Znana data i potencjalne miejsca lądowania próbnika Philae na komecie 67P/Churyumov-Gerasimenko

W dniu dzisiejszym poznaliśmy potencjalne miejsca lądowania na jądrze komety 67P/Churyumov-Gerasimenko próbnika Philae. Naukowcy i inżynierowie biorący udział w misji ROSETTA na podstawie zdjęć i danych jakie wykonuje i przesyła sonda starali się wybrać wstępnie najlepszą możliwą lokalizację.  Dokonanie właściwego wyboru nie było rzeczą łatwą, albowiem miejsce musi spełniać warunki zarówno od strony technicznej, co pozwoli na podjęcie próby obarczonej najmniejszym ryzykiem na niepowodzenie oraz być ciekawym z punktu widzenia naukowego. Na lądowniku Philae zainstalowanych jest 10 instrumentów badawczych. 

Przed zbliżeniem sondy ROSETTA nigdy nie widziano jądra komety 67P z bliska, stąd też proces przygotowań i wyboru miejsca lądowania dla 100 kilogramowego lądownika mógł rozpocząć  się po tym gdy sonda "weszła na orbitę komety" w dniu 6 sierpnia. 

W ostatni weekend, grupa, która dokona selekcji miejsca lądowania z ang. Landing Site Selection Group (LSSG), w której skład wchodzą inżynierowie i naukowcy z centrum naukowego, operacyjnego i nawigacyjnego Philae (CNES), centrum kontroli lądownika (DLR), naukowcy i inżynierowie związani z każdym z 10 instrumentów naukowych jakie zostały zainstalowane na pokładzie Philae oraz członkowie zespołu misji Rosetta z ESA spotkali się w CNES w Tuluzie gdzie dokonali wyboru pięciu potencjalnych miejsc lądowania. 

By dokonać właściwego wyboru  możliwego obszaru lądowania, naukowcy musieli odpowiedzieć na ważne pytania: Czy lądownik będzie w stanie utrzymać regularną komunikację z Rosettą? Jak często w wybranym obszarze występują zagrożenia wynikające z ukształtowania powierzchni, takie jak duże głazy, głębokie szczeliny strome zbocza? Czy istnieją wystarczające warunki oświetleniowe dla operacji naukowych i tyle światła słonecznego, aby naładować baterie lądownika ale nie na tyle, aby spowodować jego przegrzanie? 

Zbierane od sierpnia dane na temat pola grawitacyjnego, prędkości obrotowej, temperatury i ukształtowania powierzchni pozwoliły na wybór podanych lokalizacji: 

Miejsce A - region położony na większej części jądra komety  z dobrym widokiem na część mniejszą. Prawdopodobnie obszar między tymi dwoma częściami jest miejsce w którym jądro komety się odgazowywuje. Do lepszego poznania tego miejsca potrzebna będzie analiza zdjęć w większej rozdzielczości. Powzoli to na lepsze zbadanie powierzchni oraz warunków oświetleniowych panujących na tej części jądra komety. 

 

 

 

 

Miejsce B -  region położony w strukturze podobnej do krateru na mniejszej części jądra, ma płaski teren, co pozwala na stosunkowo bezpieczne lądowanie. Problemem mogą być warunki oświetleniowe, biorąc pod uwagę planowaną długofalową misję naukową. W celu oceny zagrożeń potrzebne będą zdjęcia o wyższej rozdzielczości. 

 

 

 

 

 

Miejsce C - region znajduje się na większej jądra i charakteryzuje się  ukształtowaniem terenu z kiloma ciekawymi cechami m.in jaśniejszym materiałem, depresjami, skałami, wzgórzami i gładkimi równinami. W celu oceny zagrożeń potrzebne będą zdjęcia o wyższej rozdzielczości. Miejsce C jest dobrze oświetlone, co byłoby korzystne w przypadku długoterminowej misji naukowej lądownika Philae.

 

 

 

 

Miejsce I - stosunkowo płaski obszar na mniejszej części jądra komety, który może zawierać trochę świeżego materiału. W celu oceny zagrożeń potrzebne będą zdjęcia o wyższej rozdzielczości. Miejsce I jest również dobrze oświetlone, co byłoby korzystne w przypadku długoterminowej misji naukowej lądownika Philae. 

 

 

 

 

 

Miejsce J - obszar podobny do obszaru  I, także na mniejszej części jądra. Oferuje ciekawe ukształtowanie powierzchniwłaściwości i dobre oświetlenie. Jest najlepszym z proponowanych miejsc do pracy instrumentu CONSERT (analiza  fal radiowych przepuszczanych przez kometę). W celu oceny zagrożeń potrzebne będą zdjęcia o wyższej rozdzielczości. 

 

 

 

 

Litery oznaczające potencjalne miejsca lądowania zostały przypisane według wstępnej selekcji 10 możliwych miejsc, i nie oznaczają miesc mniej lub bardziej prawdopodobnych.  Trzy lokalizacje (B, I i J) są usytuowane na mniejszej częśći jądra komety a dwa  (A, C) znajdują się na mniejszej. 

Od dziś naukowcy mają czas do 14 września by jeszcze lepiej zbadać i opisać wybrane lokalizacje. Z tych pięciu zostaną wybrane dwa miejsca, główne i zapasowe, dla których zostaną opracowane procedury lądowania.

Podczas gdy Rosetta i jej instrumenty naukowe będą obserwować, jak zmienia się powierzchnia komety i warunki na niej będąc poddaną na wzrost promieniowania jakie otrzyma od Słońca, lądownik Philae i jego instrumenty dokonywać będą komplementarnych pomiarów in situ komety powierzchni komety. Lądownik i orbiter z użyciem instrumentu Consert będą współpracować  wysyłając i odbierając fale radiowe odbite od wnętrza komety, w celu scharakteryzowania jego struktury.

"W oparciu o określony kształt i  topografię komety 67P / Churyumov-Gerasimenko, nic dziwnego, że wiele  z potencjalnych miejsc lądowania musiały zostać wykluczone.  Wybrane miejsca , które chcemy śledzić w celu dalszej analizy są uważane za technicznie osiągalne na podstawie wstępnej analizy dynamiki lotu i innych kluczowych kwestii np. wszystkie one zapewniają co najmniej sześć godzin światła dziennego na jeden obrót i oferują częściowo płaski teren. Oczywiście, każda ze stron ma duży potencjał unikatowych odkryć naukowych" - powiedział Stephan Ulamec menadżer misji lądownika Philae w DLR. 

"Kometa bardzo różni się od wszystkiego co widzieliśmy wcześniej, i nadal wykazuje spektakularne cechy, które staramy się zrozumieć. Pięć wybranych miejsc oferuje nam najlepsze szanse na lądowanie i badania składu, struktury wewnętrznej oraz aktywności komety przez dziesięć instrumentów zainstalowanych na Philae" -  powiedział Jean-Pierre Bibring, główny naukowiec  odpowiedzialny za lądownik Philae i główny naukowiec instrumentu CIVA. 

20 stycznia 2014 ROSETTA przesłała  informacje o swoim stanie po trzyletniej przerwie. O godz. 19:15 do Ziemi dotarł sygnał potwierdzający, że sonda działa prawidłowo. Od tamtego czasu kolejne podsystemy były budzone z długiego snu a ich stan odczytywany przez czujniki i przesyłany do stacji naziemnej.

Wreszcie kilka tygodni temu ESA podała datę prawdopodobnego lądowania Philae na komecie Churyumov-Gerasimenko. Prawdopodobnego, ponieważ by do niego doszło, wszystkie poprzedzające lądowanie kroki muszą odbyć się zgodnie z harmongramem misji.  Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem do lądowania dojdzie 11 listopada bieżącego roku, gdy kometa będzie oddalona o około 450 mln. km od Słońca. Będzie to odległość na tyle duża, że aktywność komety nie zdąży osiągnąć poziomu, który może stanowić zagrożenie dla bezpiecznego i dokładnego umieszczenia lądownika na jądrze komety. Kometa po 6,5-letniej wędrówce po orbicie wokół Słońca, dziś jest 522 mln. km od niego. 

Do największego zbliżenia dojdzie w dniu 13 sierpnia 2015 r prawie rok od dziś, kometa wraz z Rosettą będzie wtedy oddalona o 185 mln. kilometrów od Słońca, co oznacza ośmiokrotny wzrost dawki promieniowania jakie obydwa obiekty otrzymają od Słońca 

 Misja ma dużą wagę naukową jej celem jest przeprowadzenie badań mających pomóc w poznaniu pochodzenia komet, powiązań między materią kometarną i materią międzygwiazdową oraz ich znaczenia dla powstania Układu Słonecznego. 

Co ważne, polscy inżynierowie z Centrum Badań Kosmicznych mają poważny wkład w jeden z dziesięciu systemów badawczych, który umiejscowiony jest na pokładzie lądownika Philae.  

MUPUS bo o nim mowa z ang. MUlti PUrpose Sensors for surface and sub-surface science,  to międzynarodowy eksperyment  prowadzony przez prof. Tilmana Spohna z Instytutu Planetologii, Uniwersytetu w Munster. Program naukowy przewiduje badania powierzchniowych i podpowierzchniowych własności fizycznych podłoża jądra komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. MUPUS ma prowadzić przede wszystkim badania własności termicznych. 

Na potrzeby eksperymentu polscy inżynierowie skonstruowali i zbudowali Penetrator Mupus, który oprócz tego, że pozwoli na badania własności jądra komety, pomoże również w trakcie lądowania próbnika Philae. Mupus jest jednym z najważniejszych i najbardziej zaawansowanych technologicznie urządzeń, w jakie wyposażona jest ROSETTA. Posiada termometry, sensor na podczerwień i akcelerometr. Składa się także z dwóch harpunów, które za pomocą kometarnego młotka wbiją się w kometę i utrzymają Rosettę na jaj powierzchni mimo braku grawitacji.

Penetrator MUPUS (Credits: CBK)

Instrument jest faktycznie wielofunkcyjnym robotem. Szereg zastosowanych w nim rozwiązań ma charakter unikalny. Konstrukcję przewidziano do pracy w warunkach skrajnie trudnych - w próżni, przy wielkim zakresie i gradientach temperatury pracy, z odpornością na olbrzymie przeciążenia (wymagano nawet 1000 g), a przy tym z oczekiwanie dobrą niezawodnością po dziesięciu latach kosmicznej podróży.

Penetrator Mupus (Credits: Youtube/DogonicKosmos)

Warto podkreślić, że cele techniczne osiągnięto przy bardzo niskim wykorzystaniu zasobów 1500 gram masy, i około 2W mocy zasilania. Robot prowadzący szereg operacji mechanicznych, w tym bardzo energiczną akcję wbijania sondy w podłoże, potrzebuje tylko tyle mocy co dobra latarka.

 

Rosetta rozpoczęła podróż ku komecie Czuriumow-Gierasimienko 2 marca 2004 roku. Zakończenie misji planowane jest na grudzień 2015 roku.

 źródło: ESA, CBK PAN, Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej CBK PAN