Розетта (космический аппарат)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Розетта
Rosetta - comet fly-by.jpg
Пролёт зонда «Розетта» близ кометы (кадр из фильма Chasing a Comet — The Rosetta Mission)
Заказчик

Европа ESA

Задачи

пролёт астероидов, искусственный спутник кометы,
посадка на её поверхность

Пролёт

планеты Марс, астероидов Штейнс и Лютеция

Спутник

кометы 67P/Чурюмова — Герасименко

Запуск

2 марта 2004 07:17:00 UTC

Ракета-носитель

«Ариан 5G+»

Стартовая площадка

Франция Куру

Длительность полёта

10 лет, 8 месяцев, 25 дней

NSSDC ID

2004-006A

SCN

28169

Технические характеристики
Масса

3000 кг

Мощность

850 Вт

Сайт проекта
Commons-logo.svg Розетта на Викискладе

«Розе́тта» (англ. Rosetta) — космический аппарат, предназначенный для исследования кометы. Разработан и изготовлен Европейским космическим агентством. Состоит из двух частей: собственно зонда «Розетта» (англ. Rosetta space probe) и спускаемого аппарата «Филы» (англ. Philae lander) .

Космический аппарат запущен 2 марта 2004 года к комете 67P/Чурюмова — Герасименко[1][2]. «Розетта» — первый космический аппарат, который вышел на орбиту кометы. Кроме того, в рамках программы года произошла первая в мире мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы (12 ноября 2014).

Происхождение названий[править | править вики-текст]

Название зонда происходит от знаменитого Розеттского камня — каменной плиты с выбитыми на ней тремя идентичными по смыслу текстами, два из которых написаны на древнеегипетском языке (один — иероглифами, другой — демотическим письмом), а третий написан на древнегреческом языке. Сравнивая тексты Розеттского камня, учёные смогли расшифровать древнеегипетские иероглифы; с помощью космического аппарата «Розетта» ученые надеются узнать, как выглядела Солнечная система до того, как сформировались планеты.

Название спускаемого аппарата также связано с расшифровкой древнеегипетских надписей. На острове Филы на реке Нил был найден обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Надпись, в которой ученые распознали имена «Птолемей» и «Клеопатра», помогла расшифровать древнеегипетские иероглифы.

Предпосылки создания аппарата[править | править вики-текст]

В 1986 году в истории исследования космического пространства произошло знаменательное событие: на минимальное расстояние к Земле подошла комета Галлея. Её исследовали космические аппараты разных стран: это и советские «Вега-1» и «Вега-2», и японские «Суйсэй» и «Сакигакэ», и европейский зонд «Джотто». Учёные получили ценнейшую информацию о составе и происхождении комет.

Однако осталось нераскрытым множество вопросов, поэтому НАСА и ЕКА начали совместную работу над новыми космическими исследованиями. НАСА сосредотачивало усилия над программой пролёта астероида и встречи с кометой[en] (англ. Comet Rendezvous Asteroid Flyby, сокращённо CRAF). ЕКА разрабатывало программу возвращения образца ядра кометы (англ. Comet Nucleus Sample Return — CNSR), которая должна была осуществляться после программы CRAF. Новые космические аппараты планировалось сделать на стандартной платформе Mariner Mark II[en], что сильно сокращало расходы. В 1992 году, однако, НАСА прекратило разработку CRAF из-за бюджетных ограничений. ЕКА стало рассматривать НАСА как ненадёжного партнёра, и начало самостоятельную разработку КА. К 1993 году стало ясно, что с существующим бюджетом ЕКА полёт к комете с последующим возвращением образцов грунта невозможен, поэтому программу аппарата подвергли большим изменениям. Окончательно она выглядела так: сближение аппарата сначала с астероидами, а потом с кометой, а затем — исследования кометы, в том числе мягкая посадка спускаемого аппарата.

Цель полёта[править | править вики-текст]

Изначально запуск «Розетты» был запланирован на 12 января 2003 года. Целью исследований была выбрана комета 46P/Виртанена.

Однако в декабре 2002 года произошёл отказ двигателей при запуске ракеты-носителя «Ариан-5»[3]. Из-за недостаточной надёжности ракеты-носителя запуск космического аппарата «Розетта» был отложен[4], после чего для него была разработана новая программа полёта.

