Rozetė: Naujas randevū kometai. Lithuanian

Bet kam tas kometas tirti? Ogi, kad kartais jos trenkiasi 5 planetas. Jau mūsų karta stebėjo, kaip Šumeikerio-Levi kometa įsirėžė į Jupiterį. Spėjama, kad 2008 m. sprogimą Tunguskoje taip pat sukėlė kometa. 2013 m. mokslininkai Egipte rado nenuginčijamus pėdsakus kometos, kurią pavadino Hipatija, pirmosios moters matematikės ir astronomės garbei. Ir vis dar gaji teorija, kad tolimoje praeityje būtent kometas į žemę sunešė vandenį bei „pasėjo“ „gyvybės sporas“, t.y. organines medžiagas, iš kurių kilo žemiška gyvybė (panspermijos teorija). O vėlesnės kometos, anot astronomų ir geologų, buvo labai atsakingos už klimato pokyčius. Vienas garsesnių kosmoso atakos atvejų – dinozaurų išmirimas prieš 65 mln. Metų, kurį sukėlė, kaip manoma, Čiksulubo asteroidas.

Tad ir buvo nuspręsta pas Čuriumovo-Gerasimenko kometą pasiųsti „Rosetta“ zondą. Jis išskriejo plačia orbita, kuria po metų, 2005 m. kovą, vėl grįžo prie Žemės, kuri jai suteikė papildomą postūmį, leidžiantį pasiekti Marsą. 2007 m. vasarį apskriedama Marsą gavo naują stumtelėjimą, kad jau didesniu greičiu vėl priskristų Žemę ir nuo jos įgautų dar didesnį greitį. Tada jau savo kelyje 2007 m. iki 800 km priartėjo prie Šteinso asteroido, kurį nufotografavo ir atliko tyrimus. Tačiau po to vėl 2009 m. lapkritį jau trečią kartą grįžo prie gimtosios Žemės, kurią apskridęs patraukė savo pagrindinio tikslo link (kometa tuo metu buvo pakeliui link Jupiterio). Pakeliui zondas 2010 m. priartėjo prie Liutecijos (Lutetia) asteroido, kurį taip pat tyrė, o vaizdus „gyvai“ transliavo į internetą.

Ir tik tada buvo leista jam pailsėti. 2011 m. prietaisai pervesti į „miego“ režimą, saulės baterijos išskleistos taip, kad gautų maksimumą energijos, o trajektorija pakoreguota, kad po 800 mln. km. kelio jis pasiektų Jupiterio apylinkes, kur tuo metu ir skris pasirinkta kometa.

2014 m. sausio 20 d. „Rosetta“ buvo „prižadintas“ iš 31 mėnesį trukusio snaudulio. Gegužės mėn. zondas atliko 8-ių stabdymų seriją, po kurios zondo greitis sulėtėjo nuo 775 m/s iki 7.9 m/s. Liepą gauti pirmi duomenys apie kometą – zondas nustatė, kad kometa kas sedundę į erdvę išskiria apie 300 mililitrų vandens ir turi netaisyklingą formą (nuotraukose matosi, kad kometą sudaro du dideli susijungę fragmentai).

Rugpjūčio 6 d. „Rosetta“ po 10 metų trukusios 6,4 mlrd. kilometrų ilgio kelionės trikampe trajektorija perėjo į orbitą aplink kometą 100 km atstumu nuo jos ir sukasi 1 m/s greičiu. Taigi, 10 m. keliaudamas zondas aplink Saulę apskriejo 5 kartus, taip pat 3 kartus priartėjo prie Žemės. 2014 m. rudenį zondo siunčiami signalai mūsų planetą pasiekia maždaug per 22,5 min.

Nors kometa nuo Saulės nutolusi beveik 4 kartus toliau nei Žemė ir yra už 555 mln. km, jos paviršiuje zondo aparatūra užfiksavo netikėtą - 70°C temperatūrą - gerokai aukštesnę (o tai yra 20-30°?), nei galima būtų tikėtis iš ledinės kometos. Tai reiškia, kad kometos paviršių veikiausiai dengia tamsus dulkių kevalas, geriau sugeriantis ir išspinduliuojantis energiją. Tiesa, tai nereiškia, kad kometoje nėra santykinai švaraus ledo lopinėlių - tikslesnius kometos dalių temperatūros matavimus „Rosetta“ atliks priartėjęs labiau.

