Rosetta

Mise Rosetta, která odstartovala 2004-03-02, je určena k dlouhodobému výzkumu komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. Sestává ze dvou základních částí - orbitální části (Orbiteru) a miniaturního přistávacího modulu (Landeru). Během deseti let, kdy bude sonda synchronizovat svoji oběžnou dráhu s drahou cílové komety dojde k setkání s asteroidem (21) Lutetia a (2867) Steins. Sonda se v současné době nachází na heliocentrické dráze.

Konstrukce

Konstrukce sondy o suché hmotnosti asi 1200 kg je založena na středovém rámu tvaru kvádru o rozměrech 2.8x2.1x2.0 m s voštinovou hlavní základnou z hliníku. Na protilehlých bocích jsou upevněna dvě křídla obdélníkových fotovoltaických článků o ploše 2x32 m² s rozpětím 32 m. Stanice sestává ze dvou základních modulů. Nosný modul užitečného zatížení PSM [=Payload Support Module] v horní části nese vědecké vybavení a mechanismus dvou vyklápěcích tyčí. Na nosném modulu obslužných systémů BSM [=Bus Support Module], který je umístěn na spodní části, jsou uchyceny subsystémy sondy. Na jednom boku je namontována natáčecí vysokozisková anténa a z druhé strany je upevněn přistávací aparát. Panel s vědeckými přístroji je na horní podstavě a má být neustále zaměřen na kometu, zatímco anténa a sluneční baterie budou obráceny ke Slunci a k Zemi. Radiátory a žaluzie jsou namontovány na zadním a bočních panelech, které jsou odvráceny od Slunce a komety. Aby byla udržena minimální požadovaná teplota přístrojů ve velkých vzdálenostech od Slunce, je sonda vybavena sadou topných elementů. Ve středu tělesa se nachází a spodní podstavou prochází vertikální válcová šachta motorového úseku o průměru 1.194 m vyrobená z hliníku a vyztužená prstenci.

Motorový úsek má za úkol poskytnout dostatečný impuls pro provedení hlavních motorických manévrů, při nichž má být dosaženo celkové změny rychlosti přibližně 2000 m/s. Motor je vybaven dvěma nádržemi paliva (dvousložkový monomethylhydrazin) o objemu 1106 l a hmotnosti 660 kg a jednou nádrží okysličovadla (kysličník dusičitý) o hmotnosti 1060 kg. Startovní hmotnost sondy včetně paliva dosahuje 2900 kg. K motorové jednotce rovněž patří čtyři 35-litrové nádrže se stlačeným plynem.

Sonda je stabilizována ve třech osách, orientace je udržována 24 motorky o tahu 10 N. K řízení polohy náležejí dále dvě hvězdná čidla, sluneční senzor, navigační kamery a tři laserové gyroskopy.

Sluneční články na bázi Si a GaAs produkují 400 W ve vzdálenosti 5.2 AU od Slunce a 850 W ve vzdálenosti 3.4 AU, v níž má začít vědecký program mise. Fotovoltaické baterie dobíjejí čtyři NiCd akumulátorové baterie o kapacitě 10 Ah. Elektrický systém používá základní napětí 28 V. Komunikace se Zemí se děje prostřednictvím otočné vysokoziskové parabolické antény o průměru 2.2 m, pevné antény 0.8 m se středním ziskem a dvou všesměrových nízkoziskových antén. Povely na sondu jsou přenášeny v pásmu S a v opačném směru se vysílání děje v pásmech S a X rychlostí 5 až 20 kbit/s. Komunikační systém používá jeden 28 W vysílač v pásmu X a duální 5 W vysílač v pásmu S/X.

Vědecké vybavení

Na orbitální části sondy Rosetta se nacházejí následující přístroje a jsou provozovány vědecké experimenty:

• analýza plynů v komě a ohonu komety pomocí ultrafialového zobrazovacího spektrometru ALICE;
• experiment zjišťující vnitřní skladbu jádra komety rádiovou sondáží CONSERT [=Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio-wave Transmission] spolupracuje s podobným zařízením na přistávací části;
• hmotový analyzátor iontů COSIMA [=Cometary Secondary Ion Mass Analyzer] je určen k rozboru prachových částeček nacházejících se kolem komety;
• měření četnosti, hmotnosti, momentu a směru pohybu prachových částeček GIADA [=Grain Impact Analyser and Dust Accumulator];
• měření velikosti a tvaru prachových části MIDAS [=Micro-Imaging Dust Analysis System];
• měření povrchové teploty asteroidů a komety MIRO [=Microwave Instrument for Rosetta Orbiter];
• širokoúhlá a úzkoúhlá kamera OSIRIS [=Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System] je určena ke snímkování asteroidů a kometárního jádra;
• spektrometr neutrálních částic a iontů ROSINA [=Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis];
• měření hmotnosti, hustoty a gravitačního pole jádra na základě posunu frekvence rádiového signálu RSI [=Radio Science Investigation];
• spektrometr ve viditelném a infračerveném oboru VIRTIS [=Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer];
• plynový chromatograf a hmotový spektrometr MODULUS/Berenice;
• soubor přístrojů na sledování plazmového prostředí kolem komety RPC [=Rosetta Plasma Consortium] obsahuje:
• Langmuirova sonda LAP [=Langmuir Probe];
• detektor iontů a elektronů IES [=Ion and Electron Sensor];
• magnetometr MAG [=Magnetometer];
• analyzátor složení iontů ICA [=Ion Composition Analyser];
• impedanční sonda MIP [=Mutual Impedance Probe].

Průběh letu

Průběh letu - část 1 - Příprava ke startu a průběh letu 2004

Průběh letu - část 2 - Rok 2005

Limit pro navázání spojení byl dne 2006-01-12 vrácen na normální hodnotu 9 dní. Intervaly příjmu telemetrie byly v období mezi 2006-01-12 a 2006-01-19 upraveny v souvislosti s vytížením stanice New Norcia na projektu Mars Express.

Dne 2006-02-02 byla provedena aktualizace části palubního softwaru. Úprava se týkala mj. opatření prováděných v případě resetu sledovače hvězd STR [=Star Tracker]. Další modifikace programu, které řeší regenerace setrvačníků v případě, kdy se sonda nachází v bezpečnostním módu, byly implementovány 2006-02-09. Stejného dne byl upraven algoritmus řídící navigační kameru a okamžitě byl otestován na kameře B.

Ve dnech 2006-02-23 a 2006-02-24 byl aktivován experiment RPC, u něhož se v minulosti vyskytla závada na analyzátoru iontů ICA [=Ion Composition Analyser]. Funkce přístroje byla prověřena a byl opraven a otestován příslušný software.
Periodická kontrola systému AOCS proběhla mezi 2006-03-01 a 2006-03-03. Během ní byla uvedena do provozu a odzkoušena všechna čidla a ovládací prvky systému. Kvůli prověrce silových gyroskopů bylo řízení polohy sondy převedeno na několik hodin na malé raketové motorky RCS [=Reaction Control System]. Všechny zkoušky dopadly k plné spokojenosti.
Třetí pasivní zkouška PC2 [=Payoad Check] vědeckého vybavení se uskutečnila mezi 2006-03-03 a 2006-03-07 v době, kdy se sonda nacházela mimo rádiový kontakt. Pouze prověrku rádiového experimentu RSI [=Radio Science Investigation] dne 2006-03-02 bylo nutno z principu provést během rádiové seance se sledovací stanicí New Norcia. V rámci prověrek byly postupně aktivovány a odzkoušeny veškeré vědecké přístroje s výjimkou experimentu Rosina. Data získaná při testech byla v průběhu dvou následujících dvou spojení se sondou předána na Zemi.

Ve dnech 2006-03-10 až 2006-03-12 byla sonda orientována tak, aby kamera OSIRIS mířila k asteroidu (2867) Steins. Snímky pořízené v průběhu 24 h pozorování byly předány na Zemi mezi 2006-03-15 a 2006-03-16. Během změny orientace se sonda nacházela v poloze s osou +X odchýlenou o 23° od Slunce. Jiné osvětlení se projevilo okamžitě v odlišném rozdělení teplot na tělese. U skupiny trysek -Z, které byly zastíněny parabolou antény se dokonce automaticky sepnulo vyhřívání.
Mimořádné pozorování asteroidu (2867) Steins bylo prvním zaměřením přístrojů na objekt plánovaného vědeckého výzkumu. Zároveň bylo poslední příležitostí jak zahlédnout planetku před průletem, ke kterému dojde v září 2008.

