Hogyan szálljunk le egy üstökösre?

A Rosetta űrutazásának vezetőjeként Fred Jansen feladata volt, hogy egy űrszonda 2014-ben sikeresen leszálljon a 67P/Csurjumov–Geraszimenko nevű üstökösre. Érdekes és szórakoztató előadásában Jensen beavat bennünket néhány bonyolult számításba, amelyek a Philae szondának a Földtől 500 millió kilométerre végrehajtott leszállásával kapcsolatosak, s bemutat egy pár, az út során készült hihetetlen fényképfelvételt.

Meghívom önöket a Rosetta űrhajóval
egy eposzba illő kutatóútra.

Két éve a szenvedélyem,
hogy elvezessük az űrszondát,

és leszálljunk vele az üstökösre.

Ennek érdekében

el kell magyaráznom valamit önöknek
a Naprendszer keletkezéséről.

Ha az időben 4,5 milliárd évet
visszamegyünk,

csak gáz- és porfelhőt találunk.

A felhő közepében formálódott
és izzott a Napunk.

Vele egy időben alakultak ki
a bolygók, az üstökösök és a kisbolygók.

Az elmélet szerint, amikor

kialakulása után a Föld elkezdett lehűlni,

az üstökösök a Földbe csapódva
vizet juttattak ide.

Valószínűleg egyúttal bonyolult
szerves anyagokat is hoztak a Földre,

s lehet, hogy így indult meg az élet.

A különbség annyi, mint egy
250 darabos puzzle kirakása

egy 2000 darabos puzzle
kirakásához képest.

Később a nagybolygók, pl. a Jupiter
és a Szaturnusz,

amelyek nem a mai helyükön voltak,

a tömegvonzásuk hatásával

tisztára söpörték
a Naprendszer egész belsejét.

Amiket most üstökösöknek hívunk,

az ún. Kuiper-övben végezték;

ez az övezet a Neptunusz pályáján
kívül található.

Néha ezek az objektumok
egymásnak ütköznek,

a tömegvonzás eltéríti őket,

de a Jupiter vonzása visszatereli
őket a Naprendszerbe.

Az égen látható üstökösök lesznek belőlük.

Fontos megjegyezni,

hogy a 4,5 milliárd év alatt

ezek az üstökösök a Naprendszer
külső részén kuksoltak,

— mit sem változva —

mint Naprendszerünk mélyhűtött változatai.

Az égen ilyennek látszanak.

Csóvájukról ismerhetjük fel őket.

Valójában kétféle csóvájuk van.

Az egyik a porcsóva, amely
a napszél hatására keletkezik.

A másik az ioncsóva,
amely töltött részecskékből áll,

s a Naprendszer mágneses
erővonalait követi.

Ez itt a kóma,

ez pedig az üstökösmag.
Annyira kicsi, hogy nem látható,

és jegyezzék meg, hogy a Rosetta esetében

az űrhajó abban a középső
pixelben található.

Csak 20, 30, 40 kilométerre
járunk az üstököstől.

Mit érdemes megjegyeznünk?

Az üstökösök olyan ősi anyagokból
állnak, amelyekből

Naprendszerünk keletkezett,
ezért ideálisak

a Föld és az élet kialakulásakor
jelenlévő összetevők tanulmányozásához.

Gyanítjuk, hogy az elemeket,

melyek az életet elindították,
az üstökösök hozták a Földre.

1983-ban az ESA elindította a hosszú távú
Horizon 2000 programját,

amelynek lényege: leszállás egy üstökösre.

Emellett elindult egy kisebb űrmisszió,
az itt látható Giotto űrszonda,

amely 1986-ban, elsuhant a Halley-
üstökös mellett, más szondákhoz hasonlóan.

A kapott eredményekből
rögtön világossá vált,

hogy Naprendszerünk tanulmányozásához
és megértéséhez az üstökösök ideálisak.

Így 1993-ban a Rosetta-tervet jóváhagyták,

és eredetileg úgy volt,
hogy 2003-ban indul,

de gondok voltak az Ariane rakétával.

