Misja Rosetta (ESA)

W listopadzie 1993 roku misja Rosetta została zatwierdzona do programu naukowego „Horyzonty 2000” przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Od tego momentu wielu naukowców i inżynierów z całej Europy, a także Stanów Zjednoczonych, połączyło swoją wiedzę i umiejętności w celu zbudowania satelity (orbitera) oraz lądownika dla tej niezwykłej wyprawy, mającej na celu zbadanie małego, lodowego obiektu – komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. Nie była to pierwsza misja tego typu projektowana przez ESA, albowiem cały cykl badań komet został zapoczątkowany przez misję Giotto do komety Halleya w 1985 roku.

Pierwotnie celem misji była kometa 46P/Wirtanen, ale w związku z problemami technicznymi jakie miały miejsce niedługo przed rozpoczęciem misji, podczas startu innej rakiety na tym samym polu startowym, misję trzeba było przełożyć do czasu rozwiązania kwestii technicznych. Czas leciał, niestety docelowa kometa też. Ponad rok opóźnienia to wystarczająco dużo czasu, aby w kosmosie wiele się wydarzyło. I tak kometa 46P/Wirtanen odleciała i należało wybrać nowy obiekt badań. Wybór padł na kometę 67P/Churyumov-Gerasimenko, która w tym czasie zbliżała się do słońca.

Nazwa całej misji, jak i orbitera, pochodzi od słynnego kamienia z Rosetty. Jest to niekompletna, bazaltowa płyta na której wyryto w trzech językach dekret Ptolemeusza V. Napisy wykonane są po egipsku pismem hieroglificznym i demotycznym oraz po grecku. Tablicę odkryto w 1799 roku i odegrała ona kluczową rolę w rozszyfrowaniu egipskich hieroglifów. Stąd właśnie nazwa misji i nadzieje, że misja Rosetta odegra kluczową rolę w zrozumieniu zagadek ewolucji Układu Słonecznego.

Natomiast nazwa lądownika została zapożyczona od wyspy File, która znajduje się na Nilu i na której odnaleziono obelisk z  inskrypcją, zawierającą wykute w egipskich hieroglifach nazwiska Ptolemeusz i Kleopatra. Odkrycie to pozwoliło Jean-François Champollion pomóc w odczytaniu hieroglifów na kamieniu z Rosetty.

I tak oto, dzięki tej pięknej analogii, misja otrzymała swoją jakże oryginalną nazwę.

Kamień z Rosetty.

Kamień z Rosetty.

Podbój kosmosu nie jest rzeczą łatwą, a stopień trudności rośnie proporcjonalnie do stawianych celów. Cele, jakie postawiła sobie ESA, były naprawdę ambitne. W połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku, ESA tworzyła długofalowy program badania przestrzeni kosmicznej HORIZON 2000. Jego celem było badanie otaczającej nas przestrzeni kosmicznej oraz próba odkrycia i dopasowania jak największej ilości tajemnic rządzących ewolucją naszego uniwersum, a przynajmniej naszym Układem Słonecznym. Jednym z głównych celów było pobranie próbek gruntu z jakiegoś pierwotnego obiektu, oraz dostarczenie ich z powrotem na Ziemię w celu zbadania. Cel niemal na miarę wysłania człowieka na Księżyc (i jego powrotu, najlepiej żywego)! Pomimo iż ESA jest ogólnoeuropejską agencją, okazało się, że koszty są zbyt duże, aby mogła je ponieść sama. Tak więc najlepszym pomysłem wydawało się zaproszenie do współpracy NASA wraz z ich kontem bankowym. Ustalono, że Amerykanie dostarczą rakietę nośną, zapewnią komunikację oraz orbiter, tymczasem Europa skupi się lądowniku oraz kapsule powrotnej. Niestety rozpad Związku Radzieckiego oznaczał brak jasno określonego wroga i zweryfikował politykę fiskalną NASA. Od teraz ESA musiała wziąć na swoje barki niemal całą odpowiedzialność za misję. Co prawda NASA jeszcze partycypowała przy konstrukcji lądowników (pierwotnie przewidywano dwa), ale w 1996 roku na skutek kolejnych poważnych cięć finansowych, kompletnie odcięła się od misji Rosetta. ESA została osamotniona, w związku z czym należało przekalkulować wszystko od początku. Zdecydowano, że zamiast dostarczyć materiał z powrotem na Ziemię, badania odbędą się bezpośrednio na komecie w pojedyńczym lądowniku. Jako cel badań wybrano kometę 46P/Wirtanen. Wybuch rakiety Ariane 5 ECA na kilka dni przed startem Rosett’y tymczasowo wstrzymał start misji i spowodował zmianę celu na kometę 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Rosetta_s_journey_and_timeline

