Afbeelding tegoed: ESA
De Rosetta-missie van de European Space Agency zal het eerste ruimtevaartuig zijn dat ooit in een baan om de aarde draait en vervolgens op een verre komeet landt. Er is echter enige onzekerheid over de lancering vanwege een booster-ongeluk met een verbeterde Ariane-5 vorige maand. Het ruimtevaartuig moet eind januari worden gelanceerd om Wirtanen te ontmoeten; anders moet er een nieuwe doelstelling worden gekozen.
ESA's Rosetta wordt de eerste missie om in een baan om de aarde te komen en op een komeet te landen. Kometen zijn ijzige lichamen die door het zonnestelsel reizen en een karakteristieke staart ontwikkelen wanneer ze de zon naderen. Rosetta zal naar verwachting in januari 2003 aan boord van een Ariane-5-raket worden gelanceerd vanuit Kourou, Frans Guyana.
De beslissing over de lanceringsdatum zal worden genomen op dinsdag 14 januari 2003 (zie Arianspace's persbericht nummer 03/02 van 7 januari 2003 of kijk op de website http://www.arianespace.com). Het missiedoel is komeet Wirtanen en de ontmoeting zal plaatsvinden in 2011. De naam van Rosetta komt van de beroemde Rosetta-steen die bijna 200 jaar geleden leidde tot het ontcijferen van Egyptische hiërogliefen. Op dezelfde manier hopen wetenschappers dat het Rosetta-ruimtevaartuig de mysteries van het zonnestelsel zal ontrafelen.
Kometen zijn zeer interessante objecten voor wetenschappers omdat hun samenstelling weerspiegelt hoe het zonnestelsel was toen het nog heel jong was en nog steeds 'onaf', meer dan 4600 miljoen jaar geleden. Kometen zijn sindsdien niet veel veranderd. Door komeet Wirtanen te draaien en erop te landen, zal Rosetta essentiële informatie verzamelen om de oorsprong en evolutie van ons zonnestelsel te begrijpen. Het zal ook helpen ontdekken of kometen hebben bijgedragen aan het begin van het leven op aarde. Kometen zijn dragers van complexe organische moleculen die, wanneer ze door inslagen op de aarde worden afgeleverd, misschien een rol speelden bij het ontstaan van levende vormen. Bovendien hebben ‘vluchtige’ lichtelementen die door kometen worden gedragen mogelijk ook een belangrijke rol gespeeld bij het vormen van de oceanen en de atmosfeer van de aarde.
"Rosetta is een van de meest uitdagende missies die tot nu toe zijn ondernomen", zegt prof. David Southwood, ESA Director of Science. "Niemand heeft ooit een soortgelijke missie geprobeerd, uniek vanwege zijn wetenschappelijke implicaties en vanwege zijn complexe en spectaculaire interplanetaire ruimtemanoeuvres." Voordat Rosetta in 2011 haar doel bereikt, zal ze bijna vier keer om de zon cirkelen op brede lussen in het binnenste zonnestelsel. Tijdens zijn lange tocht zal het ruimtevaartuig extreme thermische omstandigheden moeten doorstaan. Zodra het dicht bij komeet Wirtanen is, zullen wetenschappers het door een delicate remmanoeuvre leiden; dan zal het ruimtevaartuig dicht bij de komeet draaien en er voorzichtig een lander op laten vallen. Het zal zijn alsof je op een kleine, snel bewegende kosmische kogel landt die op dit moment een bijna onbekende 'geografie' heeft.
Een geweldige 8-jarige interplanetaire trektocht
Rosetta is een ruimtevaartuig van 3 ton, ongeveer 3 meter hoog, met twee 14 meter lange zonnepanelen. Het bestaat uit een orbiter en een lander. De lander is ongeveer 1 meter breed en 80 centimeter hoog. Het zal tijdens de reis naar Komeet Wirtanen aan de zijkant van de Rosetta-orbiter worden bevestigd. Rosetta voert in totaal 21 experimenten uit, waarvan 10 op de lander. Ze zullen tijdens de meeste van hun 8-jarige trektocht naar Wirtanen in winterslaap worden gehouden.
Waarom duurt de cruise van Rosetta zo lang? Op het moment van de ontmoeting zal komeet Wirtanen net zo ver van de zon verwijderd zijn als Jupiter. Geen enkele launcher zou Rosetta daar rechtstreeks kunnen brengen. ESA's ruimtevaartuig zal snelheid halen uit de zwaartekrachtskicks van drie planetaire fly-by's: een van Mars in 2005 en twee van de aarde in 2005 en 2007. Tijdens de reis zal Rosetta ook twee asteroïden bezoeken, Otawara (in 2006) en Siwa (in 2008). Tijdens deze ontmoetingen schakelen wetenschappers de instrumenten van Rosetta in voor kalibratie en wetenschappelijke studies.
Lange reizen in de verre ruimte brengen veel gevaren met zich mee, zoals extreme temperatuurschommelingen. Rosetta zal de goedaardige omgeving van de bijna-aardse ruimte verlaten voor de donkere, ijskoude gebieden buiten de asteroïdengordel. Om deze thermische belastingen te beheersen, hebben experts vóór de lancering zeer zware tests uitgevoerd om het uithoudingsvermogen van Rosetta te bestuderen. Ze hebben bijvoorbeeld de buitenoppervlakken verwarmd tot meer dan 150 graden Celsius en vervolgens snel afgekoeld tot -180 graden Celsius in de volgende test.
