Ruimtesonde Rosetta komt na tien jaar aan bij verre komeet

Ruimtesonde haakt voor het eerst aan bij een komeet in zijn baan om de zon.

Het allereerste langdurige rendez-vous van een ruimtesonde met een komeet in de geschiedenis is een feit: Rosetta is aangekomen bij komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Na een reis van tien jaar, vijf rondjes om de zon en ruim zes miljard kilometer kan het unieke onderzoek aan een van de meest primitieve hemellichamen gaan beginnen.

door

De spanning was groot op de ochtend van woensdag 6 augustus 2014 voor onderzoekers van de Europese Ruimtevaart organisatie (ESA). Maar om half 12 kon men opgelucht ademhalen. Ze kregen toen het signaal van ruimtesonde Rosetta, op 405 miljoen kilometer afstand van de aarde, dat de start van haar baan om de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G) bevestigt. Sinds Rosetta is ontwaakt uit haar ‘winterslaap’ in januari was ze nog tien orbit correction manoeuvres (OCM) verwijderd van de baan. OCM’s bestaan uit zogenoemde thruster burns, inspanningen van de stuwraketten aan boord in een bepaalde richting. De meeste daarvan duurden wel zeven uur, bedoeld om de sonde af te remmen en richting te geven tijdens haar achtervolging. Na de lange reis is de laatste thruster burn om elf uur verricht en heeft Rosetta het laatste zetje gekregen om in de baan terecht te komen: de aankomst is nu een feit en het onderzoek kan beginnen.

Smooth region on the base of the body section by osiris narrow angle camera received 6 augustus with boulders craters and cliffs

Rosetta maakte na aankomst voor het eerst foto’s met hoge resolutie van komeet 67P/G-C. Europese ruimtevaart organisatie (ESA)

Permission to land

De langdurige rendez-vous met de komeet is de eerste primeur van de drie die de missie in totaal moet behalen. Er zijn eerdere ontmoetingen geweest tussen ruimtesondes en kometen, maar dit is de eerste keer dat een sonde echt aanhaakt bij de komeet in zijn baan om de zon. Voorgaande onderzoeken waren gebaseerd op korte ‘_fly-by’s_’. De volgende primeur laat niet meer lang op zich wachten. Rosetta zal in november haar robotlander Philae op de komeet laten landen. De komende weken zal ze zich vooral richten op het in kaart brengen van het oppervlak van de komeet, zodat een geschikte landingsplaats kan worden gevonden voor Philae. Hier is al een begin voor gemaakt, toen Rosetta in juni metingen deed aan de infraroodstraling afkomstig van de komeet. Hier konden onderzoekers de temperatuur van afleiden: -70 graden Celsius. Gezien de afstand tot de zon (555 miljoen kilometer) is dit hoger dan men verwachtte. Het was al bekend dat 67P/G-C weinig licht weerkaatste en daarom waarschijnlijk weinig ijs en veel stof aan het oppervlak had. De temperatuur wijst eveneens op deze samenstelling.

Lander

De robotlander Philae zal in november op de komeet geplaatst worden door Rosetta. Europese ruimtevaart organisatie (ESA)

Verdere informatie over het oppervlak wordt verkregen door metingen aan de zogenoemde coma van de komeet. Dit is de gaswolk om de komeet, die bestaat uit gesublimeerd (van vaste vorm naar gasvorm) ijs uit de kern. Dit gas kan leiden tot twee verschillende kenmerkende staarten. De eerste is een ionenstaart. Die bestaat uit door zonnestraling afgebroken moleculen uit de coma, en verschijnt in de richting van de zon af. De andere is de stofstaart, die bestaat uit deeltjes die worden ‘weggeslingerd’ als gevolg van de gasvorming. Deze zijn zwaarder en zweven daardoor achter de komeet aan. Ze weerkaatsen ook licht waardoor ze een witte kleur hebben.

Bad-eendje

De foto’s die vanaf het moment dat de komeet in zicht kwam zijn gemaakt hebben voor een verrassing gezorgd. In juli werd duidelijk dat de komeet een vorm heeft van een ‘bad-eendje’: het lijken twee stukken, verenigd door een nek. In latere foto’s met hogere resolutie werd dit alleen maar duidelijker. Door de vorm ontstaan meer schaduwplekken, wat nadelig is voor de op zonne-energie opererende lander Philae.

Comet on 3 august 2014 node full image 2
Europese ruimtevaart organisatie (ESA)

Door dagelijkse metingen van de gasvorming en het vrijkomen van het gas kunnen onderzoekers van ESA zien hoe dit proces, ook wel activiteit genoemd, verandert naarmate de komeet dichter bij de zon komt. Daar is nu al mee begonnen op globale schaal. Maar ook lokale metingen zijn nodig om conclusies te trekken over het oppervlak, zoals de porositeit. Dit is eveneens van belang voor de landing van Philae.

Tijdcapsules

Na de landing van Philae zal Rosetta nog ruim een jaar bij de komeet blijven terwijl deze de zon nadert. Metingen tijdens deze reis worden uitgevoerd door Rosetta (met elf instrumenten) en Philae (tien instrumenten) apart, maar samen zullen ze ook de kern van de komeet onderzoeken. Omdat Rosetta rond de komeet blijft zweven, kunnen zij en Philae zich aan weerszijden van de komeet opstellen. Door bepaalde straling naar elkaar te sturen en te registreren hoe deze onderweg door de kern verandert, kunnen onderzoekers veel leren over de kern.

Dit laatste deel van de missie biedt een unieke kans om te zien hoe de komeet op de toenemende zonnestraling reageert en hoe ze zijn opgebouwd. Kometen zijn een van de meest primitieve hemellichamen, overblijfselen van het ontstaan van ons zonnestelsel. Ze zijn daarom een soort tijdscapsules uit die begintijd. Zo bestaat de hypothese dat kometen water en organische materialen, zoals aminozuren, naar de aarde hebben gebracht. Ze zouden dus wel eens in grote mate bij kunnen dragen aan de ontrafeling van het ontstaan ons zonnestelsel en van leven op aarde. Rosetta gaat onderzoeken hoe complex de organische moleculen van 67P/G-C zijn.

Rosetta schaalmodel 3 ton en 14 meter lange zonnepanelen in werkelijkheid

Het schaalmodel van Rosetta laat zien hoe groot de vleugels met zonnepanelen relatief zijn. In werkelijkheid zijn de vleugels veertien meter breed. Europese ruimtevaart organisatie (ESA)

Driehoekige baan

Rosetta kan overigens niet meteen in een kleinere baan om de komeet gaan vliegen omdat er nog niet genoeg informatie is over de contouren ervan. Ook kunnen de onderzoekers de komeet op een afstand beter bestuderen. Geleidelijk aan manoeuvreren de leden van de flight dynamics en flight control teams Rosetta steeds dichterbij en verkleinen ze de baan.

De eerste tijd zal de baan van Rosetta een driehoekige vorm hebben, waarbij korte thruster burns op de hoeken ervoor moeten zorgen dat ze dicht bij de komeet blijft. 67P/C-G heeft namelijk een diameter van vier kilometer, en daarom is de zwaartekracht van de komeet op zich niet sterk genoeg om de drie ton wegende Rosetta bij zich te houden. De driehoekige vorm is gekozen omdat op die manier de komeet bij verschillende invalshoeken kan worden bestudeerd. De zijden zijn ongeveer 100 kilometer lang en kosten Rosetta twee tot drie dagen om te overbruggen. Uiteindelijk is de vorm van de baan rond.

Scheervluchten langs aarde en Mars

De reis van Rosetta naar komeet 67P/C-G was lang: tien jaar, vijf rondjes om de zon en ruim zes miljard kilometer. Sinds de lancering door de ESA op 2 maart 2004 vloog Rosetta door de ruimte, waarbij ze niet rechtstreeks vanuit het Duitse Darmstadt op de komeet af ging. 67P heeft namelijk een snelheid van 55.000 kilometer per uur en er is geen enkele raket die een sonde in één keer naar een komeet kan brengen.

Rosetta maakte daarom gebruik van de zwaartekracht van de planeten in ons zonnestelsel. De extra energie komt uit de draaibeweging van een planeet. Zo’n manoeuvre kost geen extra brandstof en is een goedkope manier om een ruimtesonde bij te sturen of te versnellen. Door een complexe voorbereiding met veel berekeningen hebben onderzoekers van de ESA een route uitgestippeld waarmee Rosetta genoeg vaart kan krijgen via drie scheervluchten langs de aarde en één langs Mars.

De volgende, laatste vlucht langs een hemellichaam zal echter het spannendst zijn: die langs de zon, volgend jaar augustus.

Overzicht activiteiten van Rosetta

Lees nog meer over Rosetta’s ruimtemissie in het Kennislink dossier. Een kort overzicht:
- 2 maart 2004: Lancering
- 4 maart 2005: Eerste scheervlucht langs aarde
- 25 februari 2007: Scheervlucht langs Mars
- 13 november 2007: Tweede scheervlucht langs aarde
- 5 september 2008: Vlucht langs astroïde Steins
- 13 november 2009: Derde opslinger aan de aarde
- 10 juli 2010: Vlucht langs astroïde Lutetia
- 8 juni 2011: Inzetten ‘ruimte slaap’ voor 957 dagen
- 20 januari 2014: Ontwaken uit ‘ruimte slaap’ op 673 miljoen km van de komeet
- 29 juli 2014: Afstand verkleind tot 2000 kilometer
- 6 augustus 2014: Aankomst komeet
- November 2014: Lander neerlaten
- Augustus 2015: Kleinste afstand tot de zon (185 miljoen km)
- December 2015: Einde missie