Már több kisbolygót is meglátogattak ûreszközök, sõt az Eros felszínére a NEAR ûrszonda le is ereszkedett. A kisbolygóöv legnagyobb és talán legérdekesebb objektumai azonban eddig kimaradtak a részletes vizsgálatokból. Ezt hivatott pótolni az amerikai Dawn küldetés, amely legkorábban július 7-én veheti kezdetét. A Ceres és a Vesta részletes vizsgálata bepillantást nyújthat a kisbolygók fejlõdéstörténetébe, ezzel pedig a Naprendszer keletkezési viszonyaiba.
A NASA által tervezett Dawn ûrszonda sorsa sokáig kérdéses volt. Elsõként 2003 decemberében merült fel, hogy törlik a programot, de 2004 februárjában mégis a megvalósítás mellett döntöttek. 2005 októberében átmenetileg szüneteltették az elõkészületeket, majd 2006. március 2-án bejelentették, hogy törlik a tervet. Ám nem sokkal késõbb, ugyenezen hónap 27-én már arról számoltak be, hogy mégis megvalósul a 449 millió dolláros küldetés, méghozzá a NASA Discovery programjának nyolcadik epizódjaként. A Dawn célja a Mars és a Jupiter közötti kisbolygóöv két legnagyobb objektuma, a Ceres és a Vesta tanulmányozása (igaz, a Vesta és a Pallas majdnem egyforma méretûek, ezért a méretbeli sorrend nem egyértelmû).
A legnagyobb kisbolygó
A Ceres viszont biztosan a legnagyobb kisbolygó: az egész kisbolygóöv tömegének közel a fele koncentrálódik benne. Alakja enyhén lapult, egyenlítõi átmérõje 479 km, sarki átmérõje 453 km lehet. Átlagos sûrtûsége 2,7 g/cm3 körüli. Számos dolgot nem tudunk még róla: nem tudjuk például, milyen formában fordul elõ rajta a víz. Az is elképzelhetõ, hogy vízjégsapkája van a sarkoktól kb. 45 fokos szélességig - egyes megfigyelések alapján ugyanis északi féltekéjérõl OH- gyökök távoznak az ûrbe.
Az eddigi észlelések alapján a Ceres tengelyforgásával kapcsolatban 0,04 magnitúdó amplitúdójú fényességváltozás jelentkezik, ami nem alakjának szabálytalanságai, hanem sokkal inkább a felszín fényvisszaverõ képességének (albedo) átlagosan 0,07 körüli területi változásaitól származik. A színképében 3 mikrométer körül mutatkozó elnyelési sáv feltehetõleg hidratált agyagoktól származik, amelyek mellett akár karbonátos ásványok is elõfordulhatnak a felszínen. A belsejében feltételezett tiszta vízjég pedig néhány méter vastag felszíni borítás alatt akár 4,5 milliárd éven keresztül is megmaradhatott.
Néhány kisbolygó mérretarányos képe, balról jobbra: Gaspra, Eros, Ida, Vesta, Ceres; alul a Szaturnusz Titan holdjának íve látható (Keck Observatory, C. Dumas, NASA-JPL)
A közel 500 km átmérõjû Vesta egy erõsen átalakult kisbolygó, amelynek felszínét vulkáni eredetû bazalt borítja. Vasban gazdag vulkáni anyaga akár õsi mágneses nyomokat is hordozhat - ha esetleg volt mágneses tere a kialakulása után.
A két égitest részletes vizsgálata bepillantást nyújthat a kisbolygók fejlõdéstörténetébe, ezzel pedig a Naprendszer keletkezési viszonyaiba. A programban kiemelt szerepet kap annak vizsgálata, hogy miként fordul elõ a víz a kisbolygókban, és milyen szerepet töltött be fejlõdésükben. Míg ebbõl az anyagból a Ceresben bõséggel található, a Vesta kifejezetten száraznak mondható.
Az ûrszonda jellemzõi
A Dawn ûrszonda teljesen feltöltött állapotban 1240 kg tömegû, ennek közel harmadát teszi ki az üzemanyag. Meghajtását elsõsorban
ionhajtómû biztosítja (lent), amely összesen 450 kg-nyi xenongázt használhat el. Maximálisan 90 mN tolóerõ kifejtésére képes. Energiával a 10 kW-ot termelõ, együttesen 19,7 méter hosszú napelemek látják el. Térbeli helyzetének stabilizálásához 12 darab, egyenként 0,9 N tolóerejû, összesen 45 kg-nyi hidrazint felhasználó kémiai korrekciós hajtómûvét használja. A helyzetstabilizálást leszámítva az út során az összes pályaváltoztatáshoz az ionhajtómûvet használják.
A szonda három legfontosabb detektora:
-GRaND (gamma ray and neutron detector, gammasugár és neutrondetektor): a felszín anyagi összetételének megállapításában segít, a legfontosabb kõzetalkotó, radioaktív és illékony elemek eloszlását vizsgálja. A Lunar Prospector és a Mars Odyssey hasonló mûszereinek továbbfejlesztett változata. Fõleg a kálium, tórium és urán eloszlását térképezi, emellett a neutronok mérése segítéségével a felszínközeli vízjég elõfordulását vizsgálja.
-VIR (visual and infrared imaging spectrometer, vizuális és infravörös képalkotó spektrométer): a 14 kg-os detektor a 0,25 és 5 mikrométer közötti tartományban üzemel. Részben a Rosetta ûrszonda VIRTIS, illetve a Cassini ûrszonda VIMS mûszereibõl fejlesztették ki. A GraND mûszerrel együttesen képes többek közt a szén, az oxigén, a nitrogén, a vas, a titán, a klór, a gadolínium és a szamárium eloszlását megállapítani.
-FC (Framing camera, képfelvevõ kamera): a fõként német közremûködéssel készített kamera egy 150 mm fókuszú tükrös teleszkópból és egy CCD-detektorból áll. Az általános képrögzítés mellett hat szûrõjével képes néhány ásvány eloszlását is vizsgálni.
Útvonal a kisbolygókhoz
A Dawn ûrszondát háromfokozatú Delta II-es hordozórakéta indítja a Földrõl. A start pontos idõpontjától függõen 2009 márciusa környékén egy hintamanõvert hajt végre az ûeszköz, miközben kb. 500 km-rel halad el a Mars mellett, majd 2011 szeptemberében jut el a Vestához. Az érkezés nagyon kis sebességkülönbséggel történik, ekkor szinte azonos pályán fog haladni a kisbolygóval. A megfigyelések a találkozó elõtt kb. 3 hónappal kezdõdnek. A kisbolygó felszínétõl eleinte kb. 15 ezer km-el lesz az ûreszköz, majd a távolságot 2700, 950 és 670 km közelébe csökkentik. Legjobban 180 km-re közelíti meg a Vesta felszínét, itt 4 óra lesz a keringési idõ.
A küldetés tervezett menetrendje (NASA)
2012 áprilisa környékén elhagyja a Vestát, és elindul a Ceres felé, amelyet 2015 februárjától vizsgál. Itt szintén fokozatosan csökkentik a keringési távolságot, a fõ állomások 5900, 1300 és 690 km-re lesznek a felszíntõl, végül esetleg még közelebbi pályával is próbálkoznak. A szonda leszállni nem képes a Ceresre, annak gravitációs tere ugyanis túl erõs, és a szükséges fékezésre a hajtómû nem képes. A Ceresnél legalább 5 hónapot tölt a Dawn, így a küldetés a jelenlegi tervek alapján 2015 júliusáig tart.
Várható eredmények
A Dawn feltérképezi mindkét kisbolygó felszínét, vizsgálja összetételüket, pályaváltoztatásai alapján pedig az égitestek tömegére, sûrûségére és közelítõ belsõ szerkezetére, valamint forgási jellemzõikre is következtetni lehet majd. A kráterezettség alapján a felszín kora és fejlõdéstörténete vizsgálható, emellett a víz szerepe is tanulmányozható. Az egyik legérdekesebb kérdés, amire választ várunk, hogy a nagyobb Ceres miért maradt inaktív, miközben a kisebb Vesta felszínét vulkáni bazalt borítja.
A közeli vizsgálat egyes földi meteoritokkal kapcsolatban is nyújthat új ismereteket. A Vesta lehet ugyanis a szülõégiteste az ún. HED-meteoritoknak, melyek neve a howardit, diogenit és eukrit típusok kezdõbetûibõl származik. A Vestáról érkezett meteoritokról eddig csak annyit sikerült megállapítani, hogy az elmúlt 50 millió évben legalább 5 alkalommal repültek ki ilyen szemcsék a kisbolygóról. Emellett a Vesta anyaga viszonylag rövid idõ, 3-10 millió év alatt állhatott össze, míg ugyanez az idõtartam a Mars és a Föld esetében körülbelül 50-30 millió év lehetett. Ezzel ellentétben a Ceresnek eddig nem találták még a meteorit-megfelelõit.
Fantáziarajz a Dawn küldetésérõl, elõtérben az ionhajtómûvét használó szondával, a háttérben a kisbolygóövvel. Utóbbi az alkotó (William K. Hartmann) fantáziájában a bolygórendszer kialakulásának periódusát idézi, amikor még sok heves ütközés zajlott. Balra a Vesta, jobbra pedig a Ceres látható. (William K. Hartmann, UCLA)
A Dawn indulására legkorábban 2007. július 7-én kerülhet sor. A start elõtti héten kisebb problémák merültek fel: egyrészt az a hajó, amely az emelkedõ rakétát a tengerrõl figyelemmel kísérte volna, mûszaki gondokkal küzd a Csendes-óceánon, így feltehetõleg egy repülõgéprõl fogják követni a startot. Emellett a hordozórakéta hajtómûvénél is fellépett kisebb mûszaki nehézség. A mérnököknek még az is okoz némi fejtörést, hogy az elõkészületek során az egyik napelemtábla enyhén megsérült - bár ez nem veszélyezteti az egész küldetést. A szondát július elején mindenképpen indítani akarják, halasztás esetén ugyanis szeptemberre csúszhat a start. Ez pedig a Phoenix Mars-szondának jelent gondot - két ilyen ûreszköz együttes elõkészítése komoly nehézségeket okozna a floridai ûrkikötõnek. Ha pedig a Phoenix nem indulhat augusztus 3-a és 25-e között, akkor két évet várni kell a következõ lehetõségig.