A PR-osztályunk azonban
elkapkodta a dolgot, és legyártatott

ezer darab kék színű,
delfti fajansz tányért

egy másik üstökös nevével.

Azóta soha nem kellett porcelánt vennem.
Ez a dolog pozitív része.

(Nevetés)

Ahogy megoldódtak a nehézségek,

2004-ben a rakéta elhagyta
a Földet az újonnan kiválasztott

Csurjumov–Geraszimenko üstökös irányában.

Erre az üstökösre azért esett a választás,

mert először is: elérhető távolságban van,

másodszor: nincs túl régóta
a Naprendszerben.

Ez az üstökös 1959 óta
van a Naprendszerben.

Ekkor történt először,
hogy a Jupiter eltérítette,

és elég közel került a Naphoz,
hogy elinduljon a változás.

Ez az üstökös nagyon fiatal.

A Rosetta nevéhez több történelmi
elsőség fűződik.

Ez az első műhold, amely
üstökös körül kering,

és a Naprendszerben megtett
egész útján végigkíséri --

augusztusban kerül a legközelebb
a Naphoz, utána újból

távolodik tőle a Naprendszer
külső része felé.

Ez az első szerkezet,
amely leszáll egy üstökösre.

Egyébként úgy kerüli meg az üstököst,
hogy egy űrhajó számára

szokatlan eszközt alkalmazunk.

Ha fölnézünk az égre, tudjuk, hova
mutatunk, és tudjuk, hol vagyunk.

Ebben az esetben ez kevés.

Úgy navigáltunk, hogy az üstökös
kiválasztott pontjait figyeltük.

Felismertük a jellegzetességeit:
sziklatömb, kráter,

ebből tudjuk, hol járunk
az üstököshöz képest.

És persze ez az első műhold,
amely túljut a Jupiter pályáján

napelemek segítségével.

Ez kissé hősiesebbnek
hangzik, mint valójában,

mert akkortájt Európában
nem állt rendelkezésre

radioizotóp alapú hőfejlesztő
technológia, így nem volt más mód.

De ezek a napelemek nagyok.

Ez az egyik szárny és nem direkt
alacsony embereket állítottunk oda.

Olyan magasak, mint önök vagy én.

(Nevetés)

Két ilyen 65 négyzetméteres szárnyunk van.

Később, mikor elérjük az üstököst,

meglátják, hogy a 65 méteres vitorla

a gázt kibocsátó rakéta mellett
nem mindig kényelmes megoldás.

Hogy jutottunk el az üstökösre?

Hiszen a Rosetta tudományos
feladatai végett oda kellett jutnunk,

nagyon messzire,
— a Föld—Nap távolság négyszeresére —,

és sokkal nagyobb sebességgel,
mint ami hajtóanyaggal elérhető,

mert az űrhajónak a súlyánál hatszor több
hajtóanyagot kellett magával vinnie.

Mit tesz ilyenkor az ember?

Felhasználja a gravitációs csúzlit,

amikor nagyon közel száguldunk el
egy bolygó mellett,

néhány ezer kilométernyire,

a bolygó keringési sebessége
ingyen hozzáadódik az űrhajóéhoz.

Ezt néhányszor megismételtük.

A Földdel, a Marssal, azután
még kétszer a Földdel,

elzúgtunk két kisbolygó,
a Lutetia és a Steins mellett.

2011-ben már olyan messze jutottunk
a Naptól, hogy ha az űrhajót baj éri,

semmit sem tehettünk volna a megmentésére,

ezért hibernáltuk.

Minden ki lett kapcsolva,
egyetlen óra kivételével.

Itt látható fehér színnel jelölve
a röppálya, s az is, hogyan működik.

Abból a körből indultunk;

a fehér vonal egyre inkább
ellipszis alakúvá válik,

végül elértük az üstököst

2014 májusában, és el kellett kezdenünk
a randevú kézi irányítását.