Harmonogram wraz z trajektorią lotu.

I tak oto 2 marca 2004 roku rozpoczęła się misja Rosetta, której celem była kometa „oddalona” o niemal 11 lat i 6,5 mld km (673 miliony kilometrów od Słońca w momencie dotarcia sondy do komety). Misja Rosetta została zaplanowana w celu powiększenia naszej wiedzy na temat formowania się naszego układu planetarnego i powstania życia na Ziemi.

Do zasadniczych zadań misji należą:

  • Dotarcie do komety i wejście na jej orbitę;
  • Dostarczenie lądownika na powierzchnię komety;
  • Obserwacja i badanie jądra kometarnego;
  • Zbadanie składu chemicznego powierzchni jądra;
  • Zbadanie gazów wydostających się z komety (koma) w czasie zbliżania się do Słońca;
  • Obserwacja faz aktywności kometarnej i procesów zachodzących w warstwie powierzchniowej jądra oraz w wewnętrznej komie.

Poboczne zadania misji:

  • Obserwacja komety Tempel-1 w czasie misji Deep Impact (4 lipca 2005);
  • Obserwacja Marsa w czasie asysty grawitacyjnej (2007);
  • Obserwacja dwóch asteroid Steins (2008) and Lutetia (2010).

4 marca 2005 roku po raz pierwszy satelita wykonała manewr asysty grawitacyjnej w okolicy Ziemi. Została przyśpieszona o 3 km/s i poleciała dalej ku odległej komecie. W drodze do celu miały miejsce jeszcze trzy asysty grawitacyjne. Jedna w okolicy Marsa i dwie kolejne w okolicy Ziemi. 8 czerwca 2011 roku sonda została przełączona w stan hibernacji w celu zaoszczędzenia energii i trwało to do 20 stycznia 2014 roku. W międzyczasie Rosetta przyjrzała się dwóm asteroidom, Šteins i Lutetia, wykonując serię zdjęć, pomiarów i eksperymentów, oraz komecie 9P/Tempel 1 w związku z misją mającą na celu uderzenie sondy Deep Impact w jej jądro.


W tym miejscu należy wspomnieć o tajemniczo brzmiącym zwrocie – asysta grawitacyjna. Tak jak na Ziemi, tak i w kosmosie, żeby nadać ruch jakiemuś przedmiotowi, należy dostarczyć mu w tym celu energii. W kosmosie są to wszelkiego rodzaju silniki odrzutowe i tak, jak każdy inny silnik, potrzebują one paliwa. Gdyby chciano dowolnie operować statkiem kosmicznym w celu zmiany jego prędkości czy kierunku lotu, statki takie potrzebowałyby ogromnych ilości paliwa, co zwiększałoby ich masę. To z kolei przekłada się na większą masę startową obiektu, który ma zostać wyniesiony z powierzchni Ziemi w kosmos, czyli jeszcze większe zapotrzebowanie na paliwo przez rakietę nośną. Problem ten zredukowano przez zastosowanie asysty grawitacyjnej. Polega ona na przelocie statku kosmicznego w pobliżu ciała niebieskiego (najczęściej planety), w celu wykorzystania energii jego przyciągania. Statek zbliżając się do planety (która w tym przypadku oddala się od statku kosmicznego), wpada w jej pole grawitacyjne i poprzez przyciąganie jest przyśpieszany. Planeta, po uchwyceniu obiektu w swoje pole grawitacyjne, zaczyna je przyciągać do siebie, jednocześnie zwiększając jego prędkość. Rosnąca prędkość statku powoduje zwiększenie jego energii kinetycznej, dzięki czemu jest on w stanie uciec z pola grawitacyjnego planety ze zwiększoną prędkością. Należy dodać, że w trakcie takiego manewru zmienia się także tor lotu obiektu. W podobny sposób można również zmniejszyć prędkość obiektu. W takim przypadku obiekt musi zostać pochwycony przez grawitację planety nadlatując niejako „na czołówkę” ze zbliżającą się planetą. Planowanie takich asyst grawitacyjnych wymaga odpowiedniej konfiguracji planet, a jeśli chcemy w czasie jednego lotu wykorzystać kilka asyst z kilkoma ciałami niebieskimi, nierzadko należy czekać miesiące czy nawet lata na sprzyjającą konfigurację.