Dne 2006-03-15 byla sonda konfigurována pro nadcházející sluneční konjunkci, což mj. znamenalo aktivaci vysílače v pásmu S, který měl pracovat paralelně s obvyklým vysílačem ve vlnovém pásmu X. 2006-03-30 byla rychlost přenosu snížena na 3.5 kb/s, což mělo napomoci dekódování signálu rušeného průchodem kolem Slunce. 2006-04-06 se uskutečnil úspěšně test přenosu rádiových povelů, všechny příkazy byly i přes silné rušení palubním zařízením správně interpretovány.
Aby se mohly měřit účinky solární konjunkce na spolehlivost rádiového spojení a současně provádět rádiový výzkum sluneční korony, byla zvýšena frekvence rádiových relací. Spojení se sondou bylo navazováno každý den. Nejvíce se na nich podílela stanice New Norcia. Relace byly ale jen krátké (přibližně 4 h) a byl pouze sledován signál palubního vysílače, aniž by se přenášela telemetrie nebo vysílaly jakékoliv povely. Konjunkce kulminovala 2006-04-13, kdy se úhlová vzdálenost sondy od Slunce zmenšila na 0.3°. Sonda se kromě toho opět zvolna přibližovala ke Slunci. Projevilo se to mj. tím, že se ohřál natáčecí mechanismus parabolické antény na 30°C a jeho teplota dále stoupala.

Období sluneční konjunkce skončilo začátkem května 2006. V konfiguraci, respektující zhoršené podmínky rádiového spojení, zapříčiněné průchodem vln kolem Slunce však sonda zůstala až do 2006-05-18. Činnost sondy se postupně normalizovala. Zlepšené situaci odpovídala i skutečnost, že bylo možno rychlost přenosu dne 2006-05-02 zvýšit na 22853 bit/s. Jako první úkol bylo nutno přehrát na Zemi telemetrii, uloženou v palubní paměti po dobu konjunkce. K tomu se využívaly všechny rádiové relace začátkem května.
Na základě požadavku týmu přistávacího modulu Philae byl aparát dne 2006-05-09 aktivován na 21 hodin a byla dobita jeho záložní baterie. Akci vyvolalo neočekávaně rychlé samovolné vyčerpání baterie, které bylo zaznamenáno při zkouškách systému. Poslední pasivní prověrka stavu sondy z 2006-03-03 až 2006-03-07 potvrdila zhoršující se stav a ukázala, že bude nutno baterii nabít ještě před původně plánovaným datem (prosinec 2006), aby se udržel minimální stav zásoby elektrické energie nad 10% nominální hodnoty.
Dne 2006-05-10 byl systém udržování polohy převeden do módu hibernace pro oblasti blízko Slunce NSHM [=Near Sun Hibernation Mode]. V tomto módu směřuje osa X k Zemi a osa Y kolmo na rovinu Slunce-sonda-Země. Stav NSHM měl být udržován asi 2 měsíce do konce července. Tepelné chování sondy zůstávalo nadále nominální a stabilní. Protože se Rosetta blížila ke Slunci, konstrukce se pozvolna ohřívala.

Dne 2006-05-24 zahájila sonda pasivní fázi přeletu, což představuje konfiguraci systému do módu NSHM, převedení rádiového spojení na anténu se středním ziskem MGA [=Medium Gain Antenna], snížení rychlosti přenosu v obou směrech (telemetrie 148 bit/s, povely 250 bit/s) a zatlumení činnosti všech palubních systémů. Následující dva dny se uskutečnily mimořádné rádiové relace, které měly ověřit, zda se Rosetta chová v nových podmínkách podle předpokladů. Po zahájení NSHM poklesla podle očekávání o několik stupňů teplota některých komponent, mj. inerciální jednotky IMU, akumulátorů, nádrží, setrvačníků apod. Ale vzhledem k tomu, že se sonda momentálně přibližovala ke Slunci, teplota zmíněných částí se v dalších dnech opět zvyšovala. V pasivním přeletovém módu by měla sonda zůstat až do 2006-07-26, kdy se rozběhnou přípravné operace před gravitačním manévrem u Marsu v únoru 2007. Mezitím bude jednou týdně pouze monitorován stav systémů.
Systém zásobování energií se choval podle předpokladů. Všechny tři palubní baterie byly v provozu a byly dobity na plný stav. Vědecké vybavení s výjimkou přístroje SREM bylo stále vypojeno. SREM byl konfigurován tak, že snímal data se sníženou četností, aby bylo možno naměřené údaje přenést i při redukovaných rádiových seancích.

2006-06-14 byl poprvé úspěšně použit nový řídící systém mise vycházející ze systému použitého u sondy Venus Express.
Dvě mimořádné relace (2006-06-06 a 2006-06-07) přes stanici Cebreros měly za cíl prošetřit příčiny šumu v koherentním signálu přicházejícím na zemi. Během spojení 2006-06-21 byla změněna rychlost přenosu na 223 bit/s a bylo provedeno nové nastavení panelů slunečních baterií.
Dne 2006-06-30 byla Rosetta vzdálena 330.3 mil. km od Země (2.21 AU), což odpovídalo době letu rádiového signálu 17 min 41 s v jednom směru. Vzdálenost ke Slunci činila 192.4 mil. km (1.28 AU).

Dne 2006-07-04, ještě v pasivní fázi letu, byl na čtyři dny aktivován experiment RPC [=Rosetta Plasma Consortium]. Měření bylo zprovozněno kvůli jedinečné příležitosti, kdy Rosetta prolétala ohonem komety Honda. Získaná data byla uložena v palubní paměti a na Zemi měla být odvysílána až po převedení veškerého zařízení do aktivního módu v srpnu. Mimo tento přístroj byl v trvalém provozu už jen monitor radiačního pozadí SREM.

Let v pasivním módu NSHM [=Near Sun Hibernation Mode] pokračoval až do 2006-07-26, kdy byla sonda převedena do aktivního přeletového módu. Znamenalo to rekonfiguraci orientačního sytému AOCS, změny v subsytému tepelné regulace a přepojení spojení na vysokoziskovou anténu s maximální rychlostí přenosu. Stav sondy byl sledován v týdenních intervalech, kdy se telemetrická data přenášela v reálném čase. Dne 2006-07-24 byla provedena kontrola silových setrvačníků.

Dne 2006-07-28 byla formálně zahájena etapa průletu kolem Marsu, která vyvrcholí gravitačním manévrem u planety dne 2007-02-25.

Od konce července 2006 pracovala sonda v aktivním přeletovém módu pro oblasti blízko Slunce ACM1. V této době byla k Zemi odeslána telemetrická data shromážděná v předchozí fázi pasivního letu. Mimo jiné byl také dokončen přenos vědeckých dat získaných přístrojem RPC během pozorování komety Honda. Dále se uskutečnilo několik zásahů do palubních řídících procedur a v souborech palubního záznamníku.
Zvláštní pozornost byla věnována sledování teploty zásobníků pracovních látek. Podrobné monitorování teplotní rovnováhy na těchto komponentách předcházelo chystanému velkému korekčnímu manévru DSM [=Deep Space Maneuver], k němuž mělo dojít koncem září. Změřené teploty se pohybovaly těsně pod 39°C a tomu odpovídal tlak v nádržích 1.656, resp. 1.626 MPa.

Pasivní zkouška zařízení RSI, při kterém byl vyžadován kontakt se Zemí byl na programu 2006-08-22. Kosmický i pozemní segment experimentu pracoval podle očekávání. Ostatní vědecké přístroje, s výjimkou přístrojů ROSINA a GIADA, pak byly přezkoušeny mimo období rádiového spojení mezi 2006-08-25 a 2006-08-29. Všechny příkazy byly vykonány a data s výsledky byla odeslána k Zemi na stanici New Norcia. Během zkoušek byla vygenerována řada poplachových hlášení o překročení nastavených hranic a byly indikovány anomální stavy. Některé z alarmů byly očekávány nebo byly označeny za normální stav příslušnými odborníky. Vyhodnocení nicméně ještě nebylo definitivně ukončeno.

Ověření tepelných vlastností bylo na programu v noci z  2006-08-31 na 2006-09-01. Účelem bylo získat jistotu, že sonda může zůstat trvale orientovaná v optimální poloze z hlediska natočení solárních panelů ve vzdálenosti 1 AU (astronomické jednotky, tzn. 150 mil. km) a dále od Slunce. Sonda byla orientována tak, aby úhel mezi osou +Z a směrem ke Slunci činil 110°. Prozatím byl přitom vyzkoušen let s maximálním úhlem jenom 95°.
Sonda zůstala v této poloze 13 hodin a byl sledován vývoj teplot na některých důležitých komponentách konstrukce. Pokus byl monitorován v takřka reálném čase. Pro případ, že by teploty vystoupily nad povolenou hranici, byly přichystány dvě nouzové změny orientace. Tyto manévry mohly být podle skutečného průběhu experimentu postupně odvolávány.
Teploty byly měřeny na horních a spodních tryskách, v potrubí k manévrovacím motorům a v nádrži. Na všech čidlech byl po zaujetí zkušební orientace patrný nárůst teploty, která ovšem nepřesáhla definovaný limit a postupně se stabilizovala. Maximální zaznamenaná teplota činila 52.5° (trysky číslo 4 a 5 v přední části), minimum bylo 45° (trysky 10 a 11 ve spodní části). Povolená hranice byla stanovena na 60°.

