rosetta | |
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Paso de la sonda "Rosetta" cerca del cometa (fotograma de la película Chasing a Comet - The Rosetta Mission ) | |
Cliente | ESA |
Operador | Agencia Espacial Europea |
Tareas |
sobrevuelo de asteroides, satélite artificial de un cometa, aterrizando en su superficie |
lapso | el planeta Marte , los asteroides Steins y Lutetia |
Satélite | cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko |
plataforma de lanzamiento | Kuru , ELA-3 |
vehículo de lanzamiento | Ariane 5G+ |
lanzar | 2 de marzo de 2004 07:17:00 UTC |
Duracion del vuelo | 12 años 6 meses y 28 días |
Desorbitar | 30 de septiembre de 2016 |
ID COSPAR | 2004-006A |
SCN | 28169 |
Especificaciones | |
Peso | 3000 kg |
Energía | 850W _ |
Elementos orbitales | |
pericentro | 29 kilometros |
esa.int/ESPECIALES/Rosetta… | |
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"Rosetta" ( inglés Rosetta ) es una estación interplanetaria automática diseñada para estudiar un cometa. Diseñado y fabricado por la Agencia Espacial Europea en colaboración con la NASA . Consta de dos partes: la propia sonda espacial Rosetta y el módulo de aterrizaje Philae .
La nave espacial fue lanzada el 2 de marzo de 2004 al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko [1] [2] . La elección del cometa se hizo por razones de conveniencia en la trayectoria de vuelo (ver ). Rosetta es la primera nave espacial en orbitar un cometa . Como parte del programa, el 12 de noviembre de 2014 tuvo lugar el primer aterrizaje suave del mundo de un vehículo de descenso en la superficie de un cometa. La sonda principal Rosetta completó su vuelo el 30 de septiembre de 2016, realizando un aterrizaje forzoso en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko [3] [4] [5] [6] .
El nombre de la sonda proviene de la famosa piedra de Rosetta : una losa de piedra con tres textos de idéntico significado grabados en ella, dos de los cuales están escritos en egipcio antiguo (uno en jeroglíficos , el otro en escritura demótica ), y el tercero está escrito en griego antiguo . Al comparar los textos de la Piedra de Rosetta, Jean-Francois Champollion pudo descifrar los jeroglíficos del antiguo Egipto; Con la ayuda de la nave espacial Rosetta, los científicos esperan saber cómo era el sistema solar antes de que se formaran los planetas.
El nombre del vehículo de descenso también está asociado con la decodificación de las antiguas inscripciones egipcias. En la isla de Philae en el río Nilo, se encontró un obelisco con una inscripción jeroglífica que menciona al rey Ptolomeo VIII y las reinas Cleopatra II y Cleopatra III . La inscripción, en la que los científicos reconocieron los nombres "Ptolomeo" y "Cleopatra", ayudó a descifrar los antiguos jeroglíficos egipcios.
En 1986, ocurrió un evento significativo en la historia de la exploración espacial: el cometa Halley se acercó a la Tierra a una distancia mínima . Fue explorado por naves espaciales de diferentes países: estos son los soviéticos Vega-1 y Vega-2 , y los japoneses Suisei y Sakigake , y la sonda europea Giotto . Los científicos han recibido valiosa información sobre la composición y el origen de los cometas .
Sin embargo, quedaron muchas preguntas sin resolver, por lo que la NASA y la ESA comenzaron a trabajar juntas en una nueva exploración espacial. La NASA se estaba concentrando en el programa Comet Rendezvous Asteroid Flyby CRAF ) . La ESA estaba desarrollando el programa Comet Nucleus Sample Return ( CNSR ) , que se llevaría a cabo después del programa CRAF . Se planeó fabricar nuevas naves espaciales en la plataforma estándar Mariner Mark II , lo que redujo considerablemente los costos. En 1992, sin embargo, la NASA detuvo el desarrollo del CRAF debido a restricciones presupuestarias. La ESA continuó desarrollando la nave espacial de forma independiente. En 1993, quedó claro que con el presupuesto existente de la ESA, un vuelo a un cometa con el posterior retorno de muestras de suelo era imposible, por lo que el programa del aparato estuvo sujeto a cambios importantes. Finalmente, se veía así: el acercamiento del aparato, primero con asteroides, luego con el cometa, y luego, el estudio del cometa, incluido el aterrizaje suave del vehículo de descenso Philae. Se planeó completar la misión con una colisión controlada de la sonda Rosetta con un cometa.
El lanzamiento de Rosetta estaba originalmente programado para el 12 de enero de 2003. El cometa 46P/Wirtanen fue elegido como objetivo de la investigación .
Sin embargo, en diciembre de 2002, el motor Vulkan-2 falló durante el lanzamiento del vehículo de lanzamiento Ariane-5 [7] . Debido a la necesidad de mejorar el motor, se pospuso el lanzamiento de la nave espacial Rosetta [8] , tras lo cual se desarrolló un nuevo programa de vuelo para la misma.
El nuevo plan preveía un vuelo al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko , con un lanzamiento el 26 de febrero de 2004 y un encuentro con el cometa en 2014 [9] .
Rosetta se lanzó el 2 de marzo de 2004 a las 7:17 UTC desde Kourou en la Guayana Francesa [2] . Como invitados de honor en el lanzamiento, estuvieron presentes los descubridores del cometa, el profesor de la Universidad de Kiev Klim Churyumov y el investigador del Instituto de Astrofísica de la Academia de Ciencias de Tayikistán Svetlana Gerasimenko [10] . Aparte del cambio en el tiempo y el objetivo, el programa de vuelo se mantuvo prácticamente sin cambios. Como antes, se suponía que Rosetta se acercaría al cometa y lanzaría el módulo de aterrizaje Philae hacia él .
"Phila" tuvo que acercarse al cometa con una velocidad relativa de aproximadamente 1 m/s y, al contacto con la superficie, soltar dos arpones, ya que la débil gravedad del cometa no es capaz de sujetar el dispositivo, y este simplemente puede rebotar. . Después del aterrizaje del módulo Philae, se planeó comenzar la implementación del programa científico:
De acuerdo con el propósito del vuelo, el dispositivo no solo debía encontrarse con el cometa 67P, sino también permanecer con él todo el tiempo mientras el cometa se acercaba al Sol, realizando observaciones continuamente; también fue necesario dejar caer a Philae sobre la superficie del núcleo del cometa. Para ello, el aparato tenía que estar prácticamente inmóvil con respecto a él. Teniendo en cuenta que el cometa se ubicará a 300 millones de km de la Tierra y se desplazará a una velocidad de 55 mil km/h. Por lo tanto, el dispositivo tenía que colocarse exactamente en la órbita que siguió el cometa y, al mismo tiempo, acelerarse exactamente a la misma velocidad. A partir de estas consideraciones, se eligió tanto la trayectoria de vuelo del aparato como la del propio cometa, al que había que volar [11] .
La trayectoria de vuelo de Rosetta se basó en el principio de " maniobra gravitatoria " ( Fig . 1 ). Al principio, el aparato se movió hacia el Sol y, después de haberlo dado la vuelta, volvió nuevamente a la Tierra, desde donde se movió hacia Marte. Habiendo dado la vuelta a Marte, el aparato se acercó nuevamente a la Tierra y luego fue más allá de la órbita de Marte. En este punto, el cometa estaba detrás del Sol y más cerca que Rosetta. Un nuevo acercamiento a la Tierra envió el dispositivo en la dirección del cometa, que en ese momento se alejaba del Sol y salía del sistema solar. Al final, Rosetta se encontró con el cometa a la velocidad requerida. Una trayectoria tan compleja hizo posible reducir el consumo de combustible utilizando los campos gravitatorios del Sol, la Tierra y Marte [11] .
"Rosetta" se montó en una sala limpia de acuerdo con los requisitos de COSPAR . La esterilización no fue tan importante, ya que los cometas no son considerados objetos donde se puedan encontrar microorganismos vivos, sino que se espera encontrar moléculas precursoras de la vida [13] .
El aparato recibe energía eléctrica de dos paneles solares con una superficie total de 64 m² [14] y una potencia de 1500 W ( 400 W en modo reposo), controlados por un módulo de energía fabricado por Terma , que también es utilizado en el proyecto Mars Express [15] [16] .
El sistema de propulsión principal consta de 24 motores de dos componentes con un empuje de 10 N. El dispositivo tenía al principio 1670 kg de combustible de dos componentes, que consiste en monometilhidrazina (combustible) y tetróxido de nitrógeno (oxidante).
El casco de aluminio alveolar y el cableado eléctrico a bordo fueron fabricados por la empresa finlandesa Patria . Instituto Meteorológico de FinlandiaInstrumentos de sonda y vehículo de descenso fabricados: COSIMA, MIP (Sonda de Impedancia Mutua), LAP (Sonda Langmuir), ICA (Analizador de Composición Iónica), dispositivo de búsqueda de agua (Sonda de Permitividad) y módulos de memoria (CDMS/MEM) [17] .
La masa total del vehículo de descenso es de 100 kg . La carga útil de 26,7 kg consta de diez instrumentos científicos. El vehículo de descenso fue diseñado para un total de 10 experimentos para estudiar las propiedades estructurales, morfológicas, microbiológicas y otras del núcleo del cometa [18] . La base del laboratorio analítico del vehículo de descenso son pirolizadores , un cromatógrafo de gases y un espectrómetro de masas [18] .
