Egy kis melegségre vár a Philae

A model of the landing module "Philae" is pictured at the ESA/ESOC (European Space Agency / European Space Operation Center) in Darmstadt, western Germany, on November 12, 2014, as European probe Philae is poised to land on a comet, the culmination of a historic quest to explore an enigma of the Solar System. After a trek of more than a decade, the mini lab called Philae separated on schedule from its mother ship Rosetta. Philae is to land on 67P/Churyumov-Gerasimenko, a comet now more than 510 million kilometres (320 million miles) from Earth and racing towards the Sun. AFP PHOTO / DANIEL ROLAND

A Philae épségben elérte a 67P Csurjumov–Geraszimenko-üstökös felszínét. Rövid, de intenzív tudományos munka után utolsó leheletével elküldte a megszerzett adatokat a Földre. A közvélemény most az eredményekre, a Philae pedig kicsivel több napsütésre vár.

A vállalkozás tudományos jelentőségére, újszerűségére és a jelentős magyar közreműködésre való tekintettel rovatunkban az elmúlt évtizedben – különösen pedig azóta, hogy felgyorsultak az események – folyamatosan nyomon követtük az Európai Űrügynökség (ESA) Rosetta űrszondájának küldetését a 67P Csurjumov–Geraszimenko-üstököshöz (lásd idővonalunkat).

A küldetés november 12-én érte el (első) csúcspontját, amikor a Philae leszállóegység épségben leszállt az üstökös magjára. Történelmi jelentőségű tett volt, mert ilyenre az űrkutatás történetében még nem volt példa. A leszállás előtt bemutattuk annak részletes forgatókönyvét, majd szinte percről percre követtük az eseményeket.

Az első képrészlet a Philae egyik lábáról az üstökösmag felszínén Forrás: ESA

A leszállás napján, november 12-én élő közvetítést adtunk az eseményekről. Hírt adtunk a kritikus feladatot ellátó fúvóka hibájáról, majd a felszín sikeres eléréséről. Hamarosan kiderült, hogy a leszállóegység visszapattant a magról, szerencsére két óra elteltével végleg megérkezett, sőt, képet sugárzott. A repülésirányítók rekonstruálni próbálták a leszállóegység helyzetét, sőt arra gondoltak, hogy meg kellene próbálni kedvezőbb helyzetbe billenteni.

Amikor már minden mindegy volt, akkor a legkockázatosabb fúrást is elvégezték. A tervezett néhány nap elteltével lemerültek a tápegységek, de a Philae utolsó erejével még elküldte a mérési adatokat a Földre. Később a kutatók rekonstruálni tudták, merre repült a Philae a visszapattanása után a maghoz képest. Beszámoltunk az első eredményekről is, az üstökös hallhatóvá tett különös "zenéjéről", és arról is, hogy a Philae műszereivel egyszerű szerves molekulákat is kimutattak.

Mi történt a leszállás óta?

De mi történt azóta, hogy a Philae (talán csak átmenetileg) elhallgatott? Erről először Apáthy Istvánt (MTA Energiatudományi Kutatóközpont) kérdeztük, aki a Philae tíz tudományos műszere közül az egyiknek (ROMAP) kutatásvezetője, így a Rosetta irányítóközpontjából követhette a leszállás eseményeit. Apáthy István leszögezte, hogy használható adatok jöttek a Philae-ről, ezek tudományos feldolgozása jelenleg is folyik, publikálásukra még várni kell. Külön kiemelte, hogy ez mindkét magyar érdekeltségű tudományos kísérletre (DIM pordetektor és SPM plazmadetektor) is igaz, mindkettőről érkeztek eredmények.

Apáthy István elmondta, hogy az üstökös felszínének elérésekor működésbe kellett volna lépnie a Philae tetején egy sűrített gázzal működő fúvókának, amelyik nekinyomta volna a talajnak addig, amíg horgonyokat lő a talajba, és a hozzájuk erősített zsinórokat felcsévélve odaerősíti magát. A fúvóka nem működött, amit már a leszállás előtt két nappal tudták, ennek ellenére megkockáztatták a leszállást, bízva a horgonyokban. Tény viszont, hogy a két horgony egyikét sem sikerült kilőni, vagyis a Philae a felszínhez ütődés erejétől ugrott fel.

A Philae egyik horgonyának kísérleti példánya Forrás: dpa Picture-Alliance/AFP/Sven Hoppe

Ezzel kapcsolatban viszont dr. Szegő Károly (MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont) a Természet Világa ESA-különszámát bemutató sajtótájékoztatón elmondta, hogy talán szerencse is, hogy a horgonyok nem lőttek ki. Úgy tűnik ugyanis, hogy a mag felszínét borító pár centiméter vastag porréteg alatt a vártnál keményebb a felszín. Ha a horgonyokat kilövik, de azok nem tudnak a kemény anyagban megkapaszkodni, akkor – mivel a leszorító fúvókák nem működtek – a kilövés ereje a szökési sebességet meghaladó sebességgel rúgta volna vissza a Philae-t, így az örökre „elszállt” volna. Ehhez képest az is óriási eredmény, hogy a Philae megállapodott a felszínen és néhány napig eredményes munkát végzett.