Dne 2006-09-01 se Rosetta nacházela 288.0 mil. km od Země (1.93 AU, tj. 15 min 26 s doby letu rádiového signálu v jednom směru). Vzdálenost ke Slunci činila 156.3 mil. km (1.04 AU).

Manévr DSM [=Deep Space Manoeuvre] byl naplánován na 2006-09-29 a mělo být při něm dosaženo změny rychlosti Δv=32 m/s. 2006-09-06 byla proto do palubního počítače nahrána aktualizace tabulky řízení motorků RCS s novými údaji o inerciálních charakteristikách sondy. Dne 2006-09-13 byla konfigurace IMP změněna z provozu s jedním setrvačníkem na dva gyroskopy.

V noci mezi 2006-09-14 a 2006-09-15 došlo k druhému pokusu o stanovení tepelných vlastností konstrukce sondy. V podstatě se opakovala podobná procedura, jako 2006-08-31, pouze se prodloužila doba expozice z 12 na 24 h. Tentokrát již bylo na konci dosaženo ustáleného stavu. Teplota na žádném z měřených míst nepřekročila povolené limity. Maximální teplota byla zaregistrována na motorech číslo 4 a 5, a sice 57.5°C.

Manévr DSM2 [=Deep Space Manoeuvre] byl zahájen 2006-09-29 v 02:00 UT. Plánovaná hodnota změny rychlosti obnášela 31.791 m/s, což představovalo dobu hoření motorů 3128 s (asi 52 min). Bylo přitom spotřebováno 33.7 kg paliva. Po dobu operace nemohla být udržována orientace, při níž míří hlavní parabolická anténa k Zemi. Krátce před manévrem se tedy sonda natočila do požadovaného směru a teprve po jeho dokončení anténa znovu vyhledala přijímací stanici na Zemi. Znamenalo to, že celý korekční manévr proběhl mimo rádiový kontakt s řídícím střediskem. Těsně před manévrem byl zkalibrován akcelerometr a po dobu manévru byly kontrolovány teploty trysek a vysokoziskové antény. Všechny hodnoty zůstaly ve stanovených mezích. Existovala obava, že by se mohly nadměrně ohřát zvláště mechanismy antény, protože byly nepřetržitě vystaveny slunečním paprskům po dvě hodiny. Nic zvláštního se ale nestalo. Mechanismus natáčející anténu v elevaci se ohřál z 51.6 jen na 53.3°C a motor točící zařízení v azimutálním směru ze 45 na 51.7°C.
Chování systémů Rosetty bylo během úpravy trajektorie vynikající. Poslední zjištění parametrů dráhy skupinou letové dynamiky na základě sledování skutečného pohybu až do 2006-10-04 indikovaly, že odchylka od požadované změny rychlosti byla pouhých 0.279% (tj. 8.3 mm/s) a směr vektoru tahu byl dodržen s chybou asi 0.14°.

Dne 2006-10-08 se Rosetta nacházela 282.5 mil. km od Země (1.89 AU, nebo-li 15 min 6 s doby letu rádiového signálu v jednom směru) a 148.2 mil. km od Slunce (0.99 AU).

Sonda pokračovala nadále v tzv. aktivním přeletovém módu. Hlavními aktivitami byly prověrky systémů, v říjnu 2006 se jednalo především o pátou prověrku orientačního systému AOCS [=Attitude and Orbit Control System]. Zkoušky AOCS proběhly mezi 2006-10-11 a 2006-10-13. Kontrolovány byly mj. silové setrvačníky, měřící gyroskopy, navigační kamery a sledovače hvězd. Detailní analýza potvrdila správnou činnost všech kontrolovaných částí systému.

Další korekční dráhový manévr se uskutečnil 2006-11-13. Zahájen byl v 23:14 UT a trval t=104 s. Bylo dosaženo změny rychlosti Δv=0.099 m/s a korekční motory přitom spotřebovaly 115 g pohonných látek. Součástí přípravy operace byla rovněž kalibrace akcelerometru. Kvůli tomu, že před manévrem bylo nutno opět změnit orientaci sondy a tím i vysokoziskové antény HGA, došlo ke krátkodobému přerušení spojení. Podle telemetrických údajů proběhla korekce velmi dobře. Odborníci ze skupiny letové dynamiky odhadli, že došlo k mírnému překročení výkonu, přibližně o 2%. Účelem manévru, který byl do letového plánu zařazen dodatečně, bylo zlepšit přesnost trajektorie při průletu kolem Marsu začátkem příštího roku.

Na konec listopadu a prosinec 2006 byla naplánována první aktivní prověrka užitečného zatížení PC4 [=Payload Checkout] (sonda absolvovala již tři pasivní prověrky). Kampaň byla zahájena 2006-11-22 sekvencí pasivních testu vybavení pro rádiové experimenty RSI [=Radio Science Investigation]. Na zbývající zařízení - s výjimkou přístrojů ROSINA a OSIRIS - došlo následujícího dne 2006-11-23. Zkoušky nebyly prozatím prováděny interaktivní metodou.
Prověřovány byly rovněž dvě navigační kamery. Došlo na ně autonomně mimo dobu přímého rádiového kontaktu se Zemí. Data ze zkoušek získaná během zmíněného dne byla odvysílána do řídícího centra 2006-11-27. Hned dalšího dne 2006-11-28 započaly interaktivní zkoušky vědeckých přístrojů na modulu Philae. Ukončeny byly 2006-12-01. Mimo vlastních testů byl rovněž aktualizován palubní software.
Během celé kampaně zůstaly zapojeny přístroje ze souboru RPC [=Rosetta Plasma Consortium] a detektor radiace SREM a monitorovaly stav meziplanetárního prostředí. Ostatní přístroje byly zapojeny pouze po nezbytně nutnou dobu v rámci vlastního testu.
Získaná data prokázala, že zkoušky proběhly hladce. Výjimkou byl jeden kanál detektoru iontů a elektronů ze souboru RPC, u něhož byly 2006-11-26 zjištěny anomálie. Senzor sám byl v dobrém stavu, bylo proto rozhodnuto zkoušku opakovat 2006-12-06. Tentokrát již výsledek odpovídal očekávání. Problémy se vyskytly i u přístroje ALICE, který chybně zareagoval na jeden příkaz. Závažnější byla obdobná závada u přístroje GIADA, kde chybná interpretace jednoho z povelů 2006-12-04 vedla ke zrušení celé pozorovací sekvence plánované na 2006-12-11. V obou případech se ale nejedná o kritické závady, které by ohrožovaly celý experiment.
Během provádění zkušebních sekvencí na přístroji MUPUS, umístěném na přistávacím modulu Philae, ve dnech 2006-12-01 až 2006-12-02 došlo k neočekávanému náhlému přerušení telemetrických dat. Závada byla zkoumána při následujících rádiových spojeních. Prozatím bylo rozhodnuto ponechat přístroj ve vypnutém stavu.

V další sérii zkoušek měly být důkladně zkontrolovány kamery OSIRIS. Při provádění instrukcí mimo rádiový kontakt se Zemí mezi 2006-12-09 a 2006-12-11 se vyskytly blíže nespecifikované anomálie. Jakmile byla závada zaregistrována, byl experiment 2006-12-11 povelem ze Země ukončen. Zkoušky stavu zařízení, které mají zjistit, zda není ohrožena jeho další činnost, se plánovaly na dva dny počínaje 2006-12-21.
Na přistávacím modulu Philae byly zkoušky v polovině prosince prozatím ukončeny a aparát byl vypojen. Řídící tým potvrdil, že byla záložní baterie úspěšně dobita na úroveň 80%.

Dne 2006-12-15 se sonda nacházela 303.9 mil. km od Země (2.03 AU), což znamená 16 min 14 s doby letu rádiového signálu jedním směrem. Vzdálenost ke Slunci činila 172 mil. km (1.15 AU).

První aktivní prověrka stavu vědeckých přístrojů (zahájená 2006-11-22) skončila 2006-12-22. Na závěr byly vyzkoušeny za provozu přístroje ALICE, OSIRIS, ROSINA, COSIMA, MIDAS, RPC a SREM. Zvláštní pozornost byly věnována experimentům ROSINA, RPC, MIDAS, OSIRIS a COSIMA. Přístroje na studium plazmatu RPC a detektor radiace SREM zůstaly aktivní po celou dobu zkušební kampaně. Ostatní vybavení se zapojovalo jen na nezbytnou dobu zkoušky. Všechny testy proběhly hladce s výjimkou senzoru iontů a elektronů IES [=Ion and Electron Sensor] ze souboru RPC, který zklamal při zkoušce 2006-12-19. Na kamerách OSIRIS se uskutečnila opakovaná interaktivní prověrka ve dnech 2006-12-20 a 2006-12-21, která potvrdila, že je přístroj plně provozuschopný.
Dne 2006-12-27 došlo na stanovení tepelných charakteristik sondy. Pokus ukázal, že ve vzdálenosti 1.2 AU od Slunce a větší může být udržována orientace odpovídající aspektu SAA [=Solar Aspect Angle] (úhel mezi osou +Z a směrem ke Slunci) 140° po neomezenou dobu. V této orientaci byla sonda ponechána 24 h a byly monitorovány změny teploty na předních a spodních tryskách a na nádrži. Teploty předních trysek se zvýšily až na 48.3°C. Teploty všech termočlánků se ale nakonec ustálily ještě před dosažením povolených hodnot, které obnášejí 55°C.

