Philae (landare)

Philae ( eng.  Philae lander ) är en landare designad för att landa på kärnan av en komet . Designad och tillverkad av European Space Agency .

Philae, med rymdfarkosten Rosetta som värd , lanserades den 2 mars 2004 till kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko .

Separationen av Philae-apparaten från Rosetta skedde den 12 november 2014, klockan 09:35  UTC . Detta följdes av en 7-timmars nedstigning till kometens yta. Landningen skedde i ett oplanerat läge. Från 15:34 UTC till 17:32 UTC var det tre touchdowns med två studsar mellan sig (signaler om detta nådde jorden efter nästan en halvtimme) [2] . Detta är den första någonsin (och allmänt framgångsrika) landningen på en komet [3] [4] .

Namnens ursprung

Namnet på enheten valdes som ett resultat av en tävling som hölls 2004 bland invånare i de länder som deltar i projektet i åldrarna 12 till 25 år. Vinnaren blev 15-åriga Serena Olga Vismara från Arluno nära Milano (Italien).

Namnet på nedstigningsfordonet är associerat med avkodningen av forntida egyptiska inskriptioner. På ön Philae vid floden Nilen hittades en obelisk med en hieroglyfisk inskription som nämner kung Ptolemaios VIII och drottningarna Kleopatra II och Kleopatra III . Inskriptionen, där forskare kände igen namnen "Ptolemaios" och "Cleopatra", hjälpte till att dechiffrera de forntida egyptiska hieroglyferna.

Namnet "Rosetta" kommer i sin tur från den berömda Rosetta-stenen  - en stenplatta med tre texter som är identiska i betydelse ingraverade på den, varav två är skrivna på fornegyptiska (en med hieroglyfer , den andra med demotisk skrift ) och tredje är skriven på antik grekiska . Genom att jämföra Rosettastenens texter har forskare kunnat dechiffrera forntida egyptiska hieroglyfer; Med hjälp av rymdfarkosten Rosetta hoppas forskarna lära sig hur solsystemet såg ut innan planeterna bildades.

Vetenskaplig utrustning

Nedstigningsfordonets massa är 100 kg . Enhetens nyttolast är 26,7 kg och består av tio vetenskapliga instrument [5] :

• APXS ( Alpha Proton X-ray Spectrometer ) är en alfapartikel- och röntgenspektrometer [6] . Det är en förbättrad version av APXS installerad på Mars Pathfinder . Alfasändaren tillverkades vid det ryska forskningsinstitutet för atomreaktorer (NIIAR); [7]
• COSAC ( COmetary SAmpling and Composition ) är en kombinerad gaskromatograf och masspektrometer för att analysera bergprover och bedöma deras innehåll av flyktiga komponenter [8] .
• Ptolemaios  är ett instrument för att mäta förhållandet mellan stabila isotopfraktioner i viktiga flyktiga komponenter i en kometkärna [9] .
• ÇIVA ( Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer ) — 6 identiska mikrokameror för panoramaundersökning av ytan, med matriser på 1024 × 1024 pixlar vardera [10] .
• ROLIS ( Rosetta Lander Imaging System ) är en CCD- kamera för filmning under nedstigning, med en upplösning på 1024 × 1024 pixlar [11] [12] .
• CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) är en radar designad för att utföratomografiav kometens kärna genom att mäta utbredningen av elektromagnetiska vågor i den från Rosetta för att bestämma dess inre struktur [13] .
• MUPUS ( MUlti-Purpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science ) - sensorer för att mäta ytans densitet, temperatur och mekaniska egenskaper [14] .
• ROMAP ( Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor ) är en magnetometer och plasmadetektor för att studera magnetfältet hos en kometkärna och dess interaktion med solvinden [15] .
• SESAME ( Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment ) - 3 instrument för att mäta egenskaperna hos de yttre skikten av en komet: CASSE ( Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment ) - ett experiment om akustisk studie av ytan på en komet, PP ( Permittivity Probe ) - en studie av dess elektriska egenskaper, och DIM ( Dust Impact Monitor ) - mätning av damm som lägger sig på ytan [16] .
• SD2 ( Drill, Sample, and Distribution subsystem ) är en borr för att ta ut bergprover från djup från 0 till 230 mm och skicka dem för analys till delsystemen Ptolemaios, COSAC och ÇIVA [17] .

Österrike , Finland , Frankrike , Tyskland , Ungern , Italien , Irland , Polen , Storbritannien och Ryssland deltog i skapandet av enheten och dess utrustning .

Flygkrönika

Den 2 mars 2004 lanserades Rosetta med rymdfarkosten Philae framgångsrikt från Kourou- uppskjutningsplatsen i Franska Guyana av en Ariane 5G+ -raket .

Den 25 februari 2007 flög Rosetta nära Mars . Under förbiflygningen fungerade Fila-nedstigningsfordonet för första gången självständigt, drevet av sina egna batterier. Instrumenten i nedstigningsfordonet från ett avstånd av 1000 km undersökte planeten, fick data om Mars magnetfält [18] .

Comet Approach (2014)

Den 6 augusti 2014 närmade sig Rosetta med apparaten kometen på ett avstånd av 100 km [19] . ESA- specialister identifierade 5 potentiellt lämpliga landningsplatser, av vilka den mest acceptabla ansågs vara "plats A" på större delen av kometen, från vilken dess mindre del också är tydligt synlig [20] .

Den 15 oktober bekräftade ESA-specialister den huvudsakliga landningsplatsen för Philae-apparaten - "plats J". "Rosetta" den dagen befann sig i en cirkulär omloppsbana (ur en observatörs synvinkel på kometen) [21] , 10 km från centrum av kometens fyra kilometer långa kärna. Detta möjliggjorde en närmare titt på landningsplatsen (”Site J”) och backup (”Site C”) för att slutligen bedöma riskerna (inklusive begränsningar orsakade av förekomsten av stenblock) [22] . Landning på eller nära ett stenblock (när landningsbenet eller skrovet vidrör stenblocket) kan få fordonet att välta eller skadas; även stenblock som är mindre än en meter stora är farliga. Tusentals stora stenar är synliga på bilderna av de viktigaste och alternativa landningsplatserna. Specialister inom flygdynamikgruppen uppskattade risken på grund av förekomsten av stenblock till flera tiotals procent [23] .

Den 10 november var Rosetta på väg att förbereda uppskjutningen av rymdfarkosten Philae (som varken har ett navigationssystem eller en motor ombord för att aktivt bege sig till önskad landningsplats), med en hastighet av 0,19 m/s i förhållande till kometens kärna [24] .

Den 12 november, klockan 12:35 Moskva-tid, på ett avstånd av cirka 22,5 km från centrum av kometens kärna, skickade Rosetta Fila-landaren till fritt flykt.

På ytan av en komet (12–15 november 2014)

Som planerat landade sonden på "plats J", belägen på den mindre delen av kometen [25] . Den 12 november kl. 17:32 mottog UTC en bekräftelse på den framgångsrika landningen av Philae [2] .

Landningen skedde i ett oplanerat läge.

"Fila", accelererad av gravitationsfältet i kometens kärna, flög upp till honom med en hastighet av 1 m/s . För att förhindra studs och säkra sonden till ytan fanns det flera system på den. Chocken av att röra vid landningsbenen släckte dämparen; i ögonblicket för beröring var raketmotorn tvungen att pressa apparaten mot ytan i flera sekunder. Under driften av motorn var det meningen att anordningen skulle införa två harpuner i storleken av en penna på två meter kablar i marken, och tre borrar placerade på landningsstöd skulle gå djupt ner i marken [26] .

Efter landning gick borrarna 4 cm djupt in i kometens kärna , men raketmotorn för att pressa enheten till ytan fungerade inte, och harpunerna kl. 17:23 UTC släpptes fortfarande inte av okänd anledning , så enhetens position på ytan i det ögonblicket var inte stark [ 4] [27] .

Bearbetningen av den telemetriska informationen visade att Philae i verkligheten gjorde tre touchdowns - klockan 15:34, 17:25 och 17:32 UTC, med två studsar mellan dem. Den första touchdownen var inom landningsellipsen ("plats J"). Detta bekräftas av bilderna på ROLIS-kameran placerad på Philae-rymdfarkosten och riktad nedåt. Bindningen av dessa bilder till detaljerna i reliefen utfördes enligt bilderna av OSIRIS-enheten installerad på Rosetta. Men sedan studsade landaren från ytan i 1 timme och 50 minuter . Under denna tid flyttade han sig cirka 1 km från platsen för den första beröringen. Sedan berörde enheten ytan igen, studsade igen i 7 minuter och landade [2] .

Kometens kärna roterar, och området på vilket apparaten landade belyses periodiskt av solen; emellertid, för det mesta av denna tid, var "Fila" i skuggan av en ren klippa [3] . I tre dagar arbetade enheten på förlagrad energi från batterier som kan laddas från solpaneler, men på grund av skuggning var belysningen av solpanelerna (och följaktligen den energi som genererades av dem) för låg för att laddas batterierna och fortsätt arbeta [28] .

Den 12-14 november upptäckte Philae organiska föreningar i de gaser som kometen släpper ut [29] [30] .

Den 15 november, efter att ha arbetat i cirka 60 timmar och skickat resultaten av analyserna [30] , växlade Philae-landaren till standby-läge (alla vetenskapliga instrument och de flesta system ombord var avstängda) på grund av att batterierna ombord var slut ( radiokommunikation med Rosetta förlorade kl. 00:36 UTC). Man förväntade sig att när kometen närmade sig solen skulle belysningen och följaktligen temperaturen på apparaten och den kraft som genererades av solpanelerna öka så mycket att Philae kunde slås på igen. Det var dock inte känt exakt när detta kan hända.

After Awakening (13 juni - 9 juli 2015)

Den 13 juni klockan 20:28 UTC, 7 månader efter den senaste kommunikationssessionen, lämnade Philae-landaren sitt lågeffektläge. Inom 85 sekunder överförde nedstigningsfordonet 300 datapaket av tillgängliga  8000 genom Rosetta till jorden (hastigheten för att generera information om enhetens tillstånd är 52 bps ; cirka 150 datapaket genereras per kometdag [1] ). I enlighet med erhållna data var enhetens temperatur -35 ° C och den genererade effekten var 24 W (minsta effekt som krävs för att slå på sändaren är 19 W [31] ). Den mottagna informationen återspeglade det tidigare tillståndet för apparaten vid en tidpunkt som ännu inte har fastställts.  

Den 14 juni ägde ytterligare en kommunikationssession rum, som bara varade i några sekunder. Av de nya uppgifterna följer att enhetens temperatur har stigit till -5 ° C , och det bekräftades att dessa data återspeglar enhetens aktuella status. Enligt projektledaren Stefan Ulamek: "Enheten är redo för vidare arbete" [32] .

Den 19 juni, klockan 13:37 och 13:54  UTC , gjordes två kommunikationssessioner med Philae-sonden, vardera på 2 minuter . Totalt togs emot 185 telemetridatapaket. Att erhålla vetenskapliga data förväntades inte. Kommandon skickades till Rosetta för att ytterligare justera fordonets omloppsbana för att säkerställa den bästa förbindelsen med nedstigningssonden [1] .

Den 5 juli sändes ett CONSERT radarkommando , men svaret mottogs inte förrän den 9 juli, då landaren skickade radarmätningar [33] .

Efter den 9 juli 2015 förlorades kommunikationen med Fila-apparaten [34] . Philae svarade inte längre på kommandon och i januari 2016 medgav projektledaren Stefan Ulamek att chanserna att etablera en koppling i framtiden är extremt små [35] .

Discovery of Philae

Den 2 september 2016 fick Rosetta-apparatens högupplösta kamera bilder av Phila. Nedstigningsfordonet ramlade in i kometens mörka spricka. Från en höjd av 2,7 km är upplösningen för OSIRIS smalvinkelkamera cirka 5 cm per pixel. Denna upplösning är tillräckligt för att visa de karakteristiska egenskaperna hos utformningen av 1-meterskroppen och benen på Fila-apparaten i bilden. Bilderna bekräftade också att Fila låg på sidan. Den onormala orienteringen på kometens yta gjorde det tydligt varför det var så svårt att få kontakt med landaren efter landning den 12 november 2014. [36]

Hård landning av Rosetta-sonden

Den 30 september 2016 kastades Rosetta-sonden av orbit och riktades medvetet mot en kometkollision [37] . Efter 14 timmar kolliderade sonden med ytan med en hastighet av 3 km/h. Kometforskningsprogrammet på 1,4 miljarder euro har avslutats, enligt ESA [38] .

Se även

• Lista över första landningar på himlakroppar

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 Rosetta och Philae i kontakt  igen . Rosetta blogg. ESA (19 juni 2015). Hämtad 6 juli 2015. Arkiverad från originalet 20 juni 2015.
2. ↑ 1 2 3 Tre landningsögonblickar för Rosettas landare  . ESA (14 november 2014). Hämtad 13 november 2014. Arkiverad från originalet 25 december 2018.
3. ↑ 1 2 Sida för Fila-enheten på Twitter . Hämtad 13 november 2014. Arkiverad från originalet 13 november 2014. (obestämd)
4. ↑ 1 2 Philae-sonden låser sig på en komet: "Touchdown! Min nya adress: 67P!" . Hämtad 12 november 2014. Arkiverad från originalet 12 november 2014. (obestämd)
5. ↑ Bibring, J.-P.; Rosenbauer, H.; Böhnhardt, H.; Ulamec, S.; Biele, J.; Espinasse, S.; Feuerbacher, B.; Gaudon, P.; Hemmerich, P. Rosetta Lander ("Philae") undersökningar // Space Science Reviews . - Springer , 2007. - T. 128 . - S. 205 . - doi : 10.1007/s11214-006-9138-2 . - .  (Engelsk)
6. ↑ APXS  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
7. ↑ Mars rover Opportunity hittar spår av sötvatten . Hämtad 26 juni 2020. Arkiverad från originalet 12 april 2021. (obestämd)
8. ↑ COSAC  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
9. ↑ Andrews, DJ; Barber, S.J.; Morse, A.D.; Sheridan, S.; Wright, I.P.; et al. (2006).Ptolemaios : Ett instrument ombord på Rosetta Lander Philae, för att låsa upp solsystemets hemligheter (PDF) . 37:e Lunar and Planetary Science Conference. 13–17 mars 2006. League City, Texas. Arkiverad (PDF) från originalet 2014-09-02 . Hämtad 2014-09-16 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp ) (Engelsk)
10. ↑ ÇIVA  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 10 september 2014.
11. ↑ ROLIS . Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.  (obestämd)  (Engelsk)
12. ↑ Rosetta Lander avbildningssystem (ROLIS) . National Space Science Data Center . Hämtad 28 augusti 2014. Arkiverad från originalet 21 september 2008.  (obestämd)  (Engelsk)
13. ↑ KONSERT  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
14. ↑ MUPUS  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
15. ↑ ROMAP  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
16. ↑ Seidensticker, K. J.; Möhlmann, D.; Apati, I.; Schmidt, W.; Thiel, K.; Arnold, W.; Fischer, H.-H.; Kretschmer, M.; Madlener, D.; Peter, A.; Trautner, R.; Schieke, S. Sesame - An Experiment of the Rosetta Lander Philae: Objectives and General Design  // Space Science Reviews  : journal  . - Springer , 2007. - Februari ( vol. 128 , nr 1-4 ). - s. 301-337 . - doi : 10.1007/s11214-006-9118-6 . - .  (Engelsk)
17. ↑ SD2  . _ Europeiska rymdorganisationen. Hämtad 26 augusti 2014. Arkiverad från originalet 11 september 2014.
18. ↑ Philae lander i första autonoma operation Arkiverad 7 november 2014 på Wayback Machine 
19. ↑ Rosettas interplanetära station gick in i omloppsbanan för kometen Churyumov-Gerasimenko . Hämtad 16 augusti 2014. Arkiverad från originalet 8 augusti 2014. (obestämd)
20. ↑ Komet Churyumov - Gerasimenko: möte snart . polit.ru (28 augusti 2014). Hämtad 26 juni 2020. Arkiverad från originalet 1 mars 2021. (obestämd)
21. ↑ Rosetta: nära banor för utplacering av landare . Hämtad 26 oktober 2014. Arkiverad från originalet 26 oktober 2014. (obestämd)
22. ↑ ESA bekräftar den primära landningsplatsen för Rosetta Arkiverad 16 oktober 2014 på Wayback Machine 
23. ↑ Val av landningsplats - omgång 3: GO för Site J Arkiverad 15 september 2014 på Wayback Machine 
24. ↑ Om den kommande Philae-separationen, nedstigningen och landningen Arkiverad 15 september 2014 på Wayback Machine 
25. ↑ http://maxpark.com/community/5255/content/2986657 Arkiverad 29 november 2014 på den valda landningsplatsen för Wayback Machine
26. ↑ Allt det viktigaste om det historiska uppdraget för Rosetta Archival kopia av 29 november 2014 på Wayback Machine // Popular Mechanics, oktober 2014.
27. ↑ Fila-modulen landade på ytan av en komet . Hämtad 12 november 2014. Arkiverad från originalet 15 november 2014. (obestämd)
28. ↑ Vår landare sover  (  15 november 2014). Arkiverad från originalet den 1 januari 2016. Hämtad 15 november 2014.
29. ↑ Churyumov-Gerasimenko - hård is och organiska molekyler Arkiverad 19 november 2014 på Wayback Machine 
30. ↑ 1 2 Organiska molekyler upptäckta på kometen Churyumov-Gerasimenko
31. ↑ Philae wake-up utlöser intensiv  planering . ESA (15 juni 2015). Hämtad 15 juni 2015. Arkiverad från originalet 17 juni 2015.
32. ↑ Rosettas Lander Philae vaknar från  viloläge . Rosetta blogg. ESA (14 juni 2015). Hämtad 15 juni 2015. Arkiverad från originalet 14 juni 2015.
33. ↑ Ny kommunikation med Philae – kommandon utfördes framgångsrikt , Deutsches Zentrum für Luft- ind Raumfahrt (10 juli 2015). Arkiverad från originalet den 10 mars 2016. Hämtad 6 juni 2016.
34. ↑ Baldwin, Emily Rosetta och Philae statusuppdatering . Europeiska rymdorganisationen (20 juli 2015). Hämtad 6 juni 2016. Arkiverad från originalet 10 augusti 2015. (obestämd)
35. ↑ Aron, Jacob . Philae lander misslyckas med att svara på sista försök att väcka den , New Scientist  (11 januari 2016). Arkiverad från originalet den 15 juni 2016. Hämtad 6 juni 2016.
36. ↑ Philae hittat!  (engelska) (5 september 2016). Hämtad 5 september 2016. Arkiverad från originalet 12 maj 2019.
37. ↑ Slyusar, V.I. Metoder för att överföra bilder med ultrahög upplösning. . Första milen. sista milen. - 2019, nr 2. C. 60. (2019). Hämtad 29 november 2020. Arkiverad från originalet 8 maj 2019. (obestämd)
38. ↑ Rosetta avslutade sitt 12-åriga uppdrag . TASS (30 september 2016). Arkiverad från originalet den 31 augusti 2020. (ryska)

Länkar

• Rosetta-landaren // ESA  (engelska)
• Philae // NASA  _
• Beskrivning av utrustningen "Fily"  (på tyska)
• Bloggapparat "Fily"  (eng.)
• Ytterligare uppdrag av rymdsonden på kometen Churyumov-Gerasimenko  (ryska)
• Video av kollisionen av Philae-modulen med kometen Churyumov-Gerasimenko // 14 november 2015; samma sak på ESA:s webbplats (film)  (eng.)

I sociala nätverk	Twitter
Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Britannica (online)