Rosetta – sonda kosmiczna Europejskiej Agencji Kosmicznej przeznaczona do wykonania pierwszych szczegółowych badań in situ na powierzchni jądra kometarnego oraz z orbity wokół wokół niego .
Pierwotnym celem misji miała być kometa 46P/Wirtanen, do której sonda miała wystartować w styczniu 2003 r. oraz dotrzeć w 2011 roku. Plan ten stał się zarzucony po awarii rakiety Ariane 5 w grudniu 2002 r. Opóźnienie początku misji zmusiło do zmiany planowanego celu. Została nim kometa okresowa 67P/Czuriumow-Gierasimienko, z którą sonda spotkać ma się w 2014 roku.
Po dwóch odwołanych startach, Rosettę wysłano 2 marca 2004 roku o 7:17 GMT. Poza zmianami celu oraz momentu startu, profil misji nie uległ zmianie. Tak jak poprzednio, sonda ma wejść na bardzo powolną orbitę wokół jądra komety, przygotowując się do uwolnienia lądownika. Lądownik nazwany Philae ma opaść na powierzchnię jądra z prędkością 1 m/s. W chwili kontaktu z powierzchnią posiadają zostać wystrzelone dwa harpuny, zapobiegające odbiciu się lądownika.
Nazwa sondy Rosetta wzięła się od Kamienia z Rosetty, który znaleźli żołnierze Napoleona w 1799 roku w Egipcie. Dzięki temu, iż na kamieniu znajdował się ten sam tekst napisany po grecku oraz po egipsku, naukowcom udało się w końcu rozszyfrować egipskie hieroglify.
Naukowcy posiadają nadzieję, że misja sondy będzie miała przełomowe znaczenie, gdyż, jak się sądzi, komety są najbardziej pierwotnymi obiektami Układu Słonecznego oraz zbadanie ich budowy może pomóc odsłonić tajemnice jego powstania.
W drodze do komety Rosetta minęła też w niewielkiej odległości oraz wykonała badania dwóch planetoid: 2867 Šteins oraz 21 Lutetia.
Cele misji
Celem misji sondy Rosetta jest przeprowadzenie badań mających pomóc w poznaniu pochodzenia komet, związku pomiędzy materią kometarną oraz materią międzygwiazdową oraz ich znaczenia dla powstania Układu Słonecznego.
W kwestii osiągnięcia tego zadania przed sondą postawiono szereg celów obserwacyjnych.
- Globalne scharakteryzowanie jądra kometarnego: jego właściwości dynamicznych, składu oraz morfologii powierzchni.
- Zbadanie składu chemicznego, mineralogicznego oraz izotopowego substancji lotnych oraz stałych na powierzchni jądra.
- Określenie własności fizycznych oraz zależności występujących pomiędzy substancjami lotnymi oraz stałymi jądra.
- Obserwacja faz rozwoju aktywności kometarnej oraz procesów zachodzących w warstwie powierzchniowej jądra oraz w wewnętrznej komie (interakcje pomiędzy gazem oraz pyłem).
- Globalne scharakteryzowanie mijanych planetoid, w tym określenie ich właściwości dynamicznych, składu oraz morfologii powierzchni.
Konstrukcja sondy
Orbiter Rosetta
Kadłub sondy o wymiarach 2,8×2,1×2,0 m wykonany jest z aluminium. Energii elektrycznej dostarczają dwa skrzydła baterii słonecznych, każdy o długości 14 m oraz łącznej powierzchni 64 m², ładujące 4 akumulatory NiCd o łącznej pojemności 40 Ah oraz napięciu wyjściowym 28 V. Całkowita rozpiętość sondy wraz z rozłożonymi bateriami wynosi 32 m. Baterie słoneczne dostarczają energii o mocy 850 W w odległości 3,4 j.a. od Słońca oraz 395 W przy oddaleniu o 5,25 j.a. od Słońca. Łączność z sondą zapewniają:
- antena główna o średnicy 2,2 m
- mniejsza antena o średnicy 0,8 m
- dwie wielokierunkowe anteny pomocnicze
Prędkość przesyłania danych wynosi od 5 do 20 kilobitów na sekundę. Sonda stabilizowana jest trójosiowo. Rosetta wyposażona jest w zestaw 24 silniczków o ciągu 10 N każdy. Służą one do wykonywania korekt kursu oraz do kontroli położenia sondy. Lądownik Philae przymocowany jest do przeciwległego boku orbitera w stosunku do anteny głównej. Całkowita masa startowa wynosiła około 3000 kg, w tym 1670 kg materiałów pędnych, 165 kg masy aparatury naukowej (na pokładzie orbitera) oraz 97 kg masy lądownika.