Wikipedia

Przyśpieszanie w polu grawitacyjnym.

Wikipedia

Zwalnianie w polu grawitacyjnym.


 I tak sonda leciała w stanie hibernacji przez pustkę czarnego kosmosu do 20 stycznia 2014 roku, kiedy to sama wybudziła się (do tego momentu nie było z nią żadnego kontaktu). Rozpoczęto przygotowania do spotkania z docelową kometą. Po ponownym rozruchu, sprawdzeniu instrumentów, dokonano korekty trajektorii, po czym rozpoczęło się zbliżanie do komety. 6 sierpnia 2014 roku satelita weszła na orbitę komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. I tu objawia się poziom technologiczny współczesnej cywilizacji. Sześcian o boku około 2,5 metra, po przebyciu 6,5 miliarda kilometrów kosmicznej, pustki trafia na obiekt o średnicy 4 km znajdujący się 510 mln km od Słońca! Czyż nie jest to fantastyczne osiągnięcie? Po tylu latach wędrówki przez przestrzeń międzyplanetarną, gdzie drogowskazami są odległe gwiazdy, malutka sonda spotyka pędząca z prędkością 135 tysięcy km/h bryłę brudnego lodu i wchodzi na jej orbitę, by niedługo potem umieścić na jej powierzchni lądownik po raz pierwszy w dziejach eksploracji kosmosu.

http://www.esa.int/spaceinvideos/content/view/embedjw/421241

http://www.esa.int/spaceinvideos/content/view/embedjw/424977

Po dotarciu do komety orbiter wykonał serię manewrów w celu precyzyjnego ustawienia się na orbicie. Następnie przystąpiono do analizy powierzchni komety w celu wyboru miejsca lądowania. 12 listopada 2014 roku rozpoczęto proces oddzielenia się i lądowania Philae’a. Manewr okazał się dramatyczny i o mało nie zakończył się porażką.  Okazało się, że silnik którego zadaniem było dociśnięcie lądownika do powierzchni komety, nie zadziałał tak samo jak harpuny, które miały zakotwiczyć Philae’a do lodu. Lądownik odbił się dwukrotnie od powierzchni komety, po czym osiadł w cieniu klifu znacznie ograniczającego ilość światła słonecznego padającego na jego panele słoneczne. Co więcej, lądownik osiadł tylko na dwóch z trzech nóg. Po wykonaniu serii badań i zdjęć, lądownik przesłał dane do orbitera, po czym przeszedł w stan hibernacji na wskutek wyczerpania baterii. Jest nadzieja, że po zbliżeniu się komety do Słońca, baterie zostaną naładowane w wystarczającym stopniu, by przeprowadzić dalsze badania. Zastanawiające jest, co będzie się dziać z lądownikiem w czasie zbliżania się komety do Słońca i wzrostu jej aktywności. Ze względu na nikłą grawitację i niewielką prędkość ucieczki, możliwe jest odepchnięcie lądownika od powierzchni przez wydobywające się z wnętrza komety gazy, które wraz ze wzrostem temperatury będą wydobywać się coraz intensywniej .

