Hvorfor dræbe Cassini? Saturn Probes skæbne nøje overvejet

15. september 2017, klokken 08:08 EDT (1208 GMT), forventer controllere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, at modtage det sidste signal fra Cassini-Huygens-missionen på 3 milliarder dollars. Når signalet stopper, vil mennesker på Jorden vide, at rumfartøjet har nået sin ende som en stribe snavs hen over Saturns himmel.



Cassini vil være med vilje deorbiteret i Saturns atmosfære . Sonden - en fælles indsats fra NASA, European Space Agency og Italian Space Agency - vil ofre sig selv for at forhindre et utilsigtet styrt, der kan forurene en af ​​de saturniske måner, hvor der kan eksistere indfødte liv eller en dag kan udvikle sig. Cassini opdagede et flydende vandhav under den iskolde overflade af månen Enceladus, og måske et offer for sin egen succes, må dø for at forhindre enhver chance for, at dets varme elektriske generatorer kan smelte ned i de livvenlige farvande. Men dommen om at fordømme rumfartøjet blev ikke gjort let. [ Seneste Saturn -fotos af Cassini ]



Beslutter Cassinis skæbne

I 2009, med den primære mission færdig og et helt sundt rumfartøj godt ind i en 27-måneders forlænget mission, kiggede Cassini-ledere på en række forskellige 'hvad næste?' muligheder. Banemodellering viste, at Cassini kunne have været sendt videre for at undersøge 'isgigant' -planeterne, der ikke har været besøgt af et rumfartøj siden Voyager 2s hurtige flybys af Uranus i vinteren 1986 og Neptun i sommeren 1989.

Alternativt kunne Cassini have været rettet tilbage indad, for at udforske gigantiske Jupiter og dens mange måner, afrunding af videnskab, der startede på NASAs Galileo-mission i 1995. Galileos store forstærkningsantenne havde aldrig udfoldet sig ordentligt og dramatisk sænket summen af ​​data, rumfartøjet kunne sende hjem. Galileo blev med vilje deorbiteret i Jupiters atmosfære i september 2003 for at forhindre utilsigtet kontaminering af den våde måne Europa, en forløber for Cassinis ende ved Saturn. (NASAs Juno -mission indsamler nu data under gentagne tætte flybys af Jupiters sky -toppe.)



Eller Cassini kunne have været sendt udad for at undersøge et par af kentaurerne. Disse er store, kometkerne-lignende kroppe, der bor i regionen mellem banerne Jupiter og Uranus. Centaurer ligner sandsynligvis Kuiper Belt-objekter, såsom dværgplaneten Pluto og dens meget store måne Charon, der betragtes som beboere i det såkaldte tredje rige i solsystemet.

Men Saturns uløste videnskabelige mysterier holdt Cassinis håndtere betaget. Så i 2010 udviklede missionsteamet en innovativ, indviklet kredsløbskampagne for at udtrække så meget videnskab som muligt fra Saturn -systemet. [Cassinis 'Grand Finale' ved Saturn: NASA's Plan in Pictures]

Et kronblad af Cassini-Huygens



Et kronblad af Cassini-Huygens 'baner for hele missionen, kendt som' garnkuglen 'af JPL-teamet. Grøn = hovedmissionen (2004-2008), orange = jævndøgn-mission (2008-2010), lilla = solhvervsmissionen (2010-2017, herunder Grand Finale-springet ned i Saturns atmosfære).(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech/Erick Sturm)

Denne smarte opblomstring af tyngdekraften og inerti - betegnet solhvervsmissionen - lod forskere undersøge ændringer i Saturns årstider og i sidste ende se planeten ændre sig gennem halvdelen af ​​sit år. (Et helt år på Saturn er næsten 29,5 'Jordår' langt.) Ved at se på begge planetens halvkugler var videnskabssamfundet vidne til alle fire årstider på kun halvdelen af ​​Saturns solbane.

Dødsspiral for videnskab

Det forlængede ophold på Saturn betød, at Cassini en dag ville løbe tør for raketdrivmiddel og glide ud af kontrol. For at manøvrere placerer Cassini omhyggeligt monomethylhydrazin i kontakt med nitrogentetroxid, som spontant oxiderer (forbrænder) det. Der er kun en vej ud: gennem raketdysen. Dette frembringer vektoriseret tryk.