Dabar „Rosetta“ du mėnesius suksis aplink kometą ją visapusiškai tirdamas. Vėliau zondas prie kometos priartės 50 km atstumu, o priklausomai nuo kometos aktyvumo šį atstumą po kurio laiko ketinama sumažinti iki 30 km ir dar mažiau. Rugsėjo pabaigoje bus pasirinkta nusileidimo vieta ir lapkritį bus leidžiamasi į ją. 100 kg sverianti „Filų“ (Philae) nusileidimo platforma į kometos branduolį paleis harpūnus, kurie taps savotiškais nusileidimo inkarais. Tada jos paviršių pasieks ir pats „Philae“ (pavadinta salos Nile, kur buvo rastas Rozetės akmuo, vardu) tirs kometos paviršių ir gelmes. Bus tiriama kometos branduolio savybės, nustatoma cheminė sudėtis, stebima kometos veikla bėgant laikui. „Philae“ turėtų tapti pirmuoju žmonijos sukurtu kosminiu aparatu, kuris nusileis ant kometos paviršiaus.

Rugsėjo viduryje zondas jau buvo surinkęs pakankamai informacijos, kad sudarytų įvairių kometos branduolio sričių planą. Paviršiaus vaizdus „nuėmė“ OSIRIS sistema – taip tiksliai, kad vienas pikselis atitinka 30 kv. colių plotą. Išryškėjo kelios sritys, kurias sukūrė skirtingos jėgos, pasižyminčios skirtingomis savybėmis – su uolomis, plyšiais, išmuštais krateriais ir akmenimis. Kai kurios vietos atrodo buvo suformuotos iš vidaus besiveržiančių dujų. Tada Europos mokslininkai parinko „Philae“ zondo nusileidimo vietą – tai rajonas J. Jis yra prie kometos galvoje ir yra netaisyklingos apie 4 km pločio formos. Atsarginiu variantu parinktas C rajonas.
Lapkričio pradžioje „Filų“ nusileidimo vieta (vadinamasis taškas J) pavadinta Agilkija, salos, į kurią, po Asuano užtvankos pastatymo, iš užtvindytos Filų salos buvo perkeltas šventyklos kompleksas.

2014.11.15.:
„Philae” zondas nuo „Rozetės“ atsiskyrė lapkričio 12 d. (trečiadienį), nors jau pirmadienį paaiškėjo kai kurie nesklandumai, kurie iki galo nebuvo išspręsti (vienas svarbus komponentas taip ir liko neaktyvuotas – sistema, įjungianti šaltų dujų reaktyvinius variklius, saugančius nuo atšokimo nuo paviršiaus). Vis tik buvo nuspręsta leistis tikintis geriausia. Bet nesklandumai tęsėsi ir leidžiantis - nesuveikė ne tik variklis, turėjęs sulaikyti „Philae“ nuo atšokimo, bet ir harpūnai, turėję užfiksuoti modulį pastovioje pozicijoje ant kometos paviršiaus. Pradžioje ir ryšis nebuvo pastovus., Churyumov-Gerasimenko landing areas Zondas nuo kometos paviršiaus pirmą kartą atšoko per kilometrą, o antra kartą – nedaug. Galiausiai zondas nusileido, tačiau ne tiksliai numatytoje vietoje ir stovi kreivai. Dėl to, jis Saulėje būna 4 kartus trumpiau, dėl to netrukus (po 56 val.) jo akumuliatoriai išsikrovė ir jis perėjo į „snaudulio“ būseną. Tačiau iki tol dar buvo spėta aktyvuoti grąžtą ir perduoti gautus duomenis. Taip pat pavyko įjungti CONSERT prietaisą ir pasiųsti radijo bangas per kometos uolienas, siekiant sužinoti vidinę jos struktūrą (o kartu ir nustatyti tikslią zondo vietą ant kometos). Viso atlikta apie 80% pagrindinių matavimų – duomenis atsiuntė penetratorius MUPUS (paviršiaus temperatūros, tankio ir mechaninių savybių daviklis). APXS (alfa-protono-rentgeno spektometras grunto sudėties analizei), nufotografuoti trys kometos paviršiaus taškai.

Taip pat buvo bandoma pagerinti zondo padėtį. Mat gravitacijos jėga kometoje apie 100 tūkst. kartų mažesnė nei Žemėje, tad 100 kg zondas sveria maždaug vieną gramą. Zonde numatytas „šokčiojimo“ mechanizmas, kurio pagalba galima pakeisti jo padėtį. Komandą tam pavyko nusiųsti (kilstelėti zondą 4 cm ir pasisukti 35^o). Palauksim rezultatų...

Taigi prietaras triaukšti žemės riešutus nusileidimo momentu nepasiteisino – matyt sėkmės priežasčių reikia ieškoti kitur.

