Rosetta | |
---|---|
| |
Asiakas | ESA |
Operaattori | Euroopan avaruusjärjestö |
Tehtävät |
asteroidien ohilento, komeetan keinotekoinen satelliitti, laskeutuminen sen pinnalle |
jänneväli | planeetta Mars , asteroidit Steins ja Lutetia |
Satelliitti | komeetta 67P/Churyumov-Gerasimenko |
laukaisualusta | Kuru , ELA-3 |
kantoraketti | Ariane 5G+ |
tuoda markkinoille | 2. maaliskuuta 2004 07:17:00 UTC |
Lennon kesto | 12 vuotta 6 kuukautta ja 28 päivää |
Deorbit | 30. syyskuuta 2016 |
COSPAR-tunnus | 2004-006A |
SCN | 28169 |
Tekniset tiedot | |
Paino | 3000 kg |
Tehoa | 850 W |
Orbitaaliset elementit | |
perikeskus | 29 km |
esa.int/SPECIALS/Rosetta… | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
"Rosetta" ( englanniksi Rosetta ) on automaattinen planeettojenvälinen asema , joka on suunniteltu tutkimaan komeetta. Suunnitellut ja valmistanut Euroopan avaruusjärjestö yhteistyössä NASAn kanssa . Se koostuu kahdesta osasta: itse Rosetta - avaruusluotaimesta ja Philae - laskeutujasta .
Avaruusalus laukaistiin 2. maaliskuuta 2004 komeettaan 67P/Churyumov-Gerasimenko [1] [2] . Komeetan valinta tehtiin lentoradan mukavuussyistä (katso ). Rosetta on ensimmäinen avaruusalus, joka kiertää komeetta . Osana ohjelmaa 12.11.2014 tapahtui maailman ensimmäinen laskeutumisajoneuvon pehmeä lasku komeetan pinnalle. Rosetta-pääluotain suoritti lentonsa 30. syyskuuta 2016 tehden kovan laskun komeetalle 67P/Churyumov-Gerasimenko [3] [4] [5] [6] .
Luotain nimi tulee kuuluisasta Rosetta-kivestä - kivilevystä, johon on kaiverrettu kolme merkitykseltään identtistä tekstiä, joista kaksi on kirjoitettu muinaisella egyptiläisellä (yksi hieroglyfeillä , toinen demoottisella kirjoituksella ) ja kolmas on kirjoitettu. muinaisessa kreikassa . Vertaamalla Rosettan kiven tekstejä Jean-Francois Champollion pystyi tulkitsemaan muinaiset egyptiläiset hieroglyfit; Rosetta-avaruusaluksen avulla tutkijat toivovat saavansa tietää, miltä aurinkokunta näytti ennen planeettojen muodostumista.
Laskeutumisajoneuvon nimi liittyy myös muinaisten egyptiläisten kirjoitusten dekoodaukseen. Niilin varrelta Philaen saarelta löydettiin obeliski, jossa oli hieroglyfikirjoitus, jossa mainitaan kuningas Ptolemaios VIII ja kuningattaret Kleopatra II ja Kleopatra III . Kirjoitus, jossa tutkijat tunnistivat nimet "Ptolemaios" ja "Kleopatra", auttoi tulkitsemaan muinaiset egyptiläiset hieroglyfit.
Vuonna 1986 tapahtui merkittävä tapahtuma avaruustutkimuksen historiassa: Halleyn komeetta lähestyi Maata vähimmäisetäisyydellä . Sitä tutkivat eri maiden avaruusalukset: nämä ovat Neuvostoliiton Vega-1 ja Vega-2 , japanilaiset Suisei ja Sakigake sekä eurooppalainen Giotto -luotain . Tiedemiehet ovat saaneet arvokasta tietoa komeettojen koostumuksesta ja alkuperästä .
Monet kysymykset jäivät kuitenkin ratkaisematta, joten NASA ja ESA aloittivat yhteistyön uuden avaruustutkimuksen parissa. NASA keskittyi Comet Rendezvous Asteroid Flyby CRAF ) - ohjelmaan . ESA kehitti Comet Nucleus Sample Return ( CNSR ) -ohjelmaa , joka oli määrä toteuttaa CRAF- ohjelman jälkeen . Uusia avaruusaluksia suunniteltiin valmistavan tavalliselle Mariner Mark II -alustalle , mikä alensi kustannuksia huomattavasti. Vuonna 1992 NASA kuitenkin lopetti CRAF :n kehittämisen budjettirajoitusten vuoksi. ESA jatkoi avaruusaluksen kehittämistä itsenäisesti. Vuoteen 1993 mennessä kävi selväksi, että ESA:n nykyisellä budjetilla lento komeettaan ja sitä seuraava maanäytteiden palauttaminen oli mahdotonta, joten laiteohjelmaan tehtiin suuria muutoksia. Lopulta se näytti tältä: laitteen lähestyminen ensin asteroideilla ja sitten komeetalla ja sitten - komeetan tutkimus, mukaan lukien Philae-laskeutumisajoneuvon pehmeä lasku. Tehtävä oli tarkoitus saattaa päätökseen Rosetta-luotaimen hallitulla törmäyksellä komeetan kanssa.