A rádióhullámok terjedését vizsgáló CONSERT kísérlet mérései alapján a szakemberek megpróbálták behatárolni a Philae tényleges leérkezési helyét. A használt modellektől függően a leszállóegység most a kékkel vagy zölddel jelölt területen lehet. A két területet tüzetesen át fogják vizsgálni az OSIRIS nagyfelbontású kamerával Forrás: ESA

Apáthy István a jelenlegi helyzetet értékelve elmondta, hogy a leszállóhelyet úgy választották ki, hogy egy 12,4 órás tengelyforgási periódus alatt kb. 6 órán át süsse a Nap. Ez nemcsak a napelemek energiaszolgáltatása miatt lett volna fontos, hanem azért is, hogy ne hűljön ki nagyon a szonda. Az akkumulátorokat csak –5 Celsius-fok fölött lehet tölteni, még a kiválasztott helyen is minden ciklus azzal kezdődött volna, hogy fűtik az akkukat.

Most a tényleges leszállóhelyen a szondát fordulatonként csak 1 órán át süti a Nap, ezért a –50 – –60 fokos hőmérsékleten még a napelemekre eső kevés napsütés energiájával sem tölthetők. Ha a Naphoz közeledve a környező talaj és a szonda –5 fok fölé melegszik, fűtés nélkül is tölteni lehetne az akkukat. Így a tervezettnél jóval ritkábban és csak egyenként, de be lehetne kapcsolni műszereket. Különösen fontos lenne újra fúrni, és a CONSERT műszerrel rádiótomográfiás vizsgálatot végezni (rádióhullámokkal „átvilágítani” az üstökös testét).

Az üstökösmagból a Naphoz közeledve gázok szabadulnak fel Forrás: ESA

Az ESA először a felszín anyagára vonatkozó méréseket tette közzé. A felszín tulajdonságait elemző MUPUS kísérlet lényeges része lett volna, hogy a talajba lőtt horgonyok lassulását mérve következtet az anyag keménységére. A kísérletnek ez a késze elmaradt, de a MUPUS másik része jól működött. A műszer közvetlenül a leszállás előtt a felszín hőmérsékletét –153 Celsius-foknak mérte, de ez a leszállást követő fél óra alatt még 10 fokkal csökkent. Nyilván érdekes lett volna követni, hogyan változik a hőmérséklet a mag forgásától, a beeső kevés napfénytől függően, de erre egyelőre nem lesz lehetőség. Az akkumulátorok számára mindenesetre igen rossz hír a dermesztő hideg.

Váratlanul kemény jégréteg

A MUPUS másik egysége megpróbálta „belekalapálni” magát a talajba, de a legnagyobb teljesítményre kapcsolva is csak néhány milliméter mélységig jutott. Ebből kemény jégréteg jelenlétére következtettek. A hőmérsékleti térképezés alapján úgy gondolják, hogy a magot 10–20 centiméter vastag porréteg boríthatja, de ennek tetején helyezkedik el a kemény jégréteg. Mélyebben a jég valószínűleg porózus szerkezetű, legalábbis a mag alacsony átlagsűrűségéből (0,4 g/cm³) erre következtetnek.

A leszállás egészét illetően számunkra különösen fontos, hogy a magyar berendezések kifogástalanul működtek, a Rosettáról történt leválás előtt feltöltött akkumulátorok teljesítették, amit elvártak tőlük, az energiaellátás rendben volt. Éppilyen fontos, hogy a szintén magyar készítésű fedélzeti adatgyűjtő és számítógép továbbította az adatokat a Rosettára (az pedig a Földre), emellett tudományos a műszerek is működtek.

A Philae műszerei Forrás: Flickr/DLR German Aerospace Center

A Philae most hibernált állapotban várakozik az üstökösmag felszínén. A Naphoz közeledve napelemei a mostaninál több áramot tudnak termelni és az akkumulátorok talán elérik az „üzemi hőmérsékletüket”. A szakemberek bíznak abban, hogy akkor talán majd a Philae újra életre kelthető lesz. Erre azonban kevés a remény, a csodával lenne határos, ha mégis sikerülne.

A Rosetta anyaszonda viszont a mag körül keringve követi a Naphoz közeledő üstökös viselkedését. Most a 67P még mintegy 500 millió kilométerre jár a Naptól, jövő nyárra, a napközelség és a maximális aktivitás idejére ez 185 millió kilométerre csökken. Az üstökös növekvő aktivitása némi kockázatot jelent, mert a kiáramló porszemek kárt tehetnek a berendezésekben. Egyelőre azonban a Rosetta kitűnő állapotban folyamatosan dolgozik, az esetében joggal bízhatunk a sikeres folytatásban.

A Rosetta-küldetésről és a Philae eredményeiről volt szó az OzoneNetwork Egyenlítő című műsorának szerdai adásában, ahol Szalai Sándort, a Wigner Fizikai Kutatóközpont professzorát kérdezték.