NASA Deep Space Station 23

 

Bild https://www.nasa.gov En kran sänker ner reflektorramen i stål för Deep space station 23 på sin plats den 18 dec på en 20 meter hög plattform ovanför antennens piedestal som ska styra reflektorn. Paneler kommer sedan att fästas på strukturen för att skapa en krökt yta för att samla in radiofrekvenssignaler. NASA/JPL-Caltech

NASA:s Deep Space Network är en rad mycket stora radioantenner som gör det möjligt till myndighetsuppdrag som att spåra och skicka kommandon till och ta emot vetenskaplig data från rymdfarkoster som är på väg till ex månen. NASA lägger nu till en ny antenn vilket gör att det totala antalet är 15, för att stödja den ökade efterfrågan på världens största och mest känsliga radiofrekventa telekommunikationssystem.

Installationen av den senaste antennen ägde rum den 18 december 2024  då team vid NASA:s Goldstone Deep Space Communications Complex nära Barstow, Kalifornien installerade reflektorramen i metall på Deep Space Station 23, en multifrekvent strål-vågledarantenn. När Deep Space Station 23 tas i drift 2026 kommer den att ta emot sändningar från uppdrag som Perseverance, Psyche, Europa Clipper, Voyager 1 och en växande flotta av framtida rymdfarkoster med människor och robotar i rymden.

"Det här tillskottet till Deep Space Network representerar en viktig kommunikationsuppgradering", beskriver Kevin Coggins, biträdande biträdande administratör för NASA:s SCaN-program (Space Communications and Navigation).

"Kommunikationsinfrastrukturen har varit i kontinuerlig drift sedan det skapades 1963 och  denna uppgradering säkerställer att NASA är redo att stödja det växande antalet uppdrag som ska utforska månen, Mars mm. Med Deep Space Network kan vi utforska Mars landskap med våra rovers, se James Webb Space Telescopes kosmiska observationer med mera", beskriver Laurie Leshin, chef för JPL(Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien). "Nätverket möjliggör över 40 djuprymdsuppdrag, inklusive de mest avlägsna människotillverkade objekten i universum, Voyager 1 och 2. 

Med uppgraderingar som dessa kommer nätverket att fortsätta att stödja mänsklighetens utforskning av vårt solsystem och bortom detta, vilket möjliggör banbrytande vetenskap och upptäckter långt in i framtiden."

NASA:s Deep Space Network förvaltas av JPL, med tillsyn över NASA:s SCaN-program. Mer än 100 NASA-uppdrag och icke-NASA-uppdrag är beroende av Deep Space Network och Near Space Network inklusive stöd till astronauter ombord på den internationella rymdstationen och framtida Artemis-uppdrag, övervakning av jordens väder och effekterna av klimatförändringar, stöd till utforskning av månen och nya upptäckter i solsystemet och bortom det.

För mer information om Deep Space Network.

Blue Ghost

 

Bild NASA  Plymen från Apollo Lunar Module slår ner på ett avstånd av 5 m över landningsytan. Bilden visar plymgashastighetsvektorer färgade efter hastighetsstorlek (blå = låg, magenta = hög) samt strömlinjer som indikerar den starka uppåtgående flödesriktningen under vakuumförhållanden. NASA.

För andra gången på mindre än ett år kommer en NASA-teknik som är utformad till att samla in data om interaktionen mellan en månlandares raketplym och månens yta att göra den långa resan till månen i de så kallade Blue Ghost-uppdragen planerat i tre etapper den första i januari 2025.

Stereo Cameras for Lunar Plume-Surface Studies (SCALPSS) har utvecklats vid NASA:s Langley Research Center i Hampton, Virginia och är en uppsättning kameror som placeras runt basen av en månlandare för att samla in bilder under och efter nedstigning och landning. Med hjälp av en teknik som kallas stereofotogrammetri kommer forskare vid Langley att använda de överlappande bilderna från versionen av SCALPSS på Fireflys Blue Ghost – SCALPSS 1.1 – för att skapa en 3D-vy av ytan och den effekt på denna landningen ger.