Całkowity koszt misji Rosetta to 1,4 miliarda euro. Niejednokrotnie słyszeliśmy pytania: „Po co wydawać takie ogromne sumy na wysyłanie sond w kosmos, skoro na Ziemi panuje taka nędza?”. Cóż, osobiście uważam, że eksploracja kosmosu przyczyni się w o wiele większym stopniu do poprawy losu ludzi na Ziemi, poprzez studiowanie naszego mniej lub bardziej odległego otoczenia, niż „przejedzenie” tych pieniędzy na Ziemi. Ogromna wiedza jaką zdobyliśmy i nadal zdobywamy przyczynia się do lepszego zrozumienia nas samych jak i planety na jakiej przyszło nam żyć. To między innymi dzięki wysyłaniu „tych sond”, możemy przewidywać pogodę z całkiem dobrym skutkiem czy korzystać z nawigacji satelitarnej. Dzięki CERN‚owi mamy Sieć Web, a postęp w fotowoltaice dokonuje się właśnie między innymi dzięki misjom kosmicznym. Nie da się też nie zauważyć dążenia ludzkości do zasiedlenia innych planet. Jakkolwiek fantastycznym i odległym wydaje się być ten zamiar, to właśnie wiele wskazuje na to,  że jest to słuszny cel w dobie przeludnienia i nadmiernej eksploatacji naszej planety. Misja Rosetta nie była pierwszą misją mającą kometę za obrany cel. Badanie komet jest tak ważne ze względu na ich pierwotną budowę, dzięki której możemy lepiej poznać początki naszego Układu Słonecznego i sposób formowania się ciał niebieskich. Ponadto, jak wspomniałem powyżej, nadal poważnie jest brana pod uwagę hipoteza panspermii czyli pozaziemskiego pochodzenia życia.


  1. Jednym z zadań misji było zbadanie powierzchni komety. W próbkach pobranych przez lądownik wykryto między innymi związki organiczne, co przyczyniło się do wzrostu zainteresowania teorią panspermii, czyli zapoczątkowania życia na Ziemi przez materię przyniesioną na naszą planetę przez komety.
  2. Sygnał z oddalonej sondy przebył drogę do Ziemi w 28 minut (moment przesłania danych z lądownika).
  3. Orbita komety zmienia się nieznacznie za każdym razem kiedy przelatuję w okolicy Słońca. Pod wpływem temperatury, materia odparowuje zmniejszając masę komety, ponadto kilkukrotnie kometa znalazła się na tyle blisko Jowisza, że pod wpływem jego grawitacji zawęziła swoją orbitę.
  4. Jeden z instrumentów naukowych (młotek) eksperymentu MUPUS, został skonstruowany w Centrum Badań Kosmicznych PAN. Niestety okazało się, że powierzchnia komety jest za twarda dla młotka. Ostatecznie brak przebicia się penetratora przez wierzchnią warstwę uznano w pewnym sensie za sukces eksperymentu, porównując maksymalną wytrzymałość młotka z otrzymanymi wynikami.
  5. Jednym z menagerów misji od strony NASA jest Artur B. Chmielewski, syn „Papcia Chmiela”, autora serii komiksów Tytus, Romek i a’Tomek.

Pomimo, iż misja nadal trwa, to już stała się ogromnym sukcesem z czym osobiście się zgadzam. Niedosyt pozostawia jedynie położenie lądownika, ale jest jeszcze nadzieja, że po zbliżeniu się do Słońca ożyje i będzie przesyłać dane. Wpis pozostawiam otwarty i będę go uzupełniał w miarę pojawiania się istotnych informacji na temat misji.

Więcej o misji Rosetta:

Aktualizacja 14.06.2015

Dziś po kilku miesiącach bez znaku życia (komunikacja zanikła w listopadzie 2014), dziś lądownik PHILAE obudził się i przesłał nieco danych za pośrednictwem sondy ROSETTA, znajdującej się na orbicie komety. Lądownik ma jeszcze sporo pakietów do przesłania. Kometa 67P nieustannie zbliża się do Słońca, co powoduje większą ilość światła, które może padać na panele słoneczne lądownika znajdującego się w cieniu. Czekamy na dalsze dane, które być może powiedzą nieco więcej o stanie w jakim znajduje się lądownik oraz czy jest szansa na dalsze prowadzenie pomiarów na powierzchni komety.


Reklamy

Jedna uwaga do wpisu “Misja Rosetta (ESA)

  1. Pingback: Rosetta i Philae rok po lądowaniu na komecie | CosmicBulletin.net

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s