Dawn skal til de største asteroidene

Av Erik Tronstad

Tegning av Dawn med Vesta til venstre og Ceres til høyre for romfartøyet. Den blå «strålen» fra romfartøyet og nedover er strømmen av ioner fra en av Dawns ionemotorer. De øvrige mange «steinene» i bildet og den rødlige tåken i bakgrunnen henspiller alle på Solsystemets opprinnelse. (William K. Hartmann/UCLA)

Dawn er et ubemannet romfartøy som skal utover i Solsystemet, til asteroidebeltet. Der skal Dawn inn i bane rundt de to største klodene i beltet, Vesta og Ceres. Først skal Dawn besøke Vesta, deretter Ceres. Det blir først gang i historien at et romfartøy går inn i bane rundt et annet legeme enn Jorden, går ut av bane og forlater legemet, flyr over til et annet legeme og går inn i bane rundt det.

Det andre trinnet til Dawns Delta 2-bærerakett skal heises opp på toppen av det første trinnet 15. juni 2007. (NASA/Jack Pfaller)

Flere romfartøyer har passert, gått i bane rundt og til og med landet på asteroider. Felles for alle disse asteroidene er at de har vært små. Ikke noe romfartøy har tidligere gjort nærobservasjoner av en så stor asteroide som Vesta eller av en dvergplanet som Ceres.

Nå står Dawn klar og ferdig montert i toppen av en Delta 2-bærerakett ved Oppskytingskompleks 17B ved Cape Canaveral Air Force Station i Florida, USA. Planlagt oppskytingstidspunkt er i øyeblikket klokken 13.20 norsk sommertid torsdag 27. september 2007. Den dagen lukker oppskytingsvinduet seg klokken 13.49 norsk sommertid. Oppskytingen må skje senest 15. oktober 2007.

Dawn har i sluttfasen før oppskyting opplevd flere utsettelser. Det startet med 20. juni 2007 som oppskytingsdato. Problemer med sammenmonteringen av Delta 2-bæreraketten førte til utsettelse til 30. juni. Den datoen greide man heller ikke, på grunn av problemer med en kran som trengtes til montering av faststoffmotorer til Delta 2.

Den versjonen av Delta 2 som skal skyte opp Dawn, har ni faststoffmotorer påmontert rundt basen av det første trinnet. Bærerakettens andre trinn skal ha to brennperioder, atskilt med en pause på vel ni minutter før motoren tenner for andre gang. Trinnet kobles fra og en faststoffmotor av typen Star 48 starter. Motoren brenner i knapt 1,5 minutter og sender Dawn ut av jordbane og utover i Solsystemet.

Alt lå deretter an til oppskyting 7. juli. Fare for lynaktivitet nær oppskytingsområdet i Florida gjorde at man 5. juli måtte avbryte fyllingen av drivstoff på Delta 2-bæreraketten. Dermed fikk man ett døgns utsettelse, til 8. juli.

To nye utsettelser ble annonsert 6. juli. Først til 9. juli. Årsaken var tekniske problemer med et fly som skal motta telemetri fra bæreraketten i oppskytingsfasen. Så annonserte NASA en ny utsettelse til 15. juli. Nå var årsaken problemer med å få av gårde et skip som kunne være reserve for nevnte fly, for mottak av telemetridata. Uten skip eller fly på plass i området ville man ikke fått noen telemetridata fra fasen der det andre trinnet og Star 48-motoren på toppen av Delta 2-bæreraketten brenner. Om noe uventet skulle skje i de fasene, ville man ikke hatt noen data om hva som inntraff.

Neste dag, 7. juli 2007, besluttet så NASA å utsette oppskytingen av Dawn til september 2007. Årsaken var at man etter 15. juli 2007 videre i den måneden hadde få og sterkt begrensede muligheter for oppskyting av Dawn, som hadde 19. juli som siste mulige oppskytingsdato den måneden. En hovedgrunn til utsettelsen til september 2007 var forberedelsene til oppskytingen av Mars-romfartøyet Phoenix. Dets oppskytingsvindu strakk seg fra 3. til 24. august 2007. Om Phoenix ikke rakk det vinduet, måtte oppskytingen utsettes i nesten to år. Derfor måtte Phoenix få prioritet fremfor Dawn.