Wetenschappers zullen het ruimtevaartuig volledig reactiveren voorafgaand aan de ontmoetingsmanoeuvre van de komeet in 2011. Vervolgens zal Rosetta rond de komeet draaien, een object van slechts 1,2 kilometer breed, terwijl het met 135.000 kilometer per uur door het binnenste zonnestelsel vaart. Op het moment van de ontmoeting, ongeveer 675 miljoen kilometer van de zon, zal Wirtanen nauwelijks oppervlakte-activiteit vertonen. De karakteristieke coma (de 'atmosfeer' van de komeet) en de staart zullen zich nog niet hebben gevormd vanwege de grote afstand tot de zon. De staart van de komeet bestaat uit stofdeeltjes en bevroren gassen van het oppervlak van de komeet die verdampen als gevolg van de hitte van de zon.
Zes maanden lang zal Rosetta het oppervlak van de komeet uitgebreid in kaart brengen, alvorens een landingsplaats te selecteren. In juli 2012 zal de lander zichzelf vanaf een hoogte van slechts een kilometer uit het ruimtevaartuig laten schieten. Touchdown vindt plaats op loopsnelheid - minder dan 1 meter per seconde. Onmiddellijk na de landing zal de lander een harpoen in de grond vuren om te voorkomen dat hij van het oppervlak terugkaatst in de ruimte. Het moet dit doen omdat de extreem zwakke zwaartekracht van de komeet alleen de lander niet zal vasthouden. De werking en wetenschappelijke waarnemingen op het oppervlak van de komeet duren minimaal 65 uur, maar kunnen vele maanden aanhouden.
Tijdens en na de landingsoperaties zal Rosetta doorgaan met het cirkelen en bestuderen van de komeet. Rosetta zal het eerste ruimtevaartuig zijn dat van dichtbij de veranderingen in een komeet waarneemt wanneer de komeet de zon nadert en zijn coma en staart groeit. De reis eindigt in juli 2013, na 10,5 jaar avontuur, wanneer de komeet het dichtst bij de zon staat.
Ter plaatse een komeet bestuderen
Het doel van Rosetta is om een komeet tot in detail te onderzoeken. De instrumenten op de baan van Rosetta bevatten verschillende camera's, spectrometers en experimenten die werken met verschillende golflengten - infrarood, ultraviolet, magnetron, radio - en een aantal sensoren. Ze bieden onder meer afbeeldingen met een zeer hoge resolutie en informatie over de vorm, dichtheid, temperatuur en chemische samenstelling van de komeet. De instrumenten van Rosetta analyseren de gassen en stofdeeltjes in de zogenaamde coma die ontstaat wanneer de komeet actief wordt, evenals de interactie met de zonnewind.
De 10 instrumenten aan boord van de lander zullen ter plaatse een analyse uitvoeren van de samenstelling en structuur van het oppervlak en het ondergrondse materiaal van de komeet. Een boorsysteem neemt monsters tot 30 centimeter onder het oppervlak en voert deze naar de 'compositieanalysatoren'. Andere instrumenten meten eigenschappen zoals de sterkte, dichtheid, textuur, porositeit, ijsfasen en thermische eigenschappen in de buurt van het oppervlak. Microscopische studies van individuele korrels zullen ons over de textuur vertellen. Daarnaast zullen instrumenten op de lander bestuderen hoe de komeet verandert tijdens de dag-nacht cyclus, en terwijl hij de zon nadert.
Grondoperaties
Gegevens van de lander worden doorgestuurd naar de orbiter, die ze opslaat voor downlink naar de aarde bij het volgende grondstationcontact. ESA heeft een nieuwe deep-space antenne geïnstalleerd in New Norcia, nabij Perth in West-Australië, als de belangrijkste communicatieverbinding tussen het ruimtevaartuig en de ESOC Mission Control in Darmstadt, Duitsland. Met deze parabolische antenne met een diameter van 35 meter kan het radiosignaal afstanden van meer dan 1 miljoen kilometer van de aarde bereiken. De radiosignalen, die met de snelheid van het licht reizen, hebben tot 50 minuten nodig om de afstand tussen het ruimtevaartuig en de aarde te overbruggen.
Het Science Operations Center van Rosetta, dat verantwoordelijk is voor het verzamelen en verspreiden van de wetenschappelijke gegevens, zal een locatie delen bij ESOC en ESTEC in Noordwijk, Nederland. Het Lander Control Center bevindt zich in DLR in Keulen, Duitsland, en het Lander Science Center in CNES in Toulouse, Frankrijk.
Rosetta bouwen
Rosetta werd in 1993 als missie geselecteerd. Het ruimtevaartuig is door Astrium Duitsland gebouwd als hoofdaannemer. Belangrijke onderaannemers zijn Astrium UK (platform voor ruimtevaartuigen), Astrium France (avionica voor ruimtevaartuigen) en Alenia Spazio (assemblage, integratie en verificatie). Het industriële team van Rosetta telt meer dan 50 aannemers uit 14 Europese landen en de Verenigde Staten.
Wetenschappelijke consortia van instituten uit heel Europa en de Verenigde Staten hebben de instrumenten op de orbiter geleverd. Een Europees consortium onder leiding van het Duitse Aerospace Research Institute (DLR) heeft de lander geleverd. Rosetta heeft ESA 701 miljoen euro gekost in 2000 economische omstandigheden. Dit bedrag is inclusief de lancering en de gehele periode van ontwikkeling en missieoperaties van 1996 tot 2013. De lander en de experimenten, de zogenaamde 'payload', zijn niet inbegrepen omdat ze door de lidstaten worden gefinancierd via de wetenschappelijke instituten.
