Rosetta (sonda)

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
2004-006A – Rosetta
Umelcova predstava sondy Rosseta vo vesmíre
Umelcova predstava sondy Rosseta vo vesmíre
Prevádzkovateľ: ESA
Výrobca: Nemecko, EADS-Astrium
Typ misie: kometárna sonda
Prelet okolo: 2x Zeme, 1x Marsu,
1x planétky 2867 Šteins
Dátum preletu: 4. 3. 2005 (Zem)
25. 2. 2007 (Mars)
13. 11. 2007 (Zem)
5. 9. 2008 (2867 Šteins)
Družica: Slnka (2004 – 2014)
Kométy 67/P Čurjumov-Gerasimenko (2014 – 2015)
Dátum štartu: 2. marec 2004
Kozmodróm: Guyanské kozmické centrum
Nosná raketa: Ariane 5
NSSDC ID: 2004-006A
Webstránka: Oficiálne stránky
Hmotnosť: 3 187 kg (vzletová)
uprav

Rosetta je kometárna sonda Európskej kozmickej agentúry (ESA). Pôvodne bola určená na prieskum kométy 46P/Wirtanen, ale po havárii rakety Ariane 5 v roku 2002 sa zmenil dátum štartu aj cieľ sondy. Aktuálne sa venuje výskumu kométy 67/P Čurjumov-Gerasimenko, na ktorej povrch spustila pristávací modul Philae. Časť sondy vyvíjal aj košický Ústav experimentálnej fyziky Slovenskej akadémie vied.[1]

Ku kométe 67/P Čurjumov-Gerasimenko Rosetta doletela po desaťročnej misii v roku 2014. V priebehu misie absolvovala niekoľko preletov okolo Zeme (uskutočnili sa v rokoch 2005, 2007 a 2009), Marsu a planétok 2867 Šteins a 21 Lutetia. Sonda bola navedená na obežnú dráhu okolo kométy a vysadila na jej povrch malé pristávacie puzdro Philae vybavené prístrojmi na priame skúmanie kometárneho jadra. Vedeckú výbavu sondy Rosetta tvorí celkove 16 prístrojov s celkovou hmotnosťou 150 kg. Modul Philae s celkovou hmotnosťou 100 kg nesie 8 prístrojov, ktoré boli určené na skúmanie povrchu kométy.

Popis telesa[upraviť | upraviť zdroj]

Sonda má približne tvar kvádra s rozmermi 2,8×2,1×2,0 metra. V strede telesa sa nachádza a spodnou podstavou prechádza vertikálna valcová šachta motorového úseku s priemerom 1,194 m vyrobená z hliníku a vystužená prstencami. Elektrickú energiu jej dodáva dvojica solárnych panelov s rozpätím 32 metrov. Množstvo energie, ktoré dodávajú sonde, sa mení v závislosti od jej vzdialenosti od Slnka. V aféliu je to 400 W, vo vzdialenosti 3,4 AU 850 W. Okrem solárnych panelov má aj štyri dobíjateľné akumulátorové batérie. Sonda je zložená z dvoch základných blokov: modul užitočného zaťaženia PSM (Payload Support Module), ktorý obsahuje vedecké prístroje, a služobný modul BSM (Bus Support Module) so systémami zabezpečujúcimi prevádzku sondy. Na jednom boku je namontovaná natáčacia anténa a z druhej strany je upevnený pristávací aparát Philae. Panel s vedeckými prístrojmi je neustále namierený na kométu, zatiaľ čo solárne panely sú otočené k Slnku. Sonda musí odolávať veľkým teplotným rozdielom súvisiacim s jej premenlivou vzdialenosťou od Slnka. Z tohto dôvodu je vybavená ohrievacími telesami.

Sonda má tiež motorový úsek, ktorý jej umožňuje robiť potrebné manévre. Palivo pre motor sa nachádza v dvoch nádržiach, pričom každá má objem 1 106 litrov. K motorovej jednotke patria aj štyri 35-litrové nádrže so stlačeným plynom. Orientácia sa udržiava sériou 24 motorčekov, každý s ťahom 10 N.