Når man ser frem til den dag, hvor butikkerne ombord på disse 'hypergoliske' kemikalier næsten ville være opbrugt, besluttede missionsledere et sidste 'dødsspiral' sæt kredsløb. Det her looping 'Grand Finale' ville lade Cassini sejle mellem Saturns skyer og dens inderste ringe - ukendt område anses for risikabelt at udforske tidligere i missionen. Planen er, at Cassini skal udføre 22 af disse vovede dyk gennem hullet. (Fra den 17. juli havde Cassini gennemført 13 sådanne styrt.)

Os eller dem?

Planetarisk beskyttelse fungerer begge veje: Sandsynligheden for at inficere en anden verden med mikrober fra Jorden kan aldrig være nul. På samme måde kan muligheden for at bringe en ikke-indfødt 'bug' hjem til Jorden på et rumfartøj, der vender tilbage, ikke elimineres. Nogle forskere hævder, at materiale er sprunget fra planet til planet siden solsystemets begyndelse, og derfor er der ingen grund til bekymring. Andre er dybt bekymrede over utilsigtede konsekvenser.

Cassini-Huygens-missionen blev lanceret for 20 år siden. I disse to årtier er der sket et skift i planetarisk videnskabs samfunds holdning til større forsigtighed, hvor der er mulighed for krydskontaminering. Denne opfattelse er ikke primært baseret på det altruistiske mål om at tillade mulig fremmed biologi at udvikle sig langs sit eget forløb (selvom nogle forskere abonnerer på den idé). Den bredere begrundelse bekræfter, at det er afgørende at vide, om noget udenjordisk liv - som kan blive opdaget på en måne eller en planet eller en komet en dag - stammer fra uafhængig oprindelse.

Det er ligegyldigt, om det er en kompleks critter eller simpel mikrobe: Hvis en rumvæsen ikke bruger den samme klasse af biomolekyler, som Jordens liv gør (f.eks. DNA), var dets udvikling næsten helt sikkert adskilt fra Jordens - en sand sekund tilblivelse. ' Men hvis det deler en lignende genetisk sammensætning, så havde vi enten en fælles oprindelse (sandsynligvis et andet sted i rummet), eller også har vores rumfartøj forurenet prøven, og vi ved det aldrig med sikkerhed. Sidstnævnte tilfælde er mareridtsscenariet for astrobiologer.

Cassini transporterede og sendte Huygens-sonden, der landede blødt på overfladen af ​​Saturns største måne, Titan, i januar 2005. Da Cassini og Huygens blev designet og bygget i 1990'erne, var der kun lidt mistanke om, at de saturniske måner kunne have livsnødvendige miljøer. Der var lidt bekymring for, at Huygens-sonden kunne forurene Titans metanrige overflade. Ingen kendte vandhav i Saturn -systemet på det tidspunkt. [Landing on Titan: Pictures from Huygens Probe on Saturn Moon]

Cassini selv fandt senere ud af, at Titan kunne omfatte et sådant hav under overfladen. Og den lille 'snekugle' måne Enceladus omslutter næsten helt sikkert en. Godt, næsten omslutter: Enceladus sprøjter gejsere af vandis ud i rummet, hvoraf nogle sætter sig tilbage til månens overflade i form af sne, hvilket gør det til det mest reflekterende planetobjekt i solsystemet.

Med Cassinis fund-og opdagelser af Phoenix Mars-landeren, Mars Global Surveyor og Mars Reconnaissance Orbiter, der opdagede tegn på forbigående flydende vand på den nuværende Røde Planet-blev der udstedt et strengere sæt retningslinjer for planetarisk beskyttelse af internationale komité for rumforskning (COSPAR) i 2009. COSPAR er bemyndiget af artikel IX i De Forenede Nationers ydre rumtraktat. Disse regler er placeret Enceladus sammen med Mars og Jupiters måne Europa, helt på listen over organer, hvorpå biologisk forurening ikke bør tillades. Hver af disse verdener blev anset for at være et sted, hvor 'forurening båret af et rumfartøj kunne bringe fremtidig udforskning i fare'. Hver havde naturlige processer, hvorved 'bugs', der ankom til landere - eller crashers - kunne finde vej til levesteder, hvor mikrober kunne overleve og reproducere.

