Wie WISE funktioniert

Wenn Sie in der Ära des Apollo -Programms, der Space Shuttles und des Hubble-Teleskops aufgewachsen sind , sind Sie wahrscheinlich daran gewöhnt, bei der Weltraumforschung an Hardware mit erstaunlichen Preisschildern, einzelnen, eng fokussierten Missionen und kurzen Lebenserwartungen zu denken. Aber in einer Zeit, in der die NASA unter immer stärkerem Budgetdruck steht, haben Weltraumwissenschaftler von heute keinen Blankoscheck mehr, um den Kosmos zu erforschen. Stattdessen müssen sie ihren Einfallsreichtum einsetzen, um das Beste aus begrenzten Ressourcen zu machen – zum Beispiel, indem sie einen eingemotteten Satelliten aus dem Winterschlaf holen und ihn für eine neue Mission umfunktionieren.

Genau das macht die NASA mit dem Wide-field Infrared Survey Explorer oder WISE .

Als das 320 Millionen Dollar teure Orbitalteleskop im Dezember 2009 gestartet wurde, bestand seine ursprüngliche Mission darin, nach Infrarotstrahlung zu suchen, die von entfernten Objekten – von Asteroiden bis hin zu exotischen braunen Zwergsternen – stammt, die zu schwach waren, um im sichtbaren Lichtspektrum beobachtet zu werden [Quellen: Chow , Klotz ]. In den folgenden 13 Monaten leistete WISE bei dieser Aufgabe hervorragende Arbeit und katalogisierte 560 Millionen Himmelsobjekte. Neben Sternen und Galaxien entdeckte WISE 19 zuvor unsichtbare Kometen und mehr als 33.500 Asteroiden [Quelle: Chow ]. Schließlich, nachdem WISE seine Arbeit abgeschlossen hatte, schalteten NASA-Wissenschaftler den größten Teil der Elektronik des Satelliten ab und ließen ihn im Februar 2011 im Orbit im Winterschlaf [Quelle: Space.com ].

Aber wie sich herausstellt, ist WISE noch nicht fertig. Im August 2013 gab die NASA bekannt, dass sie den Satelliten für eine neue, dreijährige Mission reaktivieren werde. Anstatt die entfernten Bereiche des Weltraums zu untersuchen, wird WISE nach erdnahen Objekten (NEOs) suchen und diese untersuchen – Weltraumfelsen, die laut Wissenschaftlern innerhalb von 45 Millionen Kilometern um die Sonne unseres Planeten kreisen nahe genug ist, um eine Kollisionsgefahr mit uns darzustellen. Darüber hinaus wird WISE der NASA helfen, Asteroiden zu identifizieren, die gute potenzielle Ziele für Astronauten sein könnten, als Teil des Ziels von US-Präsident Barack Obama, bis 2025 Menschen zum Besuch eines eingefangenen Asteroiden zu schicken [Quelle: NASA ].

In seiner neuen Rolle hat WISE das Potenzial, einige sehr wichtige Entdeckungen zu machen – und das zu einem günstigen Preis von nur 5 Millionen Dollar für jedes zusätzliche Betriebsjahr [Quelle: Klotz ].

In diesem Artikel sprechen wir über die aufregende neue Aufgabe von WISE sowie über einige der erstaunlichen Dinge, die der Satellit bereits erreicht hat.

1. Die ursprüngliche Mission von WISE
2. Die neue Mission von WISE
3. Warum WISE so wichtig ist

Um einen Satz des fiktiven Captain James Kirk aus „Star Trek“ zu übernehmen: Als WISE 2009 in eine polare Umlaufbahn 326 Meilen (525 Kilometer) über der Erdoberfläche gestartet wurde, war es so konzipiert, dass es kühn hinschaut, wo niemand hingeschaut hat Vor. WISE war nicht das erste Infrarot-Orbitalobservatorium, aber im Gegensatz zu früheren Sonden wurde es entwickelt, um die gesamte Weite des Himmels zu überblicken und weiter in den Weltraum zu schauen, um schwache und/oder entfernte Objekte zu erkennen [Quelle: NASA ].

Um dies zu erreichen, setzte WISE auf ein ausgeklügeltes Design und modernste Technologie. Der Satellit war mit einem empfindlichen Teleskop und Infrarotlichtdetektoren ausgestattet, die in einem Tank mit festem gefrorenem Wasserstoff montiert waren – stellen Sie sich eine riesige Thermoskanne vor, und Sie haben im Grunde die Idee – die die Instrumente bei kalten -429 Grad Fahrenheit (-256 Grad Celsius) hielten. . Dieser Abkühlungseffekt hinderte WISE daran, die Wärmesignatur seiner eigenen Geräte zu erfassen, was seine Beobachtungen noch präziser machte [Quelle: NASA ].

