Jak wylądować na komecie? Historia misji Rosetta-Philae

W historii podboju kosmosu odbywały się już lądowania na naszym naturalnym satelicie Księżycu, na planetach Układu Słonecznego – Marsie, Wenus, czy nawet na jednym z księżyców Saturna – Tytanie. Jednak na początku marca 2004 roku Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) wysłała swoją kolejną sondę – nazwaną Rosetta – w kierunku… komety.
Wszystko rozpoczęło się po sukcesie misji Giotto, która miała na celu zbadać z bliska znaną nam kometę Halleya. ESA postanowiła rozwinąć się w tym sektorze, wysyłając na jedną z komet orbiter i lądownik. Początkowym celem misji została wybrana kometa 46P/Wirtanen, jednak z powodu awarii podczas innego startu rakiety Ariane 5G+, czyli dokładnie tej samej wersji pojazdu, na którego pokładzie miała znaleźć się Rosetta – postanowiono zawiesić start i ustalić nowy cel projektu. Została nim kometa 67P/Czuriumow-Gierasimienko, odkryta w 1969 roku przez radzieckich astronomów. Start misji ostatecznie nastąpił 2 marca 2004 roku z kosmodromu Korou w Gujanie Francuskiej.

Misja składa się z dwóch pojazdów. Pierwszy z nich, czyli tytułowy orbiter Rosetta, wziął swoją nazwę od Kamienia z Rosetty – czyli skalnej płyty będącej historycznym artefaktem, który pozwolił odczytać egipskie pisma. Orbiter miał na celu zbadać kometę orbitując wokół niej, wykonywać jej fotografie i panować nad drugim modułem misji – lądownikiem Philae. Ten miał na celu po raz pierwszy w historii miękko wylądować na powierzchni komety oraz przeprowadzić tam 10 eksperymentów. Co ciekawe, w jego budowaniu swój udział miały również polskie instytucje, m.in. projektując instrument MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science – pol. Wielofunkcyjne czujniki do badań powierzchniowych i podpowierzchniowych) oraz penetrator. Sonda wzięła swoją nazwę na cześć obelisku w Philae, który również pomógł w odczytaniu hieroglifów. Nazwy pojazdów wzięły się zatem od ich celu – czyli poszukiwania odpowiedzi na pytania o otaczający nas świat. W przypadku tej misji były to zagadnienia nt. pochodzenia komet oraz formowania się naszego Układu Słonecznego.
Aby dotrzeć do swojego celu, Rosetta i Philae musiały aż trzy razy wykonać asystę grawitacyjną Ziemi oraz jedną asystę Marsa, podwójnie przelatując przez pas planetoid, gdzie odwiedziły dwa obiekty – planetoidę (21) Lutetia oraz przypominającą diament planetoidę (2867) Šteins. Warto również wspomnieć, że Rosetta była pierwszym satelitą korzystającym z paneli słonecznych poza orbitą największej z planet, czyli Jowisza. Co ciekawe, podczas drugiego przelotu misji koło naszej planety, sonda została sklasyfikowana omyłkowo jako asteroida 2007 VN84 będący obiektem potencjalnie niebezpiecznym dla Ziemi, jednak ten komunikat został szybko anulowany.
Aby uniknąć niepotrzebnej straty energii podczas 10-letniej podróży do komety, sonda została przełączona w stan hibernacji na czas 2,5 roku (czerwiec 2011 – styczeń 2014 rok), po którym statek znalazł się już na ‘’ostatniej prostej’’ do 67P/Czuriumow-Gierasimienko. Kolejne manewry, które miały na celu zbliżyć statek do komety, pozwoliły zauważyć, że kometa ma nieregularny kształt, a dokładniej składa się z dwóch brył – większej i mniejszej.

Misja ostatecznie dotarła do komety 6 sierpnia 2014 r. Praktycznie od razu Rosetta zaczęła poszukiwać odpowiedniego miejsca do wylądowania dla Philae. Mapowanie powierzchni komety oraz jej ocenianie trwało około 60 dni, co jest bardzo krótkim czasem w porównaniu z czasem wyboru odpowiedniego miejsca do lądowania dla np. misji marsjańskich. W końcu spośród dziesięciu potencjalnych miejsc (oznaczonych literami od A do J) wyznaczono pięć, a następnie jedno ostateczne miejsce lądowania. Wybrano miejsce oznaczone literą J położone na mniejszym płacie, zwane Agilkia. Lądowanie zaplanowano na 12 listopada i wszystko miało odbyć się automatycznie (ze względu na dużą odległość statku od Ziemi – około 500 milionów kilometrów – skutkujące kilkunastominutowym opóźnieniem w komunikacji radiowej).
Świat wstrzymał oddech i po 7 godzinach od odłączenia się od Rosetty, Philae dotknął powierzchni komety, jednak nie osadził się na niej ze względu na awarię harpunów, które miały go zakotwiczyć. W efekcie tego sonda odbiła się i poleciała kilkaset metrów dalej. Jednak nie na tym koniec przygód Philae, który odbił się po raz drugi i ostatecznie wylądował za trzecim razem w rejonie nazwanym później Abydos. Mimo problemów z lądowaniem, statek nie został uszkodzony, jednak usadził się w niesprzyjającej pozycji, która sprawiły trudności z komunikacją.

