Kuvan luotto: ESA
Euroopan avaruusjärjestön Rosetta-operaatio on ensimmäinen avaruusalus, joka on koskaan kiertänyt ja laskeutunut sitten kaukaiselle komeetalle. Käynnistykseen liittyy kuitenkin jonkin verran epävarmuutta tehostetun Ariane-5: n kanssa viime kuussa tapahtuneen tehosterokotuksen vuoksi. Avaruusaluksen on laukaistava tammikuun loppuun mennessä, jos se tapaa Wirtasen. muuten on valittava uusi tavoite.
ESAn Rosetta on ensimmäinen tehtävä kiertoradalla ja laskeutumassa komeetalle. Komeetat ovat jäisiä elimiä, jotka kulkevat aurinkokunnan läpi ja kehittävät ominaisen hännän lähestyessään aurinkoa. Rosetta on tarkoitus käynnistää Ariane-5-rakettien aluksella tammikuussa 2003 Kourou, Ranskan Guayana.
Päätös julkaisupäivästä tehdään tiistaina 14. tammikuuta 2003 mennessä (katso Arianspace-lehden lehdistötiedote numero 03/02, 7. tammikuuta 2003 tai katso verkkosivustoa http://www.arianespace.com). Operaation tavoite on komeetta Wirtanen ja kohtaaminen tapahtuu vuonna 2011. Rosetan nimi on peräisin kuuluisasta Rosetta-kivestä, joka melkein 200 vuotta sitten johti Egyptin hieroglifioiden salaukseen. Samalla tavoin tutkijat toivovat, että Rosetta-avaruusalus avaa aurinkokunnan mysteerit.
Komeetat ovat tutkijoille erittäin mielenkiintoisia kohteita, koska niiden koostumus heijastaa sitä, kuinka aurinkokunta oli, kun se oli hyvin nuori ja vielä "keskeneräinen", yli 4600 miljoonaa vuotta sitten. Komeetat eivät ole muuttuneet paljoa sitten. Kiertämällä komeetta Wirtanenia ja laskeutumalla siihen, Rosetta kerää tärkeitä tietoja ymmärtääksemme aurinkokuntamme alkuperää ja kehitystä. Se auttaa myös selvittämään, ovatko komeetat vaikuttaneet elämän alkuun maapallolla. Komeetat ovat monimutkaisten orgaanisten molekyylien kantajia, jotka toimitettuaan Maahan törmäyksien kautta, saattavat olla roolia elävien muotojen alkuperässä. Lisäksi komeetojen kuljettamilla 'haihtuvilla' valoelementeillä voi olla myös tärkeä rooli maan valtamerten ja ilmakehän muodostamisessa.
"Rosetta on yksi haastavimmista tehtävistä, joita tähän mennessä on tehty", sanoo ESA: n tiedejohtaja prof. David Southwood. "Kukaan aikaisemmin ei ole yrittänyt simulaarista tehtävää, ainutlaatuista tieteellisten vaikutustensa sekä monimutkaisten ja näyttävien planeettojenvälisten avaruusharjoittelujensa vuoksi." Ennen tavoitteensa saavuttamista vuonna 2011 Rosetta kiertää aurinkoa lähes neljä kertaa leveillä silmukoilla sisäisessä aurinkokunnassa. Pitkän vaelluksensa aikana avaruusaluksen on sietävä joitain äärimmäisiä lämpöolosuhteita. Kun se on lähellä komeetta Wirtanenia, tutkijat suorittavat sen hienoilla jarrutustoiminnoilla; sitten avaruusalus kiertää tiiviisti komeetta ja pudottaa laskeuttajan varovasti sen päälle. Se on kuin laskeutuminen pienelle, nopeasti liikkuvalle kosmiselle luodille, jolla on tällä hetkellä melkein tuntematon ”maantiede”.
Upea 8 vuoden planeettavälinen vaellus
Rosetta on 3 tonnin laatikkotyyppinen avaruusalusta, joka on noin 3 metriä korkea, ja siinä on kaksi 14 metrin pituista aurinkopaneelia. Se koostuu kiertäjästä ja laskimesta. Laskulaite on noin metrin poikki ja 80 senttimetriä korkea. Se kiinnitetään Rosetta-kiertoradan sivulle matkan aikana komeetta Wirtaneniin. Rosetta suorittaa yhteensä 21 koetta, joista 10 koe-aluksella. Heidät pidetään lepotilassa suurimman osan 8-vuotisesta vaelluksestaan Wirtasen suuntaan.
Mikä tekee Rosettan risteilystä niin kauan? Komeetta Wirtanen tulee tapaamisen aikaan niin kaukana auringosta kuin Jupiter. Mikään kantoraketti ei voinut saada Rosettaa sinne suoraan. ESA: n avaruusalukset keräävät nopeutta kolmen planeetan lennon tuottamasta gravitaatiokilpailusta: yksi Marsista vuonna 2005 ja kaksi Maasta vuosina 2005 ja 2007. Matkan aikana Rosetta vierailee myös kahdessa asteroidissa, Otawarassa (vuonna 2006) ja Siwassa. (vuonna 2008). Näiden kohtaamisten aikana tutkijat käynnistävät Rosetan instrumentit kalibrointiin ja tieteellisiin tutkimuksiin.
Pitkät matkat syvässä avaruudessa sisältävät monia vaaroja, kuten äärimmäiset lämpötilan muutokset. Rosetta jättää maanläheisen tilan hyvänlaatuisen ympäristön pimeille, kylmille alueille asteroidivyöhykkeen ulkopuolelle. Näiden lämpökuormien hallitsemiseksi asiantuntijat ovat tehneet erittäin kovia käynnistystestejä Rosetan kestävyyden tutkimiseksi. Esimerkiksi, ne ovat kuumenneet sen ulkopinnat yli 150 celsiusasteeseen, sitten jäähdyttäneet sen nopeasti lämpötilaan -180 celsiusastetta seuraavassa testissä.
Tutkijat aktivoivat avaruusaluksen kokonaan uudelleen ennen komeetan kohtaamiskäyttäytymistä vuonna 2011. Sitten Rosetta kiertää komeetta, vain 1,2 kilometrin leveän esineen, samalla kun se risteilee sisäisen aurinkokunnan läpi nopeudella 135 000 kilometriä tunnissa. Satunnaishetkellä, noin 675 miljoonan kilometrin päässä Auringosta, Wirtanen ei tuskin näytä mitään pinta-aktiivisuutta. Ominaista koomaa (komeetan ilmapiiri) ja häntää ei ole vielä muodostettu, koska aurinko on etäisyydellä. Komeetan häntä koostuu pölyjyvistä ja komeetan pinnalta jäätyneistä kaasuista, jotka höyrystyvät auringon lämmön takia.
Kuuden kuukauden ajan Rosetta kartoittaa komeetan pinnan laajasti ennen purkamispaikan valitsemista. Heinäkuussa 2012 laskeutin laskeutuu itsestään avaruusaluksesta vain kilometrin korkeudesta. Kosketus tapahtuu kävelynopeudella - alle yksi metri sekunnissa. Välittömästi kosketuksen jälkeen laskeutuja ampuu harpuun maan päälle välttääksesi pomppimasta pinnalta takaisin avaruuteen. Sen on tehtävä tämä, koska komeetan erittäin heikko painovoima yksin ei pidä kiinni laskeutumassa. Toiminta ja tieteelliset havainnot komeetan pinnalla kestävät vähintään 65 tuntia, mutta voivat jatkua useita kuukausia.
Laskeutumistoiminnan aikana ja sen jälkeen Rosetta jatkaa komeetta kiertävää ja tutkittavaa. Rosetta on ensimmäinen avaruusalus, joka todistaa komeetassa tapahtuvia muutoksia komeetan lähestyessä aurinkoa ja kasvattaen koomansa ja hännänsä lähivuosina. Matka päättyy heinäkuussa 2013, 10,5 vuoden seikkailun jälkeen, kun komeetta on lähinnä aurinkoa.
Opiskelee komeetta paikan päällä
Rosetan tavoitteena on tutkia komeetta yksityiskohtaisesti. Rosetan kiertoradalla olevat instrumentit sisältävät useita kameroita, spektrometrejä ja kokeita, jotka toimivat eri aallonpituuksilla - infrapuna, ultravioletti, mikroaalto, radio - ja useita antureita. Ne tarjoavat muun muassa erittäin korkearesoluutioisia kuvia ja tietoa komeetan muodosta, tiheydestä, lämpötilasta ja kemiallisesta koostumuksesta. Rosetan instrumentit analysoivat kaasut ja pölyjyvät niin sanotussa koomassa, joka muodostuu komeetan aktivoitumisen yhteydessä, samoin kuin vuorovaikutuksen auringon tuulen kanssa.
Laskurilaitteella olevat 10 instrumenttia tekevät paikalla analyysin komeetan pinta- ja pintamateriaalin koostumuksesta ja rakenteesta. Porausjärjestelmä ottaa näytteet enintään 30 senttimetriä pinnan alapuolelta ja syöttää ne 'koostumusanalysaattoreihin'. Muut instrumentit mittaavat ominaisuuksia, kuten pinnan lähellä oleva lujuus, tiheys, rakenne, huokoisuus, jääfaasit ja lämpöominaisuudet. Yksittäisten jyvien mikroskooppiset tutkimukset kertovat meille tekstuurista. Lisäksi laskurilaitteella olevat instrumentit tutkivat, miten komeetta muuttuu päivä-yöjakson aikana ja lähestyessään aurinkoa.
Maapalvelut
Laskimesta tulevat tiedot välitetään kiertoradalla, joka tallentaa ne maata varten laskevalle linkille seuraavassa maa-aseman kosketuksessa. ESA on asentanut uuden syvän avaruusantennin Länsi-Australian Perthin läheisyyteen sijaitsevaan New Norciaan, joka on tärkein viestintäyhteys avaruusaluksen ja ESOC-operaation ohjauksen välillä Darmstadtissa, Saksassa. Tämä 35 metrin halkaisijaltaan parabolinen antenni antaa radiosignaalin saavuttaa yli miljoonan kilometrin etäisyydet maasta. Valon nopeudella kulkevat radiosignaalit kestävät jopa 50 minuuttia avaruusaluksen ja maan välisen etäisyyden kattamiseen.
Tieteellisen tiedon keruusta ja levittämisestä vastaavan Rosetan tiedeoperaatiokeskuksen tulee sijaita ESOC: lla ja ESTEC: llä Noordwijkissa, Alankomaissa. Lander Control Center sijaitsee DLR: ssä Kölnissä, Saksa ja Lander Science Center CNES: ssä Toulousessa, Ranskassa.
Rakennus Rosetta
Rosetta valittiin tehtäväksi vuonna 1993. Astrium Germany on rakentanut avaruusaluksen pääurakoitsijaksi. Suurimpia alihankkijoita ovat Astrium UK (avaruusalustaalusta), Astrium France (avaruusalusten avioniikka) ja Alenia Spazio (kokoonpano, integrointi ja todentaminen). Rosetan teollisuustiimiin kuuluu yli 50 urakoitsijaa 14: stä Euroopan maasta ja Yhdysvalloista.
Tieteelliset yhteenliittymät instituutioista ympäri Eurooppaa ja Yhdysvaltoja ovat toimittaneet välineet kiertäjällä. Eurooppalainen konsortio, jota johtaa Saksan ilmailualan tutkimuslaitos (DLR), on toimittanut laskeutumisen. Rosetta on maksanut ESA: lle 701 miljoonaa euroa vuoden 2000 taloudellisissa olosuhteissa. Tähän määrään sisältyy käynnistäminen sekä koko kehitys- ja operaatiokausi vuodesta 1996 vuoteen 2013. Maa-alueita ja kokeita, ns. Hyötykuormaa, ei sisällytetä, koska jäsenvaltiot rahoittavat niitä tieteellisten tutkimuslaitosten kautta.
