Astronautika: misije

<< 'Rosetta' blog №14: kometa 67P prošla perihel!

17. novembar 2015.

Milijardama godina kometa 67P/Čurjumov-Gerasimenko mirno je jezdila oko Sunca, neometana niotkog. Ali sve se promenilo kada se mala evropska sonda drznula da uznemiri taj grumen leda, kamenja i organske materije. Na današnji dan pre godinu dana jedan ljudski artefakt je prvi put u istoriji sleteo na površinu nekog nebeskog tela ovog tipa. Nakon više od 10 godina putovanja po Sunčevom sistemu na leđima svoje starije sestre “Rosette”, “Philae” se 12. septembra 2014. u 09:30 UTC odvojila i započela spuštanje ka Čuriju. Mala balistička sonda, teška svega 97,9 kg, nije posedovala sopstveni pogonski sistem već je morala da se osloni na “Rosettu” da bi bila postavljena na pravu trajektoriju. Konačno, sedam sati kasnije, u 15:35:04 UTC (signal je stigao na Zemlju u 16:03 UTC), “Philae” je dotakla na svoj cilj u regionu Agilkia.

1

Istorijska slika “File” snimljene okom “Rozetine” kamere OSIRIS odmah nakon odvajanja od sonde. Započeto je spuštanje na kometu relativnom brzinom od samo 3,6 km/h.

2

3

Mala sonda “File” je sletela na kometu posle 3.907 dana (10,7 godina) putovanja. Samo dan pred početak spuštanja izvršena je serija od četiri filnalna proveravanja tipa Go/NoGo koja su odlučivala o nastavku misije. Konstatovano je da mali motor na hladan gas ne radi (taj potisnik švajcarske proizvodnje je trebalo da “zalepi” lender na tlo komete i spreči njegov odskok), ali pošto kvar nije mogao da se otkloni data je naredba “Go!” i misija je nastavljena. Astronom Klim Čurjumov je izjavio da je zbog minorne gravitacije komete sletanje na nju složenije od sletanja rovera na Mars pa čak i spuštanja ljudi na Mesec!

4

Prvobitno, kao cilj je odabrana kometa 46P/Wirtanen, ali je zbog odloženog lansiranja 2003. ona otpala i pristupilo se traganju za novom metom. Ovde su prikazane neke od potencijalnih kometa koje su tada zadovoljavale osnovne kriterijume: da su periodične, nedavno otkrivene i da izgledaju stabilne.

Ali čim je doditnula kometu, Filu” su snašli jadi. Sletanje na telo sa tako mizernom gravitacijom[1] ne predstavlja lak zadatak, pa su “Filini” konstruktori bilo prinuđeni da osmisle nekoliko sistema koji bi osigurali da sonda, teška na kometi samo jedan gram, prione na nju kao lepkom zalepljena (ustvari, “File” je bila dizajnirana za sletanje na kometu Wirtanen, koja je manja od Čurija). Glavni sistem za ankerovanje činila su dva harpuna instrumenta MUPUS koja su trebala da budu ispaljena u tlo i osiguraju dalji rad sonde[2]. Nažalost, oni su zakazali. Ni danas nije baš jasno šta se dogodilo, ali sva je prilika da su četiri strujna kola zadužena za ispaljivanje malih eksplozivnih punjenja za izbacivanje hrapuna degradirala nakon toliko mnogo godina provedenih u kosmosu[3]. Postoji takođe mogućnost i da se eksplozivni materijal oštetio nakon dekade provedene u kosmosu. Bilo kako bilo, harpuni nisu bili u stanju da obave svoj zadatak. Sledeći sistem koji je trebalo da osigura sletanje na kometu bio je azotni motor ADS[4], sa zadatkom da posle “tačdauna” bude aktiviran i spreči odbijanja “File” od tla, ali je i on omanuo. U ovom slučaju, zna se da sonda nije uspela da prilikom probnog testiranju noć ranije uključi motor i proveri ga, da li zbog kvara senzora, da li zbog otkaza ventila koji se nije otvorio kada je trebalo. Treći sistem su činila tri ankera (“šrafa”) spregnuta sa instrumentom SESAME[5] a koja su se nalazila na krajevima svake noge stajnog trapa. Ni oni nisu obavili svoj zadatak, ali u ovom slučaju opravdano: ispostavilo se da je površina 67P bila mnogo tvrđa nego što se očekivalo.