Både Delta 2-bærerakettens andre trinn og Star 48-motoren på toppen av bæreraketten har brenneperioder utenfor vestkysten av Afrika. NASA har ingen bakkestasjoner der som kan motta telemetridata under disse kritiske avfyringene. Isteden må NASA ha på plass en mobil enhet (fly eller skip) i området.

Romfartøyet

Ved oppskyting veier Dawn knapt 1218 kg. Av dette utgjør romfartøyets struktur 747 kg, drivstoffet xenon 425 kg og drivstoffet hydrasin knapt 46 kg.

Dawn er ferdig montert for oppskyting, med sammenfoldede sol­celle­pa­neler inntil romfartøykroppen. På venstre side ses den vel 1,5 m store parabolantennen. Rett under den og pekende på skrå ned til venstre ses en av de tre ionemotorene. Her forberedes romfartøyet til rotasjonsprøver 13. juni 2007. (NASA/Jack Pfaller)

Kroppen på Dawn er 1,64 m lang, 1,27 m bred og 1,77 m høy. Etter at Dawn er skutt opp, kommer det til å folde seg ut et sol­celle­pa­nel på hver side av romfartøyets kropp. Mellom ytterpunktene på de to sol­celle­pa­nelene i fullt utfoldet tilstand er det 19,7 m. Hvert panel er på 8,3 m x 2,3 m og består av 5740 lysfølsomme og strømproduserende celler. En celle omgjør 28 % av solstrålingen som treffer den til elektrisk energi.

Ved Jorden leverer sol­celle­pa­nelene en elektrisk effekt på omtrent 10 kW. Energiproduksjonen fra sol­celle­pa­nelene kommer til å avta med økende avstand fra Solen.

I tillegg til sol­celle­pa­nelene har Dawn et oppladbart nikkel-hydrogen-batteri med en kapasitet på 35 Ah. Batteriet skal brukes til strømforsyning når sol­celle­pa­nelene ved enkelte manøvrer ikke er vendt mot Solen.

Slik ser kroppen på Dawn ut, når man fjerner alt omkringliggende isolasjonsmateriale. De tre grå, sylinderformede gjenstandene nederst er de tre ionemotorene. (Orbital Sciences Corporation)

En stor parabolantenne og tre rundstråleantenner er montert til Dawn. Parabolantennen har en diameter på 1,52 m. I hovedsak kommer all kommunikasjon mellom Jorden og Dawn til å gå via parabolantennen. Avhengig av avstanden fra Jorden kan Dawn overføre data hit med 41-128 kbit/s.

Fremdriftssystemet i Dawn er tre ionemotorer. Hver av dem er 33 cm i diameter, 41 cm lang, veier 8,9 kg og kan svinges rundt to akser. Skyvekraften fra hver motor er svært liten, 19-91 mN (millinewton). Det tilsvarer omtrent vekten av et A4-ark du holder i hånden. Når en motor går med maksimal skyvekraft, forbruker den 0,00325 g (0,00000325 kg) med xenon per sekund. Det er vel 0,28 kg per døgn.

Romfartøyet er i stor grad bygd opp rundt xenontanken. Den er laget av kunststoffmateriale. Utviklingen og byggingen av den skapte store problemer. Dette var en hovedårsak til at NASA faktisk skrinla hele Dawn-prosjektet i mars 2006 (se NASA har kansellert Dawn (eRomfart 2006-025)). Så skjedde det høyst uvanlige for et skrinlagt prosjekt at det ble startet opp igjen, noe som skjedde mindre enn en måned senere (se NASA gjenoppliver Dawn (eRomfart 2006-040)).

Xenon-tanken i Dawn. (NASA/JPL)

Selv om Dawn har tre ionemotorer, kommer bare en motor til å være i drift i gangen. De to andre fungerer da som reserver. Alle tre kommer imidlertid til å bli brukt.

