Bildkredit: ESA
Europeiska rymdorganisationens Rosetta-uppdrag kommer att vara det första rymdskeppet som någonsin kretsar och sedan landar på en avlägsen komet. Det finns dock en viss osäkerhet kring lanseringen på grund av en boosterolycka med en förbättrad Ariane-5 förra månaden. Rymdskeppet måste lanseras i slutet av januari för att möta Wirtanen; annars måste ett nytt mål väljas.
ESAs Rosetta kommer att vara det första uppdraget att kretsa och landa på en komet. Kometer är isiga kroppar som reser genom hela solsystemet och utvecklar en karakteristisk svans när de närmar sig solen. Rosetta planeras att sjösättas ombord på en Ariane-5-raket i januari 2003 från Kourou, Franska Guyana.
Beslutet om lanseringsdatum kommer att fattas senast tisdagen den 14 januari 2003 (se Arianspaces pressmeddelande nummer 03/02 den 7 januari 2003 eller titta på webbplatsen http://www.arianespace.com). Uppdragsmålet är Comet Wirtanen och mötet kommer att inträffa under 2011. Rosettas namn kommer från den berömda Rosetta Stone som för nästan 200 år sedan ledde till dekryptering av egyptiska hieroglyfer. På liknande sätt hoppas forskare att rymdskeppet Rosetta kommer att låsa upp solsystemets mysterier.
Kometer är mycket intressanta föremål för forskare eftersom deras sammansättning återspeglar hur solsystemet var när det var mycket ungt och fortfarande "oavslutat", för mer än 4600 miljoner år sedan. Kometer har inte förändrats mycket sedan dess. Genom att kretsa om kometen Wirtanen och landa på den kommer Rosetta att samla in viktig information för att förstå ursprunget och utvecklingen av vårt solsystem. Det kommer också att hjälpa till att upptäcka om kometer bidrog till början av livet på jorden. Kometer är bärare av komplexa organiska molekyler som, när de levereras till jorden genom påverkan, kanske spelade en roll i levande former. Dessutom kan "flyktiga" ljuselement som bärs av kometer också ha spelat en viktig roll för att bilda jordens hav och atmosfär.
"Rosetta är ett av de mest utmanande uppdragen som någonsin har genomförts," säger professor David Southwood, ESA: s vetenskapschef. "Ingen tidigare har försökt ett simulärt uppdrag, unikt för dess vetenskapliga implikationer såväl som för dess komplexa och spektakulära interplanetära rymmanövrar." Innan Rosetta når sitt mål 2011 kommer Rosetta att cirkla solen nästan fyra gånger på breda öglor i det inre solsystemet. Under sin långa vandring måste rymdskeppet tåla vissa extrema termiska förhållanden. När det är nära Comet Wirtanen kommer forskare att ta det genom en känslig bromsmanöver; då kommer rymdskeppet att kretsa kometen nära och släppa försiktigt en lander på den. Det kommer att vara som att landa på en liten, snabbt rörlig kosmisk kula som för närvarande har en nästan okänd 'geografi'.
En fantastisk 8-årig interplanetär trek
Rosetta är ett 3-ton rymdskepp av boxtyp som är cirka 3 meter högt med två 14 meter långa solpaneler. Den består av en orbiter och en lander. Landaren är ungefär 1 meter över och 80 centimeter hög. Den kommer att fästas vid Rosetta-omloppssidan under resan till kometen Wirtanen. Rosetta genomför 21 experiment totalt, 10 av dem på landaren. De kommer att hållas i viloläge under större delen av dess åttaåriga vandring mot Wirtanen.
Vad gör Rosettas kryssning så lång? Vid tiden för mötet kommer kometen Wirtanen att vara så långt från solen som Jupiter är. Ingen startare kunde möjligen få Rosetta dit direkt. ESA: s rymdskepp samlar hastighet från gravitationella "spark" som tillhandahålls av tre planetariska fly-bys: en av Mars 2005 och två av jorden 2005 och 2007. Under resan besöker Rosetta också två asteroider, Otawara (2006) och Siwa (2008). Under dessa möten kommer forskare att sätta på Rosettas instrument för kalibrering och vetenskapliga studier.
Långa resor i djupa rymden inkluderar många faror, såsom extrema temperaturförändringar. Rosetta kommer att lämna den godartade miljön i nära jordens rymd för de mörka, frigida områdena bortom asteroidbältet. För att hantera dessa termiska laster har experter gjort mycket tuffa pre-lanseringstest för att studera Rosettas uthållighet. Till exempel har de upphettat dess yttre ytor till mer än 150 grader Celsius och sedan kylt den snabbt till -180 grader Celsius i nästa test.
Forskare kommer att återaktivera rymdskeppet före kometens manövrer under 2011. Därefter kommer Rosetta att kretsa runt kometen, ett objekt bara 1,2 kilometer bredt, medan det kryssar genom det inre solsystemet på 135 000 kilometer per timme. Vid tidpunkten för mötet, cirka 675 miljoner kilometer från solen, kommer Wirtanen knappast att visa någon ytaktivitet. Den karakteristiska komaen (kometens "atmosfär") och svansen har ännu inte bildats på grund av det stora avståndet från solen. Kometens svans består av dammkorn och frysta gaser från kometens yta som förångas på grund av solens värme.
Under sex månader kommer Rosetta att kartlägga kometytan omfattande innan man väljer en landningsplats. I juli 2012 kommer landaren att mata ut sig från rymdskeppet från en höjd av bara en kilometer. Touchdown sker med gånghastighet - mindre än 1 meter per sekund. Omedelbart efter touchdown kommer landaren att avfyra en harpun i marken för att undvika att studsa från ytan tillbaka ut i rymden. Det måste göra detta eftersom kometens extremt svaga tyngdkraft ensam inte kommer att hålla fast vid landaren. Drift och vetenskapliga observationer på kometytan kommer att vara minst 65 timmar, men kan fortsätta under många månader.
Under och efter landeroperationerna fortsätter Rosetta att kretsa och studera kometen. Rosetta kommer att vara det första rymdskeppet som på nära håll bevittnar de förändringar som sker i en komet när kometen närmar sig solen och växer sin koma och svans. Resan avslutas i juli 2013, efter 10,5 års äventyr, när kometen är närmast solen.
Studerar en komet på plats
Rosettas mål är att granska en komet i detalj. Instrumenten på Rosettas omloppsbana inkluderar flera kameror, spektrometrar och experiment som arbetar med olika våglängder - infraröd, ultraviolett, mikrovågsugn, radio - och ett antal sensorer. De kommer att tillhandahålla bland annat mycket högupplösta bilder och information om kometens form, densitet, temperatur och kemiska sammansättning. Rosettas instrument kommer att analysera gaserna och dammkornen i den så kallade koma som bildas när kometen blir aktiv, liksom interaktionen med solvinden.
De tio instrumenten ombord på landaren kommer att göra en analys på plats av sammansättningen och strukturen på kometens yt- och underlagsmaterial. Ett borrsystem tar prover ner till 30 centimeter under ytan och matar dessa till "kompositionanalysatorer". Andra instrument kommer att mäta egenskaper såsom hållfasthet nära ytan, densitet, struktur, porositet, isfaser och termiska egenskaper. Mikroskopiska studier av enskilda korn berättar om strukturen. Dessutom kommer instrument på landaren att studera hur kometen förändras under dag-nattcykeln, och medan den närmar sig solen.
Markoperationer
Data från landaren överförs till orbiter, som lagrar dem för nedlänk till jorden vid nästa markstation kontakt. ESA har installerat en ny djup-rymdantenn vid New Norcia, nära Perth i västra Australien, som den viktigaste kommunikationslänken mellan rymdskeppet och ESOC Mission Control i Darmstadt, Tyskland. Denna parabolantenn med 35 meter i diameter ger radiosignalen möjlighet att nå avstånd på mer än 1 miljon kilometer från jorden. Radiosignalerna, som kör med ljusets hastighet, kommer att ta upp till 50 minuter för att täcka avståndet mellan rymdskeppet och jorden.
Rosettas Science Operations Center, som ansvarar för insamling och distribution av vetenskapliga data, kommer att dela en plats på ESOC och ESTEC i Noordwijk, Nederländerna. Lander Control Center är beläget i DLR i Köln, Tyskland och Lander Science Center i CNES i Toulouse, Frankrike.
Bygga Rosetta
Rosetta valdes ut som ett uppdrag 1993. Rymdskeppet har byggts av Astrium Tyskland som huvudentreprenör. Viktiga underleverantörer är Astrium UK (rymdskeppsplattform), Astrium Frankrike (rymdskeppsflygplan) och Alenia Spazio (montering, integration och verifiering). Rosettas industriteam involverar mer än 50 entreprenörer från 14 europeiska länder och USA.
Vetenskapliga konsortier från institut i hela Europa och USA har tillhandahållit instrumenten på banan. Ett europeiskt konsortium under ledning av German Aerospace Research Institute (DLR) har tillhandahållit landaren. Rosetta har kostat ESA 701 miljoner euro vid ekonomiska förhållanden 2000. Detta belopp inkluderar lanseringen och hela utvecklings- och uppdragsperioden från 1996 till 2013. Landaren och experimenten, den så kallade "nyttolasten", ingår inte eftersom de finansieras av medlemsländerna genom de vetenskapliga instituten.
