Pesawat ruang angkasa Fajar sekarang berada di orbit terdekatnya dari dunia kerdil Ceres. Direktur Misi Marc Rayman menjelaskan bagaimana misi ini akan membantu membuka rahasia tata surya kita.
Ceres, seperti yang terlihat oleh pesawat ruang angkasa NASA Dawn pada 10 Desember 2015, di sekitar rantai kawah yang disebut Gerber Catena. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA, CC B
Oleh Marc D Rayman, NASA
Lebih dari seribu kali lebih jauh dari Bumi daripada bulan, lebih jauh dari matahari, sebuah ekspedisi luar angkasa luar biasa sedang berlangsung. Wahana antariksa NASA sedang menjelajahi planet kerdil Ceres, yang mengorbit matahari antara Mars dan Jupiter. Probe baru saja mencapai titik terdekat yang pernah ada, dan sekarang mulai mengumpulkan gambar yang paling rinci dan pengukuran lain pada bola jauh ini.
Ceres adalah sisa dari awal tata surya kita hampir 4,6 miliar tahun yang lalu. Semua data yang sekarang Dawn masukkan akan memberikan wawasan tentang sejarah dan geologi Ceres, termasuk keberadaan air, dulu atau sekarang. Para ilmuwan percaya bahwa dengan mempelajari Ceres, kita dapat membuka beberapa rahasia zaman di mana planet-planet, termasuk kita, terbentuk.
Tetapi misi ini bukan hanya untuk para ilmuwan. Menemukan sifat dunia yang belum dipetakan adalah sensasi yang dapat dibagikan oleh siapa saja yang pernah menatap langit malam dengan heran, ingin tahu tentang alam semesta dan tempat Bumi di dalamnya, atau merasakan iming-iming petualangan berani ke dalam hal yang tidak diketahui .
Saya kebetulan termasuk dalam semua kategori itu. Saya jatuh cinta dengan ruang pada usia empat tahun, dan saya tahu pada kelas empat bahwa saya ingin mendapatkan gelar doktor dalam bidang fisika. (Itu beberapa tahun lagi sebelum saya melakukannya.) Hasrat saya untuk mengeksplorasi ruang dan keagungan penemuan dan pemahaman ilmiah tidak pernah goyah. Adalah mimpi yang menjadi kenyataan bagi saya untuk menjadi direktur misi dan chief engineer di Dawn di JPL.
Video berwarna palsu Ceres dari jarak 2.700 mil, milik Dawn.
Ceres sebelum Fajar
Dinamai sebagai dewi pertanian dan biji-bijian Romawi, Ceres adalah planet kerdil pertama yang ditemukan, pada 1801. Itu 129 tahun sebelum Pluto - dan pada kenyataannya, keduanya pada awalnya dianggap sebagai planet, hanya kemudian menjadi planet kerdil yang ditunjuk.
Meskipun Ceres hanya tampak sebagai gumpalan cahaya samar di antara bintang-bintang, para ilmuwan memutuskan bahwa itu adalah raksasa sabuk asteroid utama antara Mars dan Jupiter - berdiameter hampir 600 mil. Luas permukaannya lebih dari sepertiga luas benua AS. Sebelum kedatangan Fajar, Ceres adalah objek terbesar antara matahari dan Pluto yang belum dikunjungi pesawat ruang angkasa.
Sejak jauh sebelum Fajar, kami memiliki bukti teleskopik bahwa Ceres menampung air. Meskipun sebagian besar berbentuk es, para ilmuwan punya alasan kuat untuk percaya bahwa samudra bawah tanah pernah beredar. Pertanyaan apakah reservoir masih mengintai di bawah permukaan alien tetap terbuka. Studi Dawn tentang Ceres bahkan dapat memberikan petunjuk tentang bagaimana Bumi memperoleh pasokan cairan miliaran tahun yang lalu.
