Die teleurstelling was groot toe die landingstuig Philae, nadat dit op 12 November 2014 suksesvol op die komeet 67P/Churyumov–Gerasimenko geland het, na slegs twee dae opgehou werk het. Die batterye het afgeloop, en kan voorlopig nie herlaai word nie, omdat die sonpanele agter ’n rotsrif in die skaduwee weggesteek is. Die aanvanklike hoop was dat Philae vir minstens ’n week eksplorasiewerk op 67P sou doen en inligting oor die samestelling van die komeet na die aarde sou stuur, en hopelik tot ’n jaar lank na landing bruikbaar sou wees.
Dit was die kulminasie van ’n projek wat tien jaar vantevore begin is toe die Europese ruimte-agentskap ESA die satelliet Rosetta op 2 Maart 2004 gelanseer het. Soos wat die Rosetta-steen die sleutel was tot die ontsluiting van die geskiedenis van die oer-Egiptiese beskawing met die ontsyfering van die hiërogliewe, word gehoop dat die gelyknamige satelliet die sleutel sal wees tot die ontsluiting van die geheime van die ontstaan van die heelal en die begin van lewe op aarde. Die landingstuig is vernoem na die eiland Philae, waar ’n obelisk ontdek is wat met die ontsyfering van die hiërogliewe gehelp het.
Buiteaardse verkenning
In die annale van die geskiedenis van die verkenning van buiteaardse hemelliggame sal 12 November 2014 ’n spildatum verteenwoordig as die dag waarop ’n mensgemaakte landingstuig ’n eerste suksesvolle sagte landing op ’n komeet uitgevoer het; dit nadat die eerste sagte landing op die maan, en suksesvolle kommunikasie met die aarde, van Luna op 3 Februarie 1966 plaasgevind het. Die eerste suksesvolle sagte landing op ’n planeet was Venera 3, wat op 1 Maart 1996 op Venus geland het. Laasgenoemde twee ruimteprestasies is deur die destydse Sowjetunie uitgevoer.
Die Amerikaners het ’n mate van prestige in die diepruimteverkenning herwin toe hulle die eerstes was wat ’n sagte landing op ’n asterioïed uitgevoer het met die landing van NEAR – Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous – Shoemaker ) op die asteroïed Eros op 12 Februarie 2001.
Waarom die belangstelling in komete?
Die volgende teiken was ’n sagte landing op ’n komeet. Komete word beskou as primitiewe oorblyfsels en boublokke van die heelal, en die waarskynlike bron van water en lewe op die aarde. Komete het ontstaan in die buitewyke van die sonnestelsel, sowat 4,6 miljard jaar gelede, in die tyd toe die planete ná die Oerknal (wat na raming 13,8 miljard jaar gelede plaasgevind het) gevorm is. Die bekendste hiervan is Halley se komeet, met ’n gemiddelde omwentelingstyd van 76 jaar om die son, en wat laas in 1986 vanaf die aarde sigbaar was.
Komete bestaan grootliks uit ysige materiaal, stof, bevrore gasse en primitiewe oeroue rotsagtige skeppingsmateriaal. Die ys en bevrore gasse smelt en begin verdamp wanneer die komeet naby die son beweeg en verhit word, en is verantwoordelik vir die kenmerkende roei (stert) van komete. Met elke besoek aan die son verloor 'n komeet massa deur verdamping en word dit kleiner; en dit sal uiteindelik "verdwyn" of in klein brokstukke opbreek.
Metings het aangetoon dat Halley se komeet ’n dikte van sowat 1 meter van sy oppervlak verloor het met sy laaste besoek aan die son in 1986. Die verwagting is dat Halley se komeet se resleeftyd nog sowat 20 000 tot 30 000 jaar is.
Komete wat ons sonnestelsel besoek, word uit twee bronne aangevul: komete met ’n omwentelingstyd van minder as 200 jaar is meestal afkomstig vanaf die Kuipergordel, en dié met ’n langer omwentelingstyd (meer as 200 jaar) vanuit die verafgeleë Oort-wolk (vernoem na die Deense sterrekundige Jan Oort) op die rand van die heelal. Die Oort-wolk bevat ’n geraamde triljoen (12 nulle) komete.
Komeet 67P was nie die wetenskaplikes se eerste keuse van ’n komeet wat die Rosetta-satelliet sou besoek nie; die aanvanklike teiken was komeet 46P/Wirtanenit. As gevolg van ’n jaar lange vertraging met die lansering van die Rosetta-satelliet vanaf die Franse lanseerbasis te Kourou, Frans-Guinee met ’n Ariane 5-vuurpyl moes ’n tweede komeet gesoek word en het die keuse op 67P geval, met ’n wentelperiode van 6,45 jaar. Dit sal sy naaste punt aan die son op 13 Augustus 2015 bereik.
