Sambata 10 iulie centrul de operatiuni spatiale ESOC din Darmstadt Germania a fost locul care a adunat impreuna specialisti din mai multe tari cu prilejul unui eveniment foarte rar - observarea de aproape a unui asteroid.
La ora 16:10 UTC sonda Rosetta a agentiei spatiale europene ESA a trecut la o distanta de numai 3162 km de asteroidul Lutetia reusind astfel realizarea unor imagini spectaculoase cu unul dintre cele mai vechi corpuri ale Universului.
Anul trecut in octombrie relatam intr-un articol despre cea de a treia si ultima calatorie in jurul Pamantului a satelitului european Rosetta, o manevra de corectare a traiectoriei astfel ca atractia gravitationala sa fie folosita la potentialul maxim pentru imprimarea unei viteze care ar trebui sa inscrie sonda in traiectoria finala in apropierea cometei 67/P Churyumov-Gerasimenko.
Aceasta tehnica numita ‘gravity assist’ permite depasirea barierei tehnologice impuse de limitarile lansatoarelor actuale care nu pot inscrie un satelit direct intr-o orbita atat de indepartata de Pamant, folosindu-se in schimb de atractia gravitationala exercitata asupra unui corp ce trece in apropierea unei planete pentru a mari viteza orbitala.
Rosetta a folosit de 3 ori aceasta tehnica in zboruri in jurul Pamantului (in martie 2005, noiembrie 2007 si acum in noiembrie 2009) si o data zburand in jurul lui Marte (in februarie 2007).
Secventa finala va ajunge in punctul culminant, atunci cand, o data cu apropierea de cometa (in mai 2014) vor urma observatii de ansamblu (in august 2014) si mai tarziu unele mai detaliate atunci cand se va trimite landerul aflat la bord spre nucleul cometei (noiembrie 2014). Sonda mama va urma drumul cometei spre Soare trecand de asa numitul ‘perihelion’ (punctul cel mai apropiat de Soare din traiectoria cometei) in august 2015 si sa continue observatiile pana minim in decembrie 2015.
Pana atunci insa, in interesanta sa calatorie in spatiu, dupa intalnirea spectaculoasa cu asteroidul Steins in 2008, sonda a prilejuit astazi, sambata 10 iulie o noua sesiune de observatii de aceasta data asupra asteroidului Lutetia -descoperit in 1852 de astronomul Hermann Goldschmidt, un asteroid care orbiteaza in centura principala intre Marte si Jupiter, avand un diametru estimat recent la 134 km si care deocamdata nu este classificat foarte exact-parerile cercetatorilor fiind impartite intr-un asteroid de clasa M si unul de clasa C.
Aflate la o departare de circa 454 milioane de km de Pamant cele doua obiecte au trecut unul pe langa altul la o distanta de 3162 km si o viteza relativa de 54000 km/ora la momentul 16:10 UTC, atunci cand camera OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) de la bordul Rosetta a reusit sa produca cateva imagini spectaculoase. Nevazute, insa la fel de importante sunt datele colectate asupra compozitiei suprafetei si atmosferei din jurul asteroidului.
imagine produsa de camera OSIRIS -credit ESA
Datorita apropierii de asteroid si necesitatii setarii satelitului in modul AFM (asteroid fly-by mode), atunci cand Rosetta a pastrat in permanenta contactul vizual si pozitia optima pentru observatii asupra suprafetei, pentru scurta perioada intre 18:05 si 18:45 comunicatia a fost intrerupta.
Asteroidul are o miscare proprie de rotatie-miscare care a fost evaluata din timp, prin serii de observatii optice facute cu camera OSIRIS si apoi traslatate in ecuatii de miscare de catre echipa care coordoneaza dinamica zborului, astfel ca, la intalnirea cu asteroidul, satelitul a venit pregatit cu o serie de comenzi incarcate la bord, care au avut rolul sa il conduca automat pe perioada de nevizibilitate a statiei de sol (acesta a trebuit sa se roteasca pentru a-si urmari tinta iar consecinta fireasca a fost ca antena principala nu a mai fost directionata spre Pamant si comunicatia nu a mai fost posibila in timp real).
In ciuda autonomiei si logicii robuste de care dispune satelitul, o astfel de manevra este intotdeauna riscanta, astfel ca pana la achizitia semnalului a existat o usoara emotie si tensiune in randul echipei de control. Aceasta cu atat mai mult cu cat, datorita distantei mari pe care trebuie sa o parcurga semnalul, in cazul misiunilor interplanetare interventia echipei de sol este mai dificila decat in cazul satelitilor obisnuiti-cu alte cuvinte orice interventie trebuie facuta cu prudenta si anticipand reactiile proprii ale satelitului.
