четвер, 27 листопада 2014 р.

Епоха Philae -- перші дані

Всі оці драматичні події, відбулися з одного приводу -- дослідити інше небесне тіло. Комету, одну із тих "віщунів", яких так боялося людство ще донедавна. (Дехто і зараз боїться...). В рамках боротьби із гігантськими постами, де все на купу, в попередньому зосередився лише на інженерній стороні питання. Розповідь про побачене Philae -- тут.

Перш ніж продовжити, подумайте. Ми ВПЕРШЕ бачимо поверхню комети так, ніби самі там побували. Ми взагалі вперше бачимо поверхню малого "небесного тіла". На моїй пам'яті (в епоху "Луна-9", "Венера-9" та "Вікінгів" я ще не народився), це другий по гостроті такий момент -- коли очікуєш побачити щось інопланетне. Другий -- після Титану.

Отож, поїхали.


"Here comes the lander!", краще не скажеш!
12 листопада, 2014, 14:38:41 UTC, до комети ~3 км.
Камера ROLIS. Праворуч зверху -- елемент системи посадки.
(c) ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR
Воно ж, в 3D:
ROLIS, 12 листопада 2014. Якщо маєте -- обов'язково гляньте через 3D-окуляри. Оця "задня" частина просто вражає. Хто дослухався, і побачив у 3D, зрозуміє, про що я.:-) (Без окулярів або розвинутої фантазії та чіткого уявлення про форму комети, її не видно).
(c) ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR

Летіти ще зовсім трішки:
40 метрів до поверхні. Каменюка праворуч -- розміром близько 5 м. Зверніть увагу, як вона присипана (?) пилюкою -- невідомо, чи там справді акумулюється пилюка, чи камін проявляється внаслідок сублімації.
Та ж ROLIS.
(c) ESA / Rosetta / Philae / ROLIS / DLR
Каменюку на фото видно і на фотографіях OSIRIS:
Ліворуч -- контекстне фото, NavCam, посередині і праворуч зверху -- більше детальні фото OSIRIS, праворуч внизу -- дві фото ROLIS на Philae.
КЛІКАБЕЛЬНО!
(c) ESA / Rosetta / Navcam / Philae / ROLIS / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA
Потім був контакт. Який, на жаль (як з ними, контактами, буває), завершився погано -- апаратик відбився і полетів далі. Але слід залишив:

Фото ROLIS до посадки і OSIRIS -- після. Не зважаючи на радикально відмінну роздільну здатність, сліди посадки видно чітко. Навіть забагато слідів, зауважте. Наприклад, підписана праворуч плямка -- це що?!
(c) ESA / Rosetta / Philae / ROLIS / DLR; ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS-Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA; Emily Lakdawalla
Після всіх перипетій, нарешті перша панорама поверхні (градусів 100 -- CIVA має 7 камер на 360 градусів, тут два кадри разом):

Мозаїка перших двох кадрів CIVA.
(c) ESA/Rosetta/Philae/CIVA
Кому як, а мені отак сходу нічорта не зрозуміло було. "Лапу" видно, а так -- це, взагалі, що?! Попереджав про інші світи трішки вище. :-)

Ось повна панорама:
Перша панорама з поверхні комети. 360º, CIVA-P.
(c) ESA/Rosetta/Philae/CIVA
Якось не сильно краще... Ще одна спроба:
Перша панорама з поверхні комети з накладеним силуетом Philae. Зокрема, видно, що він нахилений. 360º, CIVA-P.
(c) ESA/Rosetta/Philae/CIVA
Насправді, якщо помедитувати, з такою підказкою вже можна роздивитися значно більше. Але ми, як лінюхи, скористаємося додатковою підказкою від Emily Lakdawalla:
Зверху -- просто небо! Ну, забруднене чимось -- чи то літає щось (це ж комета!), чи до оптики прилипло. Апарат сильно нахилений. Горизонт доволі крутий -- все ж, апарат умудрився знайти тінь і сховатися в неї...
Видно антени CONSER, видно дві ноги.
(с) ESA / Rosetta / Philae / ÇIVA / annotated by Emily Lakdawalla
Ну що ж. Чекаємо решту фото. Можливо, вони будуть нескоро -- аж коли відбудеться передача їх "у загальне використання", але ради немає.

Подивимося, що ж там із рештою інструментів.

В принципі, відпрацювали всі інструменти. В принципі...

Поїхали.

APXS показав лише сигнатури титану та міді -- матеріалів, з яких зроблена його кришка. Ймовірно, вона не відстрілилася. Судячи по всьому, мінус.