En tidigare version, SCALPSS 1.0, fanns på Intuitive Machines rymdfarkost Odysseus som landade på månen i februari 2023. På grund av oförutsedda händelser som uppstod under landningen kunde SCALPSS 1.0 inte samla in bilder av interaktionen mellan skeenden från damm med mera som flög ut vid landning och yta. Teamet kunde dock använda nyttolasten under transport och på månens yta efter landning vilket ger förtroende för hårdvaran.

Nyttolasten SCALPSS 1.1 innehåller ytterligare två kameror – sex totalt, jämfört med de fyra på SCALPSS 1.0  och kommer att börja ta bilder på högre höjd, innan den förväntade interaktionen mellan plym och yta börjar för att ge en mer exakt jämförelse före och efter landning.

Dessa bilder av månens yta kommer inte bara att vara en teknisk nyhet. I takt med att resorna till månen ökar och antalet nyttolaster som landar i närheten av varandra ökar måste forskare och ingenjörer kunna förutsäga effekterna av landningar på ett korrekt sätt. Hur mycket kommer ytan att förändras? När en landare slår ner, vad händer med månens jord (regolit) som den kastar iväg? Med den begränsade data som samlats in under nedstigning och landning hittills kommer SCALPSS att vara det första dedikerade instrumentet för att mäta effekterna av interaktion mellan plym och yta på månen i realtid och hjälpa till att besvara dessa frågor.

Inom ramen för Artemis-kampanjen, som är NASA:s nuvarande strategi för utforskning av månen, samarbetar NASA med kommersiella och internationella partners för att etablera den första långsiktiga närvaron på månen. På detta CLPS-initiativ (Commercial Lunar Payload Services) leverans som innehåller över 90 kg NASA vetenskapliga experiment och teknikdemonstrationer, kommer SCALPSS 1.1 att börja ta bilder från innan landarens plym börjar interagera med ytan tills efter att landningen är klar.

De slutliga bilderna kommer att samlas in på en liten datalagringsenhet ombord innan de skickas  för nedladdning tillbaka till jorden. Teamet kommer sannolikt sedan att behöva minst ett par månader för att bearbeta bilderna verifiera data och generera digitala höjdkartor i 3D av ytan.

Månen är en spännande plats och då den finns på ett avstånd som vi kan besöka och undersöka lättast av himlaobjekten. Därför bör vi försöka förstå vad där finns. Säkert finns överraskningar att upptäcka i terräng, under ytan, klippskrevor och grottor.

Raviner undersökta på asteroiden Vesta

 

Bild wikipedia tagen av Dawn 17 juli 2011.

Flertalet av asteroiderna, månarna och planeterna i vårt solsystem är fulla av kratrar och ger tydliga bevis på att meteoroider har slagit ner på dem under dess 4,6 miljarder år. Men på vissa världar, inklusive den stora asteroiden Vesta (som finns i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter) vilken NASA:s Dawn-uppdrag utforskade, innehåller ytan också djupa kanaler (raviner) vars ursprung inte är helt klarlagt. 

En huvudhypotes är att de bildats av flöden av torrt skräp ur geofysiska processer, såsom meteoroidnedslag och temperaturförändringar på grund av solexponering. En nyligen genomförd NASA-finansierad studie ger dock vissa bevis att påverkan på Vesta kan ha utlöst en mindre uppenbar geologisk process: plötsliga och kortvariga vattenflöden som karvat ut raviner och avsatt sediment. Genom att använda laboratorieutrustning för att efterlikna förhållandena på Vesta beskrivs i studien som publicerats i Planetary Science Journal vad vätskan kunde bestått av och hur länge den flödat innan den frystes.

Även om förekomsten av frusna saltvattenavlagringar på Vesta är obekräftat har forskare tidigare antagit att meteoroidnedslag kan ha exponerat och smält is som legat under ytan på världar som Vesta. I det scenariot kan flöden som ett resultat av denna process ha etsat in raviner och andra ytformationer som liknar dem på jorden. Men hur skulle det på atmosfärfria världar, utsatta för rymdens intensiva vakuum kunna hysas vätskor på ytan tillräckligt länge för att de ska kunna flöda (och karva ut ytan)? En sådan process skulle strida mot förståelsen att vätskor snabbt destabiliseras i vakuum och omvandlas till en gas när trycket sjunker.

