Zvětšit obrázek

Časová osa spouštění jednotlivých experimentů. Kredit: ESA.
Zdroj: Blogs.esa

 Přiblížení, oddělení a dosednutí

Poslední říjnový den provedla sonda Rosetta důležitý manévr, jenž ji navedl na oběžnou dráhu, na které  setrvá až do 12. listopadu. Tehdy dojde k oddělení modulu a následnému pokusu o přistání. Zážeh trysek  začal ráno v 03:09:55 našeho času, trval plných 90 sekund a změnil rychlost sondy vůči kometě o 9,3 cm/s.

V následujících dnech provedla letová kontrola ještě několik drobných zážehů kvůli zachování požadované  dráhy – ty však směr ani rychlost sondy výrazně neovlivní.

Korekční manévr z 31. 10. byl v pořadí druhým zásadním přesměrováním, jehož parametry byly stanoveny  dlouho dopředu (včetně kalkulací palivových zásob). Jeho cílem bylo navést sondu na vzdálenější dráhu  přibližně 30 km od jádra. Na té sonda setrvá až do ranních hodin 12. listopadu, kdy přibližně dvě hodiny  před oddělením modulu dojde k razantní změně směru sondy z důvodu navedení Philae po optimální balistické  křivce až na povrch 67P. Pokud vše půjde hladce, tento okamžik by měl nastat přibližně pět minut po půl  deváté ráno v případě primární cílové oblasti „J“, nyní pojmenované jako „Agilkia“.

  VIDEO –  Přistání modulu jako vrchol mise Rosetta

Jak to trefně zhodnotil jeden ze specialistů letového týmu Matt Taylor: „Tento manévr ukončí prvenství  Rosetty v nejtěsnějším přiblížení umělého tělesa ke kometě, jehož rekordní vzdálenost byla pod deset  kilometrů.“ (Pokud se v případě takto nepravidelného objektu dá mluvit o vzdálenosti od středu.) Tato  blízká oběžná dráha byla zvolena proto, aby mohla Rosetta pořídit co nejdůkladnější fotografie povrchu,  ale i další palubní detektory prováděly řady fyzikálních a chemických rozborů.

Druhý stejně dramatický manévr proběhne zhruba 40 minut po první změně dráhy 12. listopadu. Ten má za cíl  odchýlení dráhy sondy z blízkosti jádra. V době mezi oběma příkazy ke změně trajektorie by se měl  přistávací modul oddělit od mateřské sondy. V tu dobu už bude mít sonda takřka pětkrát větší rychlost  relativně k 67P, než tomu bylo v minulých týdnech.

Korekce navede sondu ze vzdálenosti 22,5 km na dráhu, kdy proletí pouhých 5 km od komety. Oddělení modulu  proběhne ve vzdálenosti 22 km od jádra v 08:35 (potvrzení by mělo dorazit k pozemním sledovacím stanicím  kolem 09:03 našeho času). Zatímco přistávací modul se bude blížit k povrchu jádra, Rosetta započne další  sadu náročných korekčních manévrů nutných nejen k tomu, aby minula jádro v bezpečné vzdálenosti, ale aby  byl v dalších dnech a hodinách zajištěn vizuální a rádiový kontakt Philae se samotnou sondou.

 VIDEO – Manévry sondy Rosetta v době před oddělením Philae a poté

Po dlouhých a urputných debatách bylo cílové místo vybráno jako primární oblast přistání. Nelze se asi  divit tomu, že mnozí zúčastnění brali spory dost osobně – inu na kometě jsme ještě nikdy měkce nepřistáli  a vědci jsou koneckonců taky lidi. Navíc v případě tak členitého a rozeklaného tělesa, jakým kometa  Čurjumov-Gerasimenko bezesporu je, existují desítky pohledů na problém – a zdaleka nejen ten vědecký, ale  také technický (co je vlastně fyzikálně možné) či bezpečnostní. Jak to neoficiálně pojmenoval jeden z  účastníků: Byla to velká a zdlouhavá tahanice.