Odaútban elrepültünk a Föld mellett,
s kameráink kipróbálására

készítettünk néhány képet.
Ez a felkelő Hold,

ez meg, amit manapság szelfinek hívunk.

Egyébként ez a szó akkor még
nem is létezett. (Nevetés)

Ez itt a Mars, CIVA kamerával
fényképeztük le.

Az a leszállóegység egyik kamerája,

amint a napelemekre irányul,

emez a Mars, a távolban a napelemek.

Amikor 2014 januárjában
felélesztettük az űrhajót,

kétmillió kilométerről

kezdtük megközelíteni
az üstököst májusban.

De az űrhajó sebessége túl nagy volt,

óránként 2800 kilométerrel gyorsabb volt
az üstökösnél, ezért fékeznünk kellett.

Nyolcszor kellett kézzel irányítanunk,

s látható, hogy némelyikük
tényleg nagyszabású volt.

Először óránként pár száz
kilométerrel kellett lassítanunk,

ez hét órát vett igénybe,

s 218 kiló hajtóanyag fogyott.

Az a hét óra idegtépő volt, mert 2007-ben

a Rosetta hajtóműve eresztett,

és az egyik ágát le kellett zárnunk,

ezért a rendszer tulajdonképpen
nyomás alatt működött,

bár nem erre volt tervezve,
nem volt ilyen rendeltetése.

Aztán az üstökös közelébe jutottunk,
és először ezek a képek tárultak elénk.

Az üstökös 12,5 óra alatt
fordul meg a tengelye körül,

tehát gyorsabb mozgású.

Érthető, hogy repülésdinamikai
mérnökeink úgy gondolták,

hogy nem lesz könnyű rá leszállni.

Valami krumpli alakú objektumra
számítottunk,

amelyre könnyű leszállni.

Egy reményünk volt: talán sima lesz.

Hát nem. Ez sem jött be. (Nevetés)

Akkor nyilvánvalóan
elkerülhetetlenné vált:

az egész égitestet föl kell
részletesen térképeznünk,

mert találnunk kellett
egy 500 méter átmérőjű sík területet.

Miért 500 méterest? Ilyen nagy
a szonda leszállásakor a hibahatár.

Végigvittük a folyamatot,
és föltérképeztük az üstököst.

Ehhez a fotoklinometriai
technikát alkalmaztuk,

mely a Nap által vetett
árnyékot használja.

Itt az üstökösön lévő
egyik sziklát látjuk,

melyet a Nap felülről világít meg.

Az árnyékból közvetlenül meghatározhatjuk

a szikla hozzávetőleges alakját.

Az egész üstökös adatait betáplálhatjuk

a számítógépbe, így megkaphatjuk
az üstökös térképét.

E célból augusztustól speciális
röppályára állítottuk az űrhajót.

Először egy 100 km oldalú
háromszög alakú pályára,

amely 100 kilométerre volt,

majd ezt megismételtük 50 kilométernél.

Addigra az üstököst már
mindenféle szögből szemügyre vehettük,

és a technikát az egész égitest
föltérképezésére alkalmazhattuk.

Következett a leszállóhely
megválasztása.

A folyamat, amely a föltérképezéstől

a leszállóhely végleges kiválasztásáig
eltelt, 60 napig tartott.

Nem volt több időnk rá.

Hogy fogalmuk legyen: egy átlagos Mars-út

esetén több száz kutató évekig tárgyalja,

hová kellene leszállni.

Nekünk 60 napunk volt rá.

Végül kiválasztottuk
a végleges leszállóhelyet,

és a Rosettának előkészítettük
a parancsokat, hogy indítsa a Philae-t,

Ez úgy történik, hogy a Rosetta
a fix pont az űrben,

ráirányítva az üstökösre,
mert a leszállóegység passzív.

A leszállóegységet kilökjük,
az pedig az üstökös felé száll.

A Rosettának meg kellett fordulnia,

hogy kamerái a távolodó
Philae felé nézzenek,

és forgalmazni tudjon vele.

A szonda 7 óra alatt tette meg
a leszállásig tartó utat.

Számoljunk egy kicsit!

Ha a Rosetta sebessége
1 cm/másodperccel kevesebb,

7 óra az 25 000 másodperc,

ebből adódik, hogy 252 méterrel
elhibázza az üstököst.

Ezért a Rosetta sebességét

pontosabban kellett
ismernünk, mint 1 cm/sec,

az űrbeli helyzetét pedig
100 méternél pontosabban.

Mindezt a Földtől 500 millió km-re.

Ez nagy teljesítmény.

Mutatok egy pár
tudományos dolgot és műszert.

Nem untatom önöket
az összes műszer részleteivel,

de mindenünk megvan.

Érzékelhetjük a gázokat,
mérhetjük a porszemcséket,

alakjukat, összetételüket,

vannak magnetométerek, minden.

Ezek itt az egyik műszer által
mért gázsűrűség adatai

a Rosetta helyzetében:

az üstökösből kiszabaduló gázok adatai.

Az alsó diagram a múlt év
szeptemberére vonatkozik.

A hosszú távú változat
önmagában nem is meglepő,

de figyeljék meg a hegyes csúcsokat.

Most nappal van az üstökösön.

Látható, hogy a Nap hatására
párolognak a gázok,

és hogy az üstökös forog.

Szemmel láthatólag van egy hely,

ahonnan sok anyag távozik,

a Nap hatására fölmelegszik,
aztán a másik oldalon lehűl.

Láthatjuk, hogyan változik a fajsúlya.

Ezeket a gázokat és szerves vegyületeket

már megmértük.

Lenyűgöző listát láthatunk,

és még hátra van a java,

mert ennél több mérési adatunk van.

Most folyik egy tanácskozás Houstonban,

amelyen az eredményeink közül
sokat ismertetünk.

Megmértük a porszemcséket is.

Az önök számára ezek nem falrengetők,

de a kutatókat lázba hozták.

Két porszemcse:

a jobb oldalit Borisznak nevezték el,
és tantállal bombázták

az elemzés érdekében.

Nátriumot és magnéziumot találtunk benne.

Ez arra enged következtetni,
hogy a Naprendszer keletkezésekor

főleg ez a két anyag volt jelen,

így megtudtuk, mely anyagok
voltak megtalálhatók,

amikor a bolygó keletkezett.

Természetesen, az egyik
fontos tényező a fénykép.

Ez a Rosetta egyik kamerája,
az OSIRIS kamera,

ez került a Science folyóirat borítójára

idén, 2015. január 23-án.

Senki nem számított rá,
hogy ez az égitest ilyen lesz.

Kőtömbök, sziklák — inkább
a Yosemite Nemzeti Parkban lévő

Half Dome-ra hasonlít, mint bármi másra.

Ilyeneket is láttunk:

dűnéket, és a jobb oldalon
szélfútta árnyékokat.

Ezeket ismerjük a Marsról,
de ennek az üstökösnek nincs légköre,

ezért egy kissé nehéz szélfútta
árnyékoknak kialakulniuk.

Ez helyi gázkiáramlástól lehet,

az anyag feljön, és visszamegy.

Nem tudjuk, úgyhogy sok kutatnivalónk van.

Itt kétszer látjuk ugyanazt a fényképet.

A bal oldali közepén egy gödröt látnak.

Ha jól szemügyre veszik a jobb oldalit,

a gödör aljából induló
három kilövellést láthatnak.

Ez az üstökös tevékenysége.

Nyilván, ezeknek a gödröknek
az alján vannak az aktív területek,

innen párolog el az anyag az űrbe.

Van egy nagyon érdekes repedés
az üstökös nyakán.

A jobb oldalon látható.

A hosszúsága kb. egy kilométer,
szélessége 2,5 méter.

Egyesek úgy tartják, hogy

amikor az üstökösünk a Nap közelébe kerül,

lehet, hogy kettétörik,

és azután választanunk kell,

melyik darabbal tartsunk.