Povely na sondu sú vysielané v pásme S a v opačnom smere vysielanie prebieha v pásmach S a X.

Animácia sondy Rosetta v blízkosti jej cieľa, kométy 67/P Čurjumov-Gerasimenko

Vedecké prístroje[upraviť | upraviť zdroj]

  • zobrazovací systém OSIRIS (Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging Systém)
  • širokouhlá kamera (WAC – Wide Angle Camera)
  • úzkouhlá kamera (NAC – Narrow Angle Camera)
  • ultrafialový spektrometer ALICE (UV Spectrometer)
  • VIRTIS (Visible and IR Mapping Spectroscopy)
  • mikrovlnný spektrometer MIRO (Microwave Instrument)
  • plynový a hmotový spektrograf ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis)
  • prachový hmotnostný spektrometer COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyzer)
  • prístroj pre časticovú morfológiu MIDAS (Micro Imaging Dust Analysis Systém)
  • rádiový spektrometer CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment)
  • detektor a analyzátor prachových častíc GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator)
  • elektroastatický analyzátor IES (Ion and Electron Senzor)
  • MODULUS Berenice (Methods of determining and Understanding Light elements from Unequivocal Stable isotope compositions)
  • RSS (Radio Science Investigation)
  • prístroj na detailné štúdium plazmy LAP (Langmuir Probe)
  • magnetometer MAG (Fluxgate Magnetometer)
  • analyzátor plazmy ICA (Ion Composition Analyser)
  • impedančná sonda MIP (Mutual Impedance Probe)

Prípravy na štart[upraviť | upraviť zdroj]

Ako už bolo spomínané, pôvodným cieľom sondy bola kométa 46P/Wirtanen. Štart sa mal uskutočniť v januári 2003, ale len mesiac pred plánovaným štartom došlo k havárii rakety Ariane 5, rovnakej nosnej rakety, aká mala vyniesť do vesmíru aj Rosettu. Štart sondy bol pozdržaný do vyšetrenia príčin havárie. Po skončení vyšetrovania však už kométa a Zem neboli vo vzájomne vhodnej polohe, preto sa v máji 2003 pristúpilo k náhradnému riešeniu, že cieľ sondy bude zmenený a to za kométu 67/P Čurjumov-Gerasimenko. Táto kométa objavená v roku 1969 meria na dĺžku 4,1 km a váži 10 000 000 000 ton.[2]

3. decembra 2003 sa ukončili prípravy sondy na štart. 27. januára 2004 sa sonda začala napĺňať pohonnými látkami a 10. februára bol na sondu umiestnený adaptér ACU (Adapteur de Charge Utile), ktorý ju spájal s nosnou raketou. 16. februára bola sonda pripevnená na nosnú raketu. 24. februára previezli pripravenú nosnú raketu aj s jej nákladom z montážnej budovy na miesto štartu. Prvý pokus o štart 26. februára bol odvolaný 20 minút pred zážihom motorov rakety pre zlé počasie na kozmodróme. Aj druhý pokus o štart nasledujúceho dňa bol odvolaný. Sonda napokon úspešne odštartovala 2. marca v čase 07:17:44 UT.

Priebeh letu[upraviť | upraviť zdroj]

2 minúty 30 sekúnd po štarte boli odhodené pomocné rakety. 10 minút 30 sekúnd po štarte svoju činnosť ukončil prvý stupeň rakety a oddelil sa od komplexu. Sonda bola na vyčkávacej dráhe až do 09:14:29 UT, kedy sa zapálil druhý stupeň rakety a postupne jej rýchlosť zvýšil až nad druhú únikovú rýchlosť. V čase 09:32:36 UT sa sonda oddelila od nosnej rakety a stále sa vzďaľovala od Zeme. V čase 09:34 UT sonda opäť nadviazala spojenie so sledovacou stanicou v Kourou, ktorá skontrolovala jej stav. V čase 09:37 UT riadenie sondy prebralo stredisko ESOC. 5. marca sonda opustila sféru gravitačného vplyvu Zeme.