"Kollisioner utlöser inte bara ett flöde av vätska på ytan, vätskorna måste vara aktiva tillräckligt länge för att skapa specifika ytegenskaper", beskriver projektledaren och planetforskaren Jennifer Scully vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien där experimenten utfördes. "Men hur länge? De flesta vätskor blir snabbt instabila på atmosfärfria kroppar i rymdens vakuum.

Den kritiska komponenten visar sig vara natriumklorid (vanligt bordssalt). Experimenten visade att under förhållanden som de på Vesta fryser rent vatten nästan omedelbart medan salta vätskor förblir flytande i minst en timme. "Det är tillräckligt lång tid för att bilda de flödesassocierade funktioner som identifierades på Vesta, som beräknats tagit upp till en halvtimme att bildas", beskriver huvudförfattaren Michael J. Poston vid Southwest Research Institute i San Antonio.

För mer information om ovan arbete och även en länk för att läsa mer om Dawn-uppdraget som pågick mellan 2007 till 2018 se denna länk från NASA. 

För att en ravin ska bildas på en halvtimma som det påstås ovan måste marken vara mycket porös troligen sandig och vätskans rörlighet snabb och kraftig. I annat fall skulle det kanske ta 1000 tals år. Jag tvekar på att ovan teori om halvtimmesflöden på en atmosfärfri och vindfri asteroid skulle ge raviner. Min teori är att de bildats genom närkontakt av hårda meteoroider som svept nära Vesta i hög hastighet utan  nedslag utan som har skärt in i hög hastighet i ytan och skapat ravinerna genom en knivseggseffekt och farit vidare utan att ha slagit ner.

Ny forskningsstudie visar att mörk energi inte existerar

 

Bild https://ras.ac.uk  Grafiken ovan ger en glimt av universums historia, som vi för närvarande förstår den. Kosmos började expandera i och med Big Bang, men cirka 10 miljarder år senare började universum märkligt nog accelerera i sin expansion tack vare ett teoretiskt fenomen som kallas mörk energi enligt nuvarande teori. Credit NASA Licence type Attribution (CC BY 4.0)

I dag är den allmänna uppfattningen att kosmos expanderar lika mycket i alla riktningar. Expansionen sker på grund av den mystiska mörka energin. Energin som kan ses som förklara okänd energi som ännu inte förstås eller bevisats mer än som något som påverkar universum.

Nu utmanar ett team av fysiker och astronomer vid University of Canterbury i Christchurch, Nya Zeeland, status quo genom att använda förbättrad analys av supernovors ljuskurvor för att visa att universum expanderar på ett mer varierat, vis.

De nya bevisen stöder "timescape"-modellen (Inhomogeneous cosmology) för kosmisk expansion, som inte har ett behov av mörk energi eftersom skillnaderna i att sträcka ut ljuset inte är resultatet av ett accelererande universum utan istället en konsekvens av hur vi kalibrerar tid och avstånd.

Modellen tar hänsyn till att gravitationen saktar ner tiden så en klocka i tomma rymden tickar snabbare än en i en galax.

Modellen föreslår att en klocka i Vintergatan skulle vara cirka 35 procent långsammare än samma klocka vid en genomsnittlig position i stora kosmiska tomrum vilket innebär att miljarder fler år skulle ha passerat i tomrum. Detta skulle i sin tur tillåta mer expansion av rymden, vilket får det att verka som om expansionen blir snabbare när sådana stora tomrum växer och  dominerar universum.

Professor David Wiltshire, som ledde studien, beskriver det som att "Våra resultat visar att vi inte behöver mörk energi för att förklara varför universum ses expandera i en accelererande takt.

"Mörk energi är en felaktig identifiering av variationer i den kinetiska expansionsenergin, som inte är enhetlig i ett universum som är så klumpigt som det vi lever i."