5

Jedan od harpuna koji su trebali da osiguraju lender na površini komete. Valjak na levom kraju krije motor koji je trebalo da zategne sajle harpuna i utegne lender na tlu – sila zatezanja iznosila 1-30 N. Čitav uređaj na slici težak je oko 400 grama, a brzina ispaljivanja harpuna je trebala da bude oko 60 m/s. Telemetrija je pokazala da je prvi kontakt sonde sa kometom bio mekši nego što se pretpostavljalo, te zato harpuni nisu reagovali.

6

Aktivni Sletni Sistem (ADS) je (sa 3 litra goriva) bio težak 3,52 kg i imao dimenzije 236×340×105 mm. Trebalo je da mali mlaznik na vrhu (okrenut nagore!) potiskom svog gasa pribije “Filu” o tlo i tako spreči da se odbije prilikom prvog kontakta s tlom.

7

8

Na kraju svakog kraka stajnog trapa nalazila su se tru mehanička zavrtnja koja su trebala da se zavrnu u zaleđeno tlo komete. Niko nije očekivao da je kometa tako tvrda da je to ispalo nemoguće. Pogledaj slike lendera.

 9

Odvajanje “File” posmatrano sa “Rozete” 12. septembra 2014. godine. Visina: 21,9 km. Antene instrumenta CONSERTveć suse otvorile.

10

Kometa 67P i region Agilkia viđeni CCD kamerom ROLIS (ROsetta Lander Imaging System)tokom spuštanja.

11

Sonda “Rozeta” viđena jednom od 7 panoramskih kamera ÇIVA(Comet nucleus Infrared and Visible Analyser)lendera “File” 50 sekundi po odvajanju. Slika je loša jer je sonda rotirala.

12

Animacija prikazuje da je lender sleteo praktično u onu tačku gde su proračuni navigatorskog tima u Nemačkoj predvideli! Nažalost, posle 2 odskoka niko nije znao gde se skrasila… Odskočila je skoro 1,5 km daleko.

13

Slike “Rozetine” kamere NavCam na kojima se vidi prvi odskok “File” nakon kontakta s kometom. Lender je odskočio čitav kilometar u dalj! Rezolucija je 1,3 metra po pixelu. Lender je posle toga odskočio još jednom, jer nijedan od 3 sistema koja su upravo to trebala da spreče nije proradio!

14

Evo prikaza sva tri sistema koja su trebala da spreče odskok lendera. Ko je mogao da očekuje da nijedan neće proraditi…

15

Mesto prvog kontakta “File” sa kometom u regionu Agilkia.

 

16

Crveni krstić prikazuje mesto kontakta s kometom, a šrafirano je zona gde se verovalo da je sonda završila posle skoro dva sata i čak dva odskoka. Zaustavila je na za nju lošem mestu – na neravnom terenu u senci obližnje litice i nagnuta za oko 30°.

17

Jedna od prvih slika površine komete napravljena kamerom ROLIS tokom putovanja “File” ka površini. Za poređenje, stena na slici desno ima prečnik od 4 metra. Slika je napravljena sa 30-ak metara visine neposredno pred prvi odskok.