Schéma dráhy sondy Rosetta vyznačená žltou farbou. Čiarkovane je naznačená budúca cesta sondy, neprerušovanou čiarou dráha, ktorú už preletela.

Cesta ku kométe je zložitá, ešte zložitejšia, ako predpokladal pôvodný letový plán. Po štarte sa sonda nachádzala na heliocentrickej dráhe v blízkosti obežnej dráhy Zeme. Po roku samostatného letu sa priblížila k Zemi, ktorej gravitačné pole zmenilo dráhu sondy a umožnilo jej priblíženie k Marsu vo februári 2007. Počas letu k Marsu ultrafialový spektrometer sondy sledoval kométu 9P/Tempel 1 v priebehu impaktu projektilu ďalšej kometárnej sondy Deep Impact. V roku 2006 kamerový systém OSIRIS urobil celkove 283 snímok planétky 2867 Steins, vďaka ktorým bolo možné upresniť dĺžku rotácie planétky (6,052 ± 0.007 hodiny).

24. februára 2007, počas približovania sondy k Marsu, zahájila sledovanie planéty. 25. februára sa sonda dostala do rádiového zákrytu Marsu (planéta tienila jej rádiové spojenie so Zemou) a v čase 02:15 UT preletela pericentrom Marsu vo výške 250 km. Gravitačný manéver pri Marse opäť výrazne zmenil dráhu sondy, čím umožnil jej druhý prelet okolo Zeme. Počas vzďaľovania sa sondy od Marsu sonda opäť sledovala planétu a jej mesiac Phobos a namerané údaje vysielala na Zem.

13. novembra sa uskutočnil druhý prelet a gravitačný manéver okolo Zeme. Rosetta minula Zem vo vzdialenosti 5 301 km od jej povrchu. Koncom marca 2008 boli systémy sondy uvedené do hibernácie, z ktorej sa sonda prebudila koncom júla 2008.

Prelet okolo planétky 2867 Šteins[upraviť | upraviť zdroj]

4. augusta 2008 sa začalo navigačné snímkovanie planétky 2867 Šteins. Prvé snímky planétky zhotovila zo vzdialenosti 24 mil. km, k najväčšiemu priblíženiu došlo 5. septembra 2008. Prelet prebehol vo vzdialenosti 800 km rýchlosťou 8,6 km/s. Počas preletu došlo ku krátkemu plánovanému prerušeniu spojenia so sondou. Z vedeckého vybavenia bola v činnosti len kamera OSIRIS a monitor radiačného prostredia SREM, ostatné prístroje boli vypnuté. Získané údaje začala sonda o polnoci z 5. na 6. septembra zo záznamu vysielať na Zem. 6. septembra zverejnila ESA prvé výsledky výskumu urobeného počas preletu. Tvar planétky je podobný briliantu s rozmermi 5,9 x 4,0 km. Na severe sa nachádza veľký impaktný kráter s priemerom asi 2 km. Celkové objavené množstvo kráterov s priemerom väčším ako 200 metrov je 23.

Podstatnú časť zvyšku letu ku kométe medzi rokmi 2011 a 2014 strávila Rosetta v hlbokej hibernácii. Celková dĺžka hibernácie bola 957 dní.[2] Z hibernácie sa sonda prebrala v priebehu januára 2014.

Priblíženie ku kométe[upraviť | upraviť zdroj]

Sonda bola na obežnú dráhu okolo kométy navedená 6. augusta 2014. Išlo o historicky prvé navedenie človekom vyrobeného telesa na obežnú dráhu okolo kométy. Do 17. augusta bola vzdialenosť Rosetty od tohto telesa okolo 100 km. Potom začala séria zostupných manévrov, ktorými sa Rosetta začala ešte viac približovať k cieľovému telesu. Tímy odborníkov začali už od navedenia sondy na prvú obežnú dráhu vyberať miesto pre pristátie modulu Philae. Meraním Dopplerovho efektu odborníci zistili hmotnosť jadra kométy 67/P Čurjumov-Gerasimenko – približne 10 miliárd ton. Ako miesto pristátia bola vybraná oblasť, ktorú na základe súťaže verejnosti o najlepší názov ESA pomenovala Agilkia (podľa ostrova na Níle v južnom Egypte).

Vysadenie Philae[upraviť | upraviť zdroj]

12. novembra 2014 sa od Rosetty oddelil pristávací modul Philae a začal sa od nej vzďaľovať rýchlosťou 18 cm/s.[3] Vypustenie prebehlo 22,5 km od stredu kométy. Celý zostup trval sedem hodín. Philae presne podľa plánu vyklopil nohy a antény. Pri aktivácii trysky, ktorá mala modul pri dosadnutí vo veľmi nízkej gravitácii kométy pritlačiť k povrchu, sa však naskytol problém a tryska sa neaktivovala. Modul sa o 16:33 stredoeurópskeho času dotkol kométy veľmi blízko stredu vytipovanej oblasti. Povrchu sa však nedotkli všetky tri jeho nohy, pretože to mala zabezpečiť práve zlyhaná tryska.[4] Tesne po tomto prvom dosadnutí bol modul na povrchu vyfotografovaný aj materskou sondou Rosettou.[5] Podľa týchto záberov zanechal v prachu po dopade veľkú ryhu.[6] Modul sa od kométy odrazil a začal rotovať, pretože dosadnutie deaktivovalo jeho zotrvačník (gyroskop), ktorý ho udržiaval v stabilnej polohe. Riadiace stredisko zachytávalo kolísavý rádiový signál a solárne panely modulu nepodávali stabilný výkon. Následkom slabej gravitácie kométy Philae letel skoro dve hodiny, kým opäť dopadol. Počas tej doby sa vzdialil od miesta plánovaného pristátia asi kilometer. Po dopade sa opäť odrazil, no už menšou rýchlosťou, a po pár minútach definitívne pristál. Tam zostal v polohe, pri ktorej má na podklade iba dve nohy, kým tretia trčí do priestoru.[3] V oblasti dopadu Slnko svieti iba 90 minút každú otočku kométy, čím modul nemohol získavať elektrickú energiu zo solárnych panelov. Zostal preto odkázaný iba na batérie, čím sa doba jeho činnosti oproti plánu značne skrátila.[3] Odhadovaná doba činnosti batérií bola 62 až 64 hodín. Jeho vedecké prístroje však pracovali a spojenie s materskou sondou fungovalo.[7] Napokon tak odoslal na Zem skoro 90 % očakávaných vedeckých údajov.[3] Kamery CIVA napríklad poslali fotografie z povrchu kométy, z ktorých sa tiež odvodila poloha a náklon modulu. Prístroj MUPUS zase zistil, že na povrchu kométy panuje teplota -48°C.

Ako sa blížil očakávaný koniec životnosti batérií, vedci pristúpili k riskantnejším experimentom. Modul sa napríklad pokúsil o vŕtanie, k čomu sa vedci neodvažovali pristúpiť skôr než budú hotové základné merania, pretože hrozilo, že bez ukotvenia sa pri tejto aktivite preklopí.[6]

15. novembra v dôsledku nedostatku elektrickej energie Philae upadol do stavu hibernácie. Nie je vylúčené, že ak sa v budúcnosti svetelné podmienky na mieste jeho pristátia zlepšia, modul dokáže solárnymi panelmi nabiť svoje batérie a preberie sa.[8]

Iné projekty[upraviť | upraviť zdroj]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

Zdroje[upraviť | upraviť zdroj]