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/ RBBS in a Box Volume 1 #3.1 / RBBSIABOX31.cdr / inst / ice.001 < prev    next >
Text File  |  1985-10-02  |  12KB  |  195 lines
  1.  
  2. [850929.001]
  3.  
  4. -
  5. This file is part of the TELSTAR Conference system.
  6. -
  7.  
  8.  
  9.             First Comet Probe Reveals Structure of Great Complexity
  10.  
  11.  -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
  12.  
  13.                               By Craig Corvault
  14.  
  15. GODDARD SPACE FLIGHT CENTER, MD. -- The first direct exploration of a comet
  16. carried out Sept. 11 by the U.S. International Cometary Explorer (ICE)
  17. satellite has shown that the thousands of comets roaming the solar system are
  18. likely to be far more complex and dynamic than Earth-based observation and
  19. analysis have indicated.
  20.   The seven-year-old ICE vehicle, which was diverted from its previous
  21. mission across 1 billion miles of space, spent 20 min. within comet Giacobini-
  22. Zinner, penetrating the object 4,886 mi. behind its nucleus.  The penetration
  23. was at a point in the comet's coma where its ion and dust tails have formed
  24. but have not yet emerged from the spherical gas and dust cloud making up the
  25. coma head, according to Robert W. Farquhar, the Goddard astrodynamicist who
  26. conceived the mission (AW&ST Mar. 22, 1982, p. 22).
  27.  
  28. U.S. FLYBY
  29.    The U.S. flyby 44 million miles from Earth took place six months before
  30. Soviet, European and Japanese spacecraft will reach Halley's Comet in March,
  31. 1986.  ICE will now be retargeted to measure the solar wind ahead of Halley.
  32. "From the point of view of the history of the U.S. space program, I think it's
  33. another one of those firsts that this country enjoys making."  NASA
  34. Administrator James M. Beggs said.
  35.    Goddard Space Flight Center and Bendix controllers here commanding the
  36. vehicle, built by Fairchild Space Co., detected no change in the satellite's
  37. system status during the encounter.  They had feared cometary dust could coat
  38. its solar cells and reduce available electrical power or kill the spacecraft
  39. entirely.  The satellite has wire antennas spanning 300 ft. tip-to-tip, and
  40. managers would not have been surprised to see dust impacts either shear them
  41. off or bend them back around the 5 x 6-ft. satellite, but no such damage
  42. occured.  The lack of cometary dust was one of the big surprises of the
  43. mission.
  44.    "It is easy for us to say now that things went fine, but going in it was an
  45. extremely hazardous mission," Farquhar said about the dust hazard, which is
  46. likely to be far more serious when other spacecraft visit comets such as
  47. Halley.
  48.    The 930-lb. ICE satellite had a closing speed with the comet of 13 mi./sec.
  49. as it entered the body at 6:53 a.m. EDT, then emerged 14,000-15,000 mi. on the
  50. other side of the coma about 20 min. later.
  51.    During its approach and exit from the area of the comet, the ICE satellite
  52. instrumentation, designed originally for an entirely different mission,
  53. provided an unexpectedly detailed characterization of multiple cometary
  54. features - many of them unexplained.  The spacecraft is not equipped with an
  55. imaging system, so pictures of the comet were not an objective.  The comet's
  56. interaction with the solar wind, dynamics within the tail and identification
  57. of what constituents make up the plasma in the tail were to be measured,
  58. however.
  59.    The size of the comet's coma/tail area where ICE penetrated was not known
  60. accurately before the encounter and the satellite found that feature about
  61. three times wider than some models had predicted.  Other data on Giacobini-
  62. Zinner obtained as recently as 24 hr. prior to flyby indicated that the
  63. coma/tail area to be penetrated would be as large as it proved to be as ICE
  64. flew through it with 45,000 mph. spacecraft velocity.
  65.    Optical observatories around the world and the Goddard International
  66. Ultraviolet Explorer spacecraft in geosynchronous orbit provided images of the
  67. comet to adjust ICE targeting and aid data analysis.