Na konci roku 2006, dne 2006-12-29 se Rosetta nacházela 309.2 mil. km od Země (2.07 AU), čemuž odpovídala doba letu rádiového signálu 16 min 33 s jedním směrem. Vzdálenost ke Slunci činila 180.6 mil. km (1.21 AU).

Začátkem nového roku 2007 se rozběhly přípravné aktivity před nadcházejícím gravitačním manévrem u Marsu. Sonda se sice formálně nacházela ve fázi MSB [=Mars Swing-by] již od 2006-07-28, ale teprve nyní se začínaly uskutečňovat první kritické operace.

Ve dnech 2007-01-03 a 2007-01-04 probíhalo zkušební pozorování planetky (21) Lutetia kamerovým systémem OSIRIS. Kromě uvedeného mimořádného pozorování kamerami OSIRIS, zůstával v činnosti jen jediný vědecký experiment - přístroj SREM pokračoval v monitorování radiačního prostředí.

Dne 2007-01-09 byla provedena zkouška tepelného chování konstrukce sondy, která zaujala stejnou orientaci, jakou bude mít během průletu kolem planety. Test dopadl z hlediska orbitální části uspokojivě. Jako další operace byla následujícího dne provedena údržba palubního softwaru, který byl adaptován na fázi MSB, na střední vzdálenost od Slunce, ve které se nyní sonda nachází a v případě paměti EEPROM [=Electrically Erasable Programmable Read Only Memory] systému řízení polohy i na podmínky zastínění sondy Marsem, k němuž při průletu dojde.
Veškeré činnosti proběhly ve shodě s plánem a bez problémů. Pouze dvě závady byly detekovány na paměti SSMM [=Solid State Mass Memory] v jednom z modulů. Následným zásahem byl obsah paměti obnoven bez dalších dopadů na probíhající operace.

I další přípravné aktivity před průletem kolem Marsu se týkaly především úprav a kontrol počítačového vybavení. 2007-01-18 bylo ověřováno několik softwarových oprav přístroje MIRO v off-line módu. Dne 2007-01-22 se uskutečnilo několik operací, které měly za cíl opravit část poškozených bloků v paměti SSMM. Operace pokračovala i dne 2007-01-26.
2007-01-24 byl v 20:30 UT aktivován přistávací modul Philae a do paměti EEPROM byly nahrány některé nové instrukce, které se uplatní během průletu kolem Marsu při vědeckých pozorováních. 2007-01-25 byl nakonec mírně upraven řídící program kamer OSIRIS.

Dne 2007-01-26 se Rosetta nacházela ve vzdálenosti 316.3 mil. km (2.11 AU) od Země, což představovalo 17 min 35 s doby letu rádiového signálu jedním směrem. Vzdálenost od Slunce činila 198.2 mil. km (1.32 AU).

2007-01-29 byl oživen přistávací aparát Philae a do paměti EEPROM byla nahrána nová pracovní tabulka obsahující instrukce pro pozorování během průletu kolem Marsu. Všechny přístroje hlásily připravenost k nastávající fázi letu, nicméně stále ještě existovala možnost upravit časový harmonogram jednotlivých měření, pokud by se ukázalo, že okamžik průletu se liší o více než minutu oproti času vypočítanému podle údajů z listopadu. Současná chyba se prozatím pohybovala v řádu několika sekund.

V dalších dnech byla provedena oprava konfigurace inerciální jednotky IMP [=Inertial Measurement Package] a palubní paměti SSMM [=Solid State Mass Memory].

Dne 2007-02-09 se uskutečnila korekce dráhy TCM-16 days (16 dní do průletu). Manévr zahrnoval dva motorické impulsy v 02:00 UT a 04:45 UT. Celková doba hoření činila 54 s a bylo přitom spotřebováno 58.28 g pohonných látek. Pokračovala navigační kampaň, během níž byla shromažďována radiometrická data pomocí sledovacích stanic ESA (New Norcia) a americké sítě DSN.

Kritické průletové operace byly zahájeny 2007-02-24. V 17:18:12 UT byla sonda reorientována, což bezprostředně poté podle očekávání způsobilo ztrátu příjmu telemetrie. Správné polohy bylo dosaženo v 18:03:12 UT. Příjem telemetrie byl obnoven a přístroje na palubě začaly s pozorováním Marsu. Vědecký výzkum pokračoval až do 22:13:12 UT, kdy se sonda začala natáčet do polohy GSEP [=Gyrostellar Ephemeris Phase]. V průběhu tohoto přemetu nebylo možno opět přijímat signály ze sondy. Polohy GSEP bylo dosaženo v 22:58:12 UT a rádiové spojení bylo obnoveno. O několik minut později v 23:13:01 UT přišla na řadu další změna orientace, tentokrát do polohy určené pro nejbližší průlet. Tuto polohu zaujala sonda ve 23:33:01 UT.

Následující doba byla věnována pozorování přibližujícího se Marsu. Tato fáze skončila 2007-02-25 v 00:58:12 UT, kdy byly veškeré přístroje na orbitální části vypojeny. O deset minut později, v 01:08:12 UT byl vypojen vysílač v pásmu X, čímž byl přerušen příjem telemetrie. Probíhalo pouze vysílání nosné frekvence v pásmu S. Tento stav trval až do 01:56:10 UT, kdy sonda zmizela, z hlediska pozemského pozorovatele, za kotoučem planety a veškeré spojení utichlo. O chvíli později v 01:57:59 UT se Rosetta přiblížila do minimální vzdálenosti k Marsu. Došlo k tomu ve výšce 250.6 km nad severní polokoulí. V 01:58:10 UT vstoupila sonda do stínu planety a sluneční baterie přestaly dodávat elektrickou energii. Rosetta musela vystačit se zásobami v palubních akumulátorech. V 02:10:35 UT opět pozemní stanice zachytily nosnou vlnu pásma S od Marsu v okamžiku, kdy se sonda opět objevila za diskem planety. Rosetta pokračovala v letu stínem, ze kterého vystoupila teprve v 02:22:59 UT.

V 02:31:01 UT byl znovu aktivován vysílač v pásmu X, který zahájil čtyřminutovou proceduru nahřívání. Zároveň byly aktivovány obvody řídící natáčení antény a panelů solárních článků. V 02:33:01 UT byly přístroje sondy zaměřeny na měsíc Phobos. V 02:35:01 UT byl obnoven příjem telemetrie. Přibližně v 03:20 UT byl zahájen přenos dat z palubní paměti SSMM, přičemž v první řadě byly vysílány údaje z přistávacího modulu.

Během průletu bylo bedlivě sledováno chování jednotlivých prvků konstrukce a subsystémů. Dá se říci, že skutečný průběh prakticky odpovídal předpokladům. Výjimku představovaly teploty panelů slunečních baterií, u nichž byl zaznamenán enormní teplotní skok při vstupu do stínu (-120°C během 25 min) a při výstupu ze stínu (+120°C během 15 min). Tento jev byl neočekávaný a dal by se možná vysvětlit pouze nevhodnou instalací termočlánků na místě s nízkou tepelnou setrvačností.

Palubní baterie byly před průletem dobity na 25.2 V při 0.95 A. Během letu ve stínu pokleslo napětí na přibližně 23.9 V, ale brzy po výstupu ze stínu bylo obnoveno nominální napětí 24.7 V.

Během průletu se konala vědecké pozorování Marsu a okolí přístroji ALICE, RPC, OSIRIS, VIRTIS a SREM. Další přístroje byly v činnosti na modulu Philae.

Dne 2007-02-25 se Rosetta nacházela v těsné blízkosti Marsu a současně 315.2 mil. km od Země (2.10 AU, 17 min 32 s doby letu rádiového signálu) a 216.6 mil. km (1.44 AU) od Slunce.

Rosetta minula 2007-03-25 poprvé a naposledy Mars, její přístroje ale stále ještě mířily ke vzdalující se rudé planetě. Do centra pozornosti se ale dostal i Jupiter. Kolem největší planety naší soustavy totiž právě prolétala americká sonda New Horizons a Rosetta s ní uskutečňovala koordinované vědecké pozorování. Pozorování Jupiteru přístrojem ALICE mělo pokračovat až do května.
Řídící tým rekonfiguroval 2007-03-02 sledovač hvězd STR [=Star Tracker] v souvislosti s přechodnými drobnými závadami na části STR-2.
Došlo též k prověrce úpravy softwaru přístroje MIRO. Zařízení MIRO bylo dne 2007-03-05 aktivováno na 4.5 h a předběžné výsledky testu naznačovaly, že pracuje podle očekávání.

