Stardusts provreturkapsel, säkert tillbaka på jorden. Bildkredit: NASA/JPL. Klicka för att förstora.
NASA:s rymdfarkost Stardust är nu hemma igen, efter att ha färdats 4,6 miljarder kilometer (3 miljarder miles) och framgångsrikt slutfört sitt uppdrag i rymden. Den 15 januari landade Stardust's Sample Return Capsule (SRC) säkert i Utahs öken, som innehöll prover av en komets koma och interstellära dammpartiklar. Stardust lanserades 1999 och i januari 2004 genomförde rymdfarkosten en riskabel och historisk förbiflygning av Comet Wild 2 för att fånga proverna och ta bilder av kometens kärna.
Den svåraste delen av uppdraget kan dock ha varit att guida rymdfarkosten hem. Stardust Navigation Team vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien har arbetat dygnet runt under de senaste veckorna och förberett sig för att föra tillbaka Stardusts SRC genom jordens atmosfär för att landa i det amerikanska flygvapnets Utah Test and Training Range, sydväst om Salt Lake City .
För ett framgångsrikt återinträde och landning var navigationsteamet tvunget att rikta kapselns intåg till en specifik punkt i jordens atmosfär till inom åtta hundradelar av en grad. En uppdragsledare jämförde den bedriften med att träffa en synålsöga från andra sidan rummet.
Under hela uppdraget har Stardust-forskarna förebådat prestandan hos denna skrivbordsstora rymdfarkost. Men medlemmar i Navigation Team har hävdat att Stardusts design gav oöverträffade navigeringsutmaningar under hela dess sjuåriga uppdrag, som kulminerade med att jorden återvände.
'Att navigera i denna rymdfarkost har alltid varit extremt svårt eftersom attitydkontrollpropellerna alla är monterade på samma sida av rymdfarkosten', säger Neil Mottinger, en medlem av navigerings- och instignings-, nedstignings- och landningsteamen.
Thrustrarna ger mjuka tryck som gör att en rymdfarkost kan behålla rätt position under flygning. Normalt har de flesta rymdfarkoster sina propeller placerade lika runt alla sidor, men Stardusts propeller var placerade så att propellerns plym inte skulle kontaminera partikeluppsamlaren.
'Denna 'obalanserade' propellerdesign orsakar en hastighetsförändring varje gång rymdfarkosten behövde kontrollera sin attityd, vilket kan inträffa hundratals gånger om dagen, säger Christopher Potts, teknisk chef för Flight Path Control Group. 'Varje thrusterpuls är extremt liten, men det stora antalet ger en betydande effekt på banan.'
Följaktligen behövde navigationsteamet noggrant övervaka rymdfarkostens dagliga aktivitet. 'Det är lite som att försöka fånga en knuckleball', sa Potts, 'eftersom rymdfarkostens bana förändrades märkbart när den reagerade på sin lokala rymdmiljö.'
Mottinger sa att i vissa aspekter var rymdskeppet nästan som en bucking bronco. 'Det var omöjligt att förutsäga när thrustrarna skulle avfyra under normala rymdfarkoster', sade han, 'låt vara tiderna då den skulle gå in i ett säkert läge, avfyra propellerna ganska ofta för att få en 'säker' attityd, i väntan på ytterligare instruktioner från jorden.'
Både Mottinger och Potts sa att navigationsteamet under de senaste veckorna har gått igenom tester, utbildning och flera fullständiga repetitioner inför rymdfarkostens återkomst. 'Vi ägnade mycket tid åt att postulera vad som kunde gå fel,' sa Potts, 'och att se till att det fanns ett lämpligt svar för att rätta till problemet.'
Men med navigationsteamets flitiga vägledning landade SRC perfekt, till stor glädje och lättnad för alla inblandade i Stardust. Stardust-projektledaren Thomas Duxbury sa vid en presskonferens efter landningen, 'Det här gick som en klocka. Vi släppte den här kapseln från vår rymdfarkost och den träffade atmosfären exakt i tid.'
Mottinger sa att det hårda arbete laget lade ner definitivt var värt belöningarna. 'Det här laget måste vara utmattat', sa han. 'Det har varit en verklig utmaning att förutsäga vart rymdfarkosten var på väg och finjustera inträdet. Jag är vördnad över alla i Navigation Team som fick allt detta att hända.'
Stardusts SRC kommer att föras till ett rent rum på Johnson Space Center i Houston för att öppnas. Forskare från hela världen kommer att kunna studera tusentals partiklar av komet- och interstellärt damm, många mindre än bredden på ett människohår. Partiklarna samlades in från koma eller 'svans', ett moln av gas och damm som omger en komet.
Kometer är spännande kroppar, bildade i de yttre delarna av solsystemet. Forskare anser att kometer är de bästa tillgängliga proverna av de ursprungliga byggstenarna i vårt solsystem, och att partiklarna som Stardust returnerade borde kunna berätta för oss om förhållandena i det tidiga solsystemet.
För att bestämma sammansättningen av de insamlade partiklarna kommer forskare att skära proverna i ännu mindre bitar och undersöka dem med kraftfulla mikroskop. Stardust-forskare rekryterar frivilliga för att söka efter de interstellära dammpartiklarna med hjälp av virtuella mikroskop.
Samlaren är ungefär lika stor som en tennisracket och är gjord av ett unikt ämne som kallas Aerogel. Aerogel är gjord av kisel, men är 99,8% luft, så det är det minst täta konstgjorda ämnet. Det känns som en extremt lätt, mycket fin, torr svamp, och den har förmågan att fånga snabbt rörligt damm. Den är väldigt stark och överlevde lätt kapselns landning på fast mark.
Mottinger och Potts ser båda fram emot att se resultaten som studien av Stardusts prover kommer att ge.
'Hela navigationsteamet insåg att vi var ansvariga för att leverera en 'ovärderlig' last av orörda kometmaterialprover från en komets koma,' sa Potts. 'Dessa prover representerar en glimt bakåt i tiden vid den tidiga bildandet av solsystemet. Det råder ingen tvekan om att nya vetenskapliga upptäckter kommer att göras som kommer att påverka riktningen för framtida rymdutforskning.'