Cum am coborât pe o cometă

Ca director al misiunii Rosetta, Fred Jansen are meritul coborârii cu succes a unui modul pe cometa cunoscută ca 67P/Ciuriumov-Gherasimenko. Jansen ne spune cu pasiune și umor povestea calculelor complicate necesare pentru a trimite modulul Philae până la o cometă aflată la 500 de milioane de kilometri depărtare și ne arată câteva din imaginile incredibile luate pe parcurs.

Aș vrea să vă conduc în călătoria
epopeică a sondei spațiale Rosetta

pentru a transporta și a așeza
un modul pe o cometă.

Aceasta a fost pasiunea mea
în ultimii doi ani.

Pentru asta, trebuie să vă spun
despre originea Sistemului Solar.

Dacă ne întoarcem 4,5 miliarde de ani
în urmă, era un nor de gaz și praf.

În centrul acestui nor
s-a format și aprins Soarele.

În plus s-au format ceea ce azi numim
planete, comete și asteroizi.

După asta, potrivit teoriei,

când s-a răcit Pământul
puțin după formare,

multe comete s-au ciocnit
de Pământ și au adus apă.

Probabil că au adus, de asemenea,
materie organică complexă pe Pământ,

iar asta ar fi facilitat apariția vieții.

E ca și cum ai avea de rezolvat
un puzzle de 250 de piese

în loc de unul de 2000 de piese.

Apoi planetele mari, ca Jupiter și Saturn,

nu erau în locurile lor de acum

și au interacționat gravitațional,

au curățat tot
interiorul Sistemului Solar,

iar ceea ce numim acum comete
au ajuns în așa-numita Centură Kuiper,

care e o centură de obiecte
dincolo de orbita lui Neptun.

Uneori aceste obiecte se întâlnesc

și deviază gravitațional,

iar apoi gravitația lui Jupiter
le atrage înapoi în Sistemul Solar.

Apoi devin comete,
cele pe care le vedem pe cer.

Ce-i important de notat aici
e că între timp,

în cei 4,5 miliarde de ani,

aceste comete au stat
la marginea Sistemului Solar

și nu s-au schimbat

– versiuni congelate ale
sistemului nostru solar.

Pe cer arată așa.

Le cunoaștem după cozile lor.

De fapt au două cozi.

Una e o coadă de praf,
care e spulberat de vântul solar.

Cealaltă e o coadă de ioni,
care sunt particule încărcate electric

și urmează câmpul magnetic
din Sistemul Solar.

Aici e coma, iar dincoace e nucleul,
care e prea mic să-l vedeți.

Țineți cont că în cazul Rosettei
sonda spațială e în acel pixel central.

Suntem la doar 20, 30, 40 km
depărtare de cometă.

Ce-i important să reținem, deci?

Cometele conțin materia originală
din care s-a format Sistemul Solar,

deci sunt ideale pentru
studiul componentelor

care erau prezente la momentul
când Pământul și viața au început.

Bănuim că tot cometele au adus

elementele care au permis
dezvoltarea vieții.

În 1983 ESA și-a stabilit programul
pe termen lung Orizont 2000,

care avea ca element esențial
o misiune pe o cometă.

În paralel a fost lansată o misiune mică
spre o cometă, o vedeți aici: Giotto.

În 1986 a trecut pe lângă cometa Halley,
cu o mulțime de alte sonde spațiale.

Din rezultatele acelei misiuni
a devenit foarte clar

că o cometă e corpul ideal de studiu

pentru a înțelege Sistemul Solar.

Astfel misiunea Rosetta
a fost aprobată în 1993

și inițial trebuia lansată în 2003,

dar a apărut o problemă
cu o rachetă Ariane.

Totuși, serviciul nostru de P.R.,
plin de entuziasm,

făcuse deja 1000 de farfurii
din faianță de Delft

cu numele altor comete.

N-a mai trebuit să cumpăr farfurii
de atunci, asta e partea bună.

(Râsete)

După rezolvarea problemei,

am părăsit Pământul în 2004

spre cometa nou aleasă,
Ciuriumov-Gherasimenko.

Cometa trebuia aleasă special,

pentru că trebuie să poți ajunge la ea

și să nu fie de prea mult timp
în Sistemul Solar.

Această cometă se află
în Sistemul Solar din 1959.

Atunci a fost deviată
de Jupiter prima dată,

și a ajuns destul de aproape
de Soare pentru a se schimba.

Deci e o cometă foarte proaspătă.

Rosetta e o premieră istorică
în mai multe privințe.

