار المذنب إلى الأرض" . سي إن إن . مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2006.
  35. شيام بهاسكاران (2012). "الملاحة الذاتية لمهام الفضاء السحيق" (ملف PDF) . مؤتمر SpaceOps 2012. doi : 10.2514/6.2012-1267135 . S2CID 53695269. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 13 أغسطس 2019. 
  36. "غبار النجوم" . www.extrasolar-planets.com . الكواكب الخارجية. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 أغسطس 2009.
  37. 1 2 "ستاردست-نكست" (ملف PDF) (مجموعة مواد صحفية). ناسا . فبراير 2011. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 27 يونيو 2011.
  38. كيمبرلي سيغال؛ جون زاريلا (16 فبراير 2011). "فوهة على مذنب 'شفت نفسها جزئياً'"" . CNN . مؤرشف من الأصل في 25 مارس 2014.
  39. تي إل فارنهام؛ ب. سيمينوف (يناير 2010). "بيانات درجة حرارة ستارداست إس آر سي الإصدار 1.0" . نظام البيانات الكوكبية . 8187. ناسا . رمز المرجع : 2010PDSS.8187E....F .
  40. "إعادة عينة ستارداست" (ملف PDF) . jpl.nasa.gov (مجموعة مواد صحفية). ناسا . يناير 2006.
  41. ١ ٢ محاكاة دخول مركبة ستاردست إلى الغلاف الجوي على يوتيوب. تتوافق البيانات في المحاكاة مع قراءات فريق المراقبة المحمول جواً الذي يرصد عملية الدخول، والمتاحة على موقع الأرشيف في Ghostarchive و Wayback Machine : Stardust Capsule Reentry على يوتيوب
  42. دي أو ريفيل؛ دبليو إن إدواردز (2007). "غبار النجوم - سقوط نيزك اصطناعي منخفض السرعة واستعادته: 15 يناير 2006" . علم النيازك والكواكب . 42 (2): 271-299 . رمز Bibcode : 2007M & PS...42..271R . doi : 10.1111/j.1945-5100.2007.tb00232.x . 
  43. مايكل دبليو. وينتر؛ كيري أ. ترامبل (2010). "الرصد الطيفي لدخول الغبار النجمي في نطاق الأشعة فوق البنفسجية القريبة باستخدام SLIT: استنتاج درجات حرارة السطح وإشعاع البلازما" (ملف PDF) . ناسا . 
  44. "قصة ناسا عن المذنب تختتم بنجاح في صحراء يوتا" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2008 .
  45. جيمس أوبيرغ (18 يناير 2006). "العلماء في غاية السعادة بعينات المذنب" . إم إس إن بي سي . مؤرشف من الأصل في 7 أغسطس 2014. تم الاطلاع عليه في 1 يونيو 2018 .
  46. مارك كارو (17 يناير 2006). "شحنة ستارداست تصل إلى هيوستن في سرية تامة" . www.chron.com . تاريخ الاطلاع: 4 مارس 2008 .
  47. "مجموعة عينات غبار النجوم" . مركز جونسون للفضاء .
  48. ر. فان بوكيل؛ م. مين؛ ش. لينرت؛ إل بي إف إم ووترز؛ أ. ريتشيتشي؛ أ. تشيسنو؛ س. دومينيك؛ و. جافي؛ أ. دوتري؛ وآخرون (2004). "اللبنات الأساسية للكواكب ضمن المنطقة "الأرضية " للأقراص الكوكبية الأولية". مجلة نيتشر . 432 (7016): 479-482 . Bibcode : 2004Natur.432..479V . doi : 10.1038/nature03088 . PMID 15565147. S2CID 4362887 .   
  49. بول رينكون (5 مارس 2010). "ربما يكون المسبار قد عثر على غبار كوني" . بي بي سي نيوز .
  50. إيه جيه ويستفال؛ سي. ألين؛ إس. بايت؛ آر. باستيان؛ إتش. بيشتل؛ بي. بلويه؛ جيه. بورغ؛ إف. برينكر؛ جيه. بريدجز؛ وآخرون . تحليل مسارات "منتصف الليل" في جامع الغبار بين النجوم ستاردست: اكتشاف محتمل لحبيبة غبار بين النجوم معاصرة (ملف PDF) . المؤتمر الحادي والأربعون لعلوم القمر والكواكب. 
  51. سيسيل لوبلان (7 أبريل 2011). "أدلة على وجود ماء سائل على سطح المذنب وايلد 2" . earthsky.org . 
  52. "جسيمات الغبار بين النجوم" . مركز جونسون للفضاء . 13 مارس 2014. مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2007.
  53. "Stardust@Home - Stardust Search Finding Stardust" . .foils.ssl.berkeley.edu . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24 أكتوبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أغسطس 2021 .
  54. "كبسولة عودة ستارداست" . airandspace.si.edu . المتحف الوطني للطيران والفضاء . 27 أكتوبر 2017.
  55. دون براونلي (5 فبراير 2014). "مهمة ستارداست: تحليل عينات من حافة النظام الشمسي". المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب . 42 (1): 179-205 . Bibcode : 2014AREPS..42..179B . doi : 10.1146/annurev-earth-050212-124203 .
  56. جينيفر إي بي ماتزل (23 أبريل 2010). " قيود على عمر تكوين المواد المذنبة من مهمة ناسا ستارداست". مجلة ساينس . 328 (5977): 483-486 . Bibcode : 2010Sci...328..483M . doi : 10.1126/science.1184741 . OSTI 980892. PMID 20185683. S2CID 206524630 .   
  57. أ. موربيديلي؛ ج. تشامبرز؛ جوناثان إ. لونين؛ ج. م. بيتي؛ ​​ف. روبرت؛ ج. ب. فالسيكي؛ ك. إ. سير (فبراير 2010). "مناطق المصدر والأطر الزمنية لتوصيل المياه إلى الأرض" . علم النيازك والكواكب . 35 (6): 1309-1320 . Bibcode : 2000M & PS...35.1309M . doi : 10.1111/j.1945-5100.2000.tb01518.x .
  58. ""اكتشاف مادة كيميائية حيوية في مذنب" . بي بي سي نيوز . 18 أغسطس 2009.