Fajar dalam perjalanan ke Ceres
Dawn diluncurkan saat fajar pada tanggal 27 September 2007, menuju sabuk asteroid. Kredit gambar: NASA
Pada tahun 2007, kami meluncurkan Dawn dari Cape Canaveral, dan ia tidak akan pernah lagi mengunjungi rumah planet sebelumnya. Pada 2011, itu menjadi satu-satunya pesawat ruang angkasa yang mengorbit sebuah objek di sabuk asteroid utama, mencurahkan 14 bulan untuk meneliti Vop protoplanet. Fajar menunjukkan kepada kita bahwa penghuni sabuk yang paling masif kedua ini lebih dekat kaitannya dengan planet-planet terestrial (termasuk Bumi) daripada dengan bongkahan batu yang jauh lebih kecil dari tipikal asteroid.
Kemampuan unik untuk melakukan perjalanan ke dunia di luar Mars, memasuki orbit dan bermanuver secara luas dan kemudian berangkat ke tujuan lain dicapai dengan propulsi ion canggih. Teknologi ini menghabiskan banyak sejarahnya di bidang sci-fi, termasuk Star Trek dan Star Wars. (TIE Fighter milik Darth Vader dinamai untuk mesin ion kembarnya.) Tetapi yang mungkin tampak hanya fiksi ilmiah adalah fakta sains. Tanpa tiga mesin ionnya (perhatikan bahwa Dawn melakukan yang terbaik untuk TIE Fighters), misi Dawn tidak akan mungkin terjadi.
Thruster ion grid menggunakan energi listrik untuk membuat, mempercepat dan menetralkan ion bermuatan positif untuk menghasilkan daya dorong.
Mesin ion menggunakan gas xenon, sepupu kimia helium dan neon. Dengan daya listrik dari panel surya besar milik Dawn, xenon diberi muatan listrik dalam proses yang disebut ionisasi. Mesin menggunakan tegangan tinggi untuk mempercepat ion. Mereka kemudian meluncur keluar dari mesin hingga 90.000 mph. Ketika ion meninggalkan pesawat ruang angkasa dengan kecepatan luar biasa tinggi ini, ia didorong ke arah yang berlawanan. Sistem propulsi ion Dawn sangat efisien - 10 kali seefisien propulsi pesawat ruang angkasa konvensional. Ini sebanding dengan mobil Anda yang mendapatkan 250 mil per galon.
Konsepsi seniman tentang pesawat ruang angkasa Fajar tiba di Ceres. Ion xenon engine bersinar dengan cahaya biru. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech
Fajar jatuh ke orbit Cerean
Akhirnya, setelah menempuh perjalanan lebih dari tujuh tahun dan tiga miliar mil, duta besar antarplanet kita mencapai Ceres pada 6 Maret 2015, dan dengan anggun memasuki pelukan gravitasi permanen planet kerdil itu.
Pengendali misi di JPL kemudian mengemudikan pesawat ke tiga orbit di ketinggian yang lebih rendah secara berurutan, jadi pertama-tama kita bisa mendapatkan tinjauan umum dan kemudian mendapatkan pandangan yang lebih baik dan lebih baik dari wilayah luas yang belum dijelajahi ini. Dan Dawn baru saja melakukan tindakan kedua dari belakang dalam koreografi selestialnya yang agung. Itu menghabiskan tujuh minggu terakhir bermanuver ke ketinggian terendah. Mengorbit sekarang sekitar 240 mil di atas medan eksotis batu dan es, Dawn lebih dekat ke Ceres daripada Stasiun Luar Angkasa Internasional ke Bumi.
Fajar membawa Ceres ke fokus
Termasuk dalam rangkaian sensor canggih dari pesawat ruang angkasa ini adalah kamera yang telah mengambil 10.000 gambar lanskap asing di Ceres. Mengikuti dari nama Ceres sendiri, fitur Dawn menemukan dinamai untuk dewa pertanian dan festival dari seluruh dunia.
Kami melihat medan yang kasar dan area yang halus, terkadang dengan lapisan material yang mengalir melintasinya. Ada kawah besar dan kecil, yang diciptakan oleh miliaran tahun serangan di lingkungan asteroid sabuk yang kasar dan berantakan. Kita melihat gunung dan lembah, celah besar di tanah dan bintik-bintik terang yang bercahaya dengan kilau misterius, memantulkan lebih banyak sinar matahari daripada sebagian besar permukaan gelap.
Yang paling mencolok dari daerah-daerah yang bersinar ini, di dalam Kawah Occator selebar 55 mil (dinamai untuk dewa Romawi yang menyiksa), begitu cerah sehingga Teleskop Luar Angkasa Hubble mendeteksi petunjuk tentang itu satu dekade yang lalu. Gambar-gambar Dawn hingga saat ini telah lebih dari 200 kali lebih tajam daripada Hubble. Gambar yang kami mulai kembali sekarang akan menjadi lebih baik, mengungkapkan 850 kali detail yang Hubble sediakan.
Dawn mengambil gambar ini dalam orbit pemetaan ketinggian rendah dari jarak perkiraan 240 mil (385 kilometer) dari Ceres pada 10 Desember 2015. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Dawn telah menunjukkan kepada kita sebuah gunung bernama Ahuna Mons yang menjulang lebih dari 20.000 kaki di daerah yang biasa-biasa saja, sebanding dengan ketinggian puncak tertinggi Amerika Utara, Gunung Denali. (Ahuna adalah perayaan ucapan syukur atas panen di antara orang Sumis di India timur laut.) Garis-garis cerah tampaknya menyarankan beberapa bahan tak dikenal yang pernah mengalir menuruni lereng curam Ahuna Mons. Sementara para ilmuwan belum menentukan kekuatan dan proses apa yang membentuk gunung kerucut ini, tidak perlu seorang ahli geologi untuk memperhatikan kemiripannya dengan kerucut gunung berapi terestrial. Bayangkan bagaimana rasanya menyaksikan letusan kombinasi aneh air dan bahan kimia lainnya di dunia yang dingin dan jauh ini.
Di luar foto, Dawn akan mengambil banyak pengukuran lainnya dari tempat orbital barunya sebelum misinya berakhir pada 2016. Ini akan mengukur radiasi untuk membantu para ilmuwan menentukan jenis atom apa yang ada di Ceres. Ini akan menggunakan cahaya inframerah untuk mengidentifikasi mineral pada permukaan Ceres. Dan itu akan mengukur variasi halus dalam bidang gravitasi untuk mengungkapkan struktur interior planet katai.
Setelah pesawat ruang angkasa melelahkan pasokan kecil propelan roket konvensional itu menyemprotkan melalui pendorong untuk mengontrol orientasinya dalam gravitasi-nol, kondisi spaceflight tanpa gesekan, ia tidak akan lagi bisa mengarahkan susunan surya ke matahari, antena di Bumi, sensornya di Ceres atau mesin ionnya ke arah yang diperlukan untuk bepergian ke tempat lain. Tetapi kapal akan tetap berada di orbit di sekitar Ceres sama seperti bulan tetap di orbit di sekitar Bumi dan Bumi tetap di orbit di sekitar matahari. Warisannya dalam sejarah upaya kami untuk menjangkau dari rumah kami yang sederhana untuk menyentuh bintang-bintang adalah aman. Dawn akan menjadi monumen surgawi lembam untuk kreativitas, kecerdikan, dan hasrat manusia untuk menjelajahi kosmos.
Bagian Ceres ini, dekat kutub selatan, memiliki bayangan yang sangat panjang karena, dari sudut pandang lokasi ini, matahari berada di dekat cakrawala. Pada saat Dawn mengambil gambar ini pada 10 Desember 2015 matahari berada 4 derajat di utara khatulistiwa. Jika Anda berdiri sedekat ini dengan kutub selatan Ceres, matahari tidak akan pernah naik tinggi di langit selama sembilan jam sehari di Cerean. Kredit gambar: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
Marc D Rayman, Kepala Insinyur dan Direktur Misi Fajar di JPL, NASA
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation. Baca artikel aslinya.