Dawn er det første vitenskapelige romfartøyet som har ionemotorer som hovedfremdriftssystem. Både USAs Deep Space 1 og ESAs SMART-1 hadde riktignok også ionemotorer som hovedfremdriftssystem. Hovedformålet med de to romfartøyene var imidlertid utprøving av nye teknologier, ikke vitenskapelige observasjoner, selv om begge var vellykkede også på den måten.

En ionemotor har altså svært liten skyvekraft, men er likevel langt mer effektiv enn noen kjemisk rakettmotor. Eksempler på kjemiske motorer er væskemotorer, som de tre bak på hver romferge, og faststoffmotorer, som de to faststoffmotorene som benyttes på hver romfergeoppskyting.

En NSTAR ionemotor av samme type som Dawn er utstyrt med. (NASA/JPL)

En del av systemet som frakter xenon fra xenontanken og til ionemotorene på Dawn. (NASA/JPL)

Ionomotoren sender ut eksosgassene med hastigheter som typisk er 10 ganger høyere enn fra en kjemisk motor. Populært kan vi si at en ionemotor gir langt større fartsøkning for et romfartøy med ett kilogram drivstoff enn det en kjemisk motor kan. Selv om skyvekraften fra en ionemotor er svært liten, gir det over tid en stor fartsøkning ved at motoren har svært lang driftstid.

I løpet av hele sin driftstid kommer ionemotorene i Dawn til å gi romfartøyet et hastighetsbidrag på omtrent 11 km/s. Det er omtrent den samme hastighetsøkningen som Delta 2-bæreraketten med Star-motoren gir Dawn fra jordoverflaten og til romfartøyet er på vei bort på Jorden.

Deep Space 1 var et romfartøy som ble bygd for å prøve ut mange typer avanserte teknologier for fremtidige romfartøyer. En av dem var ionemotorer. Den svært vellykkede utprøvingen av ionemotorer på Deep Space 1 gjorde det mulig for NASA å satse på denne teknologien og på et prosjekt som Dawn.

Dawns ferdprofil hadde vært umulig å gjennomføre uten ionemotorene. De kommer til å være i drift i totalt 2100 døgn under hele ferden, men ikke i kontinuerlig drift. De mindre ionemotorene på Deep Space 1 hadde en driftstid på totalt 678 døgn og ga romfartøyet et hastighetstilskudd på 4,3 km/s

Stillingskontrollsystemet i Dawn består blant annet av to stjernefølgere, tre treghetsenheter, 16 solsensorer og fire svinghjul. Systemet sørger for at sol­celle­pa­nelene alltid er rettet mot Solen, unntatt under spesielle manøvere der det ikke er mulig. Stillingskontrollsystemet har også kontroll med hvilken retning den til enhver tid aktive ionemotoren peker i.

Normalt brukes svinghjulene til å kontrollere romfartøyets stilling i rommet. Det skjer ved å variere hastigheten svinghjulene roterer med. Tidvis kan det hende at et eller flere svinghjul når opp i maksimal hastighet og går i «metning». Da overtar små stillingskontrollmotorer for å avlaste svinghjulet og redusere hastigheten på det.

Dawn har 12 små stillingskontrollmotorer, hver med en skyvekraft på 0,9 N. Drivstoff til dem er hydrasin.

Siden hver ionemotor kan dreies rundt to akser og følgelig peke i ulike retninger, kan ionemotorene også brukes til stillingskontroll.

Teknikere forbereder påfylling av xenon til Dawn. (NASA/Jim Grossmann)

Du kan lese mer om ionemotorer i artiklene Elektrisk fremdrift - rakettmotorer for fremtiden i Nytt om Romfart nummer 103, 1997, sidene 33-35 og Rakettmotor med driftstid på over 30 000 timer (eRomfart 2003-134) og om Deep Space 1 og ionemotorer i artiklene Deep Space 1 skutt opp (Kortnytt 1998-106) og Driftsrekord for Deep Space 1 (eRomfart 2001-065).