  68.    Another unusual finding made by the satellite's 10 functioning instruments
  69. was that cometary effects seen starting only 1 hr. away from penetration were
  70. present for more than 2 hr. on the other side of the comet as ICE exited the
  71. vicinity.  These data indicate that the environment created by the comet in
  72. the solar wind was asymmetrical - an observation that puzzled scientists here.
  73.    "Just from the cursory looks we have had at the data I think a lot of
  74. people are inclined to believe they do not show the kinds of effects we
  75. expected to see and will cause us to rethink what kinds of things are going on
  76. in comets," Edward Smith, principal investigator for the satellite's magnetic
  77. fields experiment, said.
  78.    The Jet Propulsion Laboratory scientist also headed the working group that
  79. initially studied whether the ICE spacecraft would be suitable for returning
  80. data on a comet, since it was launched in 1978 as a solar wind monitoring
  81. vehicle not outfitted for a comet encounter.
  82.    The spacecraft's entry point was more than 1,000 mi. closer to the 1.5 mi.-
  83. dia. solid nucleus than had been planned until four days before the encounter.
  84.    Updated cometary tracking data, however, then showed an ICE course
  85. correction would be needed to cancel a targeting error that would place ICE
  86. 500 mi. off the comet tail's axis.  Penetration of the tail, not the coma, had
  87. always been the ICE objective.
  88.    "That's why we wanted to be out a little farther, because we were afraid we
  89. would still be in the comet's ionosphere at this distance - that perhap's it
  90. wasn't safe to retarget," Steven P. Maran, senior scientist in Goddard's
  91. Laboratory for Astronomy and Solar Physics, said.
  92.    The retargeting began at 8 a.m. EDT Sept. 8, when the spacecraft's 4-lb.-
  93. thrust TRW hydrazine thrusters were fired 299 times to change course and
  94. adjust vehicle attitude.  ICE moved to within 2 million miles of the comet
  95. Sept. 9, then closed the distance to 1 million miles Sept. 10.
  96.    As the spacecraft closed in on the comet early Sept. 11, the Japanese
  97. attempted to image Giacobini-Zinner with the ultra-violet camera on their
  98. Planet-A spacecraft headed for Halley's comet, while NASA also attempted to
  99. obtain comet data with the Lyman alpha spectrometer mounted on the U.S.
  100. Pioneer Venus orbiter spacecraft circling Venus.
  101.    NASA's Deep Space Tracking Network mobilized one of the most extensive
  102. tracking efforts of the U.S. space program to follow ICE.
  103.  
  104. KEY OBJECTIVE
  105.    The first key science objective of the encounter was to see if the comet
  106. had a bow shock - a massive shock wave pushed thousands of miles ahead and to
  107. the side of the comet in the solar wind much like an aircraft flying
  108. supersonically forms a shock wave in Earth's atmosphere.
  109.    Scientists had different opinions about whether or not a comet should have
  110. a bow shock because of the unique cometary features, including the lack of any
  111. significant gravity to hold in place the massive ball of gas that is generated
  112. around a comet as the Sun acts upon its icy surface.
  113.    Whether Giacobini-Zinner, or other comets, have a bow shock remained
  114. unresolved last week.  There is some activity in the area where the comet's
  115. bow shock should be, but the ICE instruments found it much different from
  116. planetary bow shocks observed around Venus or the Earth, for example.
  117.  
  118. INITIAL EVIDENCE
  119.    "We first saw evidence that there might be a bow shock with the comet about
  120. 7.5 hr. before we got there," Samuel Bame, investigator for the Los Alamos
  121. plasma electrons instrument, said.
  122.    "As we came closer we saw hot [and therefore faster] electrons coming back
  123. more and more frequently," he said.  The instrument then provided strong
  124. evidence of crossing some sort of shock wave about 80 min. prior to
  125. penetrating the comet, but Bane is not sure what kind of shock wave it was
  126. because the data are so unusual.  ICE was then about 75,000 mi. away from
  127. penetration.
