Lange jacht naar komeet op hoogtepunt

Op 2 januari hapte de Amerikaanse sonde Stardust in het stof – van een komeet wel te verstaan. De sonde vloog door de staart van de komeet Wild-2. In 2006 levert zij haar lading af op Aarde.

door

Na een reis van vijf jaar en meer dan drie miljard kilometer naderde NASA’s Stardust-sonde zijn prooi: de komeet Wild-2. Op een afstand van slechts 240 km. scheerde de sonde langs de kern van de komeet, een klomp rots, ijs en stof van 5,4 kilometer doorsnede. Beschermd door speciale schilden ving de sonde met een high-tech schepnet stofdeeltjes uit de staart van de komeet. Die worden opgeslagen in een speciale capsule.

Tijdens de fly-by van Wild-2 maakte Stardust van 500 km. afstand deze opname van de komeet. In totaal werden 72 foto’s genomen. bron: NASA / JPL. Klik op de afbeelding voor een grotere versie.

Na de close encounter reisde Stardust verder. De sonde scheert in 2006 langs de aarde en zal dan een capsule met zijn gevangen stofdeeltjes laten vallen. Uit de samenstelling van het komeetstof hopen wetenschappers informatie over de vorming van kometen in het zonnestelsel te halen.

Artist’s concept van Stardust’s ontmoeting met Wild 2. De grijze ‘stootbumpers’ aan de voorkant beschermen de sonde tegen de inslaande stofdeeltjes uit Wild 2’s staart. bron: NASA / Jet Propulsion Laboratory

Stardust naderde Wild-2 met een slordige 21960 km/uur, ongeveer zes keer de snelheid van een geweerkogel. Met die snelheid kan zelfs een klein stofje enorme schade aanrichten. En stof was er: kometen, die bestaan uit ijs, gas, steen en stof, verdampen als ze bij de zon in de buurt komen. Dat levert de overbekende staart op die van de zon afwijst.

De komeet Hale-Bopp vormde in 1997 een prachtig gezicht aan de nachthemel. De twee staarten bestaan uit materiaal dat door de zonnewind en door lichtdruk van de zon wordt weggeblazen: die twee krachten wijzen in iets verschillende richtingen en vormen dus twee komeetstaarten. bron: NASA / Jet Propulsion Laboratory

Stardust’s heeft speciale schilden die haar beschermden tegen de stofjes in de komeetstaart. De zogenaamde Whipple-schilden beschermen de zonnepanelen en de satelliet zelf. Ze zijn genoemd naar dr. Fred Whipple, die ze in de jaren 1950 bedacht als methode om satellieten tegen botsingen te beschermen. De schilden bestaan uit samengestelde panelen, omwikkeld met een speciale keramische stof, Nextel.

Tennisracket

Niet de hele satelliet is beschermd tegen de hagel van stofdeeltjes. Boven de schilden steekt een robotarm in de vorm van een tennisracket uit, met daarop Stardust’s stofverzamelende sensor. Die is gemaakt van ’s werelds lichtste vaste stof, aerogel. Dat is bestaat uit dezelfde moleculen siliciumdioxide (silicaat) als zand of glas, maar aerogel is extreem schuimig en bestaat voor 99,8% uit lucht. Deeltjes die op de Aerogel inslaan worden er veilig door afgeremd. De ontwerpers van Stardust wilden de stofdeeltjes namelijk zo min mogelijk beschadigen tijdens de vangst.

Op dit blok aerogel zijn van links deeltjes stof van maar een paar micrometer groot ingeslagen. De breukpatronen zijn duidelijk zichtbaar. bron: NASA / Jet Propulsion Laboratory

Oeroud stof

Stardust verzamelde niet zomaar wat stof. Kometen brengen een groot deel van hun bestaan door in de zogenaamde Kuiper-gordel buiten de baan van Pluto. Ze ontstonden uit dezelfde gaswolk waaruit de zon en planeten zijn gevormd, maar in de verre buitenregio van het zonnestelsel zijn ze al die tijd als in een vrieskist bewaard gebleven. Het stof van een komeet is dus een soort archeologische vindplaats van materiaal uit het begin van het zonnestelsel.

Niet alle kometen zijn trouwens zo oud. Dat bleek uit een onderzoek uit 2000, waarin onderscheid werd gemaakt tussen kristalvormige stofjes en ‘amorfe’ deeltjes in kometen. Amorfe deeltjes zijn de oudste samenklonteringen van stof uit de originele gasnevel. De moleculen van zulke stofjes staan in willekeurige richtingen. In kristaldeeltjes zijn de moleculen netjes gerangschikt in een rooster. Die deeltjes worden volgens Joseph Nutt en zijn collega’s pas gevormd als de zon een komeet met amorfe deeltjes verhit. Kometen met kristallen in de staart zijn dus jonger dan de zon en zijn ín het zonnestelsel gevormd. De komeet van Halley is daar een voorbeeld van. Wild 2 heeft zijn hele leven tussen Jupiter en Uranus doorgebracht en bevat hoofdzakelijk amorf materiaal. In 1974 scheerde de komeet vlak langs Jupiter, die zijn baan verstoorde. De nieuwe baan van de komeet ligt nu tussen Mars en Jupiter in. Daarom was de komeet een ideaal doel voor de Stardust-missie: oud, onbeschadigd materiaal op een redelijke afstand!

Baanschets van de Stardust. Tijdens de eerste twee omlopen werd interstellair stof ingevangen, maar de derde voert de sonde vlak langs komeet Wild 2. In 2006 komt de sonde weer langs de Aarde om haar lading af te leveren. bron: NASA / Jet Propulsion Laboratory

Stardust werd in 1999 gelanceerd als onderdeel van NASA’s Discovery Program, een serie relatief goedkope en gespecialiseerde ruimtemissies. De sonde maakte een omloop rond de zon, waarbij interstellair stof werd verzameld. Tijdens een scheervlucht langs de Aarde in 2001 werd een gravity assist uitgevoerd, waarbij de beweging van de aarde de Stardust genoeg snelheid gaf om later langszij de Wild-2 te komen. Voor het zover was verzamelde Stardust nog een tweede keer interstellair stof. De staf op Aarde liet de sonde als generale repetitie ook een passage langs de asteroïde Annefrank maken. Na de fly-by van Wild-2 duurt het nog twee jaar voor de sonde de capsule met ingevangen stof af kan werpen boven de Aarde. Aan parachutes moet de capsule een zachte landing maken in de Amerikaanse staat Utah.