Pošto nije bilo ničega što bi je zadržalo na tlu, “File” je udarila o zemlju Agilkie i odmah odskočila skoro sto metara u vis[6]. Naime, čim je registrovan kontakt sa površinom, reakcioni točkovi “File” su se automatski isključili, te je momenat odmah prenet na sondu, To je dovelo do nekontrolisanog okretanja sonde brzinom od jedne rotiracije svakih 13 sekundi. Tokom tog prvog odskoka, izgleda da je lender zakačio ivicu kratera Hatmehit usporivši time rotaciju na 1 okret u 24 sekunde, ali je zato to dovelo do tumbanja sonde. To se dešavalo u 16:20 UTC, skoro sat vremena nakon prvog sletanja. Konačno, nakon što je odletela skoro 150 metara u visinu, letilica je sletela i treći – i poslednji put – u 17:31:17 UTC i to u region Abydos (dužina 358,2º, južna širina 8,2º, mada se tačna pozicija još uvek precizno ne zna). Nažalost, “File” se našla u nebranom grožđu, zapala između stena i sa vrlo malo Sunčeve svetlosti. Kao rezultat, nakon 57 sati provedenih na površini i frenetičnih aktivnosti u trci s vremenom, glavni akumulator[7] sonde se ispraznio a sonda je 15. novembra u 00:36 UTC ušla u stanje elektronske hibernacije. “File” je radila na kometi samo tri dana umesto nekoliko nedelja ili meseci, kako se potajno očekivalo.

 

18 19

   Levo: sistem akumulatora se sastojao iz dva dela: primarna baterija za kratkotrajne aktivnosti (1.000 Wh) i sekundarna baterija za dugotrajne aktivnosti (140 Wh). Sistem je uključivao i priključenu elektroniku. Desno: mikro-kamera CIVA je imala minimalnu zapreminu (<90 cm3), masu (<100 g) i snagu (<2 W). Mogla je da radi na čak -150° C.

Pogledajmo film o “Filinom” sletanju:

 20

Trajektorija “File” tokom sletanja na Čuri.

21

Pozicija “File” tokom prvog sletanja na Agilkiu. Žute crtice prikazuju neodređenost za ±20 cm.

22

“Filino” sletanje na kometu viđeno “Rozetinom” kamerom OSIRIS u vreme prvog odskoka.

23

Filina” konačna pozicija u Abydosu određena trijangulacijom na osnovu podataka instrumenta CONSERT.

Uprkos svemu, ESA smatra da je ispunila 80% ciljeva misije, jednim delom zahvaljujući sreći. Mada bušilica CD2 (Sampling, Drilling and Distribution) nije mogla – zbog nenormalnog položaja letilice – da prenese uzorke do instrumenata COSAC[8] i Ptolemy[9], zaduženih za proučavanje sastava Čurija, sreća se postarala da deo prašine podignute tokom prvog udarca o tlo ipak dospe do COSAC-a i bude analiziran, mada ne onako detaljno kako su naučnici priželjkivali. COSAC je detektovao čak 16 organskih jedinjenja na površini, što predstavlja uspeh misije, dok je Ptolomy proučio komu komete – zapravo, njenu atmosferu – i registrovao ugljen-monoksid, ugljen-dioksid, i različite organske supstance, kao što su npr. formaldehidi. Sa svoje strane, “hilti” čekić eksperimenta MUPUS (čiji ”zvuk” tokom rada na Čuriju možemo čut ovde) utvrdio je da površina Abydosa pokrivena tankim slojem prašine debelim oko 3 cm, dok se ispod nje nalazi tvrda kora sačinjena od miksa vodenog leda i prašine, dok je instrument CONSERT, čije komponente radi obavljanja zadataka postoje i na orbiteru “Rosetta, utvrdio da manji od dva segmenta koja čine jezgro Čurija izrazito porozan (75-80%) te da ga čini mešavina prašine i leda.

24

Rad instrumenata “File” tokom tri dana, od 12. do 14. novembra 2014. godine.

25

Instrument MUPUS je jedan od instrumenata koji je poslao neke rezultate svojih ispitivanja.

26

Organski molekuli koje je detektovao COSAC.

Međutim, za široku publiku verovatno najspektakularniji rezultat kratke “Filine” misije predstavljaju prve fotografije napravljene na površini komete:

27

“Dobrodošli na kometu!” ESA je vrlo brzo twittovala ovu neverovatnu sliku kamere CIVA sa komete 67P koja je potvrdila da se “File” uspešno spustila na površinu regiona Abydos. Ipak, odmah je bilo jasno da nešto nije u redu, pa su se naučnici i inženjeri odmah bacili u trku s vremenom da obave šta se da obaviti dok sonda još uvek ima struje. dole levo se vidi jedan od nogara sonde.

28

Prvi panoramski snimak sa komete. Prikazuje 360° oko mesta konačnog sletanja. Na nekom frejmovima se vide pojedini delovi “Filinog” stajnog trapa.

29

Da li je “File” upao u pećinu? Panoramski snimak površine komete koji je snimio “Rozetin” lender. U središtu je crtež lendera u položaju u kome je u to vreme ESA verovala da se sonda nalazi. Veruje se da je jedna stopa okrenuta ka nebu, dok su druge dve u kontaktu s kometom.

30

Objašnjenje gornjih slika koje je dala E. Lakdawalla iz Planetnog udruženja pokazuje tačan položaj lendera. U gornjem delu vidi se deo kosmosa iznad sonde. Jedna od tri stope se ne vidi. Slika dole levo prikazuje pravac čekića instrumenta MUPUS dok je uzimao podatke sa površine komete.

31

Detalj površine Abydosa snimljen kamerom CIVA. Visoka rezolucija otkriva zone verovatno bogate ledom.

File” je ostao u stanju hibernacije sve dok se površinska temperatura nije podigla sa  -165°C na -45°C, tj. dok Čuri nije prišao Suncu i pojačao zračenje na solarne panele. Protivno svim očekivanjima, “Rozeta” je ponovo uspostavila kontakt sa “Filom” 13. juna 2015., iako su svi već digli ruke od nje[10]. Nažalost, ESA nikako nije uspevala da uspostavi stabilnu vezu sa lenderom i nastavi naučne operacije, te je nakon dever sporadičnih sesija prestala sa pokušajima za nastavak komunikacije, jer je 9. jula morala da udalji “Rozetu” od nukleusa da bi izbegla oštećenja usled povećane Čurijeve aktivnosti kako se približavao avgustovskom perihelu.

Problemi sa komunikacijom bili su uzrokovani prestankom rada jednog od dva prijemnika i jednog od dva predajnika i, što je još gore, i taj preživeli predajnik se čudno ponašao, neobjašnjivo se gubeći s vremena na vreme. Prošavši kroz perihel, “Rozeta” će vremenom ponovo da se približi kometi i nanovo pokušati da uspostavi vezu sa lenderom u pokušaju da kompletira program naučnih zadataka. Ali to mora da obavi što pre, pre nego što temperatura padne na -51° C, na kojoj će “File” opet prestati da radi, ali ovog puta zauvek. Kakvi god bili rezultati tih pokušaja, odnedavno je obelodanjeno da će se od 30. septembra sledeće godine i “Rozeta” pridružiti “Fili” na površini Čurija, što će označiti definitivni kraj njihove misije. Time će dve sestrinske sonde zanavek ostati zajedno na kometi.

32

33

35

Dugo će proći dok jednu kometu ponovo ne budemo mogli da vidimo ovako. Prva: ova zabezeknjujuća fotografija “vrata” komete Čurjumov-Gerasimenko je napravljena sa visine manje od 8 km! Druga: ne manje divna slika platoa na većem segmentu komete. Treća: slika prikazuje lokaciju Agilkia kako ju je videla navigaciona kamera 6. novembra 2914. Slikano je sa udaljenosti od 35,6 km.

36

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2834382/It-s-time-risks-coming-end-Rosetta-probe-deploy-drill-ditch-attempt-comet-samples-clock-ticks-fading-battery-power.html

37

Kolika je kometa vidi se kada se poredi sa recimo Los Anđelosom.

38

Kontrolna soba u Darmštatu u Nemačkoj. Za vreme kritičnih operacija, mnogi naučnici su tu i spavali…

 


[1] Ubrzanje gravitacije na 67P je nekoloko stotina hiljada puta manje nego na Zemlji. Sonda koja je na Zemlji bila teška 100 kg, na kometi je bila ispod 1 grama!