Primární oblast Agilkia byla vybrána z několika důvodů. Jednak jde o relativně rozlehlou oblast (cca 200 x  400 m) kde místní převýšení nepřesahují úhel 30º vůči povrchu (při strmějším terénu by mohlo dojít k  převrácení modulu „vzhůru nohama“, což by znamenalo konec mise). Další výhodou je menší množství objemných  balvanů než třeba v oblasti B, ve které se jich nachází až 350. A v neposlední řadě bylo při volbě místa  přistání potřeba zohlednit energetický cyklus napájení modulu (viz dále).

V průběhu října vypočítaly vědecké týmy všechny potřebné parametry pro přistání na obou lokacích.  Výsledkem byly dva rozsáhlé operační scénáře – jeden pro hlavní a druhý pro záložní místo.

Zvětšit obrázek

Hlavní kontrolní centrum mise Rosetta. Kredit: ESA-J.Mai. Zdroj

V případě finální primární varianty přistání dojde k oddělení modulu přibližně v 9:35 středoevropského  času ve vzdálenosti 22 km od jádra komety. Samotná přistávací fáze Philae bude trvat přibližně sedm hodin.  Takže potvrzení o dosednutí by měly pozemní stanice obdržet kolem páté hodiny odpolední.
(V případě záložního místa by oddělení modulu nastalo ve 14:04 ve vzdálenosti 12,5 km od centra komety.  Přistání by nastalo o čtyři hodiny později, tj. v 18:30 našeho času.)
Skutečné časy se samozřejmě mohou lišit od původně uvedených údajů. A navíc musíme započítat zpoždění  signálu díky vzájemné vzdálenosti Země a komety 67P, které bude 12. listopadu dělat 28 minut a 20 sekund, a  na stránkách ESA už je zahrnuto.

  Příkazy „pokračovat/přerušit“ a živé webové vstupy

Příkazové sady Go/No-Go se uskutečňují v dopředu stanovených časových intervalech, kdy budou letoví  odborníci posuzovat momentální stav sondy a shodnou se na tom, že má mise pokračovat, nebo má být z  jakýchkoli důvodů přerušena. Následně buď odešlou patřičné série příkazů sondě, nebo celý proces pozdrží.

První nastane už v úterý 11. 11. od 20:00 do 20:35 našeho času. Další tři proběhnou v noci z úterý na  středu. Páté Go/No-Go rozhodování už se bude týkat oddělení modulu Philae od mateřské sondy a začne po  sedmé hodině ranní. Spolu s ním začíná i první přímý webový přenos. Opět je potřeba upozornit, že časování  a vlastně samotné uskutečnění přenosu bude záviset na událostech předchozí noci.

Pátá příkazová sada je kritická, proto bude tým sondy několikrát nezávisle kontrolovat telemetrická data,  která musí být pouze v určitém malém rozptylu. Po jeho překročení by totiž hrozilo, že modul přistane mimo  vytyčenou oblast a v důsledku nerovností terénu by došlo k havárii Philae.

Rosetta by se měla ve správný čas nacházet v přesně stanovené vzdálenosti od jádra a pohybovat se předem  určenou rychlostí.
Zároveň by měly být hodnoty všech odchylek od ideálního směru či rychlosti minimální, neboť každá taková  chyba narůstá s časem, a toho bude v rámci sestupné fáze modulu skutečně hodně – více než sedm hodin. Díky  výše zmíněné časové prodlevě jakéhokoli signálu mezi kometou a Zemí nebude možno upravovat parametry dráhy  modulu Philae. Dodejme tedy, že operační tým v Darmstadtu potřebuje taky nutnou dávku štěstí. Případné  dosednutí landeru do nepříznivého terénu nemohou už nijak ovlivnit. Ale i s tím musíme u takto přelomové  mise počítat.