Im Laufe seiner 13-monatigen Arbeit scannte WISE den Himmel 1 1/2 Mal und machte etwa 1,8 Millionen Bilder, die Wissenschaftler zusammenfügen, um eine zusammengesetzte Karte des Kosmos zu erstellen [Quelle: Klotz ]. Einige der Einblicke in zuvor unsichtbare Details des Universums, die es bot, waren erstaunlich. Ein Schnappschuss zeigte beispielsweise, dass eine riesige rote und grüne Wolke im Weltraum voller neu gebildeter Sterne war, die nur wenige Millionen Jahre alt waren und sich in blumenartigen Strähnen aus interstellarem Staub befanden [Quelle: Space.com ].

Aber WISE wurde nicht entwickelt, um ewig mit voller Kapazität zu laufen. Im September 2010 ging dem Raumschiff allmählich das Kühlmittel aus, das zum Kühlen seiner Infrarotdetektoren benötigt wurde. Zu diesem Zeitpunkt schalteten die Wissenschaftler zwei der vier Detektoren ab und schauten nicht mehr in die fernen Weiten des Weltraums [Quelle: Chow ]. Aber die Geräte des Orbitalobservatoriums funktionierten gut genug, dass es für eine andere wichtige Mission hervorragend geeignet war.

Nach Abschluss seiner ursprünglichen Mission bekam WISE tatsächlich eine Art Probelauf mit dem, was schließlich sein zweiter Akt werden sollte. Nachdem die NASA einen Großteil ihrer Infrarotausrüstung abgeschaltet hatte, als das Kühlmittel zur Neige ging, nutzten die Wissenschaftler das, was noch in Betrieb war, um zwischen Januar 2010 und Februar 2011 an einem Projekt namens NEOWISE zu arbeiten. Das Raumschiff begann, den Himmel nach näheren Objekten abzusuchen. Im Jahr 2010 beobachtete es etwa 158.000 Gesteinskörper, darunter 34.000 Asteroiden im Hauptgürtel des Sonnensystems zwischen Mars und Jupiter, und entdeckte 135 potenziell gefährliche erdnahe Objekte – das heißt, solche, die nahe genug an der Erdumlaufbahn sind, dass sie eine Kollisionsgefahr darstellen könnten [Quelle: NASA ].

Wenn die NASA WISE wieder reaktiviert, wird sie das 16-Zoll-Teleskop (40 Zentimeter) des Satelliten und seine Infrarotsensoren verwenden, um nach weiteren erdnahen Objekten zu suchen. Da die Sensoren nicht mehr unterkühlt werden, funktionieren sie nicht mehr alle, und daher ist der Satellit nicht mehr so ​​gut darin, Strahlung von entfernten, schwachen Objekten zu erkennen, wie er es früher war. Aber es hat immer noch genug Kapazität, um Infrarotstrahlung von näheren Objekten zu erkennen. „Zwei unserer vier Infrarotdetektoren funktionieren auch bei wärmeren Temperaturen, sodass wir diese Bänder nutzen können, um unsere Jagd nach Asteroiden und Kometen fortzusetzen“, sagte Amy Mainzer vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im Oktober 2010 gegenüber Space.com [Quelle: Malik ].

Infrarotsensoren sind ein besonders nützliches Werkzeug, nicht nur um Asteroiden zu entdecken, sondern auch um ihre Größe genau zu berechnen. Asteroiden reflektieren Licht, geben es aber nicht ab, und sie variieren in der Albedo oder der Fähigkeit, sichtbares Licht zu reflektieren. Das bedeutet, dass für ein normales optisches Teleskop ein kleiner heller Weltraumfelsen so groß aussehen kann wie ein viel größerer dunkler. Ein Infrarotteleskop nimmt jedoch einen Teil des nicht sichtbaren Spektrums auf, den ein normales Teleskop verfehlt, und kann ein vollständigeres Bild eines Asteroiden liefern [Quelle: NASA ].

Wissenschaftler wetten, dass die Kapazität es WISE ermöglichen wird, uns eine bessere Vorstellung davon zu geben, welche Asteroiden groß genug und nah genug sind, um ein Problem darzustellen – und welche die richtige Größe haben könnten, um von einem Roboter-Raumschiff eingefangen zu werden.

Warum sind Orbitalobservatorien so nützlich?

Während des größten Teils der Geschichte der Astronomie konnten Wissenschaftler den Kosmos nur eingeschränkt sehen, da die Erdatmosphäre selbst gut ausgerüsteten bodengestützten Teleskopen die Sicht versperrte. Aber mit dem Aufkommen des Weltraumzeitalters hatten Astronomen eine neue Option. Sie könnten Observatorien im Orbit über der Atmosphäre platzieren und ihnen so die Möglichkeit geben, ungehindert zu beobachten. Ein Paradebeispiel: Das Hubble-Weltraumteleskop, das 1990 von der Raumfähre Discovery eingesetzt wurde und immer noch in Betrieb ist, hat dazu beigetragen, Astronomie-Lehrbücher neu zu schreiben und Licht auf Themen wie das Alter des Universums und die Existenz dunkler Energie zu werfen [Quellen: HubbleSite , NASA ].

WISE sollte eine große Hilfe bei zwei wichtigen NASA-Missionen sein: der Verfolgung erdnaher Objekte und der Entwicklung einer Möglichkeit, die Erde vor ihnen zu schützen, und der Durchführung einer bemannten Mission zu einem Asteroiden bis 2025.

Die Identifizierung und Verfolgung von Asteroiden, die sich in die Nähe der Erde wagen könnten, ist eine NASA-Mission mit besonders hoher Priorität. Seine Dringlichkeit wurde durch die Explosion eines 18 Meter (60 Fuß) großen, 11.000 Tonnen (12.125 Tonnen) schweren Meteors im Februar 2013 über der russischen Stadt Tscheljabinsk deutlich. Dieser Brocken Weltraumgestein setzte fast 30-mal die Energie einer der Atombomben frei, die am Ende des Zweiten Weltkriegs explodierten, und mehr als 1.200 Menschen wurden durch umherfliegende Trümmer verletzt [Quellen: Yeager , Klotz ].

Das Zusammenstellen einer Datenbank mit erdnahen Objekten und das Verfolgen ihrer Bewegungen wird die NASA hoffentlich vor einem Objekt auf Kollisionskurs warnen – und Zeit haben, eine Verteidigungsstrategie umzusetzen, sei es, dass der Asteroid mit Gravitationstraktoren, Sonnensegeln oder anderen Zukunftstechnologien umgeleitet wird , oder es mit einer nuklearen Explosion auseinanderbrechen [Quelle: Messier ].

Die NASA plant auch den Einsatz von Roboterraumfahrzeugen, um einen kleinen erdnahen Asteroiden einzufangen und ihn sicher in eine stabile Umlaufbahn in der Nähe von Erde und Mond umzuleiten. Ein NASA-Video zeigt eine mögliche Methode: Eine von Sonnensegeln angetriebene Robotersonde könnte den Asteroiden überholen, ihn mit Kabeln einfangen und ihn dann in eine riesige „Asteroiden-Einfangtasche“ stecken, die es dem Fahrzeug ermöglicht, seine Bewegungen zu kontrollieren und zu lenken.

Sobald der Asteroid dort ist, wo die NASA ihn haben möchte, würden Astronauten mit dem Orion-Raumschiff, einem noch in der Entwicklung befindlichen Weltraumfahrzeug, zu ihm fliegen und dann zu seiner Oberfläche spazieren gehen. Sie würden Gesteinsproben entnehmen, die zur weiteren Untersuchung zur Erde zurückgebracht würden [Quelle: Moscowitz , NASA ]. Letztendlich könnten eingefangene Asteroiden eine Quelle wertvoller Materialien wie Nickel, Platin und Palladium oder sogar Produktionsstätten sein [Quelle: Mann ].

Anmerkung des Autors: Wie WISE funktioniert

Ich bin fasziniert von der Idee der NASA, auf einem Asteroiden zu landen, zum Teil, weil ich mich als Kind, das in den 1960er Jahren aufwuchs, immer noch an die Aufregung erinnere, eine Classics Illustrated-Comicbuchversion von Jules Vernes Fantasy-Roman „Off on“ von 1877 zu sehen ein Komet." In Vernes Roman landen Astronauten jedoch nicht auf einem Kometen. Stattdessen streift ein Himmelsobjekt namens Gallia die Erde und kratzt ein Stück Land in der Nähe von Gibraltar ab und nimmt dabei mehrere Dutzend Menschen mit auf eine Reise durch das Sonnensystem. Während diese Prämisse für die Leser des 19. Jahrhunderts natürlich unterhaltsam war, könnte eine solche Kollision im wirklichen Leben eine globale Katastrophe verursachen, die derjenigen ähnelt, die die Dinosaurier tötete. Wir sind viel besser dran, dem Plan der NASA zu folgen.

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