Lądownik Philae
Szkielet lądownika ma kształt heksagonalnego cylindra o średnicy ok. 1 m oraz wysokości 0,8 m, wykonanego z włókien węglowych. Trójnożna podstawa zaopatrzona jest w amortyzatory chroniące przed odbiciem się od powierzchni jądra. Natychmiast po wylądowaniu lądownik wystrzeli też harpun, który zakotwiczy go na powierzchni. Korpus lądownika ma możliwość obracania się na swej podstawie. Baterie słoneczne o łącznej powierzchni 2,2 m² dostarczają energii o mocy 32 W przy odległości 3 j.a. od Słońca. Na pokładzie leżą dwie baterie elektryczne, z których jedna będzie doładowywana przez baterie słoneczne. Nadajnik radiowy o mocy 1 W posłuży do utrzymywania łączności lądownika z Ziemią za pośrednictwem orbitera Rosetta. Na pokładzie istnieje 9 instrumentów naukowych oraz urządzenie wiertnicze zdolne do pobrania próbek gruntu do głębokości 23 cm. Masa całkowita lądownika wynosi 96,8 kg, w tym 21 kg masy aparatury naukowej. Misja lądownika na powierzchni komety planowana jest na minimum tydzień, może jednak trwać przez wiele miesięcy.
Instrumenty naukowe
Orbiter Rosetta
- Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) – podstawowy instrument obrazujący sondy; składa się z dwóch kamer oraz wspólnej dla obu kamer części elektroniki; matryce CCD obu kamer posiadają rozdzielczość 2048 x 2048 pikseli; obserwacje w zakresie długości fal 250–1000 nm:
- kamera szerokokątna (WAC)
- kamera wąskokątna (NAC)
- Ultraviolet Imaging Spectrometer (ALICE) – spektrometr obrazujący w ultrafiolecie; zbada skład gazów w komie oraz warkoczu komety, tempo emisji wody, tlenku oraz dwutlenku węgla oraz skład powierzchni jądra; obserwacje w zakresie długości fal 70–205 nm
- Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) – spektrometr obrazujący w świetle widzialnym oraz podczerwieni badający skład oraz temperaturę na powierzchni jądra; obserwacje w zakresie długości fal 0,25–5 μm
- Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter (MIRO) – spektrometr mikrofalowy mierzący obfitość oraz skład izotopowy substancji lotnych oraz mierzący temperaturę podpowierzchniową jądra komety oraz planetoid
- Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) – instrument złożony z dwóch spektrometrów masowych jonów oraz cząstek neutralnych oraz z czujnika ciśnienia; zbada skład atmosfery oraz jonosfery kometarnej, prędkości cząstek oraz reakcje w jakich uczestniczą
- Cometary Secondary Ion Mass Analyzer (COSIMA) – spektrometr masowy analizujący skład cząstek pyłu kometarnego
- Micro-Imaging Dust Analysis System (MIDAS) – mikroskop sił atomowych wykonujący obrazy cząstek pyłowych z rozdzielczością 4 nm
- Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission (CONSERT) – sondowanie wnętrza jądra kometarnego przy użyciu impulsów radiowych przesyłanych pomiędzy orbiterem oraz lądownikiem
- Grain Impact Analyser and Dust Accumulator (GIADA) – czujnik cząstek pyłowych
- Rosetta Plasma Consortium (RPC) – zestaw 5 instrumentów o wspólnym interfejsie elektrycznym oraz przesyłania danych (Plasma Interface Unit, PIU); instrumenty przeznaczone są do badań środowiska plazmowego komety:
- Radio Science Investigations (RSI) – sygnały radiowe z nadajnika sondy posłużą do pomiarów masy, rozmiarów oraz struktury jądra, własności komy oraz orbity komety
Lądownik Philae
- Cometary Sampling and Composition experiment (COSAC) — zestaw instrumentów przeznaczony do analizy składu substancji lotnych w materii kometarnej ze szczególnym uwzględnieniem detekcji cząsteczek złożonych związków organicznych; w jego skład wchodzi chromatograf gazowy oraz spektrometr masowy
- Methods Of Determining and Understanding Light elements from Unequivocal Stable isotope compositions (MODULUS Ptolemy) — zestaw instrumentów przeznaczony do analizy składu izotopowego pierwiastków lekkich na powierzchni komety; w jego skład wchodzi chromatograf gazowy oraz spektrometr masowy