[2] MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) je posedovao tzv. penetrator (mali „hilti“) dugačak 35 cm, kojim je trebalo da buši tlo i vrši različite analize. Posle ateriranja otvaranje MUPUS-a je pokušano ali bezuspešno, verovatno zbog loma senzora.

[3] Same harpune i njihove senzore su proizveli i testirali, zajedno sa Nemcima i Poljacima, austrijski kosmički istraživački institut - IWF iz Graca. U Wikipediji piše da su harpuni trebali da budu ispaljeni uz pomoć 0,3 grama nitrocelluloze, za koju su članovi Copenhagen Suborbitalsa (jedini amaterski kosmički program na svetu!) još 2013. dokazali da je nestabilan u vakuumu.

[4] ADS (Active Descant System) je proizvela za potrebe nemačkog aeronautičkog centra DLR iz Kelna švajcarska kompanija „Bleuler-Baumer“ iz Oberriedena uz pomoć holandske kompanije „Moog Inc.“.

[5] Preciznije, SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment) nije sam po sebi instrument već eksperiment koji uključuje tri instrumenta koja rade zajednički: Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment (CASSE), Permittivity Probe (PP) i .Dust Impact Monitor.

[6] „File“ je udarila o tlo brzinom od oko 1 m/s, ali su njeni nogari za ateriranje imali „amortizere“, koji su trebali da ublaže i amortizuju početni udarac, jer je postojala opravdana opasnost da se sonda odbije nazad u kosmos i da se više nikad ne vrati na kometu.

[7] Primarni akumulator je konstruisan tako da pokreće instrumente oko 60 sati. ESA je očekivala da će sekundarne baterije biti dopunjavane preko spoljnjih solarnih panela, ali ograničeno osvetlenje (samo 90 minuta tokom 12,4-časovnog kometinog dana) na mestu sletanja sonde nije bilo dovoljno za održavanje „Filinih“ aktivnosti, naročito u dotičnoj fazi kometine orbite.

[8] Instrument COSAC (COmetary SAmpling and Composition) predstavlja kompoziciju gasnog hromatografa i masenog spektrometra, a svrha mu je bila analiziranje uzoraka tla i utvrđivanje isparljivih komponenti.

[9] Britanska laboratorija veličine kutije za cipele, čiji je zadat bio da meri odnose stabilnih izotopa u isparenjima kometnog jezgra. Laboiratorija je koštala $1,6 milijardi!

[10] U 85-sekundnoj seansi, sonda je prijavila da raspolaže sa 24 W struje i da se nalazi na -35° C. To je značilo da je aparat u dobrom stanju i da ima dovoljno energije da izaće iz sigurnosnog režima. Solarni paneli koji pokrivaju celokupno telo lendera imaju 2,2 m2 i dizajnirani su da daju oko 32 W struje na 3 AJ od Sunca.

 


<< 'Rosetta' blog №14: kometa 67P prošla perihel!


Philae se probudila

Lender “Fila” se javio sa komete!

AMBICIJA - Zašto je važna Rosetta?

'Rosetta' već vidi oblik svog cilja

Jjoš neki linkovi:

Rozeta - Rigorozne pripreme za randevu sa kometom • SVEMIRSKA SONDA "ROSETTA" Odloženo lansiranje • Roseta lansirana • Program • Poseta centru ESA • Plan susreta sa asteroidimaProlaz pored Zemlje i takmičenje • Pisma: O Rozeti • Rosetta uspela da snimi "Pariz"! • "Rosetta" spremna za kritični manevar • "Rosetta" proletele pored Marsa • "Rosetta" spremna za kritični manevar • Rosetta - Podaci o manevru u toku dana • Rosetta - snimak Marsa • O poreklu naziva misije • "Rosetta" poslala fotografije • Rosetta - skoro ubila MarsESA i NASA sarađuju • ROZETA PROLEĆE PORED ZEMLJE • Probuđena sonda se približava asteroidu • MISIJA ROSETTA - RANDEVU SA ŠTEINSOM

 

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži