Źródło zdjęcia: ESA
Misja Rosetta Europejskiej Agencji Kosmicznej będzie pierwszym statkiem kosmicznym, który kiedykolwiek okrążył, a następnie wylądował na odległej komecie. Istnieje jednak niepewność co do premiery z powodu wypadku przypominającego z ulepszonym Ariane-5 w zeszłym miesiącu. Sonda musi wystartować do końca stycznia, jeśli ma się spotkać z Wirtanen; w przeciwnym razie trzeba będzie wybrać nowy cel.
Rosetta ESA będzie pierwszą misją na orbitę i lądowanie na komecie. Komety są lodowymi ciałami, które podróżują po Układzie Słonecznym i rozwijają charakterystyczny ogon, gdy zbliżają się do Słońca. Rosetta ma zostać wypuszczona na pokład rakiety Ariane-5 w styczniu 2003 r. Z Kourou w Gujanie Francuskiej.
Decyzja o dacie uruchomienia zostanie podjęta do wtorku 14 stycznia 2003 r. (Zobacz komunikat prasowy Arianspace nr 03/02 z 7 stycznia 2003 r. Lub odwiedź stronę internetową http://www.arianespace.com). Celem misji jest kometa Wirtanen, a spotkanie nastąpi w 2011 roku. Nazwa Rosetty pochodzi od słynnego kamienia Rosetta, który prawie 200 lat temu doprowadził do rozszyfrowania egipskich hieroglifów. W podobny sposób naukowcy mają nadzieję, że sonda Rosetta odblokuje tajemnice Układu Słonecznego.
Komety są bardzo interesującymi obiektami dla naukowców, ponieważ ich skład odzwierciedla układ słoneczny, kiedy był bardzo młody i wciąż „niedokończony” ponad 4600 milionów lat temu. Od tego czasu komety niewiele się zmieniły. Obiegając kometę Wirtanen i lądując na niej, Rosetta zbierze niezbędne informacje, aby zrozumieć pochodzenie i ewolucję naszego Układu Słonecznego. Pomoże również odkryć, czy komety przyczyniły się do początków życia na Ziemi. Komety są nosicielami złożonych cząsteczek organicznych, które po dostarczeniu na Ziemię w wyniku uderzeń, być może odegrały rolę w powstaniu żywych form. Ponadto „lotne” elementy lekkie przenoszone przez komety mogły również odgrywać ważną rolę w kształtowaniu oceanów i atmosfery Ziemi.
„Rosetta jest jedną z najtrudniejszych do tej pory misji”, mówi prof. David Southwood, dyrektor naukowy ESA. „Nikt wcześniej nie podjął próby stworzenia misji wyjątkowej ze względu na naukowe implikacje, a także złożone i spektakularne manewry kosmiczne międzyplanetarne.” Przed osiągnięciem celu w 2011 roku Rosetta okrąży Słońce prawie cztery razy na szerokich pętlach w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Podczas długiej wędrówki statek kosmiczny będzie musiał wytrzymać ekstremalne warunki termiczne. Gdy będzie już blisko komety Wirtanen, naukowcy przeprowadzą ją przez delikatny manewr hamowania; następnie statek kosmiczny dokładnie okrąży kometę i delikatnie zrzuci na nią lądownik. Będzie to jak lądowanie na małej, szybko poruszającej się kosmicznej kuli, która ma obecnie prawie nieznaną „geografię”.
Niesamowita 8-letnia wędrówka międzyplanetarna
Rosetta to 3-tonowy statek kosmiczny typu box o wysokości około 3 metrów z dwoma panelami słonecznymi o długości 14 metrów. Składa się z orbitera i lądownika. Lądownik ma około 1 metra średnicy i 80 centymetrów wysokości. Zostanie on przymocowany z boku orbity Rosetty podczas podróży do komety Wirtanen. Rosetta przeprowadza łącznie 21 eksperymentów, z czego 10 na lądowniku. Będą one utrzymywane w stanie hibernacji przez większość jego 8-letniej wędrówki w kierunku Wirtanen.
Co sprawia, że rejs Rosetty jest taki długi? W czasie spotkania kometa Wirtanen będzie tak daleko od Słońca, jak Jowisz. Żaden program uruchamiający nie byłby w stanie bezpośrednio dotrzeć do Rosetty. Statek kosmiczny ESA nabierze prędkości od „kopnięć” grawitacyjnych zapewnianych przez trzy przelaty planetarne: jeden z Marsa w 2005 r. I dwa z Ziemi w 2005 i 2007 r. Podczas podróży Rosetta odwiedzi również dwie asteroidy, Otawara (w 2006 r.) I Siwa (w 2008). Podczas tych spotkań naukowcy włączą instrumenty Rosetty do kalibracji i badań naukowych.
Długie podróże w kosmos wiążą się z wieloma zagrożeniami, takimi jak ekstremalne zmiany temperatury. Rosetta opuści łagodne środowisko w pobliżu Ziemi dla ciemnych, oziębłych regionów poza pasem asteroid. Aby poradzić sobie z tymi obciążeniami termicznymi, eksperci przeprowadzili bardzo trudne testy przed uruchomieniem, aby zbadać wytrzymałość Rosetty. Na przykład podgrzali jego zewnętrzne powierzchnie do ponad 150 stopni Celsjusza, a następnie szybko schłodzili go do -180 stopni Celsjusza w następnym teście.
