Statek nazywa się Dawn (po polsku Świt) i właśnie dotarł do swego pierwszego celu, którym jest planetoida Westa (drugim będzie Ceres – Dawn odwiedzi ją w 2015 r.). – Wejście na orbitę wokół Westy planowane jest na 16 lipca, a badania rozpoczną się dwa tygodnie później – informuje Robert Mase z NASA, szef misji Dawn. – Jesteśmy bardzo podekscytowani perspektywą oglądania z bliska nieznanego świata przez najbliższy rok. Spróbujemy rozwiązać zagadkę nieregularnego kształtu Westy.
Po okołosłonecznej orbicie między Marsem a Jowiszem powinna krążyć całkiem spora planeta. Zamiast niej jest tam pół miliona planetoid. Większość z nich to skalne bryły wielkości kilku kilometrów, ale są też takie, które rozmiarami dorównują księżycom dużych planet. Średnicę Westy ocenia się na blisko 600 km (największym obiektem w pasie planetoid jest Ceres – 1000 km średnicy).
Tajemnicza jasność
4,5 mld lat temu z gazowo-pyłowego dysku otaczającego młode Słońce formowały się planety. Kosmiczna materia lepiła się w bryły, które za sprawą grawitacyjnego przyciągania utworzyły skaliste globy: Merkurego, Wenus, Ziemię i Marsa. Za orbitą Marsa powinna powstać jeszcze jedna planeta, jednak ogromne siły przyciągania Jowisza, kolejnej – i największej zarazem – planety, nie pozwoliły na uformowanie się nowego ciała. Zamiast tego mamy dziś pas skalnego kruszywa, stanowiącego w istocie budulec Układu Słonecznego w postaci niezmienionej od początków naszego systemu planetarnego. Pamiętajmy, że planety grupy ziemskiej były wielokrotnie poddawane kosmicznemu bombardowaniu oraz przeobrażeniom geologicznym, Westa i Ceres zaś to bryły, którym nie dane było zlepić się w większy glob. Są nietknięte erozją lub zjawiskami wulkanicznymi. Uczeni mają niebywałą okazję, by otworzyć kosmiczną księgę Genesis.
Westę odkrył w 1807 r. niemiecki astronom Heinrich Wilhelm Olbers. Z reguły widać ją już przez dużą lornetkę, a w sprzyjających warunkach nawet gołym okiem (najbliższa okazja zdarzy się na przełomie lipca i sierpnia – planetoida będzie świecić na tle gwiazdozbioru Koziorożca). Jest najjaśniejszą z planetoid obserwowanych na ziemskim niebie, mimo że rozmiarami ustępuje Ceres aż dwukrotnie. Zaskakująco duża jasność Westy stanowi nie lada zagadkę dla uczonych – tym bardziej że planetka ma nieregularny kształt i dość szybko wiruje wokół własnej osi (jej pełny obrót trwa zaledwie 5 godz.). Jej jasność najprościej byłoby wytłumaczyć obecnością lodu, który świetnie odbija promienie słoneczne. Problem w tym, że spektroskopowe badania naziemne nie wykazują jego śladów.
Dawn tropi zagadki
Kolejną zagadką jest kartoflany – w przeciwieństwie do kulistej Ceres – kształt Westy. W Układzie Słonecznym istnieje wiele ciał o porównywalnych rozmiarach (np. księżyce Urana – Miranda, Titania i Oberon), których bryła jest owalna. Dlaczego więc Westa nie jest kulą? – Największy wpływ na kształt ciał niebieskich ma ich masa i gęstość materii – im są większe, tym łatwiej tworzą się kule – wyjaśnia Jerzy Rafalski, astronom z Planetarium Toruń. – Ciekawostką jest, że budulec Westy ma blisko dwukrotnie większą gęstość niż Ceres. Być może proces ewolucji geologicznej obu planetoid przebiegał odmiennie? A może Westę w młodości dotknęła katastrofa kosmiczna? Naziemne obserwacje pozwoliły wykryć duży krater na powierzchni planetoidy, co w istocie wskazywałoby na kolizję z innym dość dużym ciałem. Ostatnie obliczenia wskazują, że wskutek domniemanej katastrofy sprzed milionów lat z Westy uleciało w kosmos 1,5 mln km sześc. skał!
Ostateczne rozstrzygnięcie wielu kwestii ma przynieść sonda Dawn. Statek wyposażono w dwie kamery, pracujące w świetle widzialnym oraz w podczerwieni, co umożliwi zajrzenie do wnętrz kraterów kryjących się w wiecznym mroku. Z kolei spektrometr działający w promieniach gamma ma pomóc określić minerały uwięzione w gruncie planetoidy. Celem jest znalezienie m.in. pierwiastków radioaktywnych oraz azotu, tlenu i wodoru. Obecność dwóch ostatnich byłaby wskazówką do poszukiwań wody, prawdopodobnie ukrytej w zmrożonej powierzchni. Sonda Dawn, przez rok regularnie okrążając Westę, posłuży także jako miernik pola grawitacyjnego planetoidy, ujawniając przy okazji jej wewnętrzną strukturę. Astronomowie chcą się przekonać, czy niewielkie ciała kosmiczne skrywają w swym wnętrzu pozostałości niegdyś aktywnych, skoncentrowanych, metalicznych jąder, czy raczej ich wewnętrzna materia jest rozproszona.
Sonda Dawn wyposażona jest w trzy silniki jonowe, a jej misja stwarza doskonałą okazję do przetestowania trwałości i efektywności takiego napędu. Nieduże silniki (każdy po 30 cm średnicy) obracają się w dwóch osiach, co pozwala precyzyjnie pozycjonować statek względem celu podróży – zwłaszcza podczas wchodzenia na orbitę wokół planetoidy. Paliwem jest gaz szlachetny ksenon, który pod wpływem napięcia elektrycznego tworzy zjonizowany strumień odrzutowy. Początkowo sonda o masie ponad tony rozpędzała się bardzo powoli (po starcie w 2007 r. osiągnięcie na orbicie okołoziemskiej prędkości 90 km/godz. zajęło jej aż cztery dni), ale w 2010 r. pobiła już rekord prędkości w kategorii napędów jonowych, osiągając 15 tys. km/godz.! Jej główny silnik pracuje nieprzerwanie od blisko 1500 dni, a zaledwie 425 kg ksenonu wystarczy na wypełnienie całej 8-letniej misji z zachowaniem paliwowej rezerwy. Źródłem zasilania są ogromne panele baterii słonecznych o rozpiętości blisko 20 m, zbierające niezbędną ilość światła, które w pasie planetoid jest wyraźnie słabsze niż w okolicach Ziemi.
Rok z Westą
Sonda Dawn pokonała już blisko 3 mld km, ale jej kluczowy manewr rozegra się na dystansie zaledwie kilkudziesięciu tysięcy kilometrów. Jeśli kontrolerzy misji dobrze się sprawią, Dawn stanie się sztucznym satelitą planetoidy na najbliższy rok i rozpocznie zbieranie danych. W pierwszej fazie sonda wykona kolorowe zdjęcia Westy z odległości 2700 km. Następnie próbnik obniży się do 680 km i rozpocznie stereoskopową rejestrację szczegółów powierzchni oraz przeprowadzi analizę geologiczną i termiczną gruntu. Wreszcie zbliży się do planetoidy na zaledwie 200 km, skąd wykona drobiazgową analizę cząstek uwięzionych w gruncie Westy. Celem eksperymentu jest m.in. wykrycie związków chemicznych, które powstały wskutek bombardowania powierzchni przez promieniowanie kosmiczne. Sonda przystąpi też wówczas do wyjaśniania zagadki narodzin i tajemniczej przeszłości Westy, „prześwietlając” ją w podczerwieni. Gdy wszystko się powiedzie, Dawn odmelduje się i poleci do planetoidy Ceres z podobnymi zadaniami.
Kawałki planetoidy
Dlaczego nie przewidziano lądowania sondy Dawn na powierzchni Westy? Bo nie ma takiej potrzeby. Kawałki planetoidy są już na Ziemi od wielu lat. W 1960 r. w zachodniej Australii znaleziono meteoryt, w którym zawartość piroksenu (minerału występującego na Ziemi w lawie wulkanicznej) odpowiada obrazom spektroskopowym powierzchni Westy i jej sąsiadów. Na tej podstawie naukowcy orzekli, iż kosmiczny kamień pochodzi z tej planetoidy. Westa jest więc jednym z trzech ciał kosmicznych (po Księżycu i Marsie), których materia dotarła na Ziemię. Szacuje się, że 5 proc. wszystkich znajdowanych meteorytów pochodzi z Westy.