Po metų, 2015 m. rugpjūčio 13 d. kometa turi pasiekti savo perihelį, esantį 185 mln. km nuo Saulės, tarp Marso ir Žemės. Tada ims tolti. O „Rosetta“ visą tą laiką suksis aplink kometą, stebėdama, kas vyksta visą tą laiką. O tada jie išsiskirs – ir jei viskas vyks gerai, zondas patrauks link Žemės. Misijos pabaiga suplanuota 2015 m. gruodį.

Misija pasikeitė

2016 m. rugsėjo 30 d. stotis bus pasiųsta paskutinei vienos krypties misijai, kad ištirtų kometą iš arti, tame tarpe ir Maat regiono aktyvios veiklos duobutes ir padės atskleisti šio dangaus kūno sandaros mįsles.

Maat regionas, pavadintas Egipto deivės Maat vardu, yra mažesnėje kometos „skiautėje“. Jame yra nemažai per 100 m ir 50-60 m gylio duobių, iš kurių kyla dulkių srovės. Įdomios ir duobų sienelės, atrodančios tarsi žasies oda („šiurpuliukai“). Stotis nusitaikiusi į vieną apie 130 m pločio duobę, kurią pavadino Deir el-Medina, nes ji kiek primena šio senovinio Egipto miesto struktūrą.

Tai nutiko: 2016 m. rugsėjo 30 d. ESA į kometą numetė stotį „Rosseta“; paskaičiuota, kad susidūrimo greitis buvo 3,2 km/val.

Filai atrasti!

Nelikus nė mėnesiui iki misijos pabaigos, buvo išsiaiškinta, kad nusileidimo modulis įsispraudęs į tamsų plyšį. Jo nuotrauka padaryta 2016 m. rugsėjo 2 d., kai stotis praskriejo 2,7 km atstumu nuo kometos ir jos siauro diapazono kamera aiškiai pagavo „Philae”, matomą su 2 iš 3 kojų. Tuo metu kameros skiriamoji galia buvo apie 5 cm pikseliui – t.y. pakankama modulio pamatymui. Tad aišku, kodėl ryšis su juo toks prastas – kai jis dingo rajone, pavadintame Abydos. Jis pora kartų buvo pabudęs 2015 m. birželį ir liepą, kai esant arti Saulės buvo gaunama truputis energijos.

Misija vertinama 1,3 mlrd. eurų. Tai pirmasis žmonijos zondas, priskriejęs prie kometos ir pradėjęs aplink ją skrieti orbita. Iki jo buvo praskrista pro kometas, tačiau „Rosetta“ skiriasi nuo ankstesnių misijų (pvz., žr. Skraidantis dulkių siurblys) – zondas lydės kometą ir stebės procesus joje įvairiais jos gyvavimo etapais. Kometai artėjant prie Saulės, ledas tirpsta ir virsta jonizuota kometos uodega. Dulkės sukuria papildomą, išlenktą uodegą. Būtent tuos procesus „Rosetta“ galės stebėti iš arti.

Dalis kometų, vadinamosios didelio periodo, atvyksta iš Oorto debesies, milžiniškos akmeninių ir ledinių luitų sankaupos. Kažkokių perturbacijų pasekmėje kuris nors luitas gauna impulsą Saulės link ir patraukia ilgu keliu link jos – kaip Halio kometa. Tačiau dauguma žinomų kometų yra trumpo perido ir jos yra iš artimesnės Koiperio nuolaužų juostos. Jas iš ten išjudina Jupiterio trauka. Jų orbitos trumpesnės, tad pasirodo dažniau.

4,5 km skersmens Čuriumovo-Gerasimenko (67P/Churyumov-Gerasimenko) kometa yra trumpojo periodo kometa, kuri 2014 m. vasaros pabaigoje metu yra už 555 mln. km nuo Saulės, tarp Marso ir Jupiterio orbitų. Palyginimui, Žemę nuo Saulės skiria apie 149 mln. km. Kometa aplink Saulę apskrieja per 6,5 metų. Tolimiausiame savo elipsinės orbitos taške kometa atsiduria už Jupiterio orbitos, artimiausiame – tarp Žemės ir Marso. Jos skersmuo yra apie 4 km. Kometa aplink savo ašį apsisuka per 12,4 valandos.

