Konstnärens intryck av Rosetta när den flög av asteroiden Steins den 5 september, 2008 Bild av C. Carreau, med tillstånd av ESA Lurar i vårt solsystems avlägsna inlandet finns två samlingar av isiga kroppar, de frusna resterna av vårt solsystems bildande år. Ett, de Kuiperbälte , ringer solen strax bortom Neptuns bana. Den andra, de Oort moln , omger det lokala rummet någonstans mellan 5, 000 och 100, 000 astronomiska enheter borta från solen (1 AU är det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen, ungefär 93 miljoner mil, eller 150 miljoner kilometer). När en frostig invånare i något av de kalla samhällena avgår för att söka äventyr i det inre solsystemet, vi kallar det en komet.
De gamla grekerna misstro dessa "långhåriga" hippy "stjärnor" som oregelbundna tecken på olycka, men moderna astronomer värdesätter kometer för de glimtar de erbjuder i solsystemets förflutna. Som frusen, primitiva föremål täckta av flyktiga ämnen, de fungerar som kylförvaring för byggstenarna i vårt solsystem. Som förråd för kolet, väte, syre och kväve som bildar nuklein och aminosyror, de kan också hjälpa till att förklara hur livet uppstod på vår planet [källa:ESA].
Vår kunskap om kometer har tagit fart de senaste decennierna, drivs av en rad rymdfarkoster som flyger till, möte med och till och med rammning av de smutsiga isbollarna [källa:ESA]:
Ju närmare vi kan komma desto bättre:En komets ljushet bleknar bredvid glansen av dess stjärnklara bakgrund, så den trotsar enkel observation från landbaserade eller orbitala observatorier. Det ljusnar tillmötesgående från avgasning , avlägsnande av material när det svänger i solen, men då ett omgivande moln av gas och damm, eller koma , döljer synen på sin kärna.
Med International Rosetta Mission, vi landade en rymdfarkost på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i november 2014 med planer på att åka runt den i solen.
Farkosten måste vara lika smidig som en shuttlepilot och nästan lika självförsörjande som en besättning av oljeborrande grovhalsar, för dess tillvägagångssätt var tvunget att undvika allt som kometen slängde och dess radioanslutning till uppdragskontroll närmade sig en 50-minuters fördröjning [källa:ESA]. Nu utplacerad, duon orbiter och lander kommer att försöka ta itu med några av de många obesvarade frågorna kring kometer och bildandet av vårt solsystem.
Konstnärens intryck av Rosetta som anländer till kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko i augusti 2014 Bild av C. Carreau, med tillstånd av ESA Fånga en hastig komet, än mindre att landa på en, kräver trick-shot biljard i astronomisk skala. Tänk dig att piska ett kullager i en cirkel i slutet av en sträng. Nu bilden försöker träffa lagret med en annan snöre och kullager. Försök nu med storlek:Om strängen är 0,9 meter lång, då skulle de två kullagren mäta en skalekvivalent på 10 nanometer och 4 pikometrar, mindre än en antikroppsmolekyl och en väteatom.
Låt oss nu prata hastighet och kraft. Rosetta är en aluminiumlåda som mäter 9,2 x 6,9 x 6,6 fot (2,8 x 2,1 x 2,0 meter) och väger cirka 6, 600 pund (3, 000 kilo) vid lanseringen. Flygforskare behövde hantverket för att fånga kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, en sned klump som mäter ungefär 3 x 5 miles (3 x 5 kilometer) och färdas vid ett klipp på upp till 83, 885 mph (135, 000 km / h) [källor:ESA; ESA].
Det finns bara ett problem:Vi gör inte rymdfarkoster som kan göra detta. Istället, Rosetta sköt först in i en parkeringsbana runt jorden på en Ariane 5 -raket. Därefter avgick det på ett 10-årigt loop-the-loop-uppdrag genom solsystemet, upplåningshastighet från gravitationsslingor förbi Mars (2007) och jorden (2005, 2007, 2009). När du korsar huvud asteroidbältet, Rosetta gjorde också observationer av asteroider 2867 Steins (5 september, 2008) och 21 Lutetia (10 juli, 2010) [källor:ESA; ESA; ESA; ESA].
Skrek med på en kurvad avlyssningskurs, den övervintrande Rosetta vaknade när den närmade sig sitt möte runt 3,5 AU från solen. För det kom varmt, det tillbringade januari till maj 2014 med jämna mellanrum att knacka på sina bromspropeller, ramla ner till en relativ hastighet på 6,6 fot per sekund (2 meter per sekund). I augusti, när den satte in sig i en bana, att hastigheten sjönk ytterligare, till några centimeter per sekund [källor:ESA; ESA].
Sedan, som en bröllopsfotograf, hantverket tillbringade lite tid med att undvika, ta bilder och leta efter de bästa belysningsförhållandena. Europeiska rymdorganisationens uppdragskontroll använde dessa skott för att beräkna kometens position, storlek, form och rotation. Väl i omloppsbana, Rosetta kartlade kometen och observerade rotationsaxelriktningen, vinkelhastighet, stora landmärken och andra grundläggande egenskaper - allt som behövs för att planera fem potentiella landningsplatser [källor:ESA; NASA].
I november, Rosetta släppte sin landare från cirka 1 kilometer över kometen. Philae var beräknad att röra sig i mänsklig gånghastighet, använder sina flexibla ben för att dämpa sin rebound och en harpun för att förankra den mot kometens låga gravitation, men landningen gick inte riktigt som planerat. Därifrån, det kommer att köra kometen i och runt solen, göra observationer så länge det går. Uppdraget är planerat att slutföras i december 2015 [källor:ESA; ESA; NASA].
Comet Mission FirstsI november 2014, Rosettas Philae -landare gjorde den första kontrollerade landningen på en komet. Här är några andra kometer först:
När Philae -landaren rörde sig, det blev det första fartyget någonsin att göra en kontrollerad landning på en kometkärna, men detta är långt ifrån det enda rekordet det kommer att sätta. Anmärkningsvärt, det kommer att vara det första fartyget som vågar utöver det stora asteroidbältet enbart på solenergi, trots att, på 800 miljoner mil (800 miljoner mil), solljuset sjunker till knappt 4 procent av jordens nivåer. Landaren kommer också att ta de första skotten som någonsin tagits på en komets yta, medan Rosetta blir den första rymdfarkosten som kretsar kring en komets kärna, den första som flyger wingman till en inkommande komet och den första som bevittnar dess solinducerade förändringar på nära håll [källor:ESA; ESA].
Orbitern är värd för olika prylar som planeras att arbeta tillsammans med landarens utrustning. Ultravioletta och termiska avbildande spektrometrar, tillsammans med ett mikrovågsinstrument, kommer att analysera koma och hjälpa landaren att studera kometens kärna och koma-relaterade avgasning. En inbyggd radiovågsmätare kommer också att hjälpa Philae att studera kometens inre struktur. Rosetta kommer att analysera koma -dammet ytterligare med hjälp av en jonmassanalysator, en spannmålsanalysator och dammackumulator, och ett dammanalyssystem för mikroavbildning. Andra instrument kommer att studera komets atmosfär, jonosfär och plasmamiljö, inklusive temperatur, hastighet, gasflödestäthet och magnetfält. Rosetta har också en dubbel smal-/vidvinkelkamera som ser i det synliga, nära infrarött och nära ultravioletta våglängder.
Landaren genomför 10 experiment för att observera, prova och analysera kometens sammansättning, stöds av ett borrsystem som kan borra upp till 23 cm och leverera material till instrument ombord. Bland dem finns en alfa-protons röntgenspektrometer, som skiljer kemiska grundämnen genom att exponera ett prov för en radioaktiv källa och analysera energispektra för studsade alfapartiklar, protoner och röntgenstrålar [källor:ESA; NASA].
Philae har också ett synligt och infrarött kamerasystem med panoramautsikt, tillsammans med en landningsavbildare. Den kommer att använda ett radiovågs -ljudsystem för att kartlägga kometens kärnstruktur och ett elektrisk ljud- och akustiskt övervakningssystem för att få en känsla av kometens mekaniska och elektriska egenskaper. En multifunktionssensor kommer att studera yta och underjordiska egenskaper, och en magnetometer och plasmamonitor kommer att spåra kroppens magnetfält och laddade partikelmiljö [källor:ESA].
Två gasanalysatorer kommer att reda ut kometens ytmakeup. Ett, COSAC, kombinerar en gaskromatograf och masspektrometer. Den andra, PTOLEMI, använder en jonfällmasspektrometer för att analysera fasta ytor och atmosfäriska gaser [källor:ESA; NASA].
Det är mycket utrustning för att passa in i två små lådor, men decennier av lansering av sonder har lärt ESA och NASA en sak eller två om packning.
Asteroider:Kometära kusinerForskare ser asteroider och kometer som nära släktingar. Faktiskt, några asteroider - den sort som består av lösa samlingar av damm - kan en gång ha varit kometer. Astronomer tror också att avförflyktigade korttidskometer från Kuiperbältet kan hamna runt solen som steniga massor. Denna hypotes illustreras bäst av Chiron, en massiv, halvfryst asteroid, eller centaur objekt , runt solen precis utanför Saturns bana.
För att hjälpa till att belysa dessa frågor och andra, Rosetta använde sin tid på att flyga genom det stora asteroidbältet för att studera två dåligt förstådda asteroider, 21 Lutetia och 2867 Steins.
Läs mer
Jag har skrivit i tidigare artiklar om den svindlande komplexiteten att skjuta upp ett rymdfarkoster till en specifik planetarisk plats eller längs en viss bana i rymden. Även om vi vet - eller åtminstone, studera - banor för många objekt, planeter och månar, avstånden och hastigheterna är väl, astronomisk, för att inte säga någonting om de dragkraftsbåtar som utövas av de olika massorna som kretsar runt solen.
Så häpnadsväckande som sådana prestationer är, ofta är det svåraste med ett rymduppdrag att inte komma dit, utan snarare överleva resan. Vi tenderar att ta det för givet att, förutsatt att lanseringen går bra och ingen förväxlar metriska med engelska enheter, båten kommer att fungera. Jag garanterar dig forskarna och ingenjörerna som designar, bygga, (testa, testa, test) och lansera dessa farkoster är inte så sjunga om det. Som det spotty-at-best track record of early planetary sonder illustrerar, konstruera ett hantverk för att överleva stränghet i rymden och viloläget i månader, än mindre ett decennium (!), betraktar fortfarande som en av de mest extraordinära tekniska prestationerna som någonsin försökt - och det är innan du spänner din noggrant monterade samling av instrument, styrsystem och framdrivning på en av de kontrollerade explosioner vi kallar raketer.