Para estudiar la composición química e isotópica del núcleo del cometa, Philae está equipado con dos pirolizadores de platino . El primero puede calentar muestras hasta 180 °C y el segundo hasta 800 °C. Las muestras se pueden calentar a un ritmo controlado. En cada paso, a medida que aumenta la temperatura, se analiza el volumen total de gases liberados [18] .
El principal instrumento para separar los productos de pirólisis es el cromatógrafo de gases . El helio se utiliza como gas portador . El aparato utiliza varias columnas cromatográficas diferentes capaces de analizar varias mezclas de sustancias orgánicas e inorgánicas [18] .
Para el análisis e identificación de los productos gaseosos de la pirólisis, se utiliza un espectrómetro de masas con detector de tiempo de vuelo ( en inglés time of flying - TOF ) [18] .
El 25 de febrero de 2007, Rosetta voló cerca de Marte . Durante el sobrevuelo, el vehículo de descenso Fila operó por primera vez de forma autónoma, alimentado por sus propias baterías. Los instrumentos del vehículo de descenso desde una distancia de 1000 km inspeccionaron el planeta, obtuvieron datos sobre el campo magnético de Marte [19] .
El 14 de agosto de 2008, se realizó una corrección de trayectoria de vuelo para encontrarse con el asteroide Steins . El 5 de septiembre, el dispositivo voló a 800 km del asteroide [20] . El 6 de septiembre, Rosetta transmitió imágenes en primer plano del asteroide [21] . En su superficie se encontraron 23 cráteres con un diámetro de más de 200 metros . La cámara de ángulo estrecho NAC (Cámara de ángulo estrecho) cambió al modo seguro unos minutos antes de la cita, y el disparo lo realizó la cámara de ángulo ancho WAC (Cámara de ángulo ancho), lo que empeoró significativamente la resolución de las imágenes. [22] .
El siguiente objetivo fue el asteroide Lutetia , con el que se acercó el dispositivo el 10 de julio de 2010 . Rosetta tomó muchas fotografías del asteroide. Todos pudieron ver el asteroide en vivo en una página especial en Internet [23] .
20 de enero de 2014 a las 10:00 UTC (11:00 CET ) "Rosetta" "despertó" del temporizador interno. La señal del dispositivo se recibió a las 18:17 UTC (19:17 CET). Comenzaron los preparativos para un encuentro con el cometa Churyumov-Gerasimenko .
En julio de 2014, Rosetta transmitió los primeros datos sobre el estado del cometa. El aparato determinó que el núcleo del cometa, que tiene una forma "irregular", libera alrededor de 300 mililitros de agua en el espacio circundante cada segundo [24] [25] . El 7 de agosto de 2014, Rosetta se acercó al núcleo del cometa a una distancia de unos 100 km [26] . Para septiembre, sobre la base de las imágenes obtenidas del sistema OSIRIS, se compiló un mapa de la superficie con la selección de varias áreas, cada una de las cuales se caracteriza por una morfología específica [27] . Además, el espectrógrafo ultravioleta Alice no detectó líneas espectrales que indicaran la presencia de áreas de la superficie del cometa cubiertas de hielo; al mismo tiempo, se registra la presencia de hidrógeno y oxígeno en la coma del cometa [28] .
El 15 de octubre, los especialistas de la ESA aprobaron el lugar de aterrizaje principal de la nave espacial Philae [29] . Rosetta estaba en una órbita circular, a 10 km del centro del núcleo de cuatro kilómetros del cometa. Esto permitió una mirada más cercana a los sitios de aterrizaje primario y secundario para completar la evaluación de peligros (incluidas las limitaciones causadas por los cantos rodados) [30] .
El 12 de noviembre, el Philae se separó de la sonda y comenzó un aterrizaje suave en la superficie del cometa [31] . El descenso duró unas siete horas, durante las cuales el dispositivo tomó fotografías tanto del cometa como de la sonda Rosetta. El aterrizaje del módulo se complicó por la falla del motor que presiona el dispositivo contra el suelo, lo que aumentó el riesgo de rebotar en el cometa. Además, los arpones que se suponía que iban a fijar el Philae en la superficie del cometa no funcionaron. A las 16:03 UTC, el vehículo aterrizó. De acuerdo con los datos de telemetría, la nave espacial hizo tres aterrizajes en la superficie del cometa y finalmente aterrizó de manera no óptima: terminó en la pendiente del cráter con una inclinación de 30°, pero por lo demás la nave espacial sobrevivió al aterrizaje sin daño significativo [32] .