Šis kadras fotografuotas iš 285 km aukščio. Astronomų teigimu, šios fotografijos pranoksta visas iki šiol kitose kosminėse misijose gautus kometų paviršiaus kadrus. Išties, gruoblėtas kometos paviršius atrodo labai įspūdingai – įžiūrėti galima labai smulkius uolingo paviršiaus fragmentus: stačius šlaitus ir skardžius, aštrias uolienas, išsišovusias kometos dalis, taip pat lygias, plačias lygumas. Dar nuostabesnių vaizdų tikimasi iš artimesnio atstumo.
Tiesa, nors nuotraukose kometą matome apšviestą (tačiau tikrovėje ji yra „juoda kaip velnias“ ir atspindi ne daugiau kaip kelis procentus šviesos. tai – specialiai apdoroti fotokadrai,
Rosette orbits

Zondas apsirūpinęs daugeliu prietaisų: ALICE – ultravioletinis spektrometras inertinių dujų tyrimui; OSIRIS – optinė, spektroskopine ir infraraudonųjų spindulių kamera; VIRTIS – matomųjų ir infraraudonųjų spindulių spektrometras; MIRO – mikrobangų prietaisas lakių medžiagų (vandens, amoniako, anglies dioksidui) aptikti; CONSERT – radaras branduolio tomografijos atlikimui matuolant elektromagnetinių bangų sklidimą; RSI – tyrimams radijo bangomis; ROSINA – spektrometras jonams ir neutralioms molekulėms matuoti; MIDAS – atominis mikroskopas dulkių dalelėms tirti; COSIMA – masės spektrometras dulkėms tirti; GIADA – dulkių kaupiklis.

Paviršiaus sritis, pavadinta „žąsies oda“

2015.01.24.: 2015 m. sausio mėn. „Science“ (VOL347, ISSUE 6220) pateikė Čiuriumovo- Gerasimenko (67P) kometos struktūros analizę pagal „Philae“ pateiktus duomenis. Kai kometos masė yra 10 mlrd. tonų, jos tankis tik 470 kg/m³, kas prilygsta medienai… tad, kometą „įmetus“ į vandenyną, ji neskęstų, o plauktų. Be to, toks tankis leidžia spėti, kad kometos viduje yra didelių ertmių. Toks tankis dera su „Deep Impact” misijos (2005) rezultatais, kai į kometą „Tempel 1“ buvo iššautas sviedinys – tada nustatyta, kad kometos tankis mažesnis nei 0,5 kg/m³ (skaitykite Skraidantis dulkių siurblys).

Studija 67P kometoje išskiria 19 sričių, pavadintų Egipto dievų vardais. Tai ir dulkėm padengtos vietovių, trapių vietų su duobutėmis bei apvaliais dariniais, stambios įdubos, lygios terasos ir kt.

Vandenilis turi sunkesnį izotopą, vadinamą deuteriu. Analizė parodė, kad deuterio-vandenilio santykis yra 3 k. didesnis nei Žemės vandenynuose. Tas požymis gali rodyti kometų kilmės vietą. Tačiau jei Jupiterio šeimos kometos susiformavę, kaip manoma, Oorto debesyje, tai kodėl toks santykis?

Ir nors jos paviršiuje rasta organinių molekulių, sušalusio vandens pėdsakų nebuvo. Tad ne (Jupiterio šeimos) kometos sunešė vandenį į Žemę (kaip buvo manoma). Tai gal asteroidai? – nors laikoma, kad juose vandens procentas mažesnis nei kometose.

2015.09.29:
Ištyrę „Rosetta“ surinktus duomenis, mokslininkai spėja, kad kometa yra susidariusi susidūrus dviems iš akmenų ir ledo sudarytų objektų (paskelbta „Nature“ 2015 m. rugsėjį).

2015.10.29:
Kometą supančiame dulkių ir dujų debesyje „Rosetta“ spektometru ROSINA-DFMS aptiko „nemažą kiekį“ molekulinio deguonies.(Nature, October 27). Jo (kaip ir vandens) šaltinis tas pat – garuojantis kometos branduolys. Iki tol deguonies kometose nebuvo pastebėta. Deguonies buvimas nėra paaiškinamas esamais Saulės sistemos susidarymo modeliais – tad gali būti, kad jis jau iš „pirmapradės“ medžiagos, iš kurios sistema formavosi.

Mokslininkai iškėlė dvi versijas, kaip kometoje galėjo susidaryti deguonis: a) jis buvo dujiniu pavidalu ir „staiga sušalo“; b) deguonis „įkalintas“ ledo grūdeliuose. Pirmasis yra mažiau tikėtinas.

Silpna 67P trauka; 2016.01.03

Taigi, nusileidimas nelabai pavyko. Dabar iš atstumo viskas geriau matosi – tai ir keistenybė (o gal net klaida), kurią nutyli EKA, misijos strategijoje.