Vitenskapelige instrumenter

Dawn har tre vitenskapelige instrumenter for observasjoner av Vesta og Ceres:

• Et kamerasystem som består av to identiske og helt uavhengige kameraer. Hvert kamera har sin egen optikk med en brennvidde på 15 cm, en CCD-brikke på 1024 bildepunkter x 1024 bildepunkter, et minne på 8 Gbit, syv filtre, elektronikk og struktur. Kameraene kan observere både synlig lys og infrarød stråling.
  Ved å observere samme område på flere bølgelengder, får forskerne informasjon om hvilke mineraler som finnes på overflatene til Vesta og Ceres.
  Fra 200 km høyde gir kameraene bilder med en oppløsning på 18,6 m per bildepunkt.
• Et spektrometer som skal observere synlig lys og infrarød stråling. Instrumentet tar en form for bilder der hvert bildepunkt registrerer lysintensiteten på over 400 bølgelengder. Ved å sammenlikne slike bilder med observasjoner av forskjellige mineraler i laboratorier på Jorden, kan forskerne lage seg et kart over hvilke mineraler som finnes på overflatene av Vesta og Ceres og hvordan ulike mineraler er fordelt i forskjellige områder på de to klodene.
  Instrumentet er en modifisert versjon av tilsvarende instrumenter i de to ESA-romfartøyene Rosetta og Venus Express. Det bygger også i betydelig grad på et slikt instrument i NASAs Cassini.
• Et instrument som skal registrere gammastråling og nøytroner. Instrumentet har 21 sensorer som måler energien til gammastråling og nøytroner som enten sendes ut av stoffer på overflaten av et legeme eller som reflekteres fra legemet.
  Både gammastråling og nøytroner sendes ut fra atomkjerner. Forskjellige atomkjerner sender ut gammastråling og nøytroner med ulike energier. Ved å observere variasjoner i energien i mottatt gammastråling og nøytroner fra et område på en klode, fås data om hvilke grunnstoffer som er i området og et mål på hvor mye det er der av disse grunnstoffene.
  Instrumentet kan registrere gammastråling og nøytroner fra den øverste meteren av overflatene på Vesta og Ceres.
  Spesielt ønsker forskerne å kartlegge forekomstene av grunnstoffer som oksygen, magnesium, aluminium, silisium, kalsium, titan og jern. Det er grunnstoffer som er med på å danne mange typer bergarter. Dessuten er forskerne blant annet interessert i radioaktive stoffer med lange halveringstider, som kalium, thorium og uran.
  Mange forskere mener Ceres inneholder store mengder vannis. Hvis det er tilfelle, vil dette instrumentet kunne påvise slike forekomster.

Radiosenderen i Dawn kommer dessuten til å fungere som et slags fjerde instrument. Ved å observere små variasjoner i radiostrålingen fra Dawn som mottas av bakkestasjoner på Jorden, kan man kartlegge variasjoner i gravitasjonsfeltene til Vesta og Ceres. Det gir igjen data om de to klodenes masse og indre struktur.

Tegning av Dawn med plasseringen av hovedkomponentene. Tegnforklaring: 1) Parabolantenne; 2) Rundstråleantenner; 3) Stjernefølgere; 4) Kameraer; 5) Spektrometer som skal observere synlig lys og infrarød stråling (instrumentet er ikke synlig på denne tegningen); 6) Instrument som skal registrere gammastråling og nøytroner; 7) Sol­celle­pa­neler; 8) En av de tre ionemotorene. (NASA/Erik Tronstad)

I midten og innerst i romfartøyet ses den ellipsoideformede xenon-tanken. Over den ligger den kuleformede hydrasintanken. De vertikale grå stripene på venstre og høyre side angir sol­celle­pa­nelene. De to grå «mastene» øverst i midten er de to kameraene. (Orbital Sciences Corporation)

Om lag 365 000 navn er med om bord i Dawn. Ulike mennesker har før Dawn-oppskytingen registrert sine, og andres, navn via Internett. Navnene er etset inn i en silisiumbrikke på 8 mm x 8 mm. Deretter ble brikken montert til Dawn.

Ferdplanen

Under omtrent hele ferden ut til Vesta kommer en av de tre ionemotorene til å være virksom dete meste av tiden. Tidvis vil ionemotorene være avslått for kontroll av systemene om bord og for å løse eventuelle problemer med dem. Disse planlagte vedlikeholdsperiodene byr dessuten på ekstra tid som kan brukes til å la ionemotorene gå. Det kan bli aktuelt om tekniske problemer gjør at man mister ordinær driftstid av disse motorene.