Přenos dat z průletu kolem Marsu byl dokončen 2007-03-09. V této chvíli se Rosetta nacházela 310.7 mil. km (2.07 AU) od Země, což představovalo 17 min 16 s doby letu rádiového signálu jedním směrem. Vzdálenost ke Slunci činila 221.7 mil. km (1.48 AU).

Dne 2007-03-17 byl proveden zásah do softwaru paměti EEPROM orientačního systému AOCS.

Zkoušky přístroje ROSINA byly zahájeny 2007-03-20 a ukázaly, že chyba čidla RTOF pozorovaná již dříve, stále trvá. Test byl tudíž prohlášen za neúspěšný a RTOF byl automaticky převeden do módu stand-by. Řídící tým se pro tuto chvíli rozhodl nepokračovat ve zkouškách senzoru a zbytek rezervovaného času byl věnován prověrce další součásti přístroje DFMS [=Double Focusing Magnetic Mass Spectrometer], na který byla implementována programová záplata.

Mars zůstal za zády a vědecká pozorování se omezila na sledování radiace přístrojem SREM a občasný monitoring Jupitera zařízením Alice. Činnosti se zredukovaly na rutinní údržbářské aktivity a přípravu velkého korekčního manévru, k němuž mělo dojít koncem dubna 2007.

Motorickému manévru DSM-3 [=Deep Space Maneuvre] předcházel 2007-04-24 přenos příslušných instrukcí na palubu sondy. Dalšího dne následovala sekvence příkazů, na jejichž základě se měla uskutečnit zkouška spojení s přistávacím modulem a oživení přístroje MUPUS.

Dne 2007-04-26 v 22:04 UT byl zahájen motorický manévr DSM-3. V tomto případě se jednalo o relativně radikální zásah do trajektorie letu, při němž bylo spotřebováno 6.96 kg pohonných látek a plánovaná změna rychlosti letu dosáhla Δv=6.526 m/s. Vyhodnocení parametrů oběžné dráhy po skončeném manévru umožnilo 2007-05-02 vypočíst, že korekce skončila velkým úspěchem. Výkon byl poněkud vyšší, nicméně chyba oproti požadované hodnotě činila pouze 0.65%, což představuje odchylku od nominální rychlosti jen +0.042 m/s. Nepřesnost ve směru byla prakticky zanedbatelná.

Zkoušky přistávacího modulu proběhly ve dnech 2007-05-03 a 2007-05-04. Zatímco test rádiového systému, při němž se zjišťovaly možné interference signálu, skončil bez problémů, MUPUS [=Multi-Purpose Sensor for Surface and Sub-Surface Science], u něhož se dříve zjistily anomálie v činnosti, se nepodařilo oživit. Zkouška se znovu opakovala 2007-05-17 již v rámci série pasivních zkoušek užitečného zatížení PC-5 [=Passive Payload Checkout] mezi 2007-05-17 a 2007-05-23.

Ve dnech 2007-05-09 a 2007-05-10 byla provedena již šestá zkouška systému orientace AOCS [=Attitude and Orbital Control System].

2007-05-20 dosáhla sonda afélia (nejvzdálenější bod dráhy od Slunce) na svém třetím oběhu. Vzdálenost ke Slunci obnášela 237.14 mil. km (1.58518 AU).

2007-06-05 vstoupila Rosetta do módu hibernace pro malé vzdálenosti od Slunce NSHM [=Near Sun Hibernation Mode]. Hibernace sondy HSHM měla vydržet až do začátku září. Po tuto dobu byly plánované pouze týdenní kontakty pro monitorovací účely.

Dne 2007-06-08 se Rosetta nacházela ve vzdálenosti 211.7 mil. km od Země (1.41 AU), což představovalo 11 min 46 s doby letu rádiového signálu jedním směrem. Vzdálenost ke Slunci se zmenšila na 236.06 mil. km (1.57 AU).

Se začátkem září byla sonda oživena a převedena do aktivního přeletového módu. Vědecké vybavení bylo podrobeno intenzivní prověrce. Jednalo se již o šestou aktivní kontrolu stavu užitečného nákladu PC-6 [=Payload Check-out]. Pravděpodobně vinou intenzivního rádiového provozu došlo k přetížení zařízení AIU, které muselo být následně rekonfigurováno. Tato okolnost neměla nicméně vliv na další operace. V oblasti přístrojů bylo zaznamenáno několik anomálií, žádná z nich ale nebyla příliš významná.

Jednotlivá zařízená byla testována od 2007-09-17 v pořadí ROSINA/MIDAS, ROSINA, COSIMA, Lander, COSIMA, Lander. V případě přístroje CONSERT bylo zjištěno, že po vypnutí zařízení nejsou vypojeny synchronizační činnosti. Problém měla odstranit jednoduchá úprava procedury OFF. Přístroj MIDAS byl přezkoušen, nečekané chování se nicméně objevilo u nově instalovaného softwaru. Příčina byla identifikována a byla neodkladně opravena. Kamery OSIRIS měly potíže s řízením teploty a karuselem - zkoušky byly zatím přerušeny. Na přistávacím modulu se vyskytl prozatím jediný problém v softwaru přístroje CIVA. Program měl být opraven po skončení zkoušek.

Pokračovalo sledování dráhy letu za účelem určení správných manévrů před průletem kolem Země. Mělo k němu dojít 2007-11-13 v 20:57:23 UT a čas a výška průletu musela být ještě motoricky upravena korekcí plánovanou na 2007-10-18.

Dne 2007-09-29 se Rosetta přiblížila k Zemi již na 43.1 mil. km (0.28 AU, doba letu rádiového signálu 2 min 24 s jedním směrem). Vzdálenost ke Slunci činila 185.7 mil. km (1.24 AU).

2007-10-04 byly systémy rekonfigurovány do módu letu "v blízkosti Slunce". Současně byla uvolněna palubní pamět SSMM [=Solid State Mass Memory].

K dráhové korekci došlo 2007-10-18. Sekvence byla zahájena v 16:04:55 UT přípravnými změnami orientace. Raketové motorky RCS byly zažehnuty v 17:09:54 UT a po době hoření t=46 s bylo dosaženo změny rychlosti letu Δv=34 mm/s. Spotřebováno při tom bylo 38 g pohonných látek. Veškeré aktivní činnosti sondy související s manévrem byly dokončeny v 18:39:55 UT. Celá operace proběhla automaticky, protože během ní nebylo udržováno spojení s řídícím střediskem. Bod největšího přiblížení k Zemi se po korekci přesunul do vzdálenosti 5296.8 km s možnou nejistotou 17 km (plán 5299 km). Předpokládaný okamžik průletu činil 20:57:22.9 UT dne 2007-11-13. Manévr byl natolik přesný, že nemusela být využita další příležitost na finální doladění letu před gravitačním manévrem u Země, se kterou se počítalo začátkem listopadu.

2007-11-07 byl aktivován první vědecký přístroj na palubě, který zahájil pozorování v rámci vědeckých studií během průletu kolem Země. Měření zahájil magnetometr MAG ze souboru RPC [=Rosetta Plasma Consortium] a magnetometr ROMAP [=Rosetta Magnetometer and Plasma Monitor] na modulu Philae. U zařízení ROSINA [=Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis] pokračovalo odstraňování plynů uzavřených uvnitř od doby startu.

Dne 2007-11-13 v 20:57:22.964 UT Rosetta úspěšně absolvovala druhý gravitační manévr u Země, který navedl sondu na novou dráhu kolem Slunce. Plavidlo minulo Zemi ve výšce 5294.852 km nad jižním Pacifikem.

Před průletem nebylo nutno provádět žádné dodatkové dráhové korekce. Po uskutečněném gravitačním manévru bylo na základě stanovení nové trajektorie vypočítáno, že bude potřeba uskutečnit drobnou opravu letu. Kvůli optimalizaci spotřeby pohonných látek bylo rozhodnuto, že bude rozdělena do dvou částí, první se měla uskutečnit již 2007-11-23 a druhá až v únoru 2008. Sondu čekalo ještě jedno setkání se Zemí. Dojít k němu mělo 2009-11-13.

Zajímavostí je, že téže noci, kdy Rosetta minula Zemi, přišla informace, že se za ní pohybuje po prakticky stejné dráze další objekt. Další analýzy prokázaly, že se jedná o asteroid typu Apollo. Sonda se od něho nacházela v nejmenší vzdálenosti 346708 km (přibližně vzdálenost Země-Měsíc) v 20:46 UT. Asteroid sám minul Zemi 2007-11-14 v 03:19 UT ve výšce 227356 km relativní rychlostí 11.6 km/s.

Průlet kolem Země využila řada přístrojů k ověření funkce a k pořízení vědeckých dat. Zapojeny byly přístroje ALICE, MIRO, RPC, VIRTIS a ROMAP. Zajímavé snímky dodala kamera OSIRIS, která fotografovala Zemi a Měsíc v intervalu od 2007-11-11 až 2007-11-17. U zařízení ROSINA pokračovalo prohřívání, které mělo vypudit zbytky plynů, které zůstaly uvnitř přístroje od pozemní přípravy.

Dne 2007-11-16 se Rosetta nacházela 1.75 mil. km od Země (0.011 AU, doba letu rádiového signálu jedním směrem přibližně 6 s). Vzdálenost ke Slunci činila 145.65 mil. km (0.98 AU).

Plánovaný průběh letu

Po navedení na heliocentrickou dráhu bude muset sonda provést celou řadu dynamických operací, které ji nakonec po mnoha letech přivedou prakticky do stejné dráhy, po jaké se pohybuje cílová kometa. Jelikož sonda nemůže nést dostatek pohonných látek, aby všechny manévry vykonala vlastními silami, bude využívat v hojné míře gravitačních asistencí u několika planet. V březnu 2005 poprvé prolétla kolem Země, v únoru 2007 se přiblížila k Marsu a v listopadu 2007 a listopadu 2009 uskuteční u Země druhý a třetí gravitační manévr. Na 2008-09-05 je plánován průlet kolem asteroidu (2867) Steins ve vzdálenosti 1700 km a 2010-07-10 kolem planetky (21) Lutetia ve vzdálenosti 3000 km.
V květnu 2011 pomocí vlastního motoru vykoná první setkávací manévr a v květnu 2014 další. K setkání s kometou by mělo dojít v srpnu 2014. Zde sonda nejprve zahájí pozorovací fázi z velké vzdálenosti při relativní přibližovací rychlosti asi 25 m/s. Ve vzdálenosti asi 300 poloměrů kometárního jádra bude vzájemná rychlost snížena na 2 m/s. V této vzdálenosti se provede důkladný průzkum polohy komety, rotace a gravitačních poměrů než se přistoupí ve vzdálenosti asi 60 poloměrů jádra k závěrečnému navedení sondy na oběžnou dráhu kolem komety.
Tato vzdálenost se bude velice pomalu snižovat rychlostí několik cm/s a po dosažení 25 poloměrů jádra dojde konečně k zachycení sondy. Úvodní polární oběžná dráha ve vzdálenosti 5 až 25 poloměrů jádra bude využita ke zmapování tvaru a utváření povrchu kometárního jádra. Poté bude vytipováno několik oblastí pro detailní průzkum ze vzdálenosti asi 1 poloměru jádra. Do zvolené oblasti pak bude v říjnu 2014 vyslán přistávací modul.
Předtím se orbitální úsek přiblíží až na vzdálenost 1 km k povrchu a teprve tam bude Lander oddělen relativní rychlostí asi 1.5 m/s. Po přistání a zakotvení Landeru se zahájí vědecké zkoumání povrchu a výsledky budou předávány na Zemi retranslací přes orbitální část, která zůstane na oběžné dráze kolem komety.

Parametry dráhy

Vysvětlivky:

Typ: H - heliocentrická

Experimenty a výsledky

Kamerový systém OSIRIS
[=Optical, Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System]

Kamerový systém OSIRIS o hmotnosti 23.1 kg a příkonu 32.4 W představuje primární zobrazovací systém sondy Rosetta. Hlavním úkolem přístrojů je určení objemu, hustoty, rotace, topografie, zachycení povrchových detailů, barvy a mineralogie jádra. Dále má pomáhat v analýze krátkodobých změn, úbytku hmoty, výtrysků plynů a prachu, povrchových difúzních procesů, negravitačních sil, aktivních oblastí na povrchu, pátrat po vhodných místech přistání, po gravitačně vázaném materiálu, relativně velkých tělesech na oběžné dráze a studovat prachové a plynné prostředí, zdroje prachových emisí a jejich změn v čase. Má zkoumat optické a fyzikální vlastnosti prachu, rozložení velikosti prachových částic, pohyby oblaků prachu, prostory soustředění prachu a optické vlastnosti prašného prostředí těsně u povrchu, změny prachového prostředí na noční straně, tepelné efekty a rozložení dceřinných a mateřských molekul.
OSIRIS sestává ze dvou kamer. Širokoúhlá kamera WAC [=Wide Angle Camera] slouží k zobrazování velkých částic vnitřní komy a prachových a plynných emisí přímo nad povrchem jádra komety. Úzkoúhlá kamera NAC [=Narrow Angle Camera] má studovat jádro s velkým rozlišením. Kamery mají společný blok elektroniky. NAC obsahuje zařízení na snímkování v infračerveném oboru. Širokoúhlá kamera WAC má objektiv tvořený dvěma zrcadly a světelnost f/5.6. Hlavní zrcadlo má tvar konvexního zploštělého elipsoidu, sekundární zrcadlo je konkávního tvaru. Obraz je promítán na CCD snímací část tvořenou 2048x2048 pixely (1 pixel o rozměru 14 µm). Signál z CCD je zaveden do 14bitového převodníku analog/digitál a poté do vyhodnocovací jednotky. Zorný úhel je 12.1x12.1° a rozlišení 100 µrad/pixel. Ohnisková délka je 140 mm a kamera je schopna pořizovat snímky s frekvencí 1 snímek/3.5 s. Kamera je přizpůsobena k detekci záření v rozsahu vlnových délek 250 až 1000 nm. K tomuto účelu je doplněna dvěma karusely se 14 filtry odpovídajícími vhodným plynovým emisním čárám.
Objektiv úzkoúhlé kamery NAC je tvořen třemi zrcadly. Primární je konkávní hyperbolické, sekundární konvexní parabolické a terciální konkávní kulové. Stejně jako u WAC probíhá zpracování získaného obrazu v CCD detektoru o rozměru 2048x2048 pixelů (1 pixel o rozměru 14 µm) a přes převodník analog-digitál je výsledek zaveden do vyhodnocovací jednotky. Zorné pole má rozměr 2.35x2.35° a rozlišení 20 µrad/pixel. Ohnisková délka je 700 mm jeden snímek je pořízen za 3.5 s. Kamera pracuje v rozsahu vlnových délek (bez infračervené části) 250 až 1000 nm, kamera je doplněna 14 filtry ve dvou karuselech přizpůsobenými vhodným barvám a čárám minerálů.
Zvláštní sada optiky existuje pro infračervenou oblast, světlo je do ní zaváděno odkloněním z NAC. Přicházející světelné paprsky procházejí karuselem filtrů a vstupují do detektoru chlazeného na 130 K pasivním radiátorem o ploše 0.5 m². Karuselový systém je podobný jako na kameře WAC a NAC, pouze je uzpůsoben pro práci při nízkých teplotách a mezi jinými obsahuje filtry vhodné pro detekci vody a oxidu uhličitého. Obraz je zachycován v chlazeném detektoru o rozměru 640x480 pixelů (1 pixel o rozměru 27 µm) z teluridu rtuti a kadmia. Rozlišení je 38.6 µrad/pixel. Rozsah vlnových délek zahrnuje pásmo od 1 do 3.5 µm, s možností rozšíření až na 4.8 µm.
Přístroj provozuje Max Planck Institut für Aeronomie, Německo.

Spektrometr pro viditelný a infračervený obor VIRTIS
[=Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer]

Spektrometr VIRTIS o hmotnosti 23 kg je určen především ke studiu kometárního jádra a prostředí na něm, ke stanovení původu pevných částic na povrchu, k identifikaci jednotlivých plynů, má za úkol charakterizovat fyzikální podmínky v komě a měřit teplotu jádra. Dále má být využit jako pomocný nástroj při výběru míst přistání a jako suport dalším vědeckým přístrojům a konečně má být využit během průletu kolem asteroidů.
Přístroj VIRTIS obsahuje dva kanály. VIRTIS-M [=Moderate] poskytuje zobrazení v rozsahu vlnových délek 0.25 až 5 µm se středním spektrálním rozlišením. VIRTIS-H [=High] se používá pro k vysokému spektrálnímu rozlišení ve vlnových délkách 2 až 5 µm.
VIRTIS je namontován na základní přístrojové desce. Je rozdělen do čtyř subsystémů - hlavního modulu elektroniky, napájení, dvou modulů elektroniky pro každý kanál spektrometru a optického modulu, který obsahuje vlastní spektrometry s optikou v chladícím boxu. Dva kryogenní chladiče pracující se Stirlingovým oběhem se nacházejí v sekci namontované přímo na tělese sondy a jsou tepelně izolovány od chladícího boxu. Kryogenní chladiče udržují teplotu v boxu přibližně na úrovni 130 K (asi -140°C) a vznikající teplo vyzařují pomocí konstrukce tělesa sondy. VIRTIS-M a VIRTIS-H jsou chráněny krytem proti kontaminaci prachem. Vnitřní povrch krytu provedený jako reflexní vrstva slouží také ke kalibraci přístroje.
VIRTIS-M používá zobrazení na křemíkový CCD o formátu 256x388 bodů v oboru 0.25 až 1.05 µm (viditelné pásmo) a na ohniskovou mřížku z teluridu rtuti a kadmia chlazenou na 70 K o rozměru 256x412 bodů pro obor 1 až 5 µm (infračervené pásmo).
VIRTIS-H zobrazuje infračervené světlo o vlnové délce 2 až 5 µm na ohniskovou mřížku o rozměrech 240x640 bodů.
Přístroj provozuje Observatoire de Paris, Francie.

