Philae (űrszonda)

A Philae (régebbi nevén RoLand) az Európai Űrügynökség Rosetta űrszondájának leszállóegysége, amelynek fedélzeti vezérlő és adatgyűjtő számítógépének szoftverét magyar fejlesztők készítették. 2014. november 12-én megérkezett a 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökösre, ezzel az első ember által alkotott eszköz lett, amely leszállt egy üstökösön és fényképeket küldött a felszínéről.

Philae
Űrügynökség	Európai Űrügynökség
Küldetés típusa	leszállóegység
Indítás dátuma	2004. március 2.
Indítás helye	Guyana Űrközpont 3. indítóállás
Hordozórakéta	Ariane 5G+
A Wikimédia Commons tartalmaz Philae témájú médiaállományokat.

A Philae leszállóegység felülnézete

A leszállóegység a nevét a Nílus Philae nevű szigetéről kapta, ahol egy obeliszket találtak, melyet a rosette-i kővel együtt az egyiptomi hieroglifák megfejtéséhez használtak.

A küldetés

A szonda eredetileg a 46P/Wirtanen üstökössel találkozott volna. Az Ariane 5 hordozórakéta egyik sikertelen indítása miatt vált szükségessé, hogy a kitűzött célt a 67P/Csurjumov–Geraszimenko üstökösre módosítsák. Az üstökös tömegéből adódó nagyobb ütközési sebesség miatt a leszállító szerkezetet (landing gear) módosítani kellett. A felbocsátási időpont és a cél módosításán kívül a misszió menete változatlan maradt.

A Philae küldetése, hogy leszálljon az üstökösmag felszínén, és adatokat küldjön az üstökös összetételéről. A Deep Impact szondától eltérően ez nem becsapódó egység. 2006-os ellenőrzés szerint a műszerekkel komoly probléma nem merült fel. A leszállóegység és néhány műszere a 2007. február 25-i Mars-megközelítés során működött először autonóm módon. A CIVA kamerarendszer néhány képet készített, miközben a többi műszer ki volt kapcsolva; a ROMAP méréseket végzett a Mars magnetoszférájában. A többi műszernek az elemzéshez közvetlen felszíni kontaktusra van szüksége, így ekkor ki voltak kapcsolva.

Felépítése

A fő szerkezeti egység szénszál erősítésű műanyagból készült lemez, amely a mechanikai stabilitást szolgálja, melyhez egy hatszög alakú „szendviccsel” van rögzítve a műszerek elhelyezésére szolgáló platform. Teljes tömege kb. 100 kg. A külső burkolatot energiatermelő napelemek borítják.

• 
  Az űrszonda és a leszállóegység sematikus rajza
• 
  Philae a Rosettára erősítve
• 
  A műszerek elhelyezése
• 
  A Philae leszállásáról készült elképzelés (fantáziarajz)
• 
  A Philae támasz-végződései, csavaros megoldással

Műszerek

A leszállóegység hasznos terhe 10 tudományos műszer, melyek kb 26,7 kg-nyi össztömeggel a leszállóegység teljes tömegének csaknem harmadát teszik ki.

• APXS (Alpha Proton X-ray Spectrometer = Alfa proton röntgen spektrométer): Az APXS a leszállóegység alatti felszín vegyi összetételét elemzi. A műszer a Mars Pathfinder APXS műszerének egy javított változata.
• COSAC (The COmetary SAmpling and Composition ~ üstökös mintavevő és elemző): A kombinált gázkromatográf és repülési időben működő tömegspektrométer elvégzi a felszíni minták elemzését, és meghatározza az illékony komponensek összetételét.
• Ptolemy (az üstökösmag illanó anyagainak összetételét vizsgáló műszer)
• CIVA (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer = üstökösmag infravörös és látható tartomány analizátor)
• ROLIS (Rosetta Lander Imaging System = Rosetta leszállóegység kamera - a leszállóegység alatti üstökösfelszín közeli "mikroszkópos" vizsgálatára)
• CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission ~ üstökösmag rádióhullám-terjedési kísérlet). A Consert radarja a Philae és a keringő egység által kibocsátott elektromágneses hullámok magon keresztüli terjedésének a vizsgálatával végzi a mag tomográfiáját, mellyel meghatározható az üstökösmag belső szerkezete és következtethetünk összetételére.
• MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science = többcélú tudományos műszer az üstökös felszíni és felszín alatti tulajdonságainak vizsgálatára)
• ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor = Rosetta leszállóegység magnetométer és plazmamonitor)
• SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment = felszíni elektromos, hang- és akusztikus monitorozó kísérlet)
• SD2 (The sampling, drilling and distribution subsystem = Mintavevő, fúró és elosztó alrendszer)

A tíz leszálló műszer, a tizenegy tudományos műszer tervezéséhez, fejlesztéséhez, valamint megépítéséhez magyar szakértők is hozzájárultak:

• KFKI RMKI és SGF Kft: a Philae leszállóegység hibatűrő fedélzeti vezérlő és adatgyűjtő számítógépének (CDMS) fejlesztése
• KFKI RMKI: öt különböző mérőberendezést tartalmazó plazma-mérőrendszer (RPC) fejlesztésében való részvétel, amely a Rosetta orbiter műszere
• KFKI AEKI: a Philae leszállóegység két tudományos műszerének tervezése és elkészítése
• Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem: Philae leszállóegység fedélzeti energiaellátó és -elosztó rendszer (PSS) tervezése

Történet

Leszállás

2014. november 12-én a felélesztést követő működtetési próba azt mutatta, hogy a Philae tetejére épített és annak elsődleges rögzítésére szolgáló kilövő berendezés (ADS) nem működött. Mivel ennek kijavítására nem volt lehetőség és a két másik, felszínfogásra szolgáló eszköz (LG és horgonyok) hibátlanul szerepelt, az ESA a Philae-nek az üstökösre való leszállása mellett döntött.

A leszállóegység a hordozó szondáról leválás után 7 órás „szabadeséssel”, ballisztikus pályán közelítette meg üstököst, majd látszólag sikeresen landolt.

Philae felszínre érkezése során (a leszállási ütközés meglepő enyhesége miatt) a lehorgonyzásra szánt szigonyok nem működtek, emiatt kétszer is felpattant a felszínről. Az első felpattanás 38 cm/s sebességgel történt, ami szerencsére nem haladta meg az üstököstől való 44 cm/s-os szökési sebességet. A Philae kb. 1 km-re elemelkedett, ezt követően 1 óra 50 percig szabadeséssel mozgott a felszín felé, majd beleütközve újból eltávolodott tőle – ezúttal 7 perc alatt kisebb távolságra –, végül az üstökös jeges, poros talaján való több méteres megcsuszamlás után, az eredetileg kijelölt leszállási helytől kb. 1 km-re, egy durva, kissé sziklás talajú, árnyékos helyen, a háromból két horgonyra támaszkodva, a függőlegestől 30°-kal megdőlve, de működő műszerekkel megállt. A harmadik rögzítőelem hiányában a mintavételre tervezett talajfúrás kényesebb feladat. Az irányítócsoport a kiküldetést úttörő feladatnak tekinti; még a landolóeszköz hiányosságait is számításba véve, mert a műszerek feladatuk 80%-át nem nagy késedelemmel a landolás után energiapótlás nélkül is sikeresen elvégezték.

Első üzenet

Philae a következő Twitter üzenetet küldte a Földre: "Philae Lander@Philae2014: Touchdown! My new address: 67P! #CometLanding". A Twitter üzenetet minden európai nyelven elküldte a szonda, így magyar nyelven is "Philae Lander@Philae2014: Landoltam! Az új címem: 67P! #CometLanding". A leszállás idején a rádióüzenet 28 perc alatt ért a Földhöz. Néhány órával később a CIVA elküldte az első néhány panoráma fényképet a Philae közvetlen környezetéről az üstökös felszínéről.

A műszerek első adatai

COSAC

Érzékelte legalább 3 szénatomot tartalmazó molekula jelenlétét.

MUPUS

Megmérte az üstökös belsejében uralkodó hőmérsékletet (-150 °C), de a szigony csak néhány centiméterre tudott a 10–20 cm vastag porral takart, nagy keménységű jégfelszínbe behatolni.

SD2

Ez a fúró még nem működött az energiaszolgáltatás hiányában, és Philae egyik tartólábának lazasága miatt. Az akkumulátorok feltöltött állapota kell hozzá.

SESAME-CASSE

A tartólábak végére erősített akusztikus érzékelőműszer rögzítette a leszállás által keltett lökésből származó rezgés lefolyását.

CONSERT

Ennek segítségével lehetett megállapítani a robot helyzetét, ami landolási helyén nem volt látható.

ROMAP

Ennek a magnetométernek a segítségével tudta a kutatócsoport megállapítani a szonda landolás utáni helyzetét.

Kényszerpihenés

Földi kommunikációra az elektromosenergia-igény csökkentésére átjátszóállomásként a keringő űrszondát használja.

A felszíni működés időtartamát egy hétre tervezték, de a lehetőségektől függő több hónapos kibővített misszióra is fel volt készítve. Mivel a leszállóegység nem a kiválasztott helyen, hanem a tervezettől egy kilométerre távolabb, részben árnyékos helyen landolt, ezért a napelemből történő energiaellátása nem elégséges (az üstökös forgásából adódó 12,4 órás periódus alatt a számított 6-7 órás napsütés helyett csak 1,5 óráig éri a Nap), így a beépített akkumulátorai energiáját használta, amik azonban összesen csak legfeljebb 2,5 napos működést tettek lehetővé. A tervek szerint az üstökös fúrását ennek az időszaknak a vége felé kísérlik meg, mert fennáll a veszélye annak, hogy ekkor elszakad a felszíntől és az a küldetés végét jelenti.

Az árnyékban pihenő űreszköz hibernált, alvó állapotba került, és sokáig így is marad, újraélesztésére akkor lesz esély, amikor az üstökös a pályáján újra napközelbe ér és a leszállóegység napelemei feltölthetik az akkumulátorokat.

Második üzenet

„Hello Earth! Can you hear me?”

2015. június 13-án a leszállóegység 85 másodpercre kapcsolatba lépett a Rosetta szondával. A Földre továbbított üzenet szerint az egység jó állapotban van, üzemi hőmérséklete -35˚C, és 24 watt áll a rendelkezésére.

Fordítás

• Ez a szócikk részben vagy egészben a Philae_(spacecraft) című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

• sciencedaily.com: Three touchdowns for Rosetta’s lander 2014-11-14

További információk

A Wikimédia Commons tartalmaz Philae (űrszonda) témájú médiaállományokat.

• Rosetta website, sci.esa.int
• Rosetta Lander an article by Andrew J Ball, 1997., open.ac.uk
• Philae site, roland.mpae.gwdg.de
• Experiments, bernd-leitenberger.de
• Philae image of Mars in 2007, esa.int
• November 12-én megint óriásit ugrik az emberiség, index.hu
• Kitüntetettjeink 2015. március 15. alkalmából II. – a Rosetta-program mérnökei, csillagaszat.hu