Новый план предусматривал полёт к комете 67P/Чурюмова — Герасименко, со стартом 26 февраля 2004 года и встречей с кометой в 2014 году[5]. После двух отменённых попыток запуска «Розетта» была запущена 2 марта 2004 года в 7:17 UTC с космодрома Куру во Французской Гвиане[2]. В качестве почётных гостей на запуске присутствовали первооткрыватели кометы профессор Киевского университета Клим Чурюмов и научный сотрудник Института астрофизики Академии наук Таджикистана Светлана Герасименко[6]. Кроме изменения времени и цели, программа полёта практически не изменилась. Как и прежде, «Розетта» должна была приблизиться к комете и запустить к ней спускаемый аппарат «Филы».

«Филы» должен был подойти к комете с относительной скоростью около 1 м/с и при контакте с поверхностью выпустить два гарпуна, так как слабая гравитация кометы не способна удержать аппарат, и он может просто отскочить. После посадки «Филы» было запланировано начало выполнения научной программы:

  • определение параметров ядра кометы;
  • исследование химического состава;
  • изучение изменения активности кометы со временем.

Стоит заметить, что программа полёта «Розетты» весьма сложна. Она включала четыре гравитационных манёвра около Земли и Марса, причём даже небольшие отклонения могли повлиять на успех.

Конструкция и дизайн[править | править вики-текст]

«Розетта» была собрана в чистой комнате в соответствии с требованиями COSPAR. Стерилизация была не так важна, так как кометы не рассматриваются в качестве объектов, где можно найти живые микроорганизмы, зато на них надеются найти молекулы-предшественники жизни[7].

Электрическую энергию аппарат получает от двух солнечных батарей общей площадью 64 м²[8] и мощностью 1500 Вт (400 Вт в спящем режиме), контролируемых энергетическим модулем производства компании Terma[en], который также используется в проекте «Марс-экспресс»[9][10].

Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 Н. Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразина (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).

Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria. Финский метеорологический институт (англ.)русск. изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM)[11].

Научное оборудование спускаемого аппарата[править | править вики-текст]

Общая масса спускаемого аппарата — 100 кг. Полезная нагрузка массой 26,7 кг состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы[12]. Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры, газовый хроматограф и масс-спектрометр[12].

Пиролизёры[править | править вики-текст]

Для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы» оборудован двумя платиновыми пиролизёрами. Первый может разогревать образцы до температуры 180 °C, а второй — до 800 °C. Образцы могут разогреваться с контролируемой скоростью. На каждом шаге при повышении температуры анализируется суммарный объём выделившихся газов[12].

Газовый хроматограф[править | править вики-текст]

Основным инструментом разделения продуктов пиролиза является газовый хроматограф. В качестве газа-носителя используется гелий. В аппарате используется несколько различных хроматографических колонок, способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ[12].

Масс-спектрометр[править | править вики-текст]

Для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза используется масс-спектрометр с время-пролётным (англ. time of flying — TOF) детектором[12].

Список исследовательских приборов по цели назначения[править | править вики-текст]

Ядро[править | править вики-текст]

  • ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer).
  • OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System).
  • VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer).
  • MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter).

Газ и пыль[править | править вики-текст]

  • ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
  • MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System).
  • COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser).

Влияние Солнца[править | править вики-текст]

  • GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator).
  • RPC (Rosetta Plasma Consortium).

Программа полёта[править | править вики-текст]

1 — март 2004: запуск КА
2 — март 2005: первый пролёт у Земли
3 — февраль 2007: пролёт у Марса
4 — ноябрь 2007: второй пролёт у Земли
5 — сентябрь 2008: сближение с астероидом Штейнс
6 — ноябрь 2009: третий пролёт у Земли
7 — июль 2010: сближение с астероидом Лютеция
8 — июль 2011: перевод КА в режим сна
9 — январь 2014: пробуждение КА
10 — август 2014: выход на орбиту кометы
11 — ноябрь 2014: посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы
12 — декабрь 2015: завершение миссии
  • Запуск (март 2004)
  • Первый пролёт мимо Земли (март 2005)
  • Пролёт мимо Марса (февраль 2007)
  • Второй пролёт мимо Земли (ноябрь 2007)
  • Встреча с астероидом Штейнс (5 сентября 2008)
  • Третий пролёт мимо Земли (13 ноября 2009)[13]
  • Встреча с астероидом Лютеция (10 июля 2010).
  • Бездействие (май 2011 — январь 2014)
  • Приближение к комете Чурюмова — Герасименко (январь — май 2014)
  • Картографирование кометы (август 2014)
  • Посадка спускаемого аппарата (12 ноября 2014)
  • Исследование кометы (ноябрь 2014 — декабрь 2015)
  • Прохождение перигелия (август 2015)
  • Окончание миссии (декабрь 2015)

Хроника полёта[править | править вики-текст]