Vorige ontledings dui daarop dat komete komplekse organiese molekules bevat. Dit is materiaal wat ryk is aan koolstof, waterstof, suurstof en stikstof. Belangrik is dat dit die elemente is wat nukleïen- en aminosure uitmaak, en wat noodsaaklike bestanddele is vir alle lewe soos wat ons dit ken. Het lewe op die aarde begin met die hulp van saaiing deur komete? Ofskoon Rosetta nie vir ons ’n definitiewe antwoord mag gee nie, het dit steeds die potensiaal om ’n magdom nuwe inligting te voorsien. Daar word steeds gehoop dat die massaspektrometer aan boord van Philea die soort van organiese molekules wat in die komeet aanwesig mag wees, akkuraat kan opspoor, of opgespoor het, met die aanvanklike toetse wat in die kort bestaan van sy funksionering op 67P uitgevoer is.
Die lang tog na Komeet 67P
Rosetta is op 2 Maart 2004 gelanseer op sy tog van 10 jaar na 67P, met ’n kumulatiewe togafstand van 6,4 miljard kilometer. Aan boord was die landingstuig Philea, met ’n aanboord toetslaboratorium wat 11 instrumente bevat, insluitende een vir die ontleding van die materiaal waaruit 67P bestaan. ’n Aanboord boor in een van die drie pote kan 23 cm in die oppervlak van 67P in boor om materiaalmonsters vir ontleding te bekom.
’n Nikkelskyf van 7,5 cm waarop die eerste drie hoofstukke van die Bybelse Genesis in ’n duisend tale gegraveer is, is deel van Rosetta se loonvrag en is aan die landingstuig Philae geheg. Dit verteenwoordig die moderne weergawe van die oorspronklike Rosettaklip.
Op sy sigsagsgewyse rondomtalie-kronkelweg deur die ruimte het Rosetta telkens berekend naby planete verby geskuur ten einde hulle swaartekrag te benut om die satelliet deur gravitasieslingering op ’n nuwe roete te plaas en te versnel. Die verbyvlugte was een verby Mars (2007), drie verby die aarde (2005, 2007 en 2009) en twee verby asteroïede, Steins (2007) en Lutetia (2010).
Ten einde brandstof (vir die stuwers) en batterykrag te bespaar, is Rosetta op 8 Junie 2011 in hibernering geplaas en is alle stelsels behalwe die radio-ontvanger, beheerdekodeerder en kragbron afgeskakel. Dit was ’n spanningsvolle oomblik toe Rosetta op 20 Januarie 2014 uit sy diep slaap van sowat 2,5 jaar wakker gemaak is en goed op bevele gereageer het.
Die elektronika wat aan boord gebruik word, is dié van meer as tien jaar gelede se stand van die tegnologie. Die OSIRIS-aanboordkamera se resolusie is byvoorbeeld 4 megapixels, wat tien jaar gelede as buitengewoon beskou was; vandag is die resolusie van selfoonkameras aansienlik meer. Die datatempo na die aarde is ’n skamele 22 kB/sek, en dit duur 28 minute vir radioseine vanaf Rosetta (wat die data vanaf Philae herlei) om die aarde te bereik. Die aanboord geheue is 25 gigabis – nietig vergeleke met die hedendaagse vermoë van skootrekenaars. Vanweë die ekstreme stralingsomgewing waarin die satelliet hom bevind, is stralingsverharde elektroniese komponente nodig. Die bestraling wat dit moet weerstaan, is ’n reuse 15 krad, wat voldoende is om die elektroniese komponente te laat faal. ’n Dosis van 1 krad is genoeg om ’n mens dood te maak. Die oppervlaktemperatuur van 67P is -70°C, met die gevolg dat die elektronika aan uiterstes van temperatuur onderworpe is.
Vanweë die tydsvertraging in die kommunikasie tussen die aarde en die satelliet kan dit nie vanaf die aarde intyds beheer word nie. Die roete wat dit volg, moet vooraf akkuraat bereken word, en bevele moet aan die aanboord stuwers gestuur word om die satelliet op koers te hou vir ’n uiteindelike ontmoeting met 67P.
Op 6 Augustus 2014 het Rosetta uiteindelik die komeet 67P in die ruimte ontmoet, ’n volle 510 miljoen kilometer vanaf die aarde, en is dit op ’n hoogte van sowat 20 km in ’n wentelbaan om die komeet geplaas. Die twee snel teen 17 700 km/h saam deur die ruimte voort; die relatiewe spoed is baie laag en landing op die komeet het nie ’n spoedprobleem nie.
Anders as wat vermoed was, is 67P nie ’n gladde ysklont van sowat 3 x 5 km nie, maar ’n rotsagtige kalbasvormige ruimtevoorwerp. Met behulp van foto’s wat deur ’n kamera aan boord van Rosetta geneem is, kon een van vyf moontlike landingsterreine uitgesoek word, te midde van kranse wat tot 50 meter hoog is, en valleie met ’n helling van 30 grade.
Philae land op komeet 67P
Philae is op 12 November 2014 op ’n hoogte van 22,5 km deur Rosetta losgelaat op sy vryval van 7 uur na die komeet. Die teiken was ’n landingsgebied genaamd Agilkia. Om te verhoed dat die landingstuig tuimel, word ’n aanboord momentumwiel van 1,5 kg massa en 20 cm in deursnee teen 10 000 opm geroteer, en voorsien dit ’n giroskopiese effek om die landingstuig tydens sy vryval horisontaal te hou.
Dit is hierdie belangrike komponent wat ’n Suid-Afrikaanse verbintenis het. Die momentumwiel is naamlik ontwikkel onder leiding van Herman Steyn, tans groephoof van rekenaar- en beheerstelsels aan die Universiteit Stellenbosch se Departement Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese, terwyl hy destyds hoofingenieur en spanleier by Surrey Satellite Technology (SSTL) in die VK was.
Anders as die verwagting, het die ankers in die drie landingspote by landing nie uitgeskiet om die verkenningstuig op die komeet vas te heg nie, en het die stuwingsvuurpyl op die rug van Philae nie ontbrand om dit vas te druk nie. Dit is nie seker of die ankerbore in die drie landingspote wel in 67P se oppervlak ingeboor het om dit te anker nie.
 |
|
Rosetta op pad na die komeet 67P – bron van prent: ESA (European Space Agentskap, oftewel Europese Ruimteagentskap)
|
Waar Philae 'n massa van 100 kg het, weeg dit ’n skamele 10 gram op Philae se oppervlak (dubbeld die gewig van ’n R2-muntstuk op aarde) vanweë komeet 67P se swak swaartekrag. (Swaartekrag is eweredig aan die massa van die betrokke liggaam, en in astronomiese terme is komeet 67P nietig klein.)
Met sy landing het Philae twee keer gebokspring, die eerste sprong 1 km hoog, en het dit na ’n tweede sprong vir die derde keer op die rand van ’n plato geland, met sy sonpanele in die skadugebied, met die gevolg dat die batterye nie kon herlaai nie. Dit was inderdaad moontlik dat Philae só hard kon geland het dat dit met die terugbons gelanseer kon gewees en in die diepruimte kon verdwyn het. Gelukkig het dit nie gebeur nie, omdat dit nie 67P se ontsnappingspoed bereik het nie.
Kommunikasie vanaf Philae geskied via Rosetta, wat as herleistasie optree. ’n Bondel data is kort na landing na die aarde gestuur, maar was met die skryf van hierdie artikel nog nie ontleed nie. Groot was die teleurstelling toe Philae se batterye na twee dae pap geword het en alle kommunikasie met, of beheer oor, die landingstuig intussen verloor is. Daar word gehoop dat die sonselle wat die batterye laai, wel mettertyd aan sonlig blootgestel sal word wanneer komeet 67P nader aan die son beweeg, sodat Philae vanuit sy sluimerslaap opgewek kan word om sy verkenning van 67P voort te sit. Hierdie verkenning sou aanvanklik voortgeduur het tot Augustus 2015, wanneer 67P op sy naaste aan die son in sy huidige besoek aan ons kontrei van die hemelruim sal wees.
Ten slotte
Afgesien van die teleurstelling oor die feit dat Philae aanvanklik net vir twee dae nuttige foto’s en inligting op die komeet 67P kon versamel en na die aarde stuur, is die projek ’n reuseprestasie van ingenieursvernuf. Die voorkoms van ’n komeet soos 67P is vir sterrekundiges ’n verrassing, aangesien dit nie ’n gladde ysbal is nie. Vir ESA het dit welverdiende aansien verwerf op ’n terrein wat tot dusver deur NASA van die VSA en die ruimtepoging van die voormalige Sowjetunie oorheers is. Daar is steeds die moontlikheid dat Philae kan ontwaak om sy soektog na die samestelling van 67P voort te sit, en so by te dra tot die mensdom se kennis van die ontstaan van die skepping en lewe.
Bronne
ESA-webwerf: http://www.esa.int/ESA
Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Rosetta_(spacecraft)
http://phys.org/news/2014-11-europe-space-history-comet.html
NASA-webwerf: http://rosetta.jpl.nasa.gov/