Pokud vše proběhne bez technických problémů, další přímý vstup bude následovat v 09:30  a měl by trvat do  10:10. Philae by se měl oddělit v 10:03 našeho času. V jednu odpoledne bude následovat vstup, ve kterém  bychom se měli dozvědět více o jednotlivých detektorech a některých naměřených hodnotách. Od 15. hodiny je  naplánován velký slavnostní přenos, plný oficiálních proslovů se spoustou elegantních lidí v dobře  střižených oblecích. Ten samozřejmě rovněž proběhne jen za podmínek, že vše poběží jako na drátku. Jelikož  bude samotný sestup Philae trvat sedm hodin, měli bychom se potvrzení dosednutí dozvědět právě v době  tohoto přenosu, a to někdy kolem 17:03 našeho času.

Stáhnout

Podrobná časová osa operačních povelů landeru Philae ke stažení zde.

Následovat budou rozhovory s vědci a odborníky a ve středečním večerním vstupu (18:45 – 19:15) už by nám  měl francouzský specialista Jean-Pierre Bibring prezentovat první snímky zařízení CIVA, tou dobou můžeme  očekávat rovněž záběry zařízení OSIRIS na palubě mateřské sondy.

A abychom měli výčet živých vstupů kompletní, nesmíme zapomínat na čtvrteční – ten by měl začít v 15 hodin  a budou nás v něm odborníci z letové kontroly v Darmstadtu informovat o událostech za uplynulých 24 hodin.  Po celou dobu by se novinky měly objevovat i na oficiální stránce http://blogs.esa.int/rosetta

Zvětšit obrázek

Popis změn dráhy sondy od konce října do začátku prosince. Kredit: ESA. Zdroj

 
Kontakt s povrchem komety 67P
Není potřeba dodávat, že jak odborníci, tak i laická veřejnost se nejvíc těší na moment, kdy modul  potvrdí, že je bezpečně na povrchu. Půjde o historický moment plný emocí, který zřejmě bude ještě  dramatičtější než fenomenální přistání Curiosity na povrchu rudé planety před dvěma lety. Lidstvo poprvé v  dějinách měkce přistane na povrchu komety! A zároveň to bude znamenat završení celoživotní práce některých  členů mise. Od návrhů a počátků plánování této mise totiž uběhne už skoro čtvrt století. Pokud vše půjde  podle plánu, bude to triumfální počin lidstva na cestě za výzkumem vesmíru a zároveň velká satisfakce pro  tisíce lidí, kteří se celého programu za všechna ta léta účastnili.

  Gravitační působení komety Čurjumov-Gerasimenko

To, co by pro imaginární kosmonauty dovádějící (s nutnou dávkou opatrnosti) na povrchu komety znamenalo  rozmařilé hrátky, při kterých by jim k rozličným artistickým výkonům postačilo odrážení se konečky prstů  od povrchu, dělá vrásky letové kontrole týmu ESOC.
Gravitační působení komety 67P je desettisíckrát až stotisíckrát slabší než na povrchu Země. Dokonce  mnohem menší než na povrchu průměrného asteroidu. Ten sice může kometa trumfnout velikostí, ale zdaleka ne  hustotou. Převážně bývají vlasatice velmi porézní, takže jejich celková hmotnost je menší.

Zvětšit obrázek

Oblast přistání modulu Agilkia kamerou NavCam z 6.listopadu. Kredit: ESA/Rosetta/NavCam. Zdroj

Stokilový modul Philae tak bude na povrchu 67P vážit asi tolik, co korunová mince na zemském povrchu. Už  jeho kinetická energie by stačila k tomu, aby se od jádra odrazil a celá mise tak skončila dříve, než by  mohla začít. Proto se o jeho fixaci na povrch po dosednutí stará dokonce několik zařízení.