Totul a decurs insa perfect –calculele matematice si predictiile au fost exacte-astfel ca la revenirea telemetriei satelitul s-a intors in modul nominal de operare, fara alte probleme aditionale.
camera de comanda a misiunii Rosetta
In paralel, agentia europeana a pus la dispozitie performantele instrumente de la bordul lui Herschel pentru a realiza observatii suplimentare ce vor veni in completarea celor de la bordul Rosettei, urmand ca date partiale sa fie date publicitatii in urmatorul interval de timp.
Sambata asadar a fost o zi plina pentru inginerii centrului de operatiuni spatiale din Darmstadt/Germania, acolo unde a avut loc pregatirea evenimentului si coordonarea tuturor activitatilor. In plus, in linia a doua-si beneficiarii acestor date stiintifice- au stat institute de cercetare din intreaga lume.
ESOC
Asa cum anunta directorul de operatiuni al misiunii Rosetta, in septembrie va urma un test complet de masurare a eficientei panourilor solare, apoi in luna ianuarie de o alta manevra de corectie pentru apropierea de cometa. In paranteza trebuie spus ca eficienta panourilor solare este un punct critic pentru desfasurarea ulterioara a misiunii pentru ca sonda este deja la o distanta foarte mare de Soare si in ciuda performantelor celulelor solare cu care a fost echipat Rosetta curentul electric generat va scadea dramatic restrangand astfel functionarea subsistemelor satelitului.
Din acest punct de vedere Rosetta a setat noi standarde in ceea ce priveste folosirea panourilor solare in misiuni interplanetare- fiind satelitul echipat cu panouri solare cel mai indepartat de Pamant-6 alti sateliti aflandu-se la distante mai mari, dar toti alimentati de tehnologii neconventionale:
Voyager 1 – 113317 AU
Pioneer 10 – 102031 AU
Voyager 2 – 91834 AU
Pioneer 11 – 78799 AU
New Horizons – 16802 AU
Cassini – 9829 AU
Rosetta – 3062 AU
Cateva detalii tehnice
Lansat pe 2 martie 2004 din Kourou/Guiana Franceza la bordul unei rachete Ariane 5G si avand o perioada nominala de operare de aproximativ 12 ani (pana in decembrie 2015), Rosetta este prima misiune proiectata sa orbiteze si sa aterizeze o sonda pe o cometa, respectiv 67P/Churyumov-Gerasimenko. Trebuie spus ca tinta initial dorita era cometa 46P/Wirtanen dar datorita intarzierii la lansare, misiunea a ratat sansa inscrierii in aceasta orbita astfel ca obiectivul a fost schimbat pentru cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Ce inseamna asadar Rosetta din punct de vedere tehnic ? Satelitul principal are o forma dreptunghiulara (2.8 x 2.1 x2.0 m) in interiorul caruia au fost montate toate echipamentele electronice ce alcatuiesc subsistemele de bord si cantereste aproximativ 3 tone din care 1670 kg combustibil necesar propulsiei, 165 kg pentru instrumentatia stiintifica si aproximativ 100 kg pentru landerul Philae (din care 21 kg pentru instrumente).
Anvergura satelitului cu toate panourile solare desfacute complet ajunge pana la 14 m acestea acoperind o suprafata de 64 m patrati si generand o putere intre 395 W la o distanta de 5.25 AU si 850 W la 3.4 AU. Fiecare panou este compus din 5 segmente si este flexibil in sensul ca se poate roti la un unghi de +/-180 de grade fata de platforma in asa fel incat sa se alinieze perfect pe directia Soarelui si sa genereze cantitatea maxima de energie.
simulatorul Rosetta
Satelitul este construit de contractorul principala Astrium GmbH din Germania (caruia i se adauga un numar de 50 de companii din 16 tari), pe o platforma Eurobus 2000 care foloseste un sistem de propulsie activ cu 24 de motoare, fiecare furnizand o forta de 10N (2x8 pentru control al pozitiei in zbor si 2x4 pentru controlul orbitei).
Sistemul de control si stabilizare in zbor ce actioneaza pe toate cele trei axe, face uz in plus de 2 camere stelare, 3 giroscoape (‘inertial measurement unit’), 4 senzori de achizitie a directiei solare (‘solar acquisition sensor’) si 4 asa numite ‘reaction wheels’ pentru micsorarea consumului de combustibil. La acestea se adauga cele 2 camere de navigatie ‘Navcam’.