Rosettan oli alun perin tarkoitus julkaista 12. tammikuuta 2003. Tutkimuksen kohteeksi valittiin komeetta 46P/Wirtanen .
Joulukuussa 2002 Vulkan-2-moottori kuitenkin epäonnistui Ariane-5- kantoraketin laukaisussa [ 7] . Moottorin parannustarpeen vuoksi Rosetta-avaruusaluksen laukaisua lykättiin [8] , minkä jälkeen sille kehitettiin uusi lento-ohjelma.
Uusi suunnitelma edellytti lentoa komeettaan 67P/Churyumov-Gerasimenko , laukaisu 26. helmikuuta 2004 ja tapaaminen komeetan kanssa vuonna 2014 [9] .
Rosetta laukaistiin 2. maaliskuuta 2004 klo 7.17 UTC Kourousta Ranskan Guyanassa [2] . Laukaisun kunniavieraina olivat paikalla komeetan löytäjät, Kiovan yliopiston professori Klim Churyumov ja Tadzikistanin tiedeakatemian astrofysiikan instituutin tutkija Svetlana Gerasimenko [10] . Ajan ja tavoitteen muutosta lukuun ottamatta lento-ohjelma pysyi käytännössä ennallaan. Kuten ennenkin, Rosettan piti lähestyä komeetta ja laukaista Philae- laskeutuja sitä kohti .
"Phila" joutui lähestymään komeetta noin 1 m/s suhteellisella nopeudella ja joutuessaan kosketuksiin pinnan kanssa vapauttamaan kaksi harppuunaa, koska komeetan heikko painovoima ei pysty pitämään laitetta, ja se voi yksinkertaisesti pomppia . Philae-moduulin laskeutumisen jälkeen oli tarkoitus aloittaa tieteellisen ohjelman toteuttaminen:
Lennon tarkoituksen mukaisesti laitteen ei vain täytynyt kohdata 67P-komeetta, vaan myös pysyä sen kanssa koko ajan komeetan lähestyessä Aurinkoa tehden jatkuvasti havaintoja; myös Philae oli pudotettava komeetan ytimen pinnalle. Tätä varten laitteen piti olla käytännössä liikkumaton suhteessa siihen. Ottaen huomioon, että komeetta sijaitsee 300 miljoonan kilometrin päässä Maasta ja liikkuu nopeudella 55 tuhatta km / h. Siksi laite oli asetettava täsmälleen sille kiertoradalle, jolla komeetta seurasi, ja samalla kiihdytettävä täsmälleen samaan nopeuteen. Näistä näkökohdista valittiin sekä laitteen lentorata että itse komeetta, johon oli tarpeen lentää [11] .
Rosettan lentorata perustui " painovoimaliikkeen " periaatteeseen ( kuva 1 ). Aluksi laite liikkui kohti aurinkoa ja sen kierrettyään palasi jälleen Maahan, josta se siirtyi kohti Marsia. Kierrettyään Marsin laite lähestyi jälleen Maata ja meni sitten taas Marsin kiertoradan ulkopuolelle. Tässä vaiheessa komeetta oli Auringon takana ja lähempänä sitä kuin Rosetta. Uusi lähestymistapa Maahan lähetti laitteen komeetan suuntaan, joka sillä hetkellä oli matkalla pois Auringosta ja pois aurinkokunnasta. Lopulta Rosetta tapasi komeetan vaaditulla nopeudella. Tällainen monimutkainen lentorata mahdollisti polttoaineenkulutuksen vähentämisen käyttämällä Auringon, Maan ja Marsin gravitaatiokenttiä [11] .
"Rosetta" koottiin puhdastilassa COSPARin vaatimusten mukaisesti . Sterilointi ei ollut niin tärkeää, koska komeettoja ei pidetä esineinä, joista eläviä mikro-organismeja voi löytää, vaan niiden toivotaan löytävän molekyylejä elämän esiasteita [13] .
