A Rosetta leszállóegysége a frissen hullott hónál is lazább anyagról pattant vissza a történelmi manőver közben

37145

Az Európai Űrügynökség (ESA) kutatói bravúros munkával kiderítették, hogy a Rosetta leszállóegysége hogyan pattant vissza az üstökösmag felszínén egy meredek falról. Kiderült, hogy belevájt a felszínbe, és ott “tejszínhabra” emlékeztető laza szerkezetű anyagot talált, ami még a frissen hullott hónál is lazább.

A tudomány történetében úttörő jelentőségű esemény volt, amikor hat éve, 2014. november 12-én az ESA Rosetta programja keretében a Philae leszállóegység viszontagságos útja végén viszonylag simán leszállt a 67P/Churyumov-Gerasimenko-üstökös (röviden 67P) magjának felszínére. A jelentős magyar részvétellel készített eszköz mintegy 60 órán keresztül vizsgálta műszereivel az üstökösmagot, mérte az addig ismeretlen égitest felszíni fizikai és kémiai tulajdonságait, amíg az akkumulátorai le nem merültek. A Philae műszereit és a helyüket a leszállóegységen az alábbi kép mutatja.

Az ESA Rosetta szondája Philae leszállóegységének fedélzeti tudományos műszerei (ESA/Rosett/Philae)

Mint ismeretes, a Philae leszállóegység az eredetileg kijelölt Agilkia nevű leszállóhelyről, majd lassú, a felszín feletti ballisztikus repülés után az üstökösmag egy meredek faláról is visszapattant, és csak ezután állapodott meg az Abydos nevű végleges leszállóhelyén egy árnyékos mélyedésben, összesen mintegy kétórás kalandos pattogás és kalandos repülés után. Az alábbi ábra a Philae rekonstruált kalandos útját, a felszínről történt visszapattanásait vázolja fel a végső leszállóhely eléréséig.

A Rosetta-szonda Philae leszállóegységének útja az üstökösmag felett az első visszapattanás helyétől (TD1, Agilkia terület) a mag felszínének második érintése (TD2) utáni végső helyéig az üstökösmag felszínén (TD3, Abydos terület) (a-c ábrák). Az OSIRIS képfelvétele 2016. szeptember 2-án készült a második érintkezés (TD2) területéről (d, zöld szaggatott vonalú téglalapban körülhatárolva, balra), illetve a végső leszállóhelyről (TD3, kisebb kék téglalapban, jobbra). A Philae megsértette a felszínt egy hasadékban, és friss vízjeget tett láthatóvá a felszín alatt a 2016. augusztus 6-án (e) és 24-én (f) készült felvételeken (O’Rourke és munkatársai, 2020)

Mostanáig azonban nem voltak ismertek a talaj második érintésének részletei. Erre most Laurence O’Rourke, az Európai Űrügynökség ESAC részlegének (European Space Astronomy Centre, Madrid, Spanyolország) munkatársa által vezetett nemzetközi kutatócsoport derített fényt a Philae mágneses teret mérő műszerei által a leszállás alatt gyűjtött mérési adatokat elemezve.

A Philae mágneses tér mérésére hivatott fedélzeti műszerei, a ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) és az RPC (Rosetta Plasma Consortium Fluxgate Magnetometer) a leszállás és a felszínről történt többszöri visszapattanás közben is tudta mérni az üstökösmag környezetében a mágneses tér erősségét és irányát. Mivel a 67P-üstökös gázkibocsátási aktivitása a leszállás idején még nem volt elég erős ahhoz, hogy plazmafizikai folyamatok által megakadályozza a napszélplazma és az abban szállított mágneses tér lehatolását egészen az üstökösmag felszínéig, ezért a mágneses tér mérési adataiból a leszállóegység testének térbeli helyzete és annak időbeli változásai is meghatározhatók. Az is szerencsés körülmény volt, hogy az üstökös magjának nem volt saját belső mágneses tere, így az nem befolyásolhatta ezeket a méréseket.

O’Rourke és munkatársai most új megvilágításba helyezték a Philae második talajérintési eseményét: ez tulajdonképpen négy különböző érintkezés volt az üstökösmag felszínével, amelyeket TD2a, TD2b, TD2c és TD2d-vel jelöltek (TD: Touch-Down esemény). Ezeket az alábbi ábra szemlélteti.

A Philae ROMAP magnetométere által mért mágnesestér-irányok időbeli változása a felső ábrán (a). A mágneses tér (x, y, z) komponenseit kék, piros és halványlila színű görbék mutatják. Az OSIRIS 2016. szeptember 2-i felvételén a Philae (kék színnel a felvételre rajzolva) összenyomta a TD2c érintkezési területen a felszíni jeges-poros anyagot (b). A (c) képen pirossal jelölték a leszállóegység és a felszín érintkező részeit (O’Rourke és munkatársai, 2020)

A Philae talajjal történt érintkezései során a teste, a talpai, illetve kiálló műszerei (pl. SD2 pordetektor) is felszántották az üstökösmag felszínét, 10-20 centiméter mélységben besüppedtek. Ezekből a felszín alatti anyag mechanikai tulajdonságaira és összetételére lehet következtetni, mert az érintkezések megváltoztatták a Philae sebességét és helyzetét (forgás, “bukfencezés”) egy véges kis időtartam alatt, amit a mágnesestér-mérések jeleznek.

A TD2c érintkezés helyén a Philae teste és talpai furcsa, emberi fejre emlékeztető nyomot hagytak, aminek van két “szeme” (a leszállóegység teste és egyik talpa), van “szája” is (egy természetes hasadék), valamint kúpos “süvege, sapkája”, ez utóbbi egy természetes kiemelkedés, kis domb az üstökösmagon. Ezt a felszíni részt mutatja az alábbi ábra.

A Philae leszállóegység a TD2c érintkezési területen a “Skull-top” alakzat egyes részeit formázta meg: a talp és a test a “szemeket” alakították ki. A jobb oldali képen a leszállóegység rajza érzékelteti az érintkezést és a méreteket (O’Rourke és munkatársai, 2020)

Az alábbi animáció a Philae leszállóegység érintkezését mutatja a felszínen a TD2c “emberi fej” alakzaton.

A Philae leszállóegység rárajzolva a TD2c talajérintési területre az “emberi fej” alakzat felvételére (ESA/Rosetta hírek, 2020. október 28.)

A 67P-üstökös magjáról készített felvételek, valamint az alakmodell alapján animáció is készült arról, hogyan érkezett meg a Philae a TD2c érintkezési területre.

Az animáció azt mutatja be, hogyan érkezett meg a Rosetta Philae leszállóegysége a TD2c érintkezési területre, az “emberi fej” alakzathoz (ESA, SPACE.COM, YouTube)

A Philae leszállóegység a négy érintkezési pont közötti TD2a-TD2d repülési utat mindössze 3 másodperc alatt tette meg. Az utolsó érintkezési pont után már nem emelkedett egy méternél magasabbra, és hamarosan elérte a 30 méterre lévő végső nyughelyét.

A Rosetta-szonda VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) műszerének képfelvételei megerősítették, hogy vízjég került napfényre, amikor a Philae leszállóegység teste, illetve talpa belevájt az üstökösmag felszínébe, így a legfelső sötét, poros-jeges keveréket eltávolította, és az alatta levő friss jeges-poros anyagot láthatóvá tette.

O’Rourke és munkatársainak mostani vizsgálatai megerősítették, hogy az üstökösmag felszíne alatt nagyon porózus jeges-poros anyag van, a mag belseje laza szerkezetű, szinte “tejszínhabra” (vagy “kapucsínóhabra”) emlékeztető vagy vattaszerű, aminek porozitása 75 +/- 7%. A vízjég mellett szerves anyagokból álló jég és por is van. A por/jég tömegaránya 2,3:1, ami megfelel a 67P-üstökös korábbi kitöréseikor kiszabadult por és jég arányának, valamint a felszín árnyékos területein megfigyelt por/jég aránynak.

A Philae teste és talpa mintegy 25 cm mélyen hatolt be az üstökösmag felszínébe, ez 12 Pa kompressziós erősségű, vagyis gyenge jeges-poros keverék nyomószilárdságának (nyomási ellenállásának) felel meg, ami a frissen hullott laza szerkezetű porhónál is gyengébb.

Mint korábbi hírünkben beszámoltunk róla, a Rosetta-program CONSERT radarkísérlete (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) azt is kimutatta, hogy a 67P-üstökös magja belsejének igen nagy a porozitása, mintegy 73-76%-os “szivacsos” szerkezetű kis égitestről van szó.

A Philae leszállóegység üstökösmag felszínével történt második érintkezésének részleteiről a Nature tudományos folyóiratban megjelent publikáció számol be.

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.

Források:

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás