Rosetta
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| Rosetta | |
|---|---|
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| Operação | ESA |
| Destino | 67P/Churyumov-Gerasimenko |
| Tipo de missão | orbitador, pousador |
| Sobrevoo de | Terra, Marte, 21 Lutetia,2867 Šteins |
| Lançamento | 2 de Março de 2004 07:17 UTC |
| Local do Lançamento | CSG, Kourou, Guiana Francesa |
| Veículo de Lançamento | Ariane 5G+ |
| Data de inserção orbital | 6 de agosto de 2014 09:06 UTC |
| Duração da missão | 12 anos, 3 meses e 4 dias |
| DesignaçãoCOSPAR | 2004-006A |
| Site | ESA |
| Massa | 1200 kg |
 | |
Rosetta é uma sonda espacial construída e lançada pela Agência Espacial Europeia (ESA) com a missão de encontrar-se no espaço e fazer um estudo detalhado do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, que viaja entre as órbitas da Terra e de Júpiter. Ela integra o conjunto de missões Horizon 2000 da agência espacial e é a primeira sonda construída para orbitar e pousar num cometa.
Lançada em 2 de março de 2004 da base de Kourou, na Guiana Francesa, no topo de um foguete Ariane 5 G+, a sonda atingiu[1]seu alvo na metade de 2014. A nave compreende duas partes, a sonda espacial Rosetta, que carrega 11 instrumentos,[2] e o pousador-robótico Philae, que transporta mais dez.[3] A missão orbitará o cometa 67P por 17 meses e foi construída para fazer o mais detalhado estudo de um cometa jamais tentado.
A sonda recebeu este nome em homenagem à Pedra da Roseta, que após sua descoberta em 1799 auxiliou no entendimento doshieróglifos egípcios.[4] O módulo pousador é batizado com o nome da ilha de Philae, no rio Nilo, onde foi descoberto um obeliscoque também contribuiu para decifrar os hieróglifos de Rosetta.
Desde seu lançamento, a espaçonave já orbitou o Sol cinco vezes, realizou dois sobrevoos de asteroides e um sobrevoo de Marte, enviando dados e imagens. Depois do sobrevoo do planeta vermelho em 2007, em setembro de 2008 ela sobrevoou o asteroide2867 Šteins e em julho de 2010 o asteroide 21 Lutetia. Depois de passar 31 meses em estado de "hibernação" no espaço, num modo de rotação estabilizada com todos os equipamentos desligados, à exceção do computador de bordo, numa órbita a caminho de seu encontro final,[5] ela foi religada com sucesso em 20 de janeiro de 2014 pelos cientistas da ESA a partir do Centro Europeu de Operações Espaciais (ESOC), em Darmstadt, Alemanha, enviando de volta seu primeiro sinal após mais de dois anos e meio.[6]
Em 6 de agosto de 2014, ela tornou-se a primeira sonda espacial na história a acompanhar a órbita de um cometa.[7] [8] Em 12 de novembro, o módulo pousador Philae separou-se da nave e pousou no Churyumov-Gerasimenko depois de sete horas de manobras de aproximação no espaço, às 16:03 UTC, tornando-se o primeiro objeto artificial a pousar na superfície de um cometa.[9] [10]
Em 1986, durante a aparição do cometa de Halley, várias sondas foram enviadas ao espaço para explorar o sistema do cometa, sendo a Giotto, da ESA, a mais bem sucedida delas.[11] Depois das sondas retornarem um tesouro científico de grande valor, se tornou claro que missões a outros cometas deveriam sucedê-la, de maneira a lançar mais luzes sobre a complexa composição destes corpos celestes e responder questões então abertas.
Em consequência, a NASA e a ESA começaram a desenvolver sondas conjuntamente. O projeto da agência americana chamou-se missão Comet Rendezvous Asteroid Flyby(CRAF); o da ESA, missão Comet Nucleus Sample Return (CNSR). Os dois projetos deveriam dividir o desenvolvimento da espaçonave Mariner Mark II, diminuindo custos. Em 1992, quando a NASA interrompeu o CRAF por questões de orçamento, a ESA decidiu levar o projeto adiante sozinha. Em 1993, ficou evidente que o ambicioso plano de coletar amostras nos cometas e trazê-las de volta ficou impraticável devido às limitações de orçamento da agência europeia; o projeto foi então reestruturado, com o plano final se assemelhando ao finado CRAF: um sobrevoo de asteroide seguido de um pouso.
Rosetta foi construída numa "sala limpa", de acordo com as regras do Comitê de Pesquisa Espacial, mas a esterilização neste caso não era crucial, porque cometas são considerados corpos celestes onde se pode encontrar moléculas prebióticas mas não micro-organismos vivos.[12]
A missão foi planejada para ser lançada em 12 de janeiro de 2003, para um encontro com o cometa 46P/ Wirtanen em 2011.[13] O plano porém foi abandonado após uma falha do foguete Ariane 5, em 11 de dezembro de 2002. Um novo plano então foi feito, com o novo alvo sendo o cometa Churyumov–Gerasimenko, com um lançamento em 26 de fevereiro de 2004 para o encontro em 2014. A massa maior deste cometa com o resultante maior velocidade de impacto, tornou necessário que fossem feitas modificações no pousador.[14] Após duas tentativas canceladas de lançamento, devido ao mau tempo e a problemas técnicos, Rosetta foi finalmente lançada da Guiana Francesa por um Ariane 5 às 7:17 UTC de 2 de março de 2004.
Em 25 de fevereiro de 2005, a nave fez um sobrevoo em baixa altitude do planeta Marte, para corrigir problemas da trajetória após o primeiro lançamento de 2003 ter sido adiado por quase um ano. Isto não foi feito sem riscos, já que a altitude estimada para as manobras era de meros 250 km acima da superfície do planeta. Durante este encontro, os painéis solares não puderam ser usados já que o encontro se deu na face escura de Marte, onde ela não receberia luz solar por quinze minutos, causando uma perigosa perda de energia. A nave foi então colocada em modo de espera, sem possibilidade de comunicação, voando com baterias que não haviam sido desenvolvidas para esta tarefa.[15] Esta manobra em Marte seria depois apelidada de "O Jogo de Um Bilhão de Euros".[16] A manobra de empuxo foi felizmente bem sucedida e a missão pôde continuar como planejada.[17]
Em 5 de setembro de 2008, Rosetta teve um encontro com o asteroide 2867 Šteins, fazendo um sobrevoo muito próximo ao objeto, a 800 km de distância. Os instrumentos a bordo fizeram medições do asteroide desde 4 de agosto, no período de aproximação orbital, até 10 de setembro, após o sobrevoo a curta distância. A velocidade relativa máxima entre os dois objetos durante o sobrevoo foi de 8,6 km/s.[18]
A sonda
O corpo principal da nave espacial mede 2,8 x 2,1 x 2,0 metros, onde estão dispostos todos os seus subsistemas e demais equipamentos. A sonda tem dois painéis solares de 14 metros de comprimento, perfazendo uma área total de 64 metros quadrados. Ela tem uma massa de 3.065 kg e mais de 50% de sua massa é representado pelo propelente.
Em uma das faces do orbitador existe uma antena de alto-ganho em forma de prato de 2,2 metros do diâmetro móvel. Do lado oposto da sonda está o módulo de aterrissagem. Como ela deverá operar a uma distância de 720 milhões de km do Sol, onde o nível de luz será apenas de 4% do nível de iluminação da Terra, a sonda está equipada com painéis solares gigantes.
- Massa total da sonda: 3.000 kg (aprox.)
- Propelente: 1.670 kg (aprox.)
- Massa total dos instrumentos: 165 kg
- Massa do módulo de pouso: 100 kg
- Potência dos painéis solares: 850 Watts a 3,4 UA, e 395 Watts a 5,25 UA
- Sistema de propulsão: 24 propulsores a bipropelente com força de 10 N
- Tempo de duração da missão: 12 anos.
Propulsão
No coração do orbitador está localizado o sistema de propulsão. Montados em volta do tubo de descarga estão os dois grandes tanques de propelente. No tanque superior contém o combustível, no tanque inferior contém o oxidante. O orbitador transporta 24 empuxadores para a correção da trajetória e para o controle de atitude. Cada um destes empuxadores aplica uma força de 10 Newtons.
Instrumentos
O orbitador Rosetta dispõe de 11 instrumentos científicos. São eles:
- ALICE - Ultraviolet Imaging Spectrometer[19]
- CONSERT - Comet Nucleus Sounding [20]
- COSIMA - Cometary Secondary Ion Mass Analyser [21]
- GIADA - Grain Impact Analyser and Dust Accumulator [22]
- MIDAS - Micro-Imaging Analysis System [23]
- MIRO - Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter[24]
- OSIRIS - Rosetta Orbiter Imaging System[25]
- ROSINA - Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis [26]
- RPC - Rosetta Plasma Consortium [27]
- RSI - Radio Science Investigation[28]
- VIRTIS - Visible and Infrared Mapping Spectrometer[29]
O módulo pousador
Ver artigo principal: Philae (sonda espacial)
Após 21 dias de seu lançamento, o módulo de aterrissagem da sonda Rosetta recebeu o nome de Philae, reportando ao obelisco de Philae onde foi encontrada uma inscrição bilíngue, que incluía os nomes de Cleópatra e de Ptolomeu em hieróglifos egípcios. Esta inscrição forneceu ao historiador francês Jean-François Champollion informações importantes que lhe permitiram decifrar a antiga escrita egípcia que estava escrita na Pedra de Rosetta.