Ionemotorene kommer til å bli stoppet noen timer en gang i uken. Da skal Dawn dreies slik at parabolantennen peker mot Jorden og romfartøyet kan kommunisere med bakkestasjoner her.

Deler av Jorden speiles i Dawns sol­celle­pa­neler der romfartøyet har startet ferden bort fra sin moderplanet. (NASA)

Etter oppskyting fra Jorden settes kursen mot Mars. På det nærmeste passerer Dawn 500 km fra Mars 4. februar 2009. Hovedformålet med nærpasseringen av Mars er å gi Dawn et gravitasjonsdytt utover i Solsystemet. Passeringen av Mars kommer til å øke romfartøyets hastighet i forhold til Solen med 4020 km/h.

Ankomst til Vesta blir 14. august 2011. Med ionemotorene kommer Dawn til være i nær samme bane som Vesta idet romfartøyet nærmer seg asteroiden. Langsomt kommer Dawn til nærmest å «gli» inn i bane rundt Vesta. Her trengs ingen tidskritisk motoravfyring som må starte og slutte i rett øyeblikk for å få romfartøyet inn i bane, slik tilfellet er for romfartøy som bruker kjemiske rakettmotorer for å gå inn i bane rundt et stort legeme.

Mens Dawn nærmer seg Vesta, kommer romfartøyet til å kartlegge området rundt asteroiden på leting etter eventuelle måner, støv eller små legemer nær asteroiden. Når Dawn ankommer Vesta, kommer ionemotorene til å ha en driftstid på over 1000 døgn bak seg.

Dawn skal inn i en nær polar bane rundt Vesta. Fra den banen kan instrumentene i Dawn kartlegge og observere omtrent hele Vesta-overflaten. Banehøyden kommer til å variere mellom 2500 km og mindre enn 200 km. Fra sistnevnte høyde kan kameraene om bord ta bilder som viser detaljer ned til en utstrekning på litt over 18 m per bildepunkt.

Etter å ha gått i bane rundt Vesta i om lag syv måneder, kommer Dawn til å forlate Vesta 22. mai 2012.

Fra Vesta settes kursen enda lenger utover i Solsystemet, til Ceres. Der skal Dawn være fremme og gå inn i bane rundt Ceres 1. februar 2015.

Det blir første gang i historien at et romfartøy har dratt fra Jorden, først gått i bane rundt et legeme, forlatt det og så gått inn i bane rundt et annet legeme.

I fem måneder skal Dawn kretse i nær polbane rundt Ceres og observere det meste av overflaten på dvergplaneten. Når de observasjonene er avsluttet, kommer Dawn til å bli etterlatt i en 700 km høy bane rundt Ceres. Den banen er høyt nok over Ceres til at Dawn ikke kommer til å falle ned på Ceres i løpet av de påfølgende 50 år.

Diagram over Dawns bane fra Jorden via Mars til Vesta og Ceres. Diagrammet er basert på oppskyting av Dawn i september 2007. Heltrukne kurvesegmenter angir perioder der en av Dawns ionemotorer skal være i virksomhet. Kortstiplede kurvesegmenter angir perioder der motorene ikke brukes. Retningen til vårjevndøgnspunktet er rett ut til høyre på dette diagrammet. (NASA/Erik Tronstad)

Asteroider og dvergplaneter har stor interesse for forskning innen organisk kjemi og når det gjelder spørsmålet om hvordan liv ble dannet. Ceres inneholder tydeligvis store mengder vannis, og vann er en forutsetning for liv slik vi kjenner det. Sannsynligheten for at det skal være levende organismer på Ceres anses som svært, svært liten. Likevel har NASA satt som krav for seg selv at Dawn ikke må kræsje på Ceres i løpet av de 20 årene etter at Dawns oppgaver ved Ceres er fullført.

Prisen for hele prosjektet er 343,5 millioner amerikanske dollar. Av dette går 267 millioner amerikanske dollar til romfartøyet og 76,5 millioner amerikanske dollar til bærerakett og oppskyting.

Passering av andre asteroider underveis?

I asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter, der Vesta og Ceres beveger seg, kjenner astronomene banene til titusener av asteroider. Kanskje vil banen til Dawn bringe romfartøyet nær en eller flere av disse, men det vet man ennå ikke.

Den ene halvparten av nyttelastdekselet er på plass rundt Dawn og Star 48-motoren (den grå strukturen omtrent midt på bildet. Bildet er tatt ved Kennedy Space Center 20. september 2007. (NASA//Jim Grossmann)

Med sin ionemotor har Dawn en fleksibilitet til å endre banen sin som et romfartøy med kjemiske rakettmotorer ikke har. Likevel er det en del ukjente størrelser som gjør at man før Dawn er ute i rommet ikke vet nøyaktig hvordan romfartøyets bane blir.

På Jorden er det gjort omfattende prøver av Dawn og dets systemer i vakuumkammer. Først når Dawn er ute i rommet, vil man få se nøyaktig hvor mye strøm sol­celle­pa­nelene produserer og hvor mye strøm de ulike systemene om bord forbruker. For eksempel er det vanskelig å forutsi eksakt hvor mye strøm de ulike varmeelementene om bord kommer til å trekke før Dawn er skutt opp.

Etter at Dawn er skutt opp, vil de første 80 døgnene i rommet bli brukt til å prøve ut alle systemene om bord, se hvordan de oppfører seg og hvilken ytelse de faktisk har. Da vil man omsider få svar på hvor mye strøm som blir tilgjengelig for ionemotoren. Jo mer strøm den kan benytte, jo høyere skyvekraft kan ionemotoren levere og jo mer effektivt vil den utnytte drivstoffet den har med.

En gang etter dette vil man begynne å se på hvilke kjente asteroider Dawn kan komme til å passere i rimelig nærhet av. Så må man vurdere om det er verdt å endre Dawns bane for å passere så nær en eller flere asteroider at gode observasjoner kan gjøres.

Prosjektledelsen understreker at høyest prioritet gis til å ha størst mulig margin til å utforske Vesta og Ceres. Spesielt vil man ha mest mulig tid ved Vesta, før Dawn sendes over til Ceres.

En ionemotor gir som nevnt betydelig fleksibilitet i utformingen av en bane. Ankomsttidene til Vesta og Ceres kan dermed bli flere måneder forskjellige fra de utgangsdatoene som er angitt andre steder i denne artikkelen, og som er de datoene man har operert med på forhånd. Først når Dawn har vært underveis en stund, kan man si mer sikkert om når romfartøyet ankommer Vesta.

Vesta

Med en ionemotor i drift nærmer Dawn seg Vesta. (NASA)

Vesta var den fjerde asteroiden som ble oppdaget. Oppdagelsen ble gjort av Heinrich Wilhelm Olbers 29. mars 1807. Om dens form tilnærmes med en ellipsoide, har ellipsoiden diametre på omtrent 578 km x 560 km x 458 km. Asteroiden har en rotasjonstid på 5 timer og 20 minutter. Astronomene ser nå ut til å regne Vesta som den nest største kloden i asteroidebeltet, etter Ceres. (Pallas ble lenge regnet som nest størst. Nyere observasjoner tyder på at Vesta er større enn Pallas.)

Slik ser Vesta ut, på et av de beste bildene som finnes av asteroiden. På bildet ses betydelige variasjoner i lysstyrke og farge mellom ulike områder på overflaten. Antakelig gjenspeiler dette variasjoner i hvilke stoffer som dominerer på de forskjellige delene av asteroiden. Bildet ble tatt med Hubble-romteleskopets avanserte kartleggingskamera mellom 14. og 16. mai 2007. (NASA, ESA og L. McFadden (University of Maryland))

Overflaten på Vesta ser ut til å være basaltiske bergarter, størknet lava. Lavaen strømmet antakelig ut fra asteroidens indre like etter at den ble dannet for knapt 4,6 milliarder år siden. Etter det har overflaten endret seg lite.

Nær Vestas sydpolområde ser det ut til å være et gigantisk krater, med en diameter på omtrent 460 km og en dybde på 13 km. Krateret er med andre ord av samme størrelsesorden som kloden selv. Dessuten er det så dypt at det kanskje går gjennom skorpen og ned til laget under. I så fall kan Dawn komme til å sende tilbake data ikke bare om den kjemiske sammensetningen av overflaten, men også av laget under den.

Kjempekollisjonen som dannet krateret, sprengte bort omtrent 1 % av Vestas masse. Rundt to millioner kubikkilometer med masse ble slynget ut i rommet og inn i ulike baner rundt Solen.

En serie bilder av Vesta tatt med ulike mellomrom. Tallet nede i høyre hjørne viser antall timer og minutter siden det første bildet, oppe til venstre ble tatt. Alle ble tatt med Hubble-romteleskopets avanserte kartleggingskamera mellom 14. og 16. mai 2007. (NASA, ESA og L. McFadden (University of Maryland))

Forskerne mener at rundt 5 % av alle meteoritter som oppdages på Jorden, stammer fra denne kjempekollisjonen. De kommer altså fra Vesta.

Selvsagt ser forskerne med store forventninger frem til å få nærbilder av dette krateret og få data om mineral­sam­men­set­ningen der.

Tegning som skal illustrere hvordan instrumenter i Dawn sveiper over og observerer Vesta-overflaten fra bane rundt asteroiden. (NASA)

Vesta går i en bane rundt Solen der største halvakse er 2,362 AE (1 AE er én astronomisk enhet, som tilsvarer Jordens gjennomsnittsavstand fra Solen, knapt 150 millioner kilometer). Omløpstiden rundt Solen er 3,63 år.

Styrken på solstrålingen ved Vesta er i gjennomsnitt 18 % av hva den er i Jordens avstand fra Solen. Dermed er energiproduksjonen fra Dawns sol­celle­pa­neler der ute også bare 18 % av hva den er ved Jorden.

Ceres

Ceres ble oppdaget 1. januar 1801 av Giuseppe Piazzi og ble da regnet som en planet, der kloden går i bane mellom banene til Mars og Jupiter. Alt året etter ble det oppdaget et nytt legeme, Pallas, som også kretset rundt Solen mellom Mars og Jupiter. I 1804 oppdaget man et tredje legeme, Juno, i samme område. Så ble altså Vesta oppdaget der ute i 1807.

Med mange legemer med baner i samme område ble astronomene fort enige om at Ceres ikke var noen planet. Isteden fikk disse legemene etter hvert betegnelsen asteroider.

I 2006 vedtok International Astronomical Union (IAU) en ny definisjon av hva en planet er. En konsekvens av dette var at Ceres ble kategorisert som en dvergplanet, sammen med Pluto og Eris (2003 UB313). Offisielt er altså Ceres ikke lenger en asteroide. (Se Pluto er ikke lenger en planet (eRomfart 2006-088).)

Ceres fotografert med Hubble-romteleskopets avanserte kartleggingskamera 24. januar 2004. Det er det beste bildet vi har av dvergplaneten i dag. (NASA, ESA og J. Parker (Southwest Research Institute))

Ceres er om lag 960 km x 930 stor med en rotasjonstid på litt over ni timer. Dvergplaneten er i særklasse det største legemet i asteroidebeltet og inneholder om lag én tredel av den samlede massen i asteroidebeltet. Vestas masse er omtrent én tredel av Ceres'.

Ceres er nær kuleformet og har et indre som er differensiert. Med differensiert menes at materialet i kloden er omfordelt etter at den ble dannet. Som Jorden har den en kjerne med tyngre stoffer og lenger ut lettere stoffer.

Astronomene mener det er et 60-120 km tykt lag med vannis under Ceres' ytre, tynne skorpe av støv og stein. Observasjoner viser spor av vannholdige mineraler på overflaten. Det kan til og med tenkes at Ceres har polkalotter dekket med frost.

Ceres går i en bane rundt Solen der største halvakse er 2,767 AE. Omløpstiden rundt Solen er 4,60 år.

Styrken på solstrålingen ved Ceres er i gjennomsnitt 13 % av hva den er i Jordens avstand fra Solen. Dermed er energiproduksjonen fra Dawns sol­celle­pa­neler der ute også bare 13 % av hva den er ved Jorden.