Han tillägger: "Forskningen ger övertygande bevis som kan lösa några av de viktigaste frågorna kring egenheterna i vårt expanderande kosmos.

"Med dessa nya data kan universums största mysterium lösas i slutet av decenniet."

Mörk energi anses allmänt vara en svag antigravitationskraft som verkar oberoende av materia och utgör cirka två tredjedelar av universums massa-energitäthet.

Standardmodellen av universum (Lambda Cold DarkMatter, ΛCDM) kräver mörk energi för att förklara den observerade accelerationen av hastighet med vilken kosmos expanderar. 

Forskare baserar denna slutsats på mätningar av avstånden till supernovaexplosioner i avlägsna galaxer som verkar vara längre bort än de borde vara om universums expansion inte accelererade.

Universums nuvarande expansionstakt utmanas dock alltmer av nya observationer.

För det första visar bevis från efterglöden av Big Bang – känd som den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) att expansionen i det tidiga universum står i strid med den nuvarande expansionen, en anomali som kallas "Hubbles lag". 

Dessutom har en nyligen genomförd analys av nya data med hög precision av Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) visat att CDM-modellen inte passar lika bra som modell där mörk energi "utvecklas" över tid utan snarare förblir konstant.

Både Hubbles lag och de överraskningar som avslöjas av DESI är svåra att lösa i modeller som använder en förenklad 100 år gammal kosmisk expansionslag kallad Friedmanns ekvation. 

Ekvationen förutsätter att universum i genomsnitt expanderar likformigt som om alla kosmiska strukturer kunde köras genom en mixer för att göra en soppa utan särdrag utan någon komplicerad struktur. Men det nuvarande universum innehåller i själva verket ett komplext kosmiskt nät av galaxhopar i skikt och filament som omger och väver samman stora tomma tomrum.

Professor Wiltshire tillägger: "Vi har nu så mycket data att vi på 2000-talet äntligen kan svara på frågan om hur och varför det uppstår en enkel genomsnittlig expansionslag ur komplexitet?

"En enkel expansionslag som överensstämmer med Einsteins allmänna relativitetsteori behöver inte vara överens med Friedmanns ekvation."

Forskarna menar att den europeiska rymdorganisationen ESA:s satellit Euclid, som sköts upp i juli 2023, har förmågan att testa och särskilja Friedmanns ekvation från timescape-alternativet. Detta kommer dock att kräva minst 1 000 oberoende observationer av supernovor av hög kvalitet. 

När den föreslagna timescape-modellen senast testades 2017 visade analysen att den bara passade något bättre än ΛCDM som förklaring till kosmisk expansion, så Christchurch-teamet hade ett nära samarbete med Pantheon+-samarbetsteamet som mödosamt hade producerat en katalog med 1535 olika supernovor.

De säger att de nya uppgifterna nu ger "mycket starka bevis" för timescape. Det kan också peka på en övertygande lösning av Hubblespänningen och andra anomalier relaterade till universums expansion.

Ytterligare observationer från Euclid och Nancy Grace Roman Space Telescope behövs för att stärka stödet för timescape-modellen, beskriver forskarna och nu pågår kapplöpningen för att använda denna rikedom av nya data för att avslöja den sanna naturen av kosmisk expansion och mörk energi.

Den nya analysen har publicerats i tidskriften Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

För min del har jag aldrig varit en vän av gåtfulla energier som mörk energi eller materia som mörk materia. Jag är övertygad om att ovan forskare är på rätt spår i sin forskning.

Mysterierna under isen i istäckta havsvärldar

 

Bild wikipedia Jupiters måne Europa.

När NASA:s Europa Clipper nu är på  väg ut på sin historiska resa till Jupiters isiga måne, Europa har Dr. Matt Powell-Palm, fakultetsmedlem vid Texas A&M Universitys J. Mike Walker '66 Department of Mechanical Engineering presenterat banbrytande forskningsmöjligheter som kan förändra vår förståelse av istäckta havsvärldar i solsystemet.