A leszállóegységben
sok hasonló műszer van,

a kivétel a talajt kalapáló
és fúró szerkezet.

De többnyire olyanok
mint a Rosettán lévők, s azért,

mert szeretnénk összehasonlítani
az űrben és az üstökösön találtakat.

Ezt szimultán adatgyűjtésnek hívjuk.

Ezek itt a leszállás közben fölvett képek,

melyeket az OSIRIS kamera készített.

Látják, ahogy a leszállóegység
egyre távolodik a Rosettától.

A jobb felső részen látható képet
a leszállóegység 60 méterre

az üstökös felszínétől vette föl.

A kőtömb úgy 10 méteres.

A leszállás előtti egyik utolsó felvétel.

Itt megint látható az egész terület,
de most más nézetből,

és itt láthatunk három nagyítást a bal
alsó résztől a leszállóegység közepéig.

Az egység az üstökös felszínén közlekedik.

Fenn egy-egy kép, amely a leszállás
előtt és után készült.

Az utána készült képpel az a gond,
hogy nincs rajta az egység.

De ha gondosan megnézzük a kép
jobb oldalát, láthatjuk,

hogy megvan, de előtte visszapattant.

Még egyszer elhagyta a talajt.

Egy vicces megjegyzés:

eredetileg a Rosettát úgy tervezték,
hogy visszapattanó egység lesz rajta.

De lemondtak róla, mert túl drága volt.

Nos, mi elfeledtük,
de a leszállóegység nem.

(Nevetés)

Láthatók az első visszapattanás közben

a magnetométerek által az x, y és z
tengely mentén mért adatok.

Félúton látnak egy vörös vonalat.

A vörös vonalnál változás történik.

Az első visszapattanás közben nyilván

valahol nekiütődött az egység
egyik lába egy kráter szélének,

és módosult az egység forgási sebessége.

Akár szerencsésnek mondhatjuk magunkat,

hogy ennyivel megúsztuk.

Ez a Rosetta egyik ikonikus felvétele.

Egy ember által készített tárgy,
a leszállóegység lába,

amely az üstökösön áll.

Számomra ez az űrtudomány tárgyában
valaha készült egyik legjobb kép.

(Taps)

Az egyik hátralévő teendőnk,
hogy megtaláljuk a leszállóegységet.

Szerintünk a kék területen kell lennie.

Még nem tudtuk megtalálni,
de folytatjuk mind a keresést,

mind az egység újbóli üzembe helyezésére
irányuló erőfeszítésünket.

Minden nap fülelünk,

és reméljük, hogy áprilisig

a leszállóegységet föléleszthetjük.

Az üstökösről nyert leletek:

Ez a dolog úszna a vízen.

Sűrűsége fele a vízének.

Ránézésre olyan, mint egy
nagyon nagy szikla, de nem az.

Tavaly június-július-augusztusban
négyszeres

tevékenység-élénkülést tapasztaltunk.

Míg a Nap közelébe nem ér,

üstökösünk másodpercenként
100 kilóval lesz könnyebb:

gáz, por, egyebek.

Ez naponta 100 millió kiló.

Végül, a leszállás napjáról.

Soha nem felejtem el — tiszta őrület,
250 tévés forgatócsoport Németországban.

A BBC meginterjúvolt, egy másik

tévés forgatócsoport, amelyik
egész nap a nyomomban volt,

interjú közben filmezett engem,

és ez így ment egész álló nap.

A Discovery Channel csapata elkapott,

amikor kifelé tartottam
az irányítóteremből,

jó kérdést tettek fel,

istenem, könny szökött a szemembe,
és most is így vagyok ezzel.

Másfél hónapon keresztül

nem tudtam sírás nélkül gondolni
a leszállás napjára ,

és most is ilyen érzések
uralkodnak el rajtam.

Ezzel az üstökösről készült képpel
szeretnék búcsúzni önöktől.

Köszönöm.

(Taps)