NASA готовит DUST-2 для исследования космической пыли

НАСА готовится к первому запуску ракеты-зонда с начала пандемии коронавируса. Миссия DUST-2 (Determining Unknown yet Significant Traits-2, кроме того, слово dust означает пыль), перенесет в космос миниатюрную лабораторию, которая будет изучать, как крошечные крупинки космической пыли — сырье для звезд, планет и солнечных систем — формируются и растут. Окно запуска открывается на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико 8 сентября 2020 года.

DUST-2, результат сотрудничества между НАСА и Японским агентством аэрокосмических исследований, является продолжением миссии DUST, запущенной в октябре 2019 года. Как и его предшественник, DUST-2 будет запущен на зондирующей суборбитальной ракете, которая совершит короткий полет в космос. перед падением на Землю. Зондирующие ракеты обеспечивают рентабельный доступ в космос и остаются одним из наиболее эффективных способов достижения почти нулевой гравитации, что является критическим требованием для миссии.

Цель DUST-2 — изучить, как отдельные атомы, сброшенные умирающими звездами и сверхновыми, слипаются. Когда они это делают, они образуют частицы пыли — одни из основных строительных блоков нашей Вселенной.

«Мы пытаемся повторить то, что происходит по крайней мере в двух астрофизических средах, — сказал главный исследователь Джо Нут, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. — Первый — когда частицы [пыли] образуются, когда звезды умирают, когда они сдувают свои внешние атмосферы. Другой — во время формирования солнечных систем, когда вы фактически формируете планеты из испаренной пыли звездообразующих облаков».

Протопланетный диск
Художественная концепция протопланетного диска, окружающего формирующуюся звезду, которая выбрасывает струи материала (желтые лучи). Такие диски содержат бесчисленное количество крошечных пылинок, многие из которых превращаются в астероиды, кометы и планеты.
Иллюстрация: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.

Мини-лаборатория размером с холодильник будет запущена на борту зондирующей ракеты Black Brant IX, которая достигнет высоты около 330 км, прежде чем начнет падать обратно на Землю. Многое происходит в следующие шесть с половиной минут. Через тридцать секунд после начала свободного падения начинается первый из шести экспериментов — все небольшие модификации друг друга. Внутри герметичной камеры крошечная нить накала начинает нагреваться. Тонкое покрытие из железа, кремния, магния и других частиц, напыленных на нить, диффундирует в окружающую камеру. Некоторые из этих атомов будут сталкиваться и прилипать — зародыш пылинки — в то время как другие отрикошетят. Каждую минуту включается еще одна камера, пока полезный груз не упадет на парашютах обратно на Землю для восстановления.

ракета-зонд Black Brant IX

Вернувшись в лабораторию, Нут, Кимура и их команды будут изучать зерна, которые образовались в каждой из шести камер. Более горячие частицы сталкиваются чаще, поэтому они будут определять, как зерна по-разному формируются дальше или ближе к горячей нити. Некоторые элементы могут блокировать друг друга от роста пылинок, поэтому они будут изучать, какие элементы оказались в каждой крупинке. Они также изучат неожиданное открытие миссии DUST-1: в этом эксперименте частицы пыли, образовавшиеся в газообразном аргоне с небольшой долей (5%) кислорода, имели тенденцию сталкиваться друг с другом больше, чем частицы, образовавшиеся в чистом аргоне.

«Без кислорода атомы были подобны маленьким бильярдным шарам, которые касались и прилипали, — сказал Нут. — Но с кислородом, когда бильярдные шары коснулись, они частично слились вместе. Мы этого не подозревали ».

Они предполагают, что кислород снизил температуру плавления пылинки, так что поступающие частицы превращались в частично расплавленный материал. Чтобы проверить эту идею, DUST-2 удалил весь кислород и заменил его небольшим количеством (около 5%) водорода.

«Если это так, мы не должны добиться слияния с водородом, — отметил Нут. — Так что посмотрим, что получится из этого».

ракета готовится
Бригада по боевой нагрузке проводит фазовые испытания системы управления ориентацией на ракетном полигоне Уайт-Сэндс. Слева направо: Джон Яканеч, Хесус Мартинес, Кен Старр, Тед Гацек.
Фото: НАСА / NSROC / Ахмед Галиб

Эксперимент также включает новую нагревательную нить из углеродного волокна для более точного контроля температуры. Но самая большая разница между DUST-1 и DUST-2 заключается в выполнении миссий — это первая ракета-зонд, запущенная во время пандемии COVID-19. Команда внедрила множество новых процессов в фоновом режиме, чтобы гарантировать, что запуск может произойти, одновременно защищая здоровье сотрудников.

«По мере того, как мы тщательно оценивали каждую задачу, мы разрабатывали новые способы выполнения некоторых из наших практических работ по минимизации риска воздействия», — сказал Джон Хикман, заместитель руководителя программы НАСА по программе «Ракеты-зонды».

Читайте обзоры:

-->