Laite saa sähköenergiaa kahdesta aurinkopaneelista, joiden kokonaispinta-ala on 64 m² [14] ja teho 1500 W ( 400 W lepotilassa), joita ohjaa Terma valmistama energiamoduuli , joka on myös käytetty Mars Express -projektissa [15] [16] .
Pääpropulsiojärjestelmä koostuu 24 kaksikomponenttimoottorista , joiden työntövoima on 10 N. Laitteessa oli alussa 1670 kg kaksikomponenttista polttoainetta, joka koostui monometyylihydratsiinista (polttoaine) ja typpitetroksidista (hapetin).
Aluksen hunajakennomainen alumiinirunko ja sähköjohdot ovat valmistaneet suomalainen Patria . Ilmatieteen laitosvalmistetut anturi- ja laskeutumisajoneuvon instrumentit: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), vedenhakulaite (Permittivity Probe) ja muistimoduulit (CDMS/MEM) [17] .
Laskeutuvan ajoneuvon kokonaismassa on 100 kg . 26,7 kg :n hyötykuorma koostuu kymmenestä tieteellisestä instrumentista. Laskeutumisajoneuvo suunniteltiin yhteensä 10 kokeeseen komeetan ytimen rakenteellisten, morfologisten, mikrobiologisten ja muiden ominaisuuksien tutkimiseksi [18] . Laskeutumisajoneuvon analyyttisen laboratorion perustana ovat pyrolysaattorit , kaasukromatografi ja massaspektrometri [18] .
Philae on varustettu kahdella platinapyrolysaattorilla tutkiakseen komeetan ytimen kemiallista ja isotooppikoostumusta . Ensimmäinen voi lämmittää näytteet 180 °C:seen ja toinen 800 °C:seen. Näytteitä voidaan lämmittää kontrolloidulla nopeudella. Jokaisessa vaiheessa lämpötilan noustessa analysoidaan vapautuneiden kaasujen kokonaistilavuus [18] .
Pyrolyysituotteiden erottamisen pääväline on kaasukromatografi . Kantokaasuna käytetään heliumia . Laitteessa käytetään useita erilaisia kromatografisia pylväitä, jotka pystyvät analysoimaan erilaisia orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden seoksia [18] .
Pyrolyysin kaasumaisten tuotteiden analysointiin ja tunnistamiseen käytetään massaspektrometriä , jossa on lentoajan ( englanniksi time of flying - TOF ) ilmaisin [18] .
25. helmikuuta 2007 Rosetta lensi lähellä Marsia . Ohilennolla Fila-laskeutumisajoneuvo toimi ensimmäistä kertaa itsenäisesti omilla akuillaan. Laskeutumisajoneuvon instrumentit tutkivat planeettaa 1000 km :n etäisyydeltä ja saivat tietoa Marsin magneettikentästä [19] .
14. elokuuta 2008 lentoradan korjaus tehtiin tavatakseen Steinsin asteroidin . Syyskuun 5. päivänä laite lensi 800 kilometrin päähän asteroidista [20] . Syyskuun 6. päivänä Rosetta lähetti lähikuvia asteroidista [21] . Sen pinnalta löydettiin 23 kraatteria , joiden halkaisija oli yli 200 metriä . Kapeakulmakamera NAC (Narrow-Angle Camera) siirtyi turvatilaan muutama minuutti ennen tapaamista ja kuvaus tehtiin laajakulmakameralla WAC (Wide-Angle Camera), mikä heikensi kuvien resoluutiota merkittävästi. [22] .
Seuraava kohde oli Lutetia -asteroidi , jonka kanssa laite lähestyi 10. heinäkuuta 2010 . Rosetta otti monia kuvia asteroidista. Jokainen saattoi nähdä asteroidin livenä erityisellä Internet-sivulla [23] .
20. tammikuuta 2014 klo 10:00 UTC (11:00 CET ) "Rosetta" "heräsi" sisäisestä ajastimesta. Signaali laitteesta vastaanotettiin klo 18.17 UTC (19.17 CET). Valmistelut tapaamiseen Churyumov-Gerasimenko- komeetan kanssa aloitettiin .
Heinäkuussa 2014 Rosetta välitti ensimmäiset tiedot komeetan tilasta. Laite määritti, että komeetan "epäsäännöllisen" muodon ydin vapauttaa noin 300 millilitraa vettä ympäröivään tilaan joka sekunti [24] [25] . 7. elokuuta 2014 Rosetta lähestyi komeetan ydintä noin 100 kilometrin etäisyydellä [26] . Syyskuuhun mennessä OSIRIS-järjestelmästä saatujen kuvien perusteella tehtiin pintakartta, jossa valittiin useita alueita, joista jokaiselle on ominaista oma morfologia [27] . Lisäksi Alicen ultraviolettispektrografi ei havainnut spektriviivoja, jotka osoittaisivat jään peittämien alueiden läsnäolon komeetan pinnalla; samaan aikaan vedyn ja hapen läsnäolo komeetan koomassa rekisteröidään [28] .
ESA :n asiantuntijat hyväksyivät 15. lokakuuta Philae-avaruusaluksen päälaskeutumispaikan [29] . Rosetta oli pyöreällä kiertoradalla 10 kilometrin päässä komeetan neljän kilometrin ytimen keskustasta. Tämä mahdollisti ensisijaisten ja toissijaisten laskeutumispaikkojen lähemmän tarkastelun vaaran arvioinnin (mukaan lukien lohkareiden aiheuttamat rajoitukset) suorittamiseksi [30] .
12. marraskuuta Philae irtautui luotauksesta ja aloitti pehmeän laskun komeetan pinnalle [31] . Laskeutuminen kesti noin seitsemän tuntia, jonka aikana laite otti kuvia sekä komeetta itsestään että Rosetta-luotaimesta. Moduulin laskeutumista vaikeutti moottorin vika, joka painoi laitteen maahan, mikä lisäsi riskiä pomppia pois komeetalta. Lisäksi harppuunat , joiden piti kiinnittää Philae komeetan pintaan, eivät toimineet. Ajoneuvo laskeutui kello 16.03 UTC. Telemetrian tietojen mukaan avaruusalus teki kolme kosketusta komeetan pinnalle ja lopulta laskeutui epäoptimaalisella tavalla: se päätyi kraatterin rinteeseen 30°:n kaltevuudella, mutta muuten avaruusalus selvisi laskeutumisesta ilman. merkittäviä vahinkoja [32] .
Philae-laskukone suoritti kahdessa päivässä tärkeimmät tieteelliset tehtävänsä ja välitti kaikki tulokset tieteellisistä instrumenteista ROLIS, COSAC, Ptolemaios, SD2 ja CONSERT Rosettan kautta Maahan tyhjentyään pääakun koko latauksen. Laitteen toiminnan oletettiin pidentävän aurinkopaneeleilla toimivan varajärjestelmän ansiosta, mutta lyhyt aurinkopäivä komeetalla (vain 90 minuuttia komeetan 12,4 tunnin päivistä [33] [34] ) ja epäonnistunut laskeutuminen ei sallinut tätä. . Avaruusalus nostettiin 4 cm ja käännettiin 35° aurinkopaneelien valaistuksen lisäämiseksi [35] [36] , mutta 15. marraskuuta Philae siirtyi virransäästötilaan (kaikki tieteelliset instrumentit ja useimmat laivan järjestelmät olivat pois päältä) aluksen akkujen tyhjentymisen vuoksi (yhteys katkesi klo 00:36 UTC). Aurinkopaneelien valaistus (ja vastaavasti niiden tuottama teho) oli liian alhainen akkujen lataamiseen ja viestintäistuntojen suorittamiseen laitteen kanssa [37] . Tutkijoiden mukaan komeetan lähestyessä Aurinkoa syntyneen energian määrän olisi pitänyt nousta arvoihin, jotka riittävät laitteen käynnistämiseen - tämä tapahtumien kehitys otettiin huomioon laitetta suunniteltaessa.
13. kesäkuuta 2015 Philae poistui alhaisen virrankulutuksen tilasta, viestintä laitteen kanssa muodostettiin [38] , mutta 9. heinäkuuta viestintä Philaen kanssa katkesi laitteen akkujen energiavarantojen ehtymisen vuoksi. Aurinkopaneelit eivät enää pystyneet tuottamaan tarpeeksi sähköä lataamista varten [39] .
2.9.2016 Rosetta-laitteen korkearesoluutioinen kamera vastaanotti kuvia Philasta. Laskeutuva ajoneuvo putosi komeetan pimeään halkeamaan. 2,7 km:n korkeudelta OSIRIS-kapeakulmakameran resoluutio on noin 5 cm pikseliä kohden. Tämä resoluutio riittää näyttämään kuvassa Fila-laitteen 1 metrin rungon ja jalkojen suunnittelun ominaispiirteet. Kuvat vahvistivat myös, että Fila makasi kyljellään. Epänormaali suuntaus komeetan pinnalla teki selväksi, miksi oli niin vaikea saada yhteyttä laskeutujaan laskeutumisen jälkeen 12. marraskuuta 2014.