O módulo tem uma massa de 100 kg[30] e foi construído através de um consórcio europeu liderado pela German Aerospace Research Institute (DLR). Outros membros deste consórcio são a ESA e institutos da Áustria, Finlândia, França, Hungria, Irlanda,Itália e a Inglaterra.
Instrumentos
O módulo pousador transporta dez instrumentos científicos, que pesam um total de 26,7 kg, quase um terço da massa total da sonda.[31] São eles:
- APXS - Alpha Proton X-ray Spectrometer
- ÇIVA - Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer
- ROLIS - Rosetta Lander Imaging System
- CONSERT - Comet Nucleus Sounding [32]
- COSAC - Cometary Sampling and Composition experiment [33]
- MODULUS PTOLEMY - Evolved Gas Analyser [34]
- MUPUS - Multi-Purpose Sensor for Surface and Subsurface Science
- ROMAP - RoLand Magnetometer and Plasma Monitor
- SD2 - Sample and Distribution Device
- SESAME - Surface Electrical and Acoustic Monitoring Experiment, Dust Impact Monitor [35]
A missão
Para estudar as origens dos cometas e as relações entre os cometas e o material interestelar e suas implicações com as origens do Sistema Solar; uma série de medições deverão ser feitas.
- Caracterização global do núcleo do cometa, determinação de suas propriedades dinâmicas e de sua composição e de sua morfologia.
- Determinação de suas características químicas, mineralógicas e isotópicas das composições voláteis e refratárias do núcleo do cometa.
- Determinação das propriedades físicas e a inter-relação entre as substâncias voláteis e refratárias do núcleo do cometa.
- O estudo do desenvolvimento da atividade do cometa e os processos que envolvem a sua camada superficial com o interior de sua cauda. (analisar a interação entre a poeira e o gás)
- O estudo das características globais deste cometa, suas propriedades dinâmicas, morfologia e a composição de sua superfície.
Cronograma
- Lançamento: 2 de março de 2004
- Primeira órbita em torno da Terra: Novembro de 2005
- Órbita em torno de Marte: Fevereiro de 2007
- Segunda órbita em torno da Terra: Novembro de 2007
- Terceira órbita em torno da Terra: Novembro de 2009
- Hibernação no espaço profundo: de Maio de 2011 até Janeiro de 2014
- Religamento da sonda: 20 de janeiro de 2014
- Aproximação do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko: de Janeiro a Maio de 2014
- Inserção orbital: 6 de agosto de 2014
- Pouso da Philae no cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko: 12 de Novembro 2014
- Escoltando o cometa em torno do Sol: de Novembro de 2014 até Dezembro de 2015
Lutetia e Šteins[editar | editar código-fonte]
A sonda Rosetta, como missão secundária, passou pelos asteroides 2867 Šteins e 21 Lutetia, a caminho do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. A aproximação aconteceu em 5 de setembro de 2008 e 10 de julho de 2010, respectivamente.
O asteroide 21 Lutetia foi descoberto em 15 de novembro de 1852 por Hermann Goldschmidt. Ele tem aproximadamente 100 km de diâmetro.[36] O asteroide 2867 Steins foi descoberto em 4 de novembro de 1969 por Nikolai Stepanovich Chernykh. Ele tem cerca de 10 km de diâmetro.[37]
Cometa
O objetivo inicial da missão Rosetta era visitar o cometa denominado 46P/ Wirtanen. Mas devido a contratempos no veículo lançador Ariane 5, a Agência especial européia teve que escolher um outro cometa a ser visitado. Após cuidadosas análises, o escolhido foi o cometa67P/Churyumov-Gerasimenko. Com esta escolha a sonda Rosetta terá que executar uma trajetória bastante complexa que vai incluir três passagens pela Terra e uma passagem por Marte, para realizar manobras com o auxílio da força gravitacional destes planetas, para que a sonda chegue ao cometa. Essas manobras são denominadas de assistência gravitacional. Neste caminho a sonda irá visitar por duas vezes o Cinturão de Asteroides. Quando finalmente conseguir chegar ao cometa 67P, a sonda vai entrar em órbita do mesmo e vai acompanhar o cometa em sua viagem em direção ao Sol.