Gerai žinoma nelengvų leidimųsi į mažuosius kūnus patirtis: 2000 m. „Near“ į Eroto asteroidą, o 2005 m. „Hayabusa“ į Itakava asteroidą (žr. >>>>>). Griežtas naujienų ribojimas ir bandymai nutylėti problemas tada sukėlė kaltinimus bandymu manipuliuoti visuomenės nuomone ar net ją klaidinti. Tad ir „Rozetės“ projektuotojai privalėjo atsižvelgti į praktinius klausimus silpnos mažųjų kūnų traukos sąlygomis.

Kaip jie įsivaizdavo aplinką, su kuria „Rozetė“ susidurs, galima spėti iš šimtakilograminio „Filų“ nusileidimo aparato konstrukcijos. Trys plačiai išskėstos kojos turėjo sriegius įsitvirtinimui paviršiuje, o papildomai tam buvo ir du harpūnai su lynais. Ir dar buvo nusileidimo reaktyvinis variklis – žinot kur? Ogi ant stogo! kad kontakto momentu jo čiurkšlė kompensuotų harpūnų išmetimo ir aparato atatranką nuo paviršiaus ir papildomai prispaustų modulį prie paviršiaus.

Taigi, kometos gravitacine jėga konstruktoriai nelabai pasitikėjo ir pabandė suderinti kelis sudėtingus elementus, kurių bent vieno sutrikimas sukeltų visos sistemos nesėkmę. O įsivaizduojamas kometų paviršius aprašomas visuose astronomijos vadovėliuose – kaip purus uolienų, ledo ir dulkių mišinys. Kometa – tarsi purvina sniego gniūžtė, kuri tikrovėje pasirodė gerokai kietesnė.

EKA pateikiamų duomenų ribojimas sukėlė daug priekaištų iš žiniasklaidos. Tai vyko retai, smarkiai vėluodavo ir buvo prieštaringi. Skaičiai kartais nesutapdavo dešimtimis procentų, palikdami nemažą jų klastojimo įspūdį. Bet palikime tai Agentūros sąžinei norint išlikti nors kiek patraukliai atrodančia...

Iš „Rozetės“ inžinierių lūpų nuolat sklido žodžiai apie silpną kometos trauką. Tačiau neįmanoma, kad atšokęs aparatas nuskrietų į kosmosą, jei pradėtų nuliniu leidomosi greičiu. Kometa vis tiek jį pritrauktų – tai tik laiko klausimas. Tačiau, matyt, gravitaciją palaikė trukdančiu veiksniu.

Modulis turėjo patekti į stambaus kraterio apylinkes. „Rozetės“ manevras jam suteikė pradinį greitį ir jis 7 val. krito į kometą, apsisukančią maždaud per 12 val. Paviršiaus lietimo greitis turėjo būti apie 1 m/sek. – kaip lėtai einančio žmogaus. Jo pakako, kad nepažeistas modulis įsikibtų į „sniego gniūžtę“.

Susilietimo metu variklis ir harpūnai nesuveikė. Aparatas atšoko 0,4 m/sek. greičiu į 455 m aukštį ir po 110 min. antrąkart palietė paviršių už kilometro nuo pirmojo taško, vėl pašoko į 3 m aukštį ir po 7 min. galutinai „prisikometino“. Kaskart jį „užnešdavo“ į šoną (po savaitės Agentūra pateikė magnetometrų uomenis, pagal kuriuos tarytum buvo 3, o ne 2 atšokimai – neaišku, kaip tai reiktų suprasti).

67P kometos antrasis kosminis greitis ura apie pusmetris į sekundę – tad galima tik įsivaizduoti, kaip apmirė (ar subruzdo) centras, kai pirmas atšokimas buvo vos penktadaliu mažesnis, o telemetrijos duomenų vėliau prireikė laukti kelias valandas.
Tvirtinama, kad modulis pateko į uolos šešėlį, tačiau tam nėra patvirtinimų. Ir, atseit, jis guli ant šono... „Rozetė“ jo ieškojo fotografuodama 300x500 m plotą iš 18 km aukščio. O po 57 val. „Filų“ akumuliatoriai išsikrovė ir jis perėjo į miego režimą.

Taigi, kokie bebūtų inžineriniai sprendimai, Agentūra prarado nusileidimo modulį. Tačiau kosmonautikos, o ne kabinetinio teoretiko požiūriu tai visai logiška. Jis pašokinėjo ir „prisikometino“. Ir tai rimta sėkmė – pirmąkart dirbtinis aparatas nusileido į kometą ir dar spėjo perduoti kažkiek matavimo duomenų.