- Multi-Purpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science (MUPUS) — zestaw czujników do pomiaru własności mechanicznych oraz termicznych powierzchni komety; w skład zestawu wchodzą:
- akcelerometr w kotwicy (ANC-M)
- czujnik temperatury w kotwicy (ANC-T)
- czujnik podczerwieni (TM)
- penetrator (PEN-M)
- czujniki temperatury penetratora (PEN-TP)
- grzejnik penetratora (PEN-THC)
- Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor (ROMAP) — magnetometr oraz czujnik plazmy
- Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiments (SESAME) — zestaw trzech instrumentów mierzących własności zewnętrznych warstw jądra komety:
- Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment (CASSE) — eksperyment sondowania akustycznego powierzchni jądra
- Permittivity Probe (PP) — czujnik własności elektrycznych powierzchni
- Dust Impact Monitor (DIM) — czujnik pyłu opadającego na powierzchnię jądra
- Alpha Proton X-ray Spectrometer (APXS) — spektrometr promieniowania rentgenowskiego oraz cząstek alfa przeznaczony do badania składu chemicznego powierzchni komety
- Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission (CONSERT) — sondowanie wnętrza jądra kometarnego przy użyciu impulsów radiowych przesyłanych pomiędzy orbiterem oraz lądownikiem
- Comet nucleus Infrared and Visible Analyzer (ÇIVA) — zestaw instrumentów obrazujących:
- Rosetta Lander Imaging System (ROLIS) — kamera o wysokiej rozdzielczości zaopatrzona w matrycę CCD o rozdzielczości 1024 x 1024 pikseli
Próbki gruntu kometarnego dostarczane są do urządzeń analizujących przez Sampling, Drilling and Distribution Subsystem (SD2) zdolny do pobrania próbek gruntu do głębokości ok. 23 cm.
W przygotowaniu eksperymentu MUPUS, w tym konstrukcji urządzenia wbijającego dla penetratora, wzięli udział polscy naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN w Warszawie oraz kilkunastu innych placówek badawczo-rozwojowych w Polsce[2][3].
Przebieg misji
- 2 marca 2004, 07:17 UTC — start sondy.
- 4 marca 2005 — pierwszy przelot koło Ziemi w celu wykonania manewru wspomagania grawitacyjnego; zbliżenie na odległość 1954,74 km.
- 4 lipca 2005 — obserwacje komety Tempel 1 podczas uderzenia sondy Deep Impact w jej jądro.
- 25 lutego 2007 — przelot koło Marsa w odległości 250 km - wykonanie zdjęć Marsa oraz przejścia Fobosa nad jego powierzchnią
- 13 listopada 2007 — drugi przelot koło Ziemi, zbliżenie na odległość 5295 km.
- 5 września 2008, 18:38:20,1 UTC — przelot koło planetoidy 2867 Šteins w odległości 802,6 km z prędkością względną 8,6 km s-1[4].
- 13 listopada 2009, 07:45:40 UTC — trzeci przelot koło Ziemi, zbliżenie na odległość 2481 km[5].
- 10 lipca 2010, 15:44:57 UTC — przelot koło planetoidy 21 Lutetia w odległości 3160 km z prędkością względną 15 km s-1[6].
- 8 czerwca 2011 – 20 stycznia 2014 — lot sondy w stanie hibernacji[7].
- maj 2014 — zbliżenie do komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko.
- sierpień 2014 — wejście na orbitę wokół jądra komety.
- listopad 2014 — lądowanie na powierzchni jądra komety (lądownik Philae).
- sierpień 2015 — przejście komety przez perihelium.
- grudzień 2015 — planowany koniec misji.
Całkowity koszt misji wynosi około 1 miliarda euro. W sumie tej zawarty jest koszt budowy sondy oraz jej instrumentów naukowych, rakiety nośnej, koszty operacyjne podczas całej misji oraz związane z opóźnieniem jej startu.
Przypisy
Linki zewnętrzne
|
Misje do planetoid oraz planet karłowatych |
|
| Przeloty |
|
|
| Orbitery |
|
|
| Lądowniki |
|
|
| Przyszłe misje |
|
|
| Sprawdź też |
|
|
| Pogrubieniem zaznaczono misje aktualnie prowadzone. |
|
|
Sondy kosmiczne oraz satelity z uczestnictwem ESA |
|
| Satelity Ziemi |
|
|
| Sondy kosmiczne |
|
|