MUPUS -- MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science, із купою всіляких термометрів:
MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) -- прилади для визначення густини, теплових та механічних властивостей поверхні. Складається із акселерометра якоря (ANC-M), термометра якоря (ANC-T), інфрачервоного "картографа" -- infrared mapper (TM), пенетратора і "молотка" (PEN-M), термометра пенетратора (PEN-TP) і нагрівача пенетратора (PEN-THC). Під час "загарпунення" комети, акселерометр вимірюватиме прискорення, даючи цінну інформацію про механічні властивості поверхні. Термометр на гарпуні вимірюватиме "внутрішню" температуру комети та її зміни із часом. Спеціальна 37-см скляна трубка, товщиною 1 см, буде покладена на віддалі приблизно 1 м від корпусу, та буде поступово забиватися в ґрунт спеціальним молотком. За кожного удару вимірюватиметься прискорення. 16 термометрів, розташованих вздовж 32.5 см трубки, вимірюватимуть розподіл температури в просторі та часі. Вони ж можуть служити нагрівачами, для дослідження теплопровідності.
Почав працювати зразу після відділення від Розетти. Правда, вся частина на гарпунах не отримала шансу попрацювати.

Схема розташування пристроїв Philae.
(c) DLR/IAS/MPS
В місці посадки виміряв температуру -153°C, яка через півтори години піднялася на 10°C, очевидно, Philae нагрів, або сам датчик нагрівався відбитим від стінки (на панорамах вище) світлом. Thermal Mapper, на висоті метра над поверхнею, який користувався 4-ма інфрачервоними сенсорами, наміряв -170°C.

Занурити трубку у ґрунт більше ніж на пару міліметрів не вдалося. Послідовно використавши рівень зусиль 1, 2, 3 та не досягнувши успіху, вирішили прикласти максимальне, позаштатне зусилля. Через 7 хвилин пристрій вийшов з ладу, так і не пробивши поверхні. Хоча, ще до того вдалося якісь виміри температури отримати. Міцність поверхні більша за 2МПа. Це близьке до міцності водяного льоду за таких температур. Однак льоду так близько до поверхні не повинно бути, згідно даних "Rosetta"...

З іншого боку, на глибині пари десятків сантиметрів він вже може бути. Є підстави вважати, що Philae занурився на глибину в декілька сантиметрів, (ймовірно -- в пилюку), перш ніж зустріти тверду поверхню. Частково успішно.

SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiments)  -- комплект із трьох пристроїв для дослідження нутрощів комети.
Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment (CASSE) вивчатиме розповсюдження звуків у кометі, Permittivity Probe (PP) -- електричні властивості, Dust Impact Monitor (DIM) -- падіння пилюки назад, на комету. CASSE має п'єзо-випромінювачі та п'єзомікрофони, розташовані на посадочних ногах. Може працювати активно -- випромінювати звук і "слухати", що відбилося, та пасивно -- прислухатися до сейсмічної активності комети. Може генерувати звук в діапазоні 0.1-6 кГц, слухати -- до 100 кГц. Одне із основних призначень PP -- досліджувати кількість води в поверхневих шарах, в різні періоди доби та за різної віддалі до Сонця. За допомогою пере-конфігурації режиму роботи, може вимірювати проникність до глибини 2 м. Складається із 5 електродів, в пасивному режим може "слухати" хвилі плазми, що виникають в процесі взаємодії викидів комети та сонячного вітру. DIM розташований зверху, після хитрих обрахунків дає можливість оцінити розподіл маси, швидкості, напрямку та потоку частинок у різні моменти часу.
SESAME-CASSE записав справжні звуки посадки! Послухати можна тут: "The sound of touchdown" (воно щось не хоче вбудовуватися, а довго возитися мені лінь... Удар як удар. :-)

SESAME-DIM показав, що в місці остаточної посадки кометна активність поки (?) слабенька.

SESAME-PP підтвердив (попередньо!), що під станцією цілком може бути велика кількість льоду. (Строго кажучи, "попередні результати сумісні із великою кількістю льоду"). Плюс. (З поправкою, що якби станція пропрацювала довше, були б цікавіші, детальніші, і т.д., виміри.)