Under den iskolde overflade af Enceladus opvarmes flydende vand, når det perkolerer gennem havbundens klippe. Rynker af varmt vand fyldt med mineraler skaber skorstenlignende

Under den iskolde overflade af Enceladus opvarmes flydende vand, når det perkolerer gennem havbundens klippe. Rynker af varmt vand fyldt med mineraler skaber skorstenlignende 'hydrotermiske ventilationsåbninger'. Noget af dette vand drives gennem sprækker i skorpen og spytter ud i rummet som gejsere af iskolde krystaller og kan derfor analyseres af Cassinis instrumenter.(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech/Southwest Research Institute)

Som for at forsegle sagen opdagede Cassini i begyndelsen af ​​2017 silica -korn og hydrogengas i isfjældene over Enceladus, hvilket indikerer, at der skal være hydrotermiske ventilationsåbninger på gulvet i havets overflade. Sådanne ventilationsåbninger på jorden har vist sig at være oaser for livet, udlevering af varme, næringskemikalier og blandestrømme. Disse 'sorte rygere' og 'hvide rygere' understøtter rige organismer af organismer, der næsten er fuldstændig isoleret fra andre ved mange mils golde hav.

Den varme vej ned

Visse dele af Cassinis interne VVS og andre systemer holdes med vilje varme; liftbakterier kunne have været beskyttet mod ekstremt lave temperaturer. Der er stærke tegn på, at nogle bakterier kan overleve stærkt ultraviolet lys fra solen og anden rumstråling. (En velkendt påstand fra Apollo 12-missionen i 1969, at jordbakterier kunne vende tilbage til livet efter mere end to et halvt år på den hårde måne viser sig at være næsten umulig at replikere på grund af laboratoriepraksis, forskerne anvendte dengang.)

Ingeniører installerer en af ​​Cassini

Ingeniører installerer en af ​​Cassinis tre radioisotope termoelektriske generatorer i et rent rum på Launch Complex 40 på Floridas Cape Canaveral Air Force Station den 9. oktober 1997, seks dage før lanceringen.(Billedkredit: NASA)

Cassini får sin elektriske effekt fra tre radioisotop termiske elektriske generatorer (RTG'er), som oversætter varmen i nedbrydende plutoniumdioxid. Disse RTG'er er varme og tunge. RTG'er kan ikke afkøles undtagen ved deres eget radioaktive henfald; plutonium-238 har en halveringstid på næsten 88 år. Hvis fartøjet skulle styrte på overfladen af ​​en kold måne som Enceladus, kunne RTG'erne let tø en sti op gennem snesevis af kilometer is og slippe ned i det flydende vandhav nedenunder, selvom det kan tage lang tid.

Bedste hensigter

Rumorganisationer ansætter mikrobiologer til at føre registreringer og prøver af bakterier, der kan overleve i rene rum, hvor rumfartøjer er samlet. Ideen er omhyggeligt at begrænse - og specifikt liste - de arter, der kunne snige sig ombord. Hvis der findes liv i rummet, skal det kontrolleres mod denne bande sædvanlige mistænkte, før det kan erklæres som udenjordisk.

Der er også en chance for, at streng sterilisering af rumfartøjer faktisk kan opmuntre til udviklingen af ​​mikrober, der er hårdere og mere modstandsdygtige over for det hårde vakuum, brede temperatursvingninger og barske strålingsbetingelser i rummet. Det er eksternt muligt, at vi i navnet på planetarisk beskyttelse forværrer virkningerne af krydskontaminering.

For et dybere kig på alt det, Cassini fandt i sine 13 år i Saturn -systemet, se ' Saturneriget - Cassinis episke søgen , 'en 73-minutters dokumentar tilgængelig på Amazon Xive-TV.

Forfatteren, @DavidSkyBrody, er forfatter og direktør for ' Saturneriget - Cassinis episke søgen , 'en dokumentarfilm, der ser tilbage på den mission, der er tilgængelig på Amazon Xive-TV. Brody var tidligere executive producer hos Purch, moderselskabet til demokratija.eu og LiveScience.com.

Følg denne forfatter @DavidSkyBrody . Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Oprindeligt udgivet den demokratija.eu .