Akumulatory Philae miały wystarczyć na około 60 godzin pracy, co skutkowało późniejszym utraceniem kontaktu 15 listopada. Mimo trudnych i nieoczekiwanych warunków, lądownik wykonał około 80% zaplanowanej pracy naukowej oraz uruchomił wszystkie instrumenty naukowe. Co ciekawe, po kilkumiesięcznej przerwie, 13 czerwca 2015 r. Philae przebudził się i przesłał 85-sekundową transmisję o swoim stanie. Do 9 lipca miało miejsce jeszcze kilka transmisji danych, jednak mimo starań inżynierów nie udało się uzyskać więcej naukowych informacji.
Rok później oficjalnie wyłączono jednostkę pozwalającą na komunikację między Rosettą a Philae, co ostatecznie zakończyło jego misję. Mimo to praca orbitera Rosetty została przedłużona do końca września 2016 roku, co pozwoliło na zebranie jeszcze większej ilości danych naukowych, m.in. o tym, jak kometa zachowuje się po przejściu przez peryhelium (czyli punkcie najbliższym do Słońca poruszając się po orbicie), oddalając się od naszej dziennej gwiazdy.
Przez długi czas nie można było określić dokładnej lokalizacji lądownika na komecie, jednak zdjęcia z Rosetty w ostatnim miesiącu misji ukazały lądownik wciśnięty w szczelinę – praktycznie uniemożliwiając dostęp światła słonecznego do sondy, co wyjaśniło problemy z komunikacją.
Ostatecznie misja Rosetta zakończyła się 30 września 2016 r., kiedy to orbiter uderzył w powierzchnię komety po 2 latach i 55 dniach operacji przy 67P. Misja przyniosła wiele odkryć naukowych. Wykazano, że skład wody w postaci lodu na komecie znacząco różni się od wody z ziemskich oceanów, co skłania do kolejnych badań nt. pochodzenia tego życiodajnego związku chemicznego na naszej planecie. Dostrzeżono również, że na komecie występują zorze polarne, takie jak na Ziemi czy innych planetach Układu Słonecznego, które powstają podczas interakcji wiatru słonecznego z gazami komety.
Po raz pierwszy tak szczegółowo zbadano strukturę tego ciała niebieskiego – odkryto m.in., że te ciała niebieskie są bardzo porowate – przypominają gąbkę i składają się z wielu dziur (oraz to, że na jej powierzchni znajdują się wydmy!). Przeanalizowano również jej skład wewnętrzny oraz stworzono teorię, która mówi o tym, że kometa ta powstała na skutek zderzenia dwóch oddzielnych komet z małą prędkością, co wyjaśnia jej nietypowy kształt. Zarówno Rosetta, jak i Philae, wykryli wiele związków organicznych, kluczowych do rozwoju życia poza naszą planetą. Odkryto również, że komety są pozostałością po formowaniu się naszego układu planetarnego, a nie młodszymi fragmentami po zderzeniach większych planet.
Co ciekawe, w zespole operacyjnym misji znajdowało się dwóch Polaków – Andrzej Olchawa, który pracuje również przy innych misjach międzyplanetarnych oraz menadżer jednego z zespołów – Artur Chmielewski (syn słynnego rysownika ,,Papcia Chmiela’’). Co więcej, na temat tej misji powstał film pt. ,,Ambition’’ realizowany na zlecenie ESA przez polskiego reżysera Tomasza Bagińskiego – którego jeden z filmów nominowano do Oscara.
Źródła
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rosetta/Rosetta_factsheet
- https://blogs.esa.int/rosetta/2015/09/28/how-rosettas-comet-got-its-shape/
- https://www.esa.int/Space_in_Member_States/Poland/Misja_wykonana_Podroz_Rosetty_zakonczona_brawurowym_ladowaniem_na_komecie
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rosetta/How_comets_are_born
- https://sci.esa.int/web/rosetta/-/54468-selecting-a-landing-site-for-rosettas-lander-philae
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rosetta/Philae_found
- https://www.wired.com/2014/11/rosetta-philae-comet-surface-photos/
- https://www.planetary.org/articles/1227
- https://www.ted.com/talks/fred_jansen_how_to_land_on_a_comet/transcript?referrer=playlist-what_s_really_floating_out_in&autoplay=true&subtitle=en&language=pl
- ,,Poza Ziemię… Historia lotów międzyplanetarnych’ – Krzysztof Ziołkowski (wyd. PWN, 2017 r.)
Formularz ochrania reCAPTCHA i Polityka Prywatności oraz Warunki Korzystania Google'a mają zastosowanie.