Kép jóváírása: ESA
Az Európai Űrügynökség Rosetta-missziója lesz az első űrhajó, amely valaha keringtett és utána leszáll egy távoli üstökösön. Van némi bizonytalanság a bevezetés kapcsán, mivel a múlt hónapban továbbfejlesztett Ariane-5-szel segített baleset. Az űrhajónak január végéig el kell indulnia, ha találkozni kíván Wirtanennel; egyébként új célt kell kiválasztani.
Az ESA Rosetta lesz az első küldetés a keringésre és az üstökösön történő leszállásra. A üstökösök jeges testek, amelyek az egész Naprendszerben haladnak, és jellegzetes farkuk alakulnak ki, amikor közelednek a Naphoz. A Rosetta felfüggesztése az Ariane-5 rakéta fedélzetén, 2003 januárjában, Kourou-ból, a Francia Guyana-ból származik.
A beindítás dátumáról 2003. január 14-én, kedden döntenek (lásd az Arianspace 2003. január 7-i 03/02 sajtóközleményét vagy a http://www.arianespace.com webhelyet). A misszió célja Wirtanen üstökös, és a találkozásra 2011-ben kerül sor. Rosetta neve a híres Rosetta kőből származik, amely majdnem 200 évvel ezelőtt az egyiptomi hieroglifák megfejtéséhez vezetett. Hasonló módon a tudósok azt remélik, hogy a Rosetta űrhajó feltárja a Naprendszer rejtélyeit.
A üstökösök nagyon érdekes tárgyak a tudósok számára, mivel összetételük tükrözi a Naprendszer állapotát, amikor nagyon fiatal és még „befejezetlen” volt, több mint 4600 millió évvel ezelőtt. Az üstökösök azóta nem változtak sokat. A Wirtanen üstökös körüli körüli pályán keringéssel és rajta leszállásával a Rosetta alapvető információkat gyűjt a Naprendszerünk eredetének és fejlődésének megértéséhez. Ez azt is segít felfedezni, hogy az üstökösök hozzájárultak-e a földi élet kezdetekéhez. A üstökösök olyan összetett szerves molekulák hordozói, amelyek az ütközések útján a Földre jutottak és valószínűleg szerepet játszottak az élő formák eredetében. Ezenkívül a üstökösök által szállított „illékony” fényelemek is fontos szerepet játszhatnak a Föld óceánjainak és légkörének kialakításában.
„A Rosetta az egyik legnagyobb kihívást jelentő misszió, amelyet eddig vállaltak” - mondta prof. David Southwood, az ESA tudományos igazgatója. "Még senki sem próbált meg egy szimuláris küldetést, amely egyedülálló tudományos vonatkozásaival, valamint bonyolult és látványos bolygóközi térbeli manővereivel." Mielőtt elérte a 2011-es célt, Rosetta majdnem négyszer körbekerüli a Napot a belső Naprendszer széles hurkán. Hosszú kirándulása során az űrhajónak némi szélsőséges termikus körülményeket kell elviselnie. Amint közel áll a Wirtanen üstököshez, a tudósok egy finom fékezési manőverrel hajtják végre; akkor az űrhajó szorosan kering az üstökösön, és óvatosan dobja rá egy leszállót. Olyan lesz, mint egy kis, gyorsan mozgó kozmikus golyóra landolva, amelynek jelenleg csaknem ismeretlen földrajza van.
Csodálatos 8 éves bolygóközi túra
A Rosetta egy 3 tonnás, kb. 3 méter magas dobozos űrhajó, két 14 méter hosszú napelemmel. Keringőből és leszállásból áll. A landoló körülbelül 1 méter keresztmetszetű és 80 centiméter magas. A Wirtanen üstököshöz vezető út során a Rosetta pálya oldalához kell rögzíteni. A Rosetta összesen 21 kísérletet hajt végre, ebből 10-et a földeken. A Wirtanen felé tartó nyolcéves kirándulásuk során a hibernációban tartják őket.
Mi miatt teszi a Rosetta ilyen hosszú hajóút? A randevú idején Wirtanen üstökös ugyanolyan messze lesz a Naptól, mint Jupiter. Egyetlen indító sem juthatott oda közvetlenül a Rosettához. Az ESA űrhajója gyorsaságot fog elérni a három bolygóbeli repülés által előidézett gravitációs „rúgásokból”: az egyik a 2005-ös Mars, a másik a föld a 2005-ben és 2007-ben. Az út során Rosetta két aszteroidát, Otawarat (2006-ban) és Szivát is látogat meg. (2008-ban). Ezen találkozók során a tudósok bekapcsolják a Rosetta műszereit a kalibráláshoz és a tudományos kutatásokhoz.
A mély űrben történő hosszú utak számos veszélyt tartalmaznak, például a hőmérséklet szélsőséges változásait. A Rosetta elhagyja a föld közeli hely jóindulatú környezetét az aszteroida övön túl lévő sötét, hideg régiók számára. E hőterhelések kezelésére a szakértők nagyon kemény indítást megelőző teszteket végeztek a Rosetta kitartásának tanulmányozására. Például felmelegítették a külső felületeket több mint 150 Celsius fokra, majd a következő vizsgálat során gyorsan lehűtötték -180 Celsius fokra.