  128.    Bane said that once this feature was crossed, "the conditions were very,
  129. very turbulent and you really could not get a very good sample on what the
  130. situation was because things were changing so rapidly."
  131.    He said that as the vehicle continued on through this region approaching
  132. the comet, the turbulence subsided and the instrument began detecting hot,
  133. fast plasma up to about one-half million degrees Kelvin.  As ICE crossed into
  134. the comet itself, however, the plasma temperatures dropped to less than
  135. 100,000K, indicating the plasma in the comet's tail was moving much more
  136. slowly.  "Inside this region of very cold plasma we saw the flow speed of the
  137. plasma drop way down, very close to zero.  Then we came out through the ion
  138. tail and did a mirror image of the entry," he said.
  139.   Smith's JPL megnetic fields instrument was also key to finding a bow shock.
  140. "We see some kind of phenomenon that looks like it could be associated with a
  141. shock, but we have difficulty identifying it as a shock," he said.  Smith said
  142. that from the time ICE started detecting detailed cometary phenomena on one
  143. side to the time it stopped such detections on the other, the vehicle covered
  144. 200,000 mi.
  145.  
  146. FIELD LINES
  147.    ICE data transmitted from directly inside the comet also elated
  148. researchers.  As the solar wind moves away from the sun it pulls giant
  149. magnetic field lines with it that deflect when they meet an obstacle, such as
  150. a comet.  Theories had postulated that the magnetic field lines would drape
  151. over the comet but continue to flow in the same direction, forming two
  152. polarized lobes around the cometary body.  Viewed from above, the magnetic
  153. field lines could strike the left side of the comet, flow up one side of the
  154. tail and down the opposite side, with an extremely narrow "neutral sheet"
  155. forming in between.
  156.    Theory turned to reality as JPL researchers here watched transmissions from
  157. ICE that first showed the magnetic field flowing one way, then the field
  158. intensity dropping suddenly to near zero as the vehicle crossed the neutral
  159. sheet that had been predicted.  After a few seconds in the neutral sheet, ICE
  160. transmitted data showing the magnetic field lines going the opposite direction
  161. - precisely what the theory had predicted.
  162.    Frederick Scarf, principal investigator for the TRW plasma waves
  163. instrument, said his system also made unexpected discoveries.
  164.    "We detected a great many different phenomena in the comet with very strong
  165. interactions producing great intensities," Scarf said.
  166.    "When we were about a million kilometers from the comet and already
  167. detecting some of the upstream phenomena, we saw things we had not detected
  168. since we left the vicinity of Earth in December, 1983, so we knew we were near
  169. an object interacting very strongly with the solar wind," he said.  "The thing
  170. we first detected when we came in closer was a very strong bow shock at
  171. 188,000 km.
  172.    "It is remarkable that it looked so typical and strong to us but does not
  173. appear that way in the other instruments," he said.
  174.    "As we came farther in we detected increasing levels of plasma wave
  175. turbulence that suggest that the plasma was breaking up into beams and the
  176. filaments were all colliding with each other," Scarf said.
  177.    "At closest approach we detected the tail of the comet.  There are certain
  178. radio waves that are a signature of a high-density region - and we went
  179. through one about 10 min. before closest approach, and then again about 10
  180. min. after that," Scarf said.
  181.    Scarf said his instrument detected plasma intensities a full order of
  182. magnitude higher than anything the ICE spacecraft had detected when it was
  183. flying downstream of Earth - its second mission prior to the comet flyby.
  184.    "It's really a remarkable measurement and we are at a loss to describe what
  185. is going on," Scarf said.  "We thought a comet might be a benign object, but
  186. it appears to be extremely active.
  187.  
  188. - from Aviation Week & Space Technology / September 16, 1985
  189.  
  190.  
  191.                                     ---
  192.  
  193. remely active.
  194.  
  195. - from Aviation Week & Space Technolo