Ultrafialový zobrazovací spektrometr ALICE

ALICE o hmotnosti 2.2 kg a průměrném elektrickém příkonu 2.9 W je zobrazovací spektrograf určený ke spektroskopii ve vzdáleném ultrafialovém oboru (0.07 až 0.205 µm). Vědeckým úkolem přístroje je:

• určování obsahu vzácných plynů v jádře, což může poskytnout informace o teplotách, při kterých se jádro formovalo a o tepelné historii komety;
• stanovení množství uvolňovaných molekul H₂O, CO a CO₂ a jejich prostorovém rozložení;
• určit atomovou bilanci C, H, O, N a S a tím i profil prvkového složení plynných složek jádra;
• studovat počáteční fáze aktivity komety během přibližování ke Slunci;
• pořídit spektrální mapu jádra;
• měřit fotometrické vlastnosti a poměry led-prach malých částic;
• mapovat časové změny emisí iontů O, N, S a C v komě a iontovém ohonu.

ALICE je skříňka o rozměrech 326x146x90 mm namontovaná na přístrojové desce Rosetty. Světlo prochází vstupní aperturou, která je souosá s kamerou a infračerveným spektrometrem a obsahuje řadu clon majících za úkol stínit parazitní světelné paprsky a chránit hlavní zrcadlo před malými částicemi. Světlo je soustředěno pomocí parabolického zrcadla 40x40 mm (f/3) do vstupní štěrbiny. Paprsek vstupuje do trubice detektoru a dopadá na eliptickou difrakční mřížku. Zrcadlo a mřížka jsou pokryty napařenou vrstvou SiC, aby byla zlepšena odrazivost. Mřížka rozptýlí paprsek na deskový detektor o rozměrech 512x32 pixelů, který obsahuje vedle sebe fotokatody z bromidu draselného (0.07 až 1.5 µm) a jodidu cesia (1.5 až 2.05 µm). Aktivní oblast má rozměr 35x20 mm. Zorné pole detektoru je 0.1x6.0° a prostorové rozlišení 0.1x0.6°.

Mikrovlnný spektrometr MIRO
[=Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter]

MIRO je mikrovlnný spektrometr navržení pro následující vědecké úkoly:

• měření absolutní četnosti hlavních plynných prvků;
• zjišťování poměru základních izotopů;
• kvantifikování množství plynů unikajících z povrchu;
• měření podpovrchové teploty jádra a kinetické rychlosti;
• měření podpovrchové teploty asteroidů;
• pátrání po stopách plynů v okolí asteroidů.

MIRO je heterodynní přijímač s dvojí frekvencí, střední frekvence jsou 236 GHz a 562 GHz. Je naladěn, aby mohl detekovat devět molekul mj. vodu, kysličník uhelnatý, čpavek a metanol v komě komety. Tato měření mohou pomoci při zjišťování, jakým způsobem dochází k sublimaci kometárního materiálu v čase a v různých vzdálenostech od Slunce.
Přístroj dodala Jet Propulsion Laboratory (JPL), Passadena, Kalifornie (USA).

Rádiová sondáž kometárního jádra CONSERT
[=Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio Wave Transmission]

Přístroj je navržen k sondáži vnitřní struktury jádra komety prostřednictvím rádiových pulsů procházející tělesem komety. Experiment má dvě aparatury - jednu na orbitální části a druhou na přistávacím aparátu. Úkolem je studium permitivity jádra a identifikace elektrických vlastností, rozlišení různých skupin materiálu jádra. Měří se pohlcování rádiových vln, zjišťují se nehomogenity, malé struktury a vnitřní hranice různých materiálů. Pátrá se po možných původních malých tělesech, ze kterých kometa vznikla akrecí. Předpokládá se, že látky, ze kterých jsou tvořeny komety se příliš neliší od materiálu prvotní mlhoviny, která před 4.6 miliardami let předcházela vzniku Sluneční soustavy.
CONSERT tvoří vysílač na orbitální části a dvě kolmé dipólové antény, které vysílají kódovaný rádiový signál 90 MHz s kruhovou polarizací v pulsech trvajících 25.5 µs o výkonu 2 W s intervalem opakování 200 µs. Rádiové vlny pronikají tělesem komety a jsou zachycovány na přistávacím aparátu, kde jsou digitalizovány a komprimovány. Po jistém zpoždění jsou znovu odvysílány zpět na orbiter novým pulsem o výkonu 0.2 W a jsou detekovány v pásmu 86 až 96 MHz. Čas jednoho takového měření je méně než 1 s, přičemž během jednoho oběhu má být provedeno asi 6000 takovýchto měření.
Antény a základní konstrukce přístroje je vyrobena z hliníku. Antény jsou umístěny na nosníku z uhlíkových vláken. Během startu rakety je soustava antén složena, rozkládá se po oddělení sondy od nosiče. Anténa na přistávacím aparátu je tvořena čtyřmi drátovými monopóly, které se nacházejí ve vzdálenosti méně než 0.4 m od povrchu.

Detektor prachu a drobných částic GIADA
[=Grain Impact Analyser and Dust Accumulator]

Přístroj je určen ke studiu prachu a malých pevných zrnek obklopujících kometu. Hlavním úkolem je zjišťování rozdělení velikosti prachových částic, poměru prachu a plynu, času vývoje prachového prostředí v závislosti na heliocentrické vzdálenosti. Dále se má sledovat množství prachu unikajícího do prostoru a dynamické vlastnosti zrnek.
GIADA je uložena v krychlové skříni a je tvořena třemi moduly. GIADA-3 je sestava 5 miniaturních vah, které měří hmotový tok prachu. GIADA-2 je hlavní elektronický subsystém. GIADA-1 obsahuje detekční systém zrn a senzor dopadů.
GIADA-1 je zamířena na kometární jádro s přípustnou úhlovou odchylkou 40°. Skládá se ze dvou paralelních destiček. Horní slouží k optické detekci zrnek materiálu. Čtyři laserové diody vytvářejí světelné opony, které jsou snímány osmi fotodiodami a které reagují na deformaci nebo přerušení signálu způsobené cizími částečkami v prostoru detektoru. Spodní deska je vlastně membrána s pěti piezoelektrickými snímači, které reagují na dopad částice a dokáží určit hybnost zrna. Rychlost částice lze stanovit z rozdílu doby registrace v horní a spodní části přístroje. Horní hranice velikosti detekovatelné částice je asi 10 µm.
Elektronický a vyhodnocovací systém GIADA-2 je umístěn zespodu přístroje a slouží k zaznamenávání dat, ovládání subsystémů a rovněž slouží jako rozhraní mezi elektronikou sondy.
GIADA-3 tvoří mikrováhy MBS [=Microbalance Sensor], které jsou namontovány na horní straně přístroje; jeden senzor míří ke kometě a další čtyři do stran. Jsou schopny zaznamenat dopad zrna pod úhlem max. 40°. Každý senzor sestává z rezonančního snímacího krystalu a referenčního krystalu. Pracuje na piezoelektrickém principu. Prach usazující se na snímacím krystalu zvyšuje jeho hmotnost a tím se mění frekvence jakou kmitá. Výstupní signál je proporcionální ke hmotnosti uloženého prachového materiálu. Referenční krystal je odstíněn od možných prachových nánosů a poskytuje srovnání k měřícímu krystalu při stejných teplotních podmínkách a variacích napájení. Krystaly kmitají s frekvencí asi 10 MHz. Snímací krystal má plochu několik desetin cm² vystavenou expozici a vůči referenčnímu krystalu posunutou frekvenci o přibližně 1 kHz. Předpokládaná citlivost je lepší než 10-8 g prachu/Hz.

Hmotový analyzátor iontů COSIMA
[=Cometary Secondary Ion Mass Analyzer]

Analyzátor je určen ke studiu chemického složení materiálů komety např.:

• prvkové a izotopické složení hlavních částí pevných kometárních částeček;
• chemický stav částeček;
• variace chemického a izotopického složení mezi jednotlivými částečkami;
• variace složení různých komet srovnáním s výsledky získanými z komety 1P/Halley;
• přítomnost organických sloučenin, které nejsou vázány na kamennou fázi;
• molekulární složení organických a anorganických sloučenin v tuhých kometárních částicích.