ROMAP -- (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor).
магнітометр та датчик плазми, для вивчення магнітних полів комети та її взаємодії із сонячним вітром.
Цей пристрій вже згадувався з приводу вивчення обставин посадки.
"Відгук" посадок, виміряний ROMAP
(c) TU Braunschweig/IGEP
А так -- його дані все ще обробляються. Плюс. Це ж стосується і:

CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) -- приладу із двох частин, одна із яких на "Розетті", а друга на спускному апараті.
Призначений вимірювати діелектричну проникність ядра. Дозволяє досліджувати матеріал ядра в глибині, виявляти всілякі неоднорідності, порожнини, тощо. Станція та спускний апарат обмінюються радіосигналами по хитрому алгоритму (тривалість такого сеансу обміну - секунда), за одну орбіту таких обмінів назбирується порядку 6000, в результаті отримується своєрідна радіо-томографія ядра. Свого роду томограф для комети.
Він так само допомагав розбиратися із проблемами під час посадки, можливо, за його допомогою таки вдасться знайти спускний апарат на поверхні комети. Крім того, було проведено мінімум три сесії вимірів, однак результати будуть не скоро -- аналіз даних вимагає багато часу. Плюс.
Робота CONSERT. Взято тут.
Наступний пристрій, на який варто глянути:

SD2 --- Sampling, Drilling and Distribution.
"добуватиме зразки для дослідження і передаватиме їх Ptolmy, COSAC та ÇIVA. Глибина відбору зразків -- від 0 (поверхневі) до 230 мм,  Включає бур, рулетку, печі, пристрій контролю об'єму. (26 платинових печей для нагріву зразків, 10 - до 180 °C, 16 -- до 800 °C, та один для очищення буру.)"
Без нього двом ще не розглянутим приладам не дуже буде чим займатися. Пристрій відпрацював згідно програми -- розташував свердло, провів свердління (що було чітко видно по телеметрії), передав зразки COSAC. Єдине, поки не відомо, чи якісь зразки там були -- сам SD2 перевіряти це не вміє, так само як COSAC не вміє відрізнити мале виділення газів із зразка від відсутності зразка як такого. Могла виникнути ситуація, коли свердло, зустрівшись із твердою поверхнею,  просто підняло незафіксований спускний апарат, не добувши нічого. Потрібні були ще зображення. Згідно твіттера SD2, зображення ROLIS після свердління є, і вони аналізуються на тему --- так був зразок, чи як? Ймовірно, плюс. (З тією ж обмовкою -- якби було більше часу... Не повторюватиму її далі.)

COSAC ---  COmetary SAmpling and Composition,
комбінований газовий хроматограф та мас-спектрограф часу прольоту. Призначений для аналізу ґрунту та дослідження летких його компонент. Дві основних задачі: дослідження елементного, ізотопного та хімічного складу кометного матеріалу і пошук та дослідження відносно складних органічних молекул, включаючи вивчення хіральності. Нагрів забезпечуватимуть печі із SD2
По перше, COSAC "понюхав" "атмосферу" комети під час першого контакту. Попередньо виглядає, що було зафіксовано органічні молекули.

По друге, проведено дослідження потенційного зразка від SD2, але чи там щось було, чи він знову міряв гази навколо-коментого середовища поки незрозуміло. Плюс.

Ptolemy -- пристрій для дослідження газів та визначення співвідношення ізотопів ключових елементів, таких як водень, кисень, азот та вуглець, у летких сполуках.
Зокрема, завдяки йому, можливо, вдасться прояснити вклад комет із поясу Койпера на виникнення земних океанів (порівнюючи відношення H/D кометної та земної води). Для досягнення максимальної точності, пристрій буде калібруватися газом, привезеним із собою. Має можливість аналізувати гази, що виділяються кометою (деталі див. за посиланнями, якщо коротко, є 4 комірки, три із яких призначені для зразків, наданих DS2, а четверта може вловлювати гази з навколишнього середовища. Нагрів здійснюватиметься печами DS2, точніше, ці 4 комірки належать до нього, за потреби позиціонуються біля "входу" Ptolemy).
Він, як і COSAC, дослідив гази на місці першого контакту. Також, під кінець (поточної?) місії прилад отримав шанс попрацювати із зразком від SD2 (якщо такий був). Результати аналізуються. Попереднє речення було помилковим -- встигали лише щось одне, тому SD2 відпрацював у парі із COSAC, від якого очікувалося більше результатів. Ймовірно, все ж, плюс.

Отож, місія могла пройти й більш успішно, але -- як для першої спроби, нормально (шанс на успіх оцінювали як 75%), та й матеріалів для роздумів науковцям вона забезпечила трохи. Чекаємо, що там ще згадані науковці та інженери накопають.

Посилання

 Детальний опис всіх етапів роботи Philae від Spaceflight101.

Офіційний блог


The Planetary Society

Також, цікава стаття від Зеленого Кота про органіку, яку вдалося зафікусувати: "О космической органике на кометах и вообще" -- для правильного розуміння контексту.

Немає коментарів:

Дописати коментар