  • 25 февраля 2007 года «Розетта» пролетала вблизи Марса. Во время пролёта спускаемый аппарат «Филы» впервые работал в автономном режиме, с питанием от собственных аккумуляторов. Приборами спускаемого аппарата с расстояния в 1000 км была проведена съёмка планеты, получены данные о магнитном поле Марса[14].
  • 8 ноября 2007 года Каталинский небесный обзор обнаруживает «астероид» 2007 VN84, который, вероятно, способен столкнуться с Землёй. Астроном Денис Денисенко первым сообщил, что тревога ложная: это всего лишь «Розетта» готовится к гравитационному манёвру близ Земли.
  • 4 августа 2008 года астероид Штейнс попал в зону видимости космического аппарата. 14 августа 2008 года была произведена коррекция траектории полёта, что обеспечило 5 сентября пролёт в 800 км от астероида Штейнс[15]. 6 сентября «Розетта» передала снимки астероида с близкого расстояния[16]. На его поверхности обнаружены 23 кратера диаметром более 200 метров. Узкоугольная камера NAC (Narrow-Angle Camera) переключилась в безопасный режим за несколько минут до сближения, и съёмка была проведена широкоугольной камерой WAC (Wide-Angle Camera), что существенно ухудшило разрешение снимков[17].
  • Вечером 10 июля 2010 года космический аппарат сблизился с астероидом Лютеция. «Розетта» сделала множество снимков астероида. Все желающие могли увидеть астероид в прямом эфире на специальной странице в Интернете[18].
  • 10:00 по UTC (11:00 CET) 20 января 2014 года космический аппарат «Розетта» «проснулся» от внутреннего таймера. Сигнал от аппарата был принят в 18:17 UTC (19:17 CET). Началась подготовка к встрече с кометой Чурюмова — Герасименко.

Работа аппарата близ кометы (2014)[править | править вики-текст]

Silk-film.png Внешние видеофайлы
Орбитальное движение Розетты
Silk-film.png How to orbit a comet
Silk-film.png Rosetta: close orbits to lander deployment
Файл:Rosetta mission selfie at comet.png
Изображение, полученное с помощью камеры CIVA посадочного модуля «Филы» с расстояния в 16 км от кометы 67P/Чурюмова — Герасименко
  • В июле «Розетта» получила первые данные о состоянии кометы Чурюмова — Герасименко. Аппарат определил, что ядро кометы, которое имеет «неправильную» форму, ежесекундно выпускает в окружающее пространство около 300 миллилитров воды[19][20]. 3 августа 2014 года с расстояния в 285 км было получено изображение с разрешением 5,3 метра/пиксель.
  • 7 августа «Розетта» приблизилась к ядру кометы на расстояние около 100 км[21].
  • Изображения поверхности кометы получены при помощи системы OSIRIS (научной системы обработки изображений, установленной на «Розетте»). В начале сентября 2014 года после анализа снимков была составлена карта поверхности с выделением нескольких областей, каждая из которых характеризуется особой морфологией[22]. Кроме этого, спектрограф ультрафиолетового излучения Alice не обнаружил спектральные линии, которые бы указывали на наличие участков поверхности кометы, покрытых льдом; в то же время фиксируется наличие водорода и кислорода в коме кометы[23].
  • Принято решение осуществить посадку на поверхность ядра кометы 12 ноября. Местом посадки выбрана область J[24].
  • 15 октября специалисты ЕКА подтвердили основное место посадки аппарата «Филы». «Розетта» находилась на круговой орбите, в 10 км от центра четырёхкилометрового ядра кометы. Это позволило более детально осмотреть основное и резервное места посадки, чтобы закончить оценку опасностей (включая ограничения, вызванные наличием валунов)[25].
  • 12 ноября ЕКА сообщило об отстыковке аппарата «Филы» от зонда «Розетта», сигнал об этом поступил в 10:03 по местному времени в Европейский центр управления космическими полетами в Дармштадте[26]. Спуск на поверхность ядра кометы занял у него около семи часов. На протяжении этого времени аппарат делал снимки как самой кометы, так и зонда «Розетта». Посадка модуля осложнялась отказом ракетного двигателя прижимающего аппарат к грунту, что повысило риск отскока от кометы. Кроме того, не сработали гарпуны, которые должны были закрепить «Филы» на поверхности кометы. В 16:03 UTC произошла посадка аппарата.
  • на 14 ноября спускаемый аппарат «Филы» выполнил свои основные научные задачи и передал через «Розетту» на Землю все результаты от научных приборов ROLIS, COSAC, Ptolemy, SD2 и CONSERT. Кроме этого, аппарат был приподнят на 4 см и повёрнут на 35° в попытке увеличить освещённость солнечных батарей.
  • 15 ноября «Филы» переключился в режим простоя (все научные приборы и большинство бортовых систем выключены) из-за исчерпания заряда батарей на борту (контакт потерян в 00:36 UTC). Освещённость солнечных батарей (и, соответственно, вырабатываемая ими мощность) слишком мала для зарядки аккумуляторов и продолжения работы. Поэтому сеансы связи с аппаратом в ближайшее время маловероятны. Возможно, по мере приближения кометы к Солнцу количество вырабатываемой энергии возрастёт до величин, достаточных для включения аппарата — такое развитие событий учтено при его проектировании[27].