Datorita cerintelor specifice, in timpul observatiilor trebuie sa asigure functionarea autonoma (fara interventia solului) pentru perioade de pana la 2 zile. In plus limitele impuse sistemului sunt extrem de stricte : in timpul observatiilor (fie ca este vorba de asteroizi sau cometa) sau in momentul lansarii sondei eroarea de pozitionare nu trebuie sa depaseasca 0.05 grade, in timpul stabilirii contactului cu solul pozitionare antenei nu trebuie sa devieze mai mult de 0.15 grade iar in timpul manevrelor acuratetea nu trebuie sa coboare sub 99%.
Antenele de bord comunica in doua benzi: S-band (2GHz) si X-band (8GHz) cu puternicele statii de sol din New Norcia si Perth apartinand retelei ESTRACK.
Instrumentele gazduite la bordul satelitului principal sunt:
ALICE- ultraviolet imaging spectrometer
CONSERT- comet nucleus sounding experiment by radiowave transmission
COSIMA- cometary’s secondary ion mass analyzer
GIADA- grain impact analyzer and dust accumulator
MIDAS- micro imaging dust analysis system
MIRO- microwave instrument for the Rosetta orbiter
OSIRIS- optical spectroscopic and infrared remote imaging system
ROSINA- Rosetta orbiter spectrometer for ion and neutral analysis
RPC- Rosetta plasma consortium
RSI- radio science investigation
VIRTIS- visible and infrared thermal imaging spectrometer
La randul sau sonda aflata la bord este echipata cu urmatoarele instrumente stiintifice:
APXS- alpha x-ray spectrometer
CIVA
CONSERT- comet nucleus sounding experiment by radio wave transmission
COSAC- cometary’s sampling and composition experiment
MODULUS PTOLEMY
MUPUS- multi purpose sensors for surface and subsurface science
ROLIS- Rosetta Lander imaging system
ROMAP- Rosetta Lander magnetometer and plasma monitor
SD2- sample and distribution device
SESAME- surface electrical seismic and acoustic monitoring experiments
Costul proiectului la momentul lansarii era estimat undeva la 1 miliard de euro- bani alocati pentru studierea in detaliu a asteroizilor si cometelor ce tranziteaza sistemul nostru solar, marturii ale constructiei cosmice ce a dus la formarea planetelor si lunilor lor. Cometele sunt cele mai primitive obiecte din sistemul solar, obiecte formate la mari distante de Soare si care prin temperaturile scazute pe care le mentin pot ajuta oamenii de stiinta sa mearga inapoi in timp si sa inteleaga procesele fizice si chimice ce au dus la nasterea Pamantului si restului planetelor din sistemul solar.
In drumul sau spre cometa, Rosetta va tranzita la viteza relativa scazuta de doua ori centura de asteroizi dintre Marte si Jupiter, si prin aceasta va produce imagini si informatii despre masa, temperatura interna, densitatea si compozitia interna a acestora.
Satelitul principal va realiza analize sofisticate asupra prafului si gazului ce formeaza nucleul cometei. In orbita finala, va ramane la o distanta de cativa km de nucleul cometei pozitie de unde observatiile vor fi avantajate. Dupa analize amanuntite asupra corespondentei intre nucleu si restul regiunilor active de la suprafata, incluzand interactiunea fizica intre coada cometei si vantul solar, satelitul va face uz de sistemul de propulsie si se va apropia si mai mult de nucleu pana la o inaltime de 1km si o viteza relativa de cativa cm/s de unde o data cu alegerea locului ideal va elibera sonda aflata la bord, iar aceasta va urma sa aterizeze la sol si sa se fixeze in acesta.
Landerul va urma sa furnizeze imagini la rezolutie ridicata si informatii cu privire la compozitia chimica a crustei si a eventualelor urme organice din gheata ce o acopera.
Pentru ca sistemul de transmisie al landerului este unul limitat de greutatea si volumul impus, datele vor fi transmise catre satelitul mama urmand ca acesta sa functioneze ca un releu si sa le transmita mai departe catre Pamant utilizand puternicul sistem de comunicatie aflat la bord.
Asa cum spuneam dupa aceasta etapa, satelitul principal va continua sa zboare atasat cometei in lungul sau drum spre Soare si mai apoi indepartandu-se de el.
credit ESA
galerie imagini Lutetia