E primul satelit plasat
în jurul unei comete

care a escortat-o pe tot drumul ei
prin Sistemul Solar;

cea mai mică distanță de Soare,
pe care o vom vedea în august,

iar apoi se va depărta din nou.

A fost prima coborâre pe o cometă.

Orbităm în jurul cometei într-un mod
neobișnuit pentru nave spațiale.

În mod normal te uiți la cer
ca să-ți afli orientarea și poziția.

Aici nu e suficient.

Am navigat folosind repere de pe cometă.

Am identificat terenul
– bolovani, cratere –

și așa știm unde suntem,
raportat la cometă.

Și, desigur, e primul satelit

care a trecut de orbita lui Jupiter
cu baterii solare.

Sună mai eroic decât este,

fiindcă tehnologia generatoarelor
termice radioizotopice

nu era disponibilă în Europa atunci,
așa că n-am avut de ales.

Dar panourile solare sunt mari,
iată aici o aripă.

Iar acești oameni nu sunt aleși special
să fie mici, sunt oameni obișnuiți.

(Râsete)

Avem două aripi din acestea,
65 de metri pătrați.

Mai târziu, sigur, când am ajuns la cometă

am aflat că 65 de metri pătrați de vele

puse lângă un corp care emană gaze
nu sunt alegerea cea mai bună.

Dar cum am ajuns la cometă?

Trebuia să ajungem, pentru
obiectivele științifice ale Rosettei,

foarte departe – de patru ori
distanța dintre Pământ și Soare –

și la o viteză mult mai mare
decât puteam atinge cu combustibil,

fiindcă ne-ar fi trebuit de 6 ori mai mult
combustibil decât masa rachetei.

Atunci ce faci?

Folosești „praștii” gravitaționale,

adică treci pe lângă o planetă
la o altitudine foarte mică,

câteva mii de kilometri,

și obții gratuit viteza de rotire
în jurul Soarelui a acelei planete.

Am făcut asta de câteva ori:
cu Pământul, cu Marte,

din nou de două ori cu Pământul

și am zburat și pe lângă
doi asteroizi, Lutetia și Šteins.

În 2011 am ajuns așa departe de Soare,
încât dacă se întâmpla ceva cu nava

n-am mai fi putut-o salva,

așa că am intrat în hibernare:

totul a fost oprit cu excepția unui ceas.

Aici vedeți traiectoria cu alb
și cum am procedat.

Vedeți că, de la cercul de unde am pornit,

linia albă devine
din ce în ce mai eliptică,

iar apoi ne apropiem în sfârșit
de cometă în mai 2014

și începem manevrele de întâlnire.

Pe drum am trecut pe lângă Pământ
și am făcut poze să testăm aparatele.

Iată Luna răsărind peste Pământ,

iar asta e ceea ce acum numim un selfie,
dar la vremea aceea cuvântul nu exista.

(Râsete)

E în dreptul lui Marte,
făcută cu camera CIVA,

una din camerele de pe modul,

și privește pe sub panourile solare.

Vedeți planeta Marte și
panoul solar în depărtare.

Când am revenit din hibernare,
în ianuarie 2014,

ne apropiam de distanța de două milioane
de kilometri de cometă, în mai.

Totuși viteza sondei era mult prea mare.

Mergeam cu 2800 km/h mai repede
decât cometa, deci trebuia să frânăm.

A trebuit să facem opt manevre
și vedeți aici că unele au fost majore.

A trebuit sa frânăm prima oară
cu câteva sute de kilometri pe oră,

iar durata manevrei a fost de șapte ore,

și a utilizat 218 kg de combustibil.

Au fost șapte ore cumplite,

pentru că în 2007 a fost o scurgere
în sistemul de propulsie al Rosetta

și a trebuit să închidem o ramură,

așa că sistemul funcționa la o presiune

pentru care nu fusese
proiectat sau certificat.

Apoi am ajuns în apropierea cometei
și acestea au fost primele imagini.

Perioada de rotație reală a cometei
e de 12,5 ore; aici e accelerată.

Dar înțelegeți ce au gândit
inginerii de dinamică a zborului,

că aici n-o să fie ușor să coborâm.

Noi sperasem la ceva ca un cartof

unde am fi putut coborî ușor.

Dar aveam o speranță: poate o fi netedă.

Nu. Nu ne-a mers nici asta.
(Râsete)

La momentul ăsta devenea inevitabil:

trebuia să cartografiem
acest corp cât mai în detaliu,

fiindcă trebuia să găsim o zonă
care să fie 500 m în diametru și netedă.

De ce 500 de metri? E marja de eroare
pe care o avem la coborârea modulului.

Am pornit procesul
de cartografiere a cometei.

Am folosit tehnica numită fotoclinometrie,
bazată pe umbrele aruncate de soare.

Ce vedeți aici e o piatră
care stă pe suprafața cometei,

iar Soarele e deasupra.

Cu ajutorul umbrei, noi, cu creierul,
aproximăm imediat forma pietrei.

Poți programa asta într-un computer,
apoi acoperi toată cometa și-i faci harta.

Pentru asta, am zburat în traiectorii
speciale începând cu august.

Întâi un triunghi cu latura de 100 km
la o distanță de 100 de km,

apoi am repetat totul la 50 de km.

În acel moment văzusem cometa
din tot felul de unghiuri

și puteam folosi metoda aceasta
pentru a o cartografia pe toată.

Am avut apoi de ales
dintre locurile de coborâre.

Întregul proces,
de la cartografierea cometei

la găsirea locului final
de coborâre, a durat 60 de zile.

Nu aveam mai mult.

Ca să înțelegeți,
la o misiune obișnuită pe Marte

sute de oameni de știință
se întâlnesc timp de câțiva ani

pentru a hotărî unde mergem.

Noi am avut 60 de zile și nimic mai mult.

Am ales locul final de coborâre

și am pregătit comenzile Rosettei
pentru lansarea lui Philae.

Se întâmplă așa: Rosetta trebuie
să fie la locul potrivit în spațiu

și îndreptată spre cometă,
fiindcă modulul e pasiv.

Modulul e apoi împins
și se deplasează spre cometă.

Rosetta trebuie să se rotească

pentru a-și îndrepta camerele
spre Philae în timp ce pleacă

și pentru a putea comunica cu el.

Durata coborârii și
a întregii traiectorii era de 7 ore.

Acum faceți un calcul simplu:

dacă viteza Rosettei s-ar abate
cu 1 cm pe secundă,

șapte ore înseamnă 25 000 de secunde,

ceea ce înseamnă 252 de metri
eroarea pe cometă.

Deci trebuia să știm viteza Rosettei

mult mai bine decât 1 cm/s,

iar localizarea în spațiu
mai precis de 100 m,

asta la 500 de milioane de km de Pământ.

Nu-i lucru ușor.

Dați-mi voie să vă explic puțin
despre experimente și instrumente.

N-o să vă plictisesc cu toate
datele despre toate instrumentele,

dar avem de toate.

Putem mirosi gazul,
putem măsura particule de praf,

forma și compoziția lor,

sunt magnetometre, de toate.

Iată un rezultat al unui instrument
ce măsoară densitatea gazoasă

la poziția Rosettei,

deci e gaz care a părăsit cometa.

Graficul de jos e din
septembrie anul trecut.

Există o variație pe termen lung,
ceea ce nu e surprinzător,

dar vedeți pulsurile ascuțite.

Aceasta e o zi a cometei.

Puteți vedea efectul Soarelui
asupra evaporării gazului

și faptul că se rotește cometa.

Deci se pare că e un punct
de unde ies multe chestii,

se încălzește de la Soare,
apoi se răcește pe partea cealaltă.

Și putem vedea variațiile de densitate.

Iată gazele și compușii organici

pe care deja i-am măsurat.

Vedeți că e o listă impresionantă,

și mai urmează încă multe altele,
pentru că mai sunt și alte măsurători.

De fapt, e o conferință
la Houston chiar în acest moment

unde sunt prezentate multe
dintre aceste rezultate.

Am măsurat și particule de praf,
și poate nu vi se pare impresionant,

dar oamenii de știință au fost
încântați când au văzut asta.

Două particule de praf:

pe cea din dreapta, botezată Boris,
au bombardat-o cu tantal

ca s-o poată analiza.

Am găsit sodiu și magneziu.

Asta înseamnă că aceasta e
concentrația celor două substanțe

la momentul formării Sistemului Solar,

deci am aflat lucruri
despre ce substanțe existau

când s-a format planeta.

Desigur, unul din elementele
importante e imagistica.

Iată una din camerele
de pe Rosetta, camera OSIRIS,

iar aceasta e coperta revistei Science
pe 23 ianuarie anul acesta.

Nimeni nu se aștepta ca
acest corp să arate așa.

Bolovani, stânci – mai degrabă seamănă
cu stânca Half Dome din Yosemite.

Am mai văzut și așa ceva:

dune și ceea ce par a fi,
pe dreapta, umbre săpate de vânt.

Le-am întâlnit pe Marte,
dar cometa aceasta nu are atmosferă,

deci e cam greu să apară
o umbră săpată de vânt.

Poate fi o emanație de gaze locală,
ceva ce urcă și se întoarce.

Nu știm, sunt multe de investigat.

Aici vedeți aceeași imagine de două ori.

În stânga vedeți în mijloc o groapă.

În dreapta, dacă priviți cu atenție,

sunt trei jeturi care ies
de la baza acelei gropi.

Deci aceasta e activitatea cometei.

Se pare că în fundul acestor gropi
sunt regiunile active,

de unde se evaporă materie în spațiu.

Există o crăpătură foarte
interesantă pe gâtul cometei.

O vedeți în dreapta.

E lungă de 1 km și lată de 2,5 m.

Unii sugerează că de fapt

când ajunge aproape de Soare
cometa s-ar putea sparge în două

și va trebui să alegem
ce cometă să urmărim.

Modulul – din nou, multe instrumente,

similare în mare parte, cu excepția
celor care ciocănesc solul sau sapă etc.,

dar foarte similare cu ale Rosettei,
pentru că vrem sa comparăm

ce se găsește în spațiu cu
ce se găsește pe cometă.

Acestea se numesc
măsurători confirmate la sol.

Acestea sunt imaginile din coborâre

făcute de camera OSIRIS.

Vedeți modulul din ce în ce
mai departe de Rosetta.

În dreapta sus,
vedeți o fotografie făcută de modul

la 60 de metri de suprafața cometei.

Stânca de acolo are cam 10 metri.

Aceasta e una din ultimele fotografii
făcute înainte să coborâm pe cometă.

Aici vedeți secvența din nou,
dar dintr-o perspectivă diferită,

și vedeți trei imagini mărite,
din stânga-jos spre mijloc,

cu modulul zburând
peste suprafața cometei.

Apoi în partea de sus sunt imagini
înainte și după coborâre.

Singura problemă cu imaginea
de după e că modulul lipsește.

Dar dacă priviți atent
în partea dreaptă a imaginii,

vedem modulul încă acolo,
dar a ricoșat.

A plecat din nou.

Ca o notă comică,

original Rosetta avea în proiect
un modul care trebuia să sară.

S-a renunțat pentru că
era mult prea scump.

Noi uitaserăm, dar modulul știa.

(Râsete)

În timpul primei sărituri,
pe magnetometre,

– vedeți aici datele de la ele,
pe trei axe, x, y și z –

la jumătate vedeți o linie roșie.

La acea linie roșie e o schimbare.

Ce s-a întâmplat, se pare,
e că în timpul primei sărituri,

undeva, am atins marginea unui crater
cu unul din picioarele modulului,

iar viteza de rotire
a modulului s-a schimbat.

Deci am fost destul de norocoși
că suntem unde suntem.

Aceasta e o imagine
emblematică a Rosettei.

Un obiect făcut de om,
un picior al modulului,

așezat pe o cometă.

Aceasta îmi pare una dintre cele mai
bune imagini ale științei spațiale.

(Aplauze)

Unul din lucrurile pe care mai trebuie
să le facem e să găsim modulul.

Zona albastră e unde
știm că trebuie să fie.

N-am reușit să-l găsim încă,
dar căutarea continuă,

ca și eforturile noastre
de a-l face să meargă din nou.

Ascultăm în fiecare zi și sperăm că,
de-acum până prin aprilie,

modulul se va trezi din nou.

Ce am descoperit pe cometă.

Corpul acesta ar pluti în apă.

Are jumătate din densitatea apei.

Deci arată ca o stâncă
foarte mare, dar nu e.

Creșterea activității din
iunie, iulie, august anul trecut

a fost o mărire de 4 ori a activității.

Când vom ajunge în dreptul Soarelui,

vor părăsi cometa 100 kg pe secundă:

gaz, praf, de toate.

Asta-i 100 de milioane
de kilograme pe zi.

Apoi, în sfârșit, ziua coborârii.

N-am să uit nicicând – nebunie curată,

250 de echipe TV în Germania.

BBC îmi lua interviu,

iar o altă echipă TV
care m-a urmărit toată ziua

mă filma cum mi se ia interviul,

și a fost așa toată ziua.

Echipa de la Discovery Channel

m-a prins când ieșeam
din camera de comandă,

și au pus întrebarea potrivită,

mi-au dat lacrimile, și încă simt asta.

Timp de o lună jumătate,

nu mă puteam gândi
la ziua coborârii fără să plâng,

și încă am acea emoție în mine.

Cu această imagine a cometei
îmi iau rămas bun.

Vă mulțumesc.

(Aplauze)