Naukowcy w pełni reaktywują statek kosmiczny przed manewrem spotkania komety w 2011 roku. Następnie Rosetta okrąży kometę, obiekt o szerokości zaledwie 1,2 km, krążąc przez wewnętrzny Układ Słoneczny z prędkością 135 000 km na godzinę. W czasie spotkania, około 675 milionów kilometrów od Słońca, Wirtanen prawie nie wykaże żadnej aktywności powierzchniowej. Charakterystyczna koma („atmosfera” komety) i ogon jeszcze się nie utworzyły z powodu dużej odległości od Słońca. Ogon komety składa się z ziaren pyłu i zamrożonych gazów z powierzchni komety, które parują pod wpływem ciepła Słońca.
Przez sześć miesięcy Rosetta będzie intensywnie mapować powierzchnię komety, zanim wybierze miejsce lądowania. W lipcu 2012 r. Lądownik samoczynnie wyskoczy ze statku kosmicznego z wysokości zaledwie jednego kilometra. Przyłożenie nastąpi z prędkością marszu - mniej niż 1 metr na sekundę. Natychmiast po przyziemieniu lądownik wystrzeli harpun w ziemię, aby uniknąć odbicia powierzchni z powrotem w kosmos. Musi to zrobić, ponieważ sama bardzo słaba grawitacja komety nie utrzyma lądownika. Operacje i obserwacje naukowe na powierzchni komety potrwają co najmniej 65 godzin, ale mogą trwać przez wiele miesięcy.
Podczas operacji lądownika i po nim Rosetta będzie kontynuować orbitowanie i studiowanie komety. Rosetta będzie pierwszym statkiem kosmicznym, który z bliskiej odległości będzie świadkiem zmian zachodzących w komecie, gdy kometa zbliża się do Słońca i rośnie w śpiączce i ogonie. Podróż zakończy się w lipcu 2013 roku, po 10,5 latach przygody, kiedy kometa jest najbliżej Słońca.
Studiowanie komety na miejscu
Celem Rosetty jest szczegółowe zbadanie komety. Instrumenty na orbicie Rosetty obejmują kilka kamer, spektrometrów i eksperymentów, które działają przy różnych długościach fal - podczerwieni, ultrafioletu, mikrofalach, radiu - i wielu czujnikach. Dostarczą między innymi obrazy o bardzo wysokiej rozdzielczości oraz informacje o kształcie, gęstości, temperaturze i składzie chemicznym komety. Instrumenty Rosetty analizują gazy i ziarna pyłu w tak zwanej śpiączce, która powstaje, gdy kometa staje się aktywna, a także interakcje z wiatrem słonecznym.
10 instrumentów na pokładzie lądownika wykona na miejscu analizę składu i struktury powierzchni i materiału pod powierzchnią komety. System wiercenia pobierze próbki do 30 centymetrów pod powierzchnią i dostarczy je do „analizatorów składu”. Inne instrumenty zmierzą właściwości, takie jak wytrzymałość powierzchniowa, gęstość, tekstura, porowatość, fazy lodowe i właściwości termiczne. Badania mikroskopowe poszczególnych ziaren powiedzą nam o teksturze. Ponadto instrumenty na lądowniku badają zmiany komety podczas cyklu dzień-noc i zbliżania się do Słońca.
Operacje naziemne
Dane z lądownika są przekazywane do orbitera, który przechowuje je dla łącza w dół do Ziemi przy następnym kontakcie ze stacją naziemną. ESA zainstalowała nową antenę kosmiczną w New Norcia, niedaleko Perth w Australii Zachodniej, jako główne łącze komunikacyjne między statkiem kosmicznym a ESOC Mission Control w Darmstadt w Niemczech. Ta antena paraboliczna o średnicy 35 metrów umożliwia zasięg sygnału radiowego na odległość ponad 1 miliona kilometrów od Ziemi. Sygnały radiowe, podróżujące z prędkością światła, zajmą do 50 minut, aby pokonać odległość między statkiem kosmicznym a Ziemią.
Centrum operacji naukowych Rosetta, które jest odpowiedzialne za gromadzenie i dystrybucję danych naukowych, będzie miało wspólną lokalizację w ESOC i ESTEC w Noordwijk w Holandii. Lander Control Center znajduje się w DLR w Kolonii w Niemczech, a Lander Science Center w CNES w Tuluzie we Francji.
Budowanie Rosetty
Rosetta została wybrana jako misja w 1993 roku. Statek kosmiczny został zbudowany przez Astrium Niemcy jako główny wykonawca. Głównymi podwykonawcami są Astrium UK (platforma statków kosmicznych), Astrium France (awionika statków kosmicznych) i Alenia Spazio (montaż, integracja i weryfikacja). Zespół przemysłowy Rosetta obejmuje ponad 50 kontrahentów z 14 krajów europejskich i Stanów Zjednoczonych.
Konsorcja naukowe z instytutów z całej Europy i Stanów Zjednoczonych dostarczyły instrumenty na orbicie. Europejskie konsorcjum pod przewodnictwem Niemieckiego Instytutu Badań Kosmicznych (DLR) zapewniło lądownikowi. Rosetta kosztowała 701 milionów euro ESA w 2000 roku w warunkach ekonomicznych. Kwota ta obejmuje uruchomienie i cały okres prac rozwojowych i misji od 1996 do 2013 r. Lądownik i eksperymenty, tak zwana „ładowność”, nie są uwzględnione, ponieważ są finansowane przez państwa członkowskie za pośrednictwem instytutów naukowych.