  Philae: „3, 2, 1, JSEM NA POVRCHU!“ 

O dosednutí se primárně starají tři teleskopická ramena, která působí na podobném principu jako tlumiče  automobilu – mají absorbovat většinu energie dopadu, která bude i přes nízkou relativní rychlost modulu k  povrchu jádra (několik cm/s) dostatečně velká na katapultování tělesa zpět do kosmického prostoru.

Na styčných plochách ramen přistávací trojnožky jsou proto ještě umístěny speciální vrtáky využívající  pouze kinetické energie dosedajícího modulu. Senzory v ramenech je v momentě dosednutí roztočí a vystřelí  rychlostí 324 km/h do hloubky 10 cm pod povrch.

Na horní straně modulu (relativně k povrchu přistání) mezi plochami slunečních kolektorů se rovněž nachází  malá pomocná tryska o nevelkém výkonu, která modul přitlačí k povrchu. Bude zažehnuta při kontaktu s  jádrem a poběží po dobu přibližně jedné minuty po dosednutí.

Ale ani soubor těchto opatření ještě expertům ESA nestačil. Specialisté ještě vyvinuli podpůrný systém  dvou harpun z mědi a berylia, které jsou k modulu fixovány kevlarovým lanem a dostanou signál k vystřelení  v momentě touchdownu. Jsou schopny proniknout až 2 metry (!) pod povrch – ovšem jen v případě, že by byl  velmi sypký a pevnější vrstvy by se nacházely ve větších hloubkách.

Tah na ně vyvíjený nebude vzhledem k nízké gravitaci velký – činí přibližně 15 N, což je síla, kterou  musíte vynaložit na zatažení rolet. Ale pořád velkou neznámou je povrch jádra: Bude to jemný prachový  povrch (jehož konzistence je daleko jemnější než u prachu, který vám pravidelně znečišťuje byt)? Či led,  nebo směska materiálu, který by se dal připodobnit k pozemskému štěrku? Nebude zrovna pod tělem modulu  balvan? Nebo pevné podloží pod nánosem jemného prachového materiálu? Bude mít povrchová vrstva prachu  tloušťku metr, či pět, nebo to bude jen tenká vrstva na měkkém podloží?

Součástí harpunových hrotů jsou čtyři sedmicentimetrové paprsky, které se po dopadu na povrch rozevřou v  protisměru impaktu – jde vlastně o podobný systém, jakým naši předci ještě v nedávných dobách opatřovali  hroty šípů a dalších bodných zbraní, aby bylo jejich zpětné vyjmutí z těla co nejtěžší (omlouvám se za  tuto krutou analogii).

Takže pojďme raději zpět k Philae. Tento „harpunový“ systém byl od počátku zdrojem lítých sporů uvnitř  technického týmu, proto bylo nutno jej odzkoušet, což dělalo v podmínkách naší domovské planety snad ještě  větší problém. Jaký materiál má být zvolen, abychom alespoň zčásti dosáhli napodobení podmínek na povrchu  67P?

Jako alternativa nakonec posloužila sada dřevěných beden naplněných sypkou směsí granulovaného materiálu  na bázi polystyrenu s pevnějším dnem, které mělo prověřit, že se harpuny i po proniknutí sypkým povrchem  dokážou zachytit v pevnějším podloží. Testy dopadly na výbornou, ale láhev šampaňského radši do  středečního podvečera ponechte v lednici. Laboratorní testy – byť prováděné za přítomnosti největších  odborníků – jsou jedna věc. Samotné přistání už druhá. Z jednoho v3ak nemůžeme vědecký tým v  případě neúspěchu obviňovat. A to z podcenění přípravy.

