Sonda Rosetta-Philae - Europa chce poznać tajemnice komet
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wybrała miejsce lądowania Philae - próbnika sondy Rosetta, który ma osiąść na powierzchni komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko. To ważna misja dla całej ludzkości. Jakie jest zadanie tej sony i co będzie robiła po lądowaniu na komecie?
"Misja Rosetta jest misją kluczową w ramach programu badań kosmicznych Horizon 2000. ESA organizują ją wraz z NASA. Celem misji jest przeprowadzenie badań mających pomóc w poznaniu pochodzenia komet, powiązań między materią kometarną i materią międzygwiazdową oraz ich znaczenia dla powstania Układu Słonecznego"
ESA podzieliła się swoim wyborem miejsca lądowania lądownika Philae. Kilka dni wcześniej, na Europejskim Kongresie Nauk Planetarnych, naukowcy przedstawili plany badań naukowych jakie ma wykonać lądownik na powierzchni komety. Wybrane miejsce zostanie formalnie zatwierdzone przez ESA w połowie października. Spośród 5 wcześniej wybranych miejsc, jako główne miejsce wybrano obszar J (na głowie “kaczki), a jako zapasowy - obszar C (na jej “korpusie”). Wybór nie został podjęty jednogłośnie. Stukilogramowy lądownik spróbuje osiąść na tym obszarze 11 listopada. "Miejsce J „oferuje nam szansę na zbadanie pierwotnej materii kometarnej, scharakteryzowanie własności jądra i zbadanie procesów decydujących o aktywności komety”, powiedział Jean-Pierre Bibring, główny naukowiec misji lądownika i kierownik naukowy instrumentu CIVA.
Możliwość wykonania niemal całej pierwszej sekwencji badawczej przeważyła na korzyść tego miejsca. O wyborze zdecydowały trzy grupy kryteriów: charakterystyka miejsca lądowania (oświetlenie, topografia, ilość skał i odłamków skalnych), dynamika lotu (czas opadania lądownika, konieczne manewry sondy, widoczność orbitera z miejsca lądowania), kryteria naukowe (materiał na powierzchni, kompatybilność z instrumentem CONSERT). Do 26 września powinna zostać potwierdzona data lądowania. Ostateczna decyzja zostanie podjęta przez ESA 14 października. Jeśli nie będzie można wylądować na lądowisku głównym, cała operacja może opóźnić się o 28 dni. Szanse na pomyślne lądowanie oceniane są na 70-75 proc.
Co po lądowaniu?
Gdy Philae dotknie powierzchni komety, rozpocznie się nowy rozdział misji Rosetta. Przypomnijmy, że lądowanie będzie całkowicie pasywne – lądownik opadając na kometę nie będzie sterowany. Jego miejsce lądowania będzie zależało od położenia Rosetty względem komety i czasu, prędkości oraz kierunku w którym Philae zostanie odłączony i odrzucony od orbitera. Operacja lądowania potrwa od 5 do 10 godzin – zależnie od wybranego lądowiska, licząc od momentu odłączenia lądownika.
W trakcie fazy Separation-Descent-Landing (odłączenia, opadania, lądowania) włączonych będzie większość instrumentów naukowych Philae. W trakcie samego odłączenia i opadania czynne będą:
- CIVA - kamery tego instrumentu wykonają zdjęcia sondy Rosetta;
- ROLIS - ten przyrząd będzie wykonywał zdjęcia komety w trakcie opadania;
- COSAC i PTOLEMY będą analizowały “atmosferę” komety w trakcie zbliżania się lądownika do jej powierzchni;
- ROMAP będzie badał oddziaływanie plazmy kometarnej z wiatrem słonecznym;
- SESAME/DIM i SESAME/PP - będą badały, odpowiednio, pył i plazmę wokół komety;
- CONSERT - wraz z innymi instrumentami lądownika i orbitera będzie mierzył prędkość opadania statku i będzie odpowiedzialny za detekcję powierzchni komety.
Natychmiast po lądowaniu następujące instrumenty spróbują wykonać kolejne operacje i badania:
- CIVA wykona panoramiczne zdjęcia miejsca lądowania. Zdjęcia te, i dane z innych instrumentów, pomogą ustalić jak i gdzie dokładnie wylądował Philae;
- MUPUS zmierzy przyspieszenie z jakim wyhamowywały harpuny wbijane w powierzchnię komety, odpowiedzialne za zakotwiczenie lądownika;
- SESAME/CASSE zmierzy właściwości elastyczne powierzchni komety.