A sonda pesquisará o cometa por um período de 18 meses seguidos, utilizando todos os seus 11 instrumentos de pesquisa durante seu mergulho para o interior do Sistema Solar.
Como o cometa Churyumov-Gerasimenko é tipicamente mais ativo quando ele se encontra mais próximo do Sol, os cientistas poderão observar de perto as mudanças que o cometa sofrerá. Espera-se que esta bola de gelo sofra grandes alterações e passe a jorrar gases através de furos na sua superfície. Porém o cometa apresenta um grande periélio e a sonda não deverá ser afetada pelo calor do Sol. Pouco se sabe sobre este cometa, pois ele reflete pouca luz e seu núcleo fica totalmente envolvido por gases e partículas, quando ele viaja próximo ao Sol.
Toda esta missão deverá terminar em dezembro de 2015, seis meses depois que o cometa passar pelo seu periélio e iniciará o seu retorno para as regiões frias de Júpiter. O período de orbitação do cometa é de 6,57 anos.
O telescópio espacial Hubble tirou 61 fotos do cometa , revelando que o cometa tem um núcleo de 3 a 5 quilômetros de comprimento e uma forma elipsoidal (como uma bola derugby). Leva 12 horas para completar uma rotação. Este cometa será três vezes maior que o cometa anteriormente escolhido.
O Cometa 67P/C-G realizará seu periélio em 13 de agosto de 2015, a cerca de 186 milhões de quilômetros do Sol, o período é crucial já que aumentará significativamente a atividade no interior do cometa, assim revelando informações aos instrumentos sobre o ciclo de vida do cometa e dados preciosos a respeito da origem do Sistema Solar[38] .
Sumário do cometa
- Nome do cometa: 67P/Churyumov-Gerasimenko
- Diâmetro do núcleo: 4 km
- Período de orbitação: 6,6 anos
- Mínima distância com o Sol: 186 milhões de km
- Máxima distância com o Sol: 857 milhões de km
- Excentricidade orbital: 0.6
- Inclinação orbital: 7.1º
- Trajetória: Viaja entre as órbitas da Terra e de Júpiter
- Ano de sua descoberta: 1969
- Descobridores: Klim Churyumov da Universidade de Kiev, Ucrânia e Svetlana Gerasimenko do Instituto de Astrofísica, Dushanbe, Tadjiquistão, em 1969.[39]
Etapas da aproximação e pouso
Depois de religada em 20 de janeiro de 2014, após dois anos de hibernação, a sonda continuou sua jornada até as proximidades do cometa, quando, hora e meia após a última queima de seus pequenos foguetes por sete minutos, entrou em órbita do 67P em 6 de agosto, a uma distância de 460 milhões de quilômetros (250 milhões de milhas náuticas) da Terra e a 100 km da superfície dele, a 55.000 km por hora, tornando-se o primeiro objeto fabricado pelo homem a conseguir tal feito. Durante o programado ano que passará em órbita do Churyumov-Gerasimenko, a Rosetta realizará um mapeamento completo e detalhado de sua superfície de 2 km, [8] usando o recurso de uma órbita triangular em torno dele para medir seu campo gravitacional.[40]
A segunda e mais difícil etapa da missão foi realizada em 12 de novembro do mesmo ano, com o pouso da pequena sonda Philae na superfície do cometa. O pousador manteve-se acoplado à Rosetta até aquela data, desde o encontro do conjunto com o cometa. A área de pouso, denominada Agilkia - em homenagem à Ilha de Agilkia, também no rio Nilo - após um grande concurso público realizado pela ESA,[41] fica na "barriga" do cometa, que tem a forma de um "pato de borracha".[42] [43]
A separação entre a sonda e o pousador foi confirmada pelo Centro Europeu de Operações Espaciais (ESOC) às 09:03 UTC. Como o tempo de viagem do sinal da nave Rosetta até a Terra nesta data era de 28min e 20s, a separação ocorreu no espaço às 08:35 UTC, como programado.[44] [9] Após cerca de sete horas de manobras de aproximação no espaço, o sinal confirmando a aterrissagem de Philae sobre a superfície do cometa Churyumov-Gerasimenko chegou à Terra às 16:03 UTC.[45] [46] [10]
Uma hora após o primeiro pouso, o Centro Aeroespacial Alemão em Colônia confirmou que os dois arpões que deveriam fixar o módulo pousador à superfície do cometa não dispararam. O pequeno propulsor localizado na parte superior de Philae, que deveria pressionar o módulo pousador contra a superfície do cometa e contrabalançar o coice resultante do disparo dos arpões de fixação à superfície durante o pouso, assim como evitar que um eventual quique na superfície do cometa fizesse com que o módulo levantasse voo novamente, não funcionou. Como de início não havia clareza sobre quão estável o módulo estaria repousando sobre o cometa, não houve nova tentativa de disparar os arpões, pois o coice resultante e a incerteza sobre a orientação da sonda poderiam causar novos problemas. O primeiro pouso, contudo, foi bastante brando, o que indica que a superfície do cometa é suave.[45] [10]