 Režimy energetického napájení Philae

Zvětšit obrázek

Postupné spouštění experimentů před a po dosednutí. Kredit: ESA/ATG . Zdroj

Napájení je rozděleno do dvou fází: První zahrnuje tzv. autonomní napájení pomocí primárních baterií,  které vydrží zásobovat přístroje modulu jen po dobu prvních 65 hodin. Poté dojde k aktivaci solárních  panelů. Ty budou nabíjet sekundární záložní baterie o výkonu pouhých 10 Wattů, proto při volbě místa  přistání preferovali vědci od začátku tu část povrchu, kde dochází k pravidelnému střídání světla a tmy.  Tím je zajištěno jak pravidelné dobíjení sekundárních baterií slunečními panely, tak rovněž i chlazení  vědeckých přístrojů. Solární panely jsou po skoro celém povrchu modulu a budou snad schopny zásobovat  modul energií ještě dalších pár měsíců – vše samozřejmě závisí na budoucí aktivitě komety.

 Měření, experimenty, věda…

Po dobu separace od Rosetty a při přistání už budou probíhat v omezené míře některé experimenty. Například  kamera ROLIS ve spodní části modulu pořídí několik snímků pár hodin před dosednutím a odešle je orbiteru,  který je následně přesměruje k pozemním stanicím. Připomeňme jen, že veškerá komunikace modulu se Zemí  bude probíhat přes domovskou sondu. Philae má na horní straně (vůči povrchu komety) dvojici radiopřijímačů  a vysílačů, jež se starají o komunikaci s Rosettou.

Zařízení ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer & Plasma Monitor) bude měřit magnetické pole jádra, to pomůže  i při správné orientaci landeru vůči povrchu. Rovněž aktivní bude i experiment CONSERT (Comet Nucleus  Sounding Experiment by Radiowave Transmission), který spolu s radiodetektory domovské sondy měří vnitřní  strukturu komety. Aktivován by měl být COSAC (Cometary Sampling and Composition experiment), jehož úkolem  je hledání komplexních organických molekul.

Na palubě Philae se nachází deset zařízení pro měření všemožných vlastností komety a podrobné seznámení s  jejich funkcí není cílem tohoto článku, neboť by neúměrně narůstala jeho délka. Jednak už se informace o  nich objevily v předchozích textech, ale určitě se jim budeme věnovat v samostatném článku, neboť v  příštích týdnech budeme doslova bombardováni výsledky jejich měření. Podrobnou časovou osu spouštění  jednotlivých experimentů naleznete na dvou přiložených obrázcích. Krátký přehled detekčních zařízení (a  jejich aktivace při a po přistání modulu) najdete v přiloženém videu, jako rovněž na adrese:  http://blogs.esa.int/rosetta/2014/04/29/a-tweeters-guide-to-philaes-instruments/

Zatím je přislíbeno financování projektu až do září příštího roku, tedy alespoň samotné sondy. Nikdo  nemůže odhadnout, jak ovlivní vzrůstající povrchová aktivita funkčnost modulu Philae. Nakolik už silné  prachoplynové gejzíry vůbec umožní datový přenos mezi sondou a Philae. Ale pokud to jen podmínky dovolí,  budeme 67P sledovat až do oblasti perihelia, které nastane za necelý rok. Dokud to bude možné díky  fyzikálním podmínkám či stavu solárních panelů a následně sekundárních baterií, bude v příštích měsících  každý druhý den probíhat odesílání naměřených dat a další komunikace s modulem po dobu alespoň jedné  hodiny. Takový je plán do května 2015, kdy už zřejmě teplota na povrchu jádra neumožní další měření.

Živý přenos na www.esa

Živý přenos budeme moci sledovat na adrese : http://www.esa.int/About_Us/ESOC V průběhu dne budeme na oslovi odkazovat na nejdůležitější informace z českých stránek kosmonautix.cz a astro.cz a také na zajímavosti přímo od pramene (ESA).

 VIDEO – Kontakt modulu s povrchem 67P a začátek experimentů

Zdroje: http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/07/rosetta-and-philae-landing-timeline/
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/07/landing-operations-the-most-critical-moments-you-should-watch-for/
http://www.nasa.gov/jpl/rosetta-races-toward-comet-touchdown/index.html#.VFz_fCLF-YA
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/10/31/rosetta-lined-up-for-lander-delivery/