"Misja rozpoczęła się w marcu 2004. Nazwa misji i wykonującej ją sondy pochodzi od kamienia z Rosetty, niekompletnej kamiennej steli z wyrytym w trzech wersjach. Odkryta w 1799 r. stela odegrała kluczową rolę w rozszyfrowaniu egipskich hieroglifów. Naukowcy mają nadzieję, że misja Rosetta odegra podobnie kluczową rolę w zrozumieniu tajemnic ewolucji Układu Słonecznego. Misja zakończy się w grudniu 2015. Jej koszt to miliard euro"
Gdy Philae bezpiecznie osiądzie na powierzchni, rozpocznie się First Science Sequence (FSS), czyli pierwsza sekwencja badań naukowych. Potrwa ona do 54 godzin i będzie miała za zadanie zebrać wyniki najważniejszych badań i eksperymentów zaplanowanych dla misji. To swoisty plan minimum, jaki chcą wykonać organizatorzy misji – Europejska Agencja Kosmiczna i jej partnerzy.
Przez pierwsze kilka, kilkanaście godzin wykonywana będzie zaprogramowana wcześniej sekwencja działania instrumentów lądownika:
- ROLIS wykona zdjęcia powierzchni komety z mikrometrową rozdzielczością;
- ROMAP zbada właściwości plazmy i pola magnetycznego przy powierzchni komety;
- MUPUS zbada temperaturę powierzchni w miejscu lądowania, i gruntu tuż pod powierzchnią;
- CONSERT rozpocznie badania wewnętrznej struktury jądra komety w trakcie jej jednego obrotu własnego.
W międzyczasie operatorzy lądownika będą ustalali w gdzie i w jakiej dokładnie pozycji wylądował Phiale, głównie za pomocą informacji z paneli ogniw słonecznych. Będą także porównywali zdjęcia z kamer CIVA-P z cyfrowymi modelami terenu. Zebrane informacje pozwolą operatorom na przesłanie do lądownika odpowiednich rozkazów. Dzięki ich wykonaniu, Philae przyjmie pozycję najkorzystniejszą pod kątem ładowania akumulatorów z ogniw słonecznych.
Drugi etap FSS skupi się na badaniach składu warstwy przygruntowej. Instrument SD2 wwierci się w powierzchnię jądra komety i spróbuje pobrać kilka milimetrów sześciennych materiału spod jej powierzchni. W tym czasie instrumentu COSAC i PTOLEMY będą badały gazy obecne w otoczeniu lądownika. SD2 pobierze spod powierzchni dwie próbki. Pierwsza trafi do instrumentu PTOLEMY, który zmierzy obfitość węgla, wodoru, tlenu i azotu w niej, a także ich składu izotopowego. Druga trafi do instrumentu COSAC, który zbadana obfitość występowania cięższych molekuł. SESAME będzie badał pył kometarny.
Jako kolejne zostaną wykonane badania właściwości gruntu kometarnego. Instrument MUPUS, częściowo wykonany przez Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie, wbije się w powierzchnię komety, aby zbadać jej temperaturę na różnych głębokościach. Instrumenty SESAME/CASSE będą rejestrowały wibracje generowane przez wbijany młoteczek MUPUS-a, co pozwoli zbadać mechaniczne właściwości materii z której zbudowana jest kometa. Skład powierzchni gruntu spróbuje ustalić przyrząd APXS. SESAME/DIM będzie badał właściwości elektryczne gruntu, a SESAME/PP będzie próbował wykryć obecność lodu wodnego pod powierzchnią komety.
W trakcie kolejnego “pakietu badań” SD2 pobierze kolejną próbkę materiału, która tym razem trafi pod obiektyw mikroskopu CIVA-M. Wykona on zdjęcia w świetle widzialnym i podczerwieni. Tą samą próbkę zbada później COSAC, ale w niższej niż poprzednio temperaturze.
Jeśli akumulatory lądownika będą poprawnie ładowane przez ogniwa słoneczne, misja wkroczy w fazę Long-Term Science (LTS – przedłużonej fazy badawczej). Potrwa ona od listopada do marca 2015. Posłuży ona do całościowej obserwacji zmian zachodzących w stanie fizyko-chemicznym komety i jej aktywności, w trakcie zbliżania się jej do peryhelium – punktu orbity najbliższego Słońcu. Oczekuje się, że około marca 2015 roku kometa będzie tak blisko Słońca, że temperatura na jej powierzchni, i w środku Philae, będzie tak wysoko, że uniemożliwi już pracę lądownika.
Ale na razie czeka nas jeszcze samo ekscytujące lądowanie i jeszcze bardziej ekscytujące rezultaty naukowe, jakie może ono przynieść. Cały czas liczmy, że pierwsze w historii lądowanie na komecie odbędzie się 11 listopada.