Syyskuun 2016 loppuun mennessä kaikki luotaimelle määrätyt tehtävät oli suoritettu. Komeetta alkoi siirtyä pois auringosta, minkä seurauksena aurinkopaneeleista siirtyneen energian määrä alkoi laskea. Rosetta voitiin laittaa takaisin lepotilaan, kunnes komeetta lähestyy seuraavaa aurinkoa, mutta ESA ei ollut varma, että alus selviäisi äärimmäisestä jäähtymisestä. Parhaiden tieteellisten tulosten saamiseksi luotain päätettiin kiertää radalla törmäyksen varalta komeetan kanssa [40] . 30. syyskuuta 2016 Rosetta lähetettiin törmäämään Churyumov-Gerasimenko-komeettaan ja törmäsi siihen nopeudella 3 km / h. Se oli laitteiston hallittu kova laskeutuminen pintaan "kaivojen" - paikallisten geysirien - alueella . 14 tuntia kestäneen laskeutumisen aikana laite välitti Maahan valokuvia ja kaasuvirtojen analyysien tuloksia [3] .
Vuotta myöhemmin Göttingenin insinöörit pystyivät prosessoimaan osia viimeisestä valokuvasta ja rekonstruoivat koko kuvan törmäyshetkellä. Aikaisemmin tämä tietojoukko osoittautui analysointikyvyttömäksi, koska standardiohjelmisto ei tunnistanut sitä täysimittaiseksi kuvaksi [6] .
Science -lehden verkkonumero julkaisi 10. joulukuuta 2014 artikkelin 67P/Churyumov-Gerasimenko, Jupiter-perheen komeetta, jolla on korkea D/H-suhde [41] . . , jossa komeetan jäässä on korkeampi raskaan veden pitoisuus. havaittiin verrattuna Maan valtameriin - yli kolme kertaa. Tämä tulos on ristiriidassa sen hyväksytyn teorian kanssa, jonka mukaan maapallon vesi on komeetan alkuperää [42] .
Science-lehti julkaisi 23. tammikuuta 2015 erikoisnumeron komeettaan liittyvistä tieteellisistä tutkimuksista [43] [44] . Tutkijat havaitsivat, että suurin osa komeetan lähettämistä kaasuista putoaa "kaulalle" - alueelle, jossa komeetan kaksi osaa kohtaavat: täällä OSIRIS-kamerat tallensivat jatkuvasti kaasun ja roskien virtausta. OSIRIS-kuvantamisjärjestelmän tiederyhmän jäsenet havaitsivat, että Hapi-alue, joka sijaitsee komeetan kahden suuren keilan välisellä sillalla ja jolla on korkea aktiivisuus kaasu- ja pölysuihkujen lähteenä, heijastaa punaista valoa vähemmän tehokkaasti kuin muut alueet, mikä saattaa viitata jäätyneen veden läsnäolo komeetan pinnalla tai matalalla sen pinnan alla.
Sosiaalisissa verkostoissa | |
---|---|
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
Bibliografisissa luetteloissa |
Euroopan avaruusjärjestö | |||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||
|
Komeettojen tutkiminen avaruusaluksilla | |
---|---|
Lentäminen pitkän matkan | |
Lentäminen lähellä ydintä |
|
Hiukkasten kerääminen ja lähettäminen Maahan | tähtipölyä |
Laskeutuvat ajoneuvot | |
Komeettojen löydöt |
|
Avaruusalusten vierailemat komeetat |
|
Marsin tutkimus avaruusaluksilla | |
---|---|
Lentäminen | |
Orbital | |
Lasku | |
roverit | |
Marshalls | |
Suunniteltu |
|
Ehdotettu |
|
Epäonnistui |
|
Peruutettu |
|
Katso myös | |
Aktiiviset avaruusalukset on korostettu lihavoidulla |
Asteroidien tutkiminen automaattisilla planeettojenvälisillä asemilla | |
---|---|
Lentäminen | |
kiertoradalta | |
Landers | |
Kehitetty | |
Tutkitut asteroidit | |
Aktiiviset AMC:t on merkitty lihavoidulla |
Avaruustutkimus 2016 | |
---|---|
tuoda markkinoille |
|
Työn loppu |
|
Luokka:2016 avaruustutkimuksessa - Kategoria: Vuonna 2016 löydetyt tähtitieteelliset esineet |