Philae (űrszonda)

A Philae leszállóegység felülnézete

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.

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.

A leszállás

2014. november 12-én a felélesztést követően a diagnosztika a Philae leszorító fúvókájának (ADS) hibáját mutatta, a másik két felszínfogást segítő eszköz (LG, és horgonyok) hibátlan működése miatt az ESA mégis a Rosetta és Philae szétkapcsolódása mellett döntött. A leszállóegység a hordozó szondáról leválás után 7 órás "szabadeséssel", ballisztikus pályán közelítette meg üstököst, majd sikeresen landolt.

A felszínre érés során a lábai tompították az ütközést, azonban a lehorgonyzásra szánt szigonyok meghibásodása miatt nem lőtte ki azokat; kétszer is felpattant a felszíntől, első alkalommal attól kb. 1 km-re elemelkedett. A következő 1 óra 50 percben szabadeséssel mozgott a felszín felé, majd beleütközve újból eltávolodott tőle - ezúttal 7 perc alatt kisebb távolságra - végül az eredetileg kijelölt leszállási helytől kb. 1 km-re nyugalmi helyzetbe került. Földi kommunikációra az elektromosenergia-igény csökkentésére átjátszóállomásként a keringő űrszondát használja. A Philae a következő Twitter üzenetet küldte a Földre: "Philae Lander@Philae2014: Touchdown! My new address: 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 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.

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

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
• Rosetta Lander an article by Andrew J Ball, 1997.
• Philae site at gwdg.de
• Experiments German page with all onboard experiments.
• Philae image of Mars in 2007
• November 12-én megint óriásit ugrik az emberiség