Získané údaje mají posloužit k vypracování modelu vzniku a vývoje komet a sluneční soustavy. Mají se provést srovnání složení pevných částic k prvkovému a izotopickému složení neutrální a ionizované atmosféry komety. Přítomnost organických látek může podpořit teorii o kometách jako nosičích původního organického materiálu a iniciátorech tvorby organických molekul na pravěké Zemi.
COSIMA je tvořena zásobníkem na 25 vzorků, které mohou být vystaveny působení kometárního prachu a poté jsou přesunuty dovnitř přístroje. Vlastní přístroj je vybaven zdrojem iontů a iontovým hmotovým spektrometrem. Mikroskopická kamera prozkoumá vzorek a určí polohy prachových částic. Zdroj iontů ozáří vzorek a indukované ionty ze vzorku jsou zavedeny k analýze do spektrometru.

Zobrazovač prachových částic MIDAS
[=Micro-Imaging Dust Analysis System]

Přístroj o hmotnosti 8 kg a průměrném elektrickém příkonu 7.4 W je navržen pro zachycení prachových částic a jejich následné 3D-zobrazení v měřítku nm pomocí atomového mikroskopu. Hlavními úkoly jsou získávání obrazů jednotlivých částic s prostorovým rozlišením 4 nm, statistické vyhodnocení velikosti, objemu a tvaru, dále se má zjišťovat rozdělení velikostí v rozsahu od asi 4 nm do několika µm detailně zkoumat topografie povrchu prachových zrnek s přihlédnutím na možné impaktní mikrokrátery. Konečným výsledkem má být poznání charakteru prachového okolí komety včetně prostorový a časových změn.
Pro přístroj MIDAS je rezervována speciální skříňka na povrchu sondy. Obsahuje cílový karusel s přibližně 60 leštěnými ploškami určenými pro sběr vzorků. Terčíky se otáčejí do pracovního pole atomového mikroskopu AFM [=Atomic Force Microscope], který je schopen zobrazit prostorový tvar malých částic.

Spektrometr neutrálních částic a iontů ROSINA
[=Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis]

Hlavním úkolem přístroje je stanovení prvkového, molekulového a iontového složení atmosféry a ionosféry komet a rovněž teploty a celkové rychlosti plynů a iontů a reakcí plynů a iontů v prachovém obalu komety. Na základě těchto měření se předpokládá zodpovězení na následující otázky:

• stanovení prvkového, molekulárního a iontového složení a fyzikálních, chemických a morfologických charakteristik jádra komety;
• stanovení procesu, kterým je utvářena prachová atmosféra a ionosféra a sledování její dynamiky jako funkce času, heliocentrické polohy a polohy vzhledem k jádru komety;
• výzkum původu komet, vztahu mezi kometárním a mezihvězdným materiálem a možných souvislostí s původem Sluneční soustavy;
• pátrání po případných výronech plynů z asteroidů a stanovení, zda existuje v tomto směru příbuznost komet a asteroidů.

Přístroj sestává ze tří čidel - magnetického hmotového spektrometru s dvojitým ostřením, spektrometru s měřením prolétající částice a neutrálního a iontového dynamického monitoru.
Magnetický spektrometr DFSM [=Double focusing magnetic mass spektrometer] měří v rozsahu 12 až 100 atomových jednotek s přesností asi 1/3000. Přístroj sestává ze dvou vstupních apertur, jedna se zorným polem 20x20° a druhá 2x2°, sady magnetických vychylovacích destiček, elektrostatického zoomovacího systému a analyzátoru a hmotového detektoru. Před startem je utěsněn ve vakuu. Ochranná čepička se odkrývá ze zdroje iontů až během letu ke kometě a současně se otevírá i sekce analyzátoru. Přístroj je možno přepínat mezi měřením kometárního plynu a iontů.
Odrazový spektrometr RTOF [=Reflectron Time-of-flight spectrometer] obsahuje dva podobné ale nezávislé systémy. Jeden slouží pro detekci kometárních iontů a druhý pro neutrální částice. Přístroj se skládá ze zdroje iontů, iontové optiky, reflektoru a detektoru. Neutrální plyn vstupující do přístroje je ionizován a pak prochází iontovou optikou přes vychylovací destičky do reflektronu, který ionty zaostří a odrazí do dvou separátních detektorů. Rozsah měření leží mezi 1 a 300 atomových jednotek.
Dynamický monitor NIMD [=Neutral and Ion Dynamics Monitor] obsahuje tři tlakoměry, kterými se měří rychlost kometárního plynu v rozsahu Mach 0.5 až 4 a teplota v rozmezí 50 až 500 K.
Přístroj pro misi dodala firma Lockheed Martin Advanced Technology Center, Palo Alto, Kalifornie (USA).

Plynový chromatograf a hmotový spektrometr MODULUS/Berenice
[=Methods Of Determining and Understanding Light element from Unequivocal Stable isotope composition]

Hlavním úkolem experimentu je určení četnosti a isotopického zastoupení hlavních složek kometární komy včetně vody a oxidů uhelnatého a uhličitého a minoritních a stopových složek jako např metanu, čpavku, HCN a sledování izotopického vývoje. Podobný přístroj MODULUS/Ptolemy se nachází na přistávacím aparátu.
Přístroj o hmotnosti 3 kg a průměrném elektrickém příkonu 5 W se skládá ze zařízení na odběr vzorků, plynového chromatografu, ze zásobovacího systému dopravního plynu (He), chemických vyhodnocovacích modulů, hmotového spektrometru, elektrického systému a procesoru. Plynné vzorky jsou jímány na speciální vrstvě, poté uzavřeny. Při následném zahřívání se uvolňují jednotlivé plyny v závislosti na teplotě. Tyto plyny jsou zaváděny do individuálních analytických kanálů a jsou vyčištěny a upraveny řadou chemických a chromatografických procedur. Vyčištěný plyn se pak dostává do hmotového spektrometru, kde se provádí izotopová analýza. Hlavním úkolem je stanovení poměru izotopů kyslíku 18/16 a 17/16, uhlíku 13/12, dusíku 15/14 a deuteria/vodíku.

Rádiové experimenty RSI
[=Radio Science Investigations]

Rádiové experimenty využívají existujícího vysílače a přijímače na sondě. Předpokládají se celkem tři základní výzkumy jako dodatek k rutinnímu sledování pro účely navigace. Dopplerova principu a sledování vzdálenosti od jádra se má využít k určení hmotnosti a tvaru gravitačního pole jádra komety. Průchodu rádiových signálů komou těsně nad povrchem při zákrytech bude využito ke sledování vlastností komy a rovněž morfologie jádra. Povrch jádra se má zkoumat rovněž na základě odražených signálů z hlavní antény přijímaných na Zemi. Podobných měření může být využito i během průletu kolem asteroidů.

Soubor přístrojů pro studium plazmového prostředí RPC
[=Rosetta Plasma Consortium]

Soubor je tvořen pěticí přístrojů, které jsou určeny k měření plazmového prostředí v okolí komety.
Langmuirova sonda LAP [=Langmuir Probe] o hmotnosti 0.454 kg a průměrném elektrickém příkonu 1.4 W je tvořena dvěma kulovými sondami z titanu, které jsou namontovány na nosnících vystupujících několik metrů z tělesa Rosetty. LAP je určena k měření hustoty elektronů, elektronové teploty a variací hustoty a vln. Elektronika je společná i pro přístroje PIU, MAG a MAP a má hmotnost 3.291 kg.
Detektor iontů a elektronů IES [=Ion and Electron Sensor] o hmotnosti 0.989 kg a příkonu 1.9 W je elektrostatický analyzátor iontů a elektronů ve slunečním větru a v kometární plazmě.
Magnetometr MAG [=Fluxgate Magnetometer] o hmotnosti 0.096 kg a příkonu 0.7 W je navržen pro měření permanentních a indukovaných magnetických vlastností kometárního jádra a detekci magnetického pole v oblasti, kde se střetává sluneční vítr s polem komety. MAG sestává ze dvou ultralehkých tříosých magnetometrů namontovaných na dlouhém nosníku, přičemž jeden je na konci tyče a druhý asi o 0.3 m blíže k tělesu sondy.
Analyzátor složení iontů ICA [=Ion Composition Analyser] o hmotnosti 2.02 kg a příkonu 4.2 W slouží k měření energie a směru slunečního větru a kometárních iontů a rozlišení jednotlivých druhů iontů pomocí měření poměru náboj/hmotnost.
Impedanční sonda MIP [=Mutual Impedance Probe] o hmotnosti 0.37 kg a průměrném elektrickém příkonu 2 W měří hustotu, teplotu a driftovou rychlost plazmy. MIP je namontován podél dlouhých nosníků. Pracuje v elektrickém propojení vysílací antény s přijímací anténou, přičemž výsledná frekvence závisí na vlastnostech plazmy v okolí antén.

Fotogalerie

Fotogalerie obsahuje celkem 22 obrázků, nejnovější byl přidán 2007-03-18.

Literatura

1. Rosetta Home Page (ESA):
   http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=13

Reakce čtenářů (číst/přidat)

Počet reakcí: 3
Poslední: 2004-03-02 10:39:09

Verze pro tisk