A tudósok teljesen újraaktiválják az űrhajót, mielőtt az üstökös találkozási manővere lenne 2011-ben. Ezután a Rosetta csak az 1,2 kilométer széles tárgyat keringte az üstökösön, miközben 135 000 kilométer / óra sebességgel halad át a belső Naprendszerben. A randevú idején, a Naptól kb. 675 millió kilométerre, Wirtanen alig mutat felületi aktivitást. A jellegzetes kóma (az üstökös „légköre”) és a farok még nem alakul ki a Naptól való nagy távolság miatt. Az üstökös farkát pormagvakból és az üstökös felületének fagyasztott gázai alkotják, amelyek a Nap hője miatt párolognak.
Hat hónapig a Rosetta kiterjedten térképezi az üstökös felületét, mielőtt kiválasztaná a leszállási helyet. 2012 júliusában a leszálló egy kilométer magasságból önkiürül az űrhajóból. A leszállás gyalogsebességgel történik - másodpercenként kevesebb mint 1 méter. Közvetlenül a földi érintkezés után a földelt harpánot a földbe lő, hogy elkerülje a felszín visszatérését az űrbe. Ezt meg kell tennie, mert az üstökös rendkívül gyenge gravitációja önmagában nem fog megtartani a földet. Az üstökös felületén végzett működés és tudományos megfigyelések legalább 65 órát vesznek igénybe, de sok hónapig is folytatódhatnak.
A leszállási műveletek alatt és után a Rosetta folytatja az üstökös keringését és tanulmányozását. Rosetta lesz az első űrhajó, amely a közelben látja az üstökösben bekövetkező változásokat, amikor az üstökös közeledik a Naphoz, és növekszik kóma és farka. Az utazás 2013. júliusában ér véget, 10,5 éves kaland után, amikor az üstökös a legközelebb van a Naphoz.
Üstökös tanulmányozása a helyszínen
Rosetta célja az üstökös részletes vizsgálata. A Rosetta keringőjén lévő műszerek több kamerát, spektrométert és kísérletet tartalmaznak, amelyek különböző hullámhosszon működnek - infravörös, ultraibolya, mikrohullámú, rádió - és számos érzékelő. Többek között nagyon nagy felbontású képeket és információkat nyújtanak az üstökös alakjáról, sűrűségéről, hőmérséklettől és kémiai összetételéről. A Rosetta műszerei megvizsgálják az úgynevezett kómában lévő gázokat és pormagvakat, amelyek az üstökös aktívvá válásakor alakulnak ki, valamint a napsugárral való kölcsönhatást.
A földi fedélzeten lévő 10 műszer helyszíni elemzést készít az üstökös felületének és felszínének anyagának összetételéről és szerkezetéről. A fúrórendszer mintákat vesz fel a felület alatti 30 cm-re, és azokat továbbítja a „összetétel-elemzőkhöz”. Más eszközök mérik a tulajdonságokat, például a felület közeli szilárdságot, sűrűséget, textúrát, porozitást, jégfázisokat és termikus tulajdonságokat. Az egyes szemek mikroszkopikus vizsgálata megmutatja nekünk a textúrát. Ezenkívül a földi műszerek megvizsgálják, hogyan változik az üstökös a nappali-éjszakai ciklus során, miközben közeledik a Naphoz.
Földi műveletek
A leszállásból származó adatokat továbbítják a keringtetőnek, amely tárolja őket a föld felé történő lefelé irányuló összeköttetéshez a következő földi állomás érintkezőnél. Az ESA új mély űrantennát telepített New Norcia-ba, Perth közelében, Nyugat-Ausztráliában, mint a fő kommunikációs összeköttetést az űrhajó és az ESOC Mission Control között Darmstadtban, Németországban. Ez a 35 méteres átmérőjű parabolikus antenna lehetővé teszi a rádiójelnek, hogy több mint egymillió kilométer távolságra legyen a Földtől. A fénysebességgel haladó rádiójeleknek akár 50 percet is igénybe vehetnek az űrhajó és a Föld közötti távolság lefedése.
A Rosetta Tudományos Operációs Központja, amely a tudományos adatok gyűjtéséért és terjesztéséért felel, megosztja helyét az ESOC-ban és az ESTEC-ben Noordwijkben, Hollandiában. A Lander Control Center a Kölnben (DLR) található a németországi, a Lander Tudományos Központ a CNES-ben (Toulouse, Franciaország).
Rosetta épület
A Rosetta-t 1993-ban választották küldetésként. Az űrhajót az Astrium Germany építette építési vállalkozóként. A fő alvállalkozók az Astrium UK (űrhajó-platform), az Astrium France (űrhajó-avionika) és Alenia Spazio (összeszerelés, integráció és ellenőrzés). A Rosetta ipari csapatában több mint 50 vállalkozó vesz részt 14 európai országból és az Egyesült Államokból.
Európában és az Egyesült Államokban működő intézetek tudományos konzorciumai biztosítják az eszközöket a keringtetőn. Az európai konzorcium a Német Repülési Kutatóintézet (DLR) vezetésével biztosította a leszállást. A Rosetta az ESA-nak 701 millió euróba került 2000-es gazdasági körülmények között. Ez az összeg magában foglalja az indulást, valamint a fejlesztési és a misszióműveletek teljes időszakát, 1996 és 2013 között. A partra szállítást és a kísérleteket, az úgynevezett hasznos teher nem tartalmazza, mivel ezeket a tagállamok a tudományos intézetek révén finanszírozzák.