Планируемая часть[править | править вики-текст]

  • 12—19 ноября «Розетта» будет работать в режиме ретрансляции данных с аппарата «Филы». В этот период времени «Розетта» будет перемещаться по сложной траектории вокруг кометы, удаляясь на расстояние до 50 километров, и совершит три манёвра по резкому изменению этой траектории.
  • 19 ноября «Розетта» перейдёт на 30-километровую круговую орбиту спутника кометы.
  • 3 декабря «Розетта» выйдет на переходную орбиту сближения с ядром кометы.
  • 6 декабря «Розетта» перейдёт на примерно 20-километровую круговую орбиту.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. ESA Science & Technology: Rosetta (англ.). — Розетта на сайте ЕКА. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  2. 1 2 «Розетта» отправилась на комету Чурюмова — Герасименко. Грани.ру (02.03.2004). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  3. Ракета Ariane-5 с двумя спутниками упала в океан сразу после запуска. Грани.ру. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  4. Полёт Rosetta к комете Виртанена сорван. Грани.ру. Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  5. Новой целью для «Розетты» станет комета, открытая советскими астрономами. Грани.ру (12.03.2003). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  6. Бурба Г. Как сесть на хвост кометы? // Вокруг света, 2005, № 12 (научно-популярная статья).
  7. No bugs please, this is a clean planet!, European Space Agency (30 July 2002). Проверено 7 марта 2007.
  8. The Rosetta orbiter. European Space Agency (16 January 2014). Проверено 13 августа 2014.
  9. Stage, Mie. «Terma-elektronik vækker rumsonde fra årelang dvale» Ingeniøren, 19 January 2014.
  10. Jensen, H. & Laursen, J. «Power Conditioning Unit for Rosetta/Mars Express» Space Power, Proceedings of the Sixth European Conference held 6-10 May, 2002 in Porto, Portugal. Edited by A. Wilson. European Space Agency, ESA SP-502, 2002., p.249 Bibliographic Code: 2002ESASP.502..249J
  11. Rosetta — pyrstötähden matkassa (Розетта на пути к комете)
  12. 1 2 3 4 5 H. Rosenbauer, F. Goesmann et al (1999). «The COSAC Experiment on the Lander of the Rosetta Mission». Adv. Space Res. 23 (2): 333—340. DOI:10.1016/S0273-1177(99)00054-X.
  13. Космический аппарат «Розетта» попрощался с Землей, Компьюлента (13 ноября 2009 года).
  14. Philae lander in first autonomous operation (англ.)
  15. Encounter of a different kind: Rozetta observes asteroid at close quarters (англ.). ЕКА (8 сентября 2008 года). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  16. Encounter of a different kind: Rosetta observes asteroid at close quarters (англ.). ЕКА (6 сентября 2008 года). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  17. A diamond in the sky (англ.). Astronomy.com (8 сентября 2008 года). Архивировано из первоисточника 23 августа 2011.
  18. Аппарат ESA показал первые снимки астероида Лютеция. Lenta.ru
  19. «Розетта» получила первые данные о комете Чурюмова — Герасименко
  20. Снимки Rosetta показывают «неправильную» форму кометы 67P/Чурюмова — Герасименко  (рус.), AstroNews (12 июля 2014 года).
  21. «Глазами» Розетты: разнообразие поверхности кометы 67Р/Чурюмова — Герасименко (17 августа 2014).
  22. Опубликована карта кометы 67P/Чурюмова — Герасименко (9 сентября 2014).
  23. Получен первый ультрафиолетовый спектр поверхности кометы Чурюмова — Герасименко (5 сентября 2014).
  24. На комете 67P/Чурюмова — Герасименко выбрано место для посадки (15 сентября 2014).
  25. ESA confirms the primary landing site for Rosetta (англ.)
  26. Максим Романов. Робот «Фила» отстыковался от космического зонда «Розетта», UfaTime.ru (12 ноября 2014 года).
  27. Our lander’s asleep  (англ.).

Ссылки[править | править вики-текст]

Схемы и модели полёта Розетты[править | править вики-текст]