Studien där planetforskaren Dr. Baptiste Journaux vid University of Washington, introducerar ett nytt termodynamiskt koncept som de kallar "centotectic" som undersöker stabiliteten hos vätskor under extrema förhållanden  ger information för att bestämma möjligheten av liv i ishöljda månars hav som månen Europa. Utforskningen av istäckta havsvärldar representerar en ny gräns inom planetvetenskap med fokus på att förstå potentialen för dessas miljöer att stödja liv.

Powell-Palms forskning ger en grundläggande fråga som lyder: under vilka förhållanden kan flytande vatten förbli i vätskeform på dessa avlägsna, frusna objekt? Studien kombinerar Powell-Palms expertis inom kryobiologi koncentrat på i första hand vattnets lågtemperaturtermodynamik  som ursprungligen fokuserats på medicinska tillämpningar som organbevarande för transplantation. Med Journauxs expertis inom planetvetenskap och högtryckssystem för vatten och is har de utveckladat ett ramverk som överbryggar discipliner för att ta itu med en av de mest fascinerande utmaningarna inom planetvetenskap.

"Med uppskjutningen av NASA Europa Clipper (som sköts upp 14 okt 2024), det största planetutforskningsuppdraget som någonsin startat går vi in i en flera decennier lång era av utforskning av kalla och istäckta havsvärldar. Mätningar från detta och andra uppdrag kommer att visa hur djupt havet är under isen och vattnets sammansättning, beskriver Journaux. "Laboratoriemätningar av vätskans stabilitet och i synnerhet den lägsta möjliga temperaturen för flytande vatten där och hur livsmöjliga de kalla och djupa haven i vårt solsystem är och även vad deras slutliga öde kommer att bli när månarna eller planeterna har svalnat helt." 

 Studien har publicerats i https://www.nature.com/articles/s41467-024-5462

Själv är jag tveksam till att det hittas liv här även av enkelt slag. Jag tror att om vattnet är flytande är det mycket salthaltigt och mineralrikt och inget annat. Jag misstänker även att det inte finns så mycket vatten under isen som man hoppas.

I det tidiga universum har upptäckts ett stort vilande svart hål i en mindre galax

 

Bild https://www.cam.ac.uk  Illustratörs intryck av ett svart hål under en av dess korta perioder av snabb tillväxt. Upphovsman: Jiarong Gu.

Ett internationellt team av astronomer frånUniversity of Cambridge som använt NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope  upptäckte detta svarta hål i det tidiga universum endast 800 miljoner år efter Big Bang.

Det svarta hålet har 400 miljoner gånger större massa än vår sol vilket gör det till ett av de mest massiva svarta hålen som Webb upptäckt vid denna tidpunkt i universums utveckling och historia. Det svarta hålet är så enormt att det utgör ungefär 40 procent av den totala massan i sin galax. Jämförelsevis är de flesta svarta hål i det universum vi har kunskap om ungefär 0,1 procent av sin galax massa.

Men trots storleken drar det till sig enbart cirka 100 gånger mindre än den teoretiska massa den skulle kunna dra till sig vilket gör det i princip till ett vilande svart hål.

Ett så massivt svart hål så tidigt i universum, men som inte växer utmanar befintliga modeller för hur svarta hål utvecklas. Forskarna påtalar att det mest troliga scenariot är att svarta hål går igenom korta perioder av ultrasnabb tillväxt följt av långa perioder av lugn. När svarta hål "är lugna" är de betydligt mindre ljusstarka vilket gör dem svårare att upptäcka även med mycket känsliga teleskop som Webbteleskopet.

Svarta hål kan inte observeras direkt istället detekteras de av det avslöjande skenet från en virvlande ackretionsskiva som bildas nära det svarta hålets kanter. När svarta hål växer aktivt blir gasen i ackretionsskivan extremt het och börjar glöda och utstråla energi i det ultravioletta fältet.

– Även om det här svarta hålet är vilande har dess enorma storlek gjort det möjligt för oss att upptäcka det, beskriver Ignas Juodžbalis, huvudförfattare vid Kavliinstitutet för kosmologi i Cambridge. I det tidiga universum skapades även mycket stora hål  även i relativt små galaxer.