O contato por rádio com Rosetta e o módulo pousador, após uma interrupção programada devido ao posicionamento da sonda em relação à 67P/Churyumov-Gerasimenko, foi reestabelecido na manhã do dia seguinte, às 06:01 UTC / 07:01 CET.[47] Junto aos novos dados de telemetria e dos aparelhos científicos foram transmitidas as primeiras imagens a partir da superfície de um cometa, feitas pelo equipamento ÇIVA do módulo pousador.[48] Durante a descida, dados do instrumento CONSERT mostravam que o pousador estava a apenas 50 metros do local de pouso original, o que estava dentro da margem de erro de até 500 metros planejada pela ESA. Dados do instrumento para estudo do campo magnético ROMAP, a bordo do módulo pousador, revelaram que na verdade ocorreram três pousos. O primeiro ocorreu próximo ao horário programado, às 15:33 UTC. Como os dois arpões não dispararam, Philae quicou na superfície do cometa. O ambiente de baixa gravidade do cometa fez com que o segundo pouso ocorresse somente às 17:26 UTC, quando o módulo pousador quicou por uma segunda vez, vindo a pousar em definitivo somente às 17:33 UTC.[49] [50] [51] Segundo a ESA, o módulo pousador repousa de maneira estável sobre o cometa e tudo indica que Philae não levantará voo a partir do mesmo.[52] Contudo, o local de pouso exato ainda é desconhecido.[51]
Resultados científicos
Os resultados das medições magnéticas que foram feitas em novembro de 2014 pela sonda "Philae", que saltou duas vezes na superfície do cometa antes de se assentar, mostraram o primeiro resultado confiável do campo magnético de um cometa. Um valor quase zero fornece informações importantes sobre os campos magnéticos presentes nos primórdios do sistema solar. O resultado também lançou dúvidas sobre a idéia de que as forças magnéticas desempenharam um papel importante na formação de cometas.[53]
Em maio de 2016 foi confirmada pelo espectômetro de massa a presença de substâncias relacionadas à origem da vida na cauda do cometa: o aminoácido glicina, o elementofósforo, além de metilamina, etilamina, sulfeto de hidrogênio e cianeto de hidrogênio.[54] [55]
Vida microbial
Em 2015, os dois dos principais astrônomos da Agência Espacial Europeia dizem que os dados enviados pela Philae indica que o cometa poderia ser habitado por vida alienígena microbiana. A evidências demonstram que várias características do cometa, como sua crosta negra orgânica, são melhores explicadas pela presença de organismos vivos sob a sua superfície gelada. A sonda espacial Rosetta também confima ter pego estranhos "aglomerados" de material orgânico que se assemelham a partículas virais[56][57] .
Identificação errônea como um asteroide
Durante o seu segundo voo de aproximação, em novembro de 2007, a sonda espacial Rosetta foi erroneamente identificada como um asteroide próximo da terra, quando recebeu a designação 2007 VN84. Usando imagens feitas com um telescópio de 0,68 m da Catalina Sky Survey, um astrônomo "descobriu" a sonda espacial e a identificou como um asteroide de aproximadamente 20 m de diâmetro. Além disso, o astrônomo calculou uma trajetória para o recém-descoberto asteroide, na qual o mesmo passaria em13 de novembro de 2007 a uma distância de 5 700 km da Terra. Essa aproximação extrema da Terra, em termos astronômicos, levou à especulação de que existia um grande risco de colisão.[58] Contudo, o astrônomo Denis Denisenko percebeu que a trajetória coincidia com a da sonda espacial Rosetta, a qual estava usando a gravidade da Terra durante o seu voo de aproximação para poder seguir sua viagem em direção ao cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.[59] O Centro de Planetas Menores confirmou posteriormente em uma nota editorial que 2007 VN84 se tratava na verdade da sonda espacial.[60]
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