Det ene av Dawns to sol­celle­pa­neler i fullt utfoldet tilstand under en bakkeprøve. Effektiviteten av sol­celle­pa­nelene faller raskt med økende avstand bort fra Solen. For å kunne levere nok energi til systemene om bord ute ved Vesta og Ceres, må panelene være uvanlig store. Særlig ionemotorene trekker mye strøm. (NASA/George Shelton)

Les også om Ceres i artikkelen Ceres: Asteroide eller «miniplanet»? (eRomfart 2005-128).

Hvorfor studere Vesta og Ceres på nært hold?

Vesta og Ceres er de to største legemene i asteroidebeltet, som består av mange hundre tusen legemer i baner mellom banene til Mars og Jupiter. Astronomene mener at asteroidene er rester av det materialet som Solsystemet ble dannet fra for knapt 4,6 milliarder år siden. Astronomene mener videre at forstyrrelser fra Jupiters kraftige gravitasjonsfelt gjorde at asteroidene aldri greide å samle seg til en planet.

Både Vesta og Ceres antas å gi viktige data om forholdene i og prosessene som foregikk tidlig i Solsystemets historie. Selv om de har dette til felles, ser de ut til å være svært forskjellige.

Vesta er et tørt, differensiert legeme med en overflate som ser ut til å ha vært endret/nydannet. Slik likner Vesta på de fire innerste planetene i Solsystemet, Merkur, Venus, Jorden og Mars.

Ceres har en primitiv overflate, det vil si en overflate som har endret seg lite siden kloden ble dannet. Overflaten inneholder vannholdige mineraler. Ceres ser ut til å ha flere likheter med de store ismånene rundt de store, ytre planetene i Solsystemet.

Til tross for at både Vesta og Ceres antas å ha samme opprinnelse, har de tydeligvis gjennomgått svært forskjellige utviklinger. Forskerne håper at nærobservasjoner av de to vil gi bedre forståelse av og kunnskap om hvordan Solsystemet ble til og har utviklet seg.

Heri ligger også opprinnelsen til navnet på romfartøyet Dawn. Det engelske ordet «dawn» betyr «daggry» eller «begynnelse». I denne sammenhengen henspiller navnet på at Dawn skal skaffe data om Solsystemets begynnelse eller opprinnelse.

Tegning av Dawn med Ceres nede til venstre og Vesta oppe til høyre. (Orbital Sciences)

NASA har laget et par Quick Time-animasjoner på 13,5 MB og nesten 16 MB om Dawn-prosjektet. Den ene har kommentarer på engelsk. Siden animasjonene er så stor, bør du bare prøve å se på dem om du har en bredbåndslinje. Om du har Internett via en vanlig telefonlinje, vil det ta omkring en halv time å laste ned hver av dem.

Den første animasjonen er på 4 minutter og 14 sekunder, er uten lyd og starter med en kollisjon mellom to asteroider. Formodentlig er det kjempekollisjonen Vesta en gang var utsatt for. Vi ser så en meteoroide, antakelig fra kollisjonen, som passerer inn i jordatmosfæren. (Som nevnt ovenfor antas mange meteoritter funnet på Jorden å være fra Vesta.) Så ser vi Dawn, utfoldingen av sol­celle­pa­nelene, bruk av en ionemotor til først å akselerere bort fra Jorden, så til å bremse ned for å gå inn i bane rundt Vesta. Mens Dawn går i bane rundt Vesta, ser vi hvordan instrumentene om bord sveiper over asteroideoverflaten og observerer den. Animasjonen av sluttes med at Dawn bruker en av ionemotorene sine til å akselerere seg bort fra Vesta for å fly over til Ceres. Vis animasjon.

Den andre animasjonen er på 3 minutter og 20 sekunder og starter med en animasjon av oppskytingen av Dawn. Så følger kommentarer fra vitenskapelig leder og nestleder for Dawn-prosjektet om Dawn og Vesta. Vi får så se noen av de samme animasjonsscenene som i den første animasjonen. Vis animasjon.