En dos días, el módulo de aterrizaje Philae completó sus principales tareas científicas y transmitió todos los resultados de los instrumentos científicos ROLIS, COSAC, Ptolomeo, SD2 y CONSERT a través de Rosetta a la Tierra, después de haber agotado toda la carga de la batería principal. Se asumió que la actividad del aparato se extendería debido a un sistema de respaldo alimentado por paneles solares, sin embargo, el día solar corto en el cometa (solo 90 minutos de 12,4 horas al día en el cometa [33] [34] ) y un aterrizaje fallido no permitió que esto se hiciera. . La nave espacial se elevó 4 cm y giró 35° en un intento de aumentar la iluminación de los paneles solares [35] [36] , pero el 15 de noviembre, Philae cambió al modo de ahorro de energía (todos los instrumentos científicos y la mayoría de los sistemas a bordo estaban apagado) debido al agotamiento de las baterías a bordo (contacto perdido a las 00:36 UTC). La iluminación de los paneles solares (y, en consecuencia, la energía generada por ellos) era demasiado baja para cargar las baterías y realizar sesiones de comunicación con el dispositivo [37] . Según los científicos, a medida que el cometa se acercaba al Sol, la cantidad de energía generada debería haber aumentado a valores suficientes para encender el aparato; este desarrollo de eventos se tuvo en cuenta al diseñar el aparato.
El 13 de junio de 2015, Philae salió del modo de bajo consumo de energía, se estableció la comunicación con el dispositivo [38] , pero el 9 de julio, la comunicación con Philae finalizó debido al agotamiento de las reservas de energía en las baterías del dispositivo. Los paneles solares ya no podían generar suficiente electricidad para recargar [39] .
El 2 de septiembre de 2016, la cámara de alta resolución del aparato de Rosetta recibió imágenes de Phila. El vehículo de descenso cayó en la grieta oscura del cometa. Desde una altura de 2,7 km, la resolución de la cámara de ángulo estrecho de OSIRIS es de unos 5 cm por píxel. Esta resolución es suficiente para mostrar los rasgos característicos del diseño del cuerpo y las patas de 1 metro del aparato Fila en la imagen. Las imágenes también confirmaron que Fila estaba acostada de lado. La orientación anormal en la superficie del cometa dejó en claro por qué fue tan difícil establecer contacto con el módulo de aterrizaje después de aterrizar el 12 de noviembre de 2014.
A fines de septiembre de 2016, se completaron todas las tareas asignadas a la sonda. El cometa comenzó a alejarse del Sol, por lo que la cantidad de energía transgredida desde los paneles solares comenzó a disminuir. Rosetta podría volver a ponerse en hibernación hasta el próximo acercamiento del cometa al Sol, pero la ESA no estaba segura de que la nave pudiera sobrevivir al enfriamiento extremo. Para obtener los máximos resultados científicos, se decidió desorbitar la sonda por colisión con un cometa [40] . El 30 de septiembre de 2016, Rosetta fue enviada a chocar con el cometa Churyumov-Gerasimenko y chocó con él a una velocidad de 3 km/h. Fue un aterrizaje forzoso controlado del aparato en la superficie en el área de "pozos": géiseres locales . Durante el descenso, que duró 14 horas, el aparato transmitió a la Tierra fotografías y los resultados de análisis de flujos de gas [3] .
Un año después, los ingenieros de Göttingen pudieron procesar fragmentos de datos de la última fotografía para reconstruir la imagen completa en el momento de la colisión. Anteriormente, esta matriz de datos resultó ser inaccesible para el análisis, ya que el software estándar no la identificaba como una imagen completa [6] .
El 10 de diciembre de 2014, la edición en línea de la revista Science publicó el artículo 67P/Churyumov-Gerasimenko, un cometa de la familia de Júpiter con una alta relación D/H [41] , en el que un mayor contenido de agua pesada en el hielo del cometa se observó en comparación con los océanos de la Tierra - más de tres veces. Este resultado contradice la teoría aceptada de que el agua de la Tierra es de origen cometario [42] .
El 23 de enero de 2015, la revista Science publicó un número especial de estudios científicos relacionados con el cometa [43] [44] . Los investigadores encontraron que el volumen principal de gases emitidos por el cometa cae en el "cuello", la región donde se encuentran las dos partes del cometa: aquí las cámaras OSIRIS registraron constantemente el flujo de gas y escombros. Los miembros del equipo científico del sistema de imágenes OSIRIS descubrieron que la región Hapi, ubicada en el puente entre los dos lóbulos grandes del cometa y que muestra una alta actividad como fuente de chorros de gas y polvo, refleja la luz roja de manera menos eficiente que otras regiones, lo que puede indicar la presencia de agua congelada en la superficie del cometa o poco profunda debajo de su superficie.
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