Enligt standardmodeller bildas svarta hål från kollapsade rester av döda stjärnor och drar till sig materia upp till en förutspådd gräns, känd som Eddington-gränsen där strålningstrycket på materia övervinner gravitationskraften från det svarta hålet. Blotta storleken på detta svarta hål tyder dock på att standardmodellen kanske inte förklarar hur dessa jättehål bildas och växer. 

– Det är möjligt att svarta hål "är stora från början vilket skulle kunna förklara varför Webb har upptäckt enorma svarta hål i det tidiga universum, beskriver medförfattaren professor Roberto Maiolino vid Kavliinstitutet och Cavendish Laboratory i Cambridge. "Men en annan möjlighet är att de går igenom perioder av hyperaktivitet, följt av långa perioder av dvala."

I samarbete med kollegor från Italien genomförde Cambridgeforskarna en rad datorsimuleringar för att modellera hur detta vilande svarta hål kunde ha vuxit till en så massiv storlek så tidigt i universum. De fann att det mest troliga scenariot är att svarta hål kan överskrida Eddingtongränsen under korta perioder, under vilka de växer mycket snabbt, följt av långa perioder av inaktivitet: forskarna säger att svarta hål som detta sannolikt växer i fem till tio miljoner år

Observationerna gjordes som en del av JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Forskningen stöddes delvis av Europeiska forskningsrådet och Science and Technology Facilities Council (STFC), som är en del av UK Research and Innovation (UKRI). Studien redovisas i tidskriften Nature.

Vi ska även ha i åtanke att i det tidiga universum fanns stora mängder gas och damm som kan ha hjälpt till att skapa mastodontstora svarta hål även i områden där små galaxer bildades. Det kan ha varit en inflation av påväxt till dessa utan att stjärnor påverkats. Kanske några stjärnor under denna tid sprängdes som supernovor då de misslyckades i sin bildning och resterna av dessa blev början till svarta hål.

Hjärnceller efter en månad på den internationella rymdstationen.

 

Bild https://www.scripps.edu Hjärnorganoiderna var friska och fortsatte att växa efter att ha tillbringat en månad på den internationella rymdstationen. (Fotograf: Jeanne Loring). 

Mikrogravitation är känt för att förändra muskler, ben, immunsystem och kognition, men inte mycket är känt om dess specifika inverkan på hjärnan. För att ta reda på hur hjärnceller reagerar på mikrogravitation skickade forskare vid Scripps Research, i samarbete med New York Stem Cell Foundation, små klumpar av hjärnceller bestående av stamceller så kallade "organoider" till den internationella rymdstationen (ISS) (studier med organoider har till syfte att hitta botmedel mot ex parkinssons sjukdom). 

Överraskande nog var organoiderna fortfarande friska när de återvände från ISS en månad senare. Men cellerna hade däremot mognat snabbare jämfört med identiska organoider som odlats på jorden. De blev snabbare färdiga neuroner och började visa tecken på specialisering.

"Det faktum att dessa celler klarade rymden så bra var en stor överraskning", beskriver medförfattaren till studien Jeanne Loring, PhD, professor emeritus vid institutionen för molekylär medicin och grundare av Center for Regenerative Medicine vid Scripps Research. Det lägger grunden för framtida experiment i rymden där vi kan inkludera andra delar av hjärnan som påverkas av neurodegenerativa sjukdomar.

Resultaten, som kan kasta ljus över potentiella neurologiska effekter av rymdresor, publicerades den 23 oktober 2024 i Stem Cells Translational Medicine. Arbetet stöddes finansiellt från National Stem Cell Foundation. Förutom Loring är författarna till studien "Effects of microgravity on human iPSC-derived neural organoids on the International Space Station" Jason Stein från Scripps Research; Davide Marotta, Laraib Ijaz, Lilianne Barbar, Madhura Nijsure, Nicolette Pirjanian, Ilya Kruglikov, Scott A. Noggle och Valentina Fossati från New York Stem Cell Foundation Research Institute; Twyman Clements och Jana Stoudemire från Space Tango; och Paula Grisanti från National Stem Cell Foundation.