Pokusy o vrtání do povrchu komety Čurjumov-Gerasimenko  
Experiment SD2 (Sampling, Drilling and Distribution) byl posledním palubním zařízením uvedeným do činnosti v době, kdy měl Philae ještě dostatek energie, aby prováděl vědecká měření. Ač jsou výsledky doposud velmi nejednoznačné, přinášíme vám je v dnešním článku, neboť jak SD2, tak s ním bezprostředně provázaná zařízení COSAC a Ptolemy patří snad k nejpozoruhodnějším experimentům na palubě landeru.


A možná se nám podaří osvětlit vlnu dohadů a spekulací, které počínaje úterním podvečerem zaplavila web a sociální sítě, a netýkala se ničeho menšího než prezence organických molekul, jež údajně Philae detekoval. Jak dnes zjistíme, zatím i to není tak úplně jasné, a odborníci jednotlivých týmů jsou velmi opatrní. Není se čemu divit...

  Replika Philae v DLR
Kredit: ESA/DLR
 
   Zařízení SD2 v akci
Kredit: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Zdroj https://plus.google.com/+dlr/posts

 

Architektura SD2

Vrtná minisouprava byla vyvinuta pro mechanický odběr vzorků povrchových vrstev až do hloubky 23 centimetrů a jejich dopravení do útrob modulu k dalším podrobným analýzám zařízení COSAC a Ptolemy. Ty zkoumají geochemické vlastnosti komety a hledají organické molekuly. Dalším zařízením spolupracujícím s SD2 je mikrokamerový systém CIVA, který má materiál snímkovat za účelem zkoumání textury, složení a albeda nasbíraných vzorků.


Mechanickou část SD2 tvoří pouzdro z uhlíkových vláken, vrták a otočná kruhová ploška. V pracovním režimu stačí na pohon celé soupravy 10 wattů. Po proniknutí vrtáku pod povrch komety se vysune pouzdro na vzorky do kterého se dostane zkoumaný materiál. Vrták se poté vrátí do původní pozice, a obsah pouzdra je vytlačen do některé z šestadvaceti mikrokomor po obvodu kruhové plošky (viz následující obrázek). Poté se calá kruhová ploška pootočí tak, aby se daná mikrokomora se vzorkem dostala k senzorům zařízení uvnitř modulu.


Oněch 26 mikrokomor tvoří vlastně jakési miniaturní pece, kde je vzorek zahřát na vysoké teploty. 10 komor je vyhrazeno pro střední teploty 180°C, dalších 16 komor je schopno zahřát materiál až na 800°C. Při rozdílných teplotách dochází k uvolňování různých druhů plynů, to následně zpřesní celkovou analýzu.

   Průřez modulem s vrtnou jednotkou SD2 a otočnou ploškou pro dopravu vzorků do jednotlivých termokomor.
Kredit: Pierluigi Di Lizia/SD2 instrument team.
Zdroj

Původní plány

Ač je celá koncepce Rosetty a Philae dnes už vlastně zastaralá (vývoj a výroba probíhaly v 80. a 90. letech), sada výše zmíněných přístrojů byla tenkrát bezpochyby krokem vpřed, a znamenala koncept reprezentovaný dnes třeba slavným roverem Curiosity. Ideální sice je dopravit vzorky zkoumaného objektu na Zemi - tady jsou naše možnosti takřka neomezené (tedy limitované pouze stupněm našeho technologického vývoje), ale když to nejde, dopravíme malou laboratoř k objektu, a maximum analýz provedeme na místě.


ESA dokonce zvažovala možnost odebrání vzorků a jejich dopravu na zemský povrch, odborníci však tuto variantu zamítli. Jednak by s přihlédnutím ke stavu tehdejších technologií (a v rámci rozpočtu) bylo těžké zabránit kontaminaci při průchodu atmosférou, zároveň by materiál morfoval za vysokých teplot. Primárním cílem bylo zkoumání vzorků v přirozených podmínkách meziplanetárního prostředí. Bylo rozhodnuto: zkoumat a měřit se bude rovnou na místě.

 

   Tři dnes zmiňované experimenty
Kredit: ESA/ATG medialab
Zdroj http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/19/did-philae-drill-the-comet/

 

Současné problémy

Podle vedoucí týmu SD2 Amalie Finzi došlo k vysunutí vrtáku podle plánu 46,9 cm pod okraj modulu, poté došlo k jeho opětovnému zatažení do referenční polohy, načež se otočná ploška posunula o takový úhel, že se pouzdro se vzorkem dostalo až k jedné z mikrokomor tepelného zpracování. Do ní byl  vzorek zasunut a kruhová ploška se pootočila tak, že se dostala až k senzorům experimentu COSAC.

Tepelná mikrokomora sice splnila svůj úkol - došlo k zahřátí jejího obsahu, ale vědci zatím bohužel neví, jestli v ní vůbec nějaký materiál byl, a pokud ano - jaké bylo jeho množství. Není totiž jasné, zdali pouzdro na vzorky na konci vrtáku proniklo až na povrch a nabralo prachový, ledový, či pevný materiál, nebo jeho obsah tvořily jen povrchové plyny.


Při tomto experimentu navíc jde o onen ožehavý problém - modul není správně ukotven k povrchu. V důsledku toho nemůžeme vyloučit, že když se vrták dostal do kontaktu s pevným materiálem, zpětný ráz posunul modul od něj, neboť modul neposkytuje dostatečnou protiváhu. Připomeňme si, že stokilový Philae má teď na povrchu 67P hmotnost přibližně jednoho gramu. A co víc - celé zařízení SD2 postrádá jakékoli senzory, které by:

- signalizovaly kontakt s povrchem komety
- informovaly o tom, zdali je v pouzdře na vzorky nějaký pevný materiál
- zda byl obsah pouzdra úspěšně vložen do mikrokomory


Bohužel je otázek zatím víc, než odpovědí, a modul v hibernaci nekomunikuje. Proto se odborníci snaží alespoň nepřímo zjistit, jak pokus o vrtání dopadnul. Pomoci by mohl systém kamer ROLIS na spodní straně Philae, jenž pořídil dva snímky povrchu - předtím a poté co došlo k naklonění a pootočení modulu. Snad se podaří po srovnání těchto fotografií nalézt stopy, které SD2 na povrchu zanechal - pokud se k němu dostal. Týmy doufají, že se výsledky dozvíme co nejdříve.


  Systém zasunutí vzorku do tepelné mikrokomory
Kredit: Pierluigi Di Lizia/SD2 instrument team.
Zdroj  


Co se samotného detektoru COSAC týče, rovněž není jasné, jestli k němu nějaký vzorek z povrchu dorazil, tyto úkony palubních zařízení se v současné době analyzují. Z telemetrických dat SD2 a COSAC zatím není možné rozlišit, zdali byl v pouzdru na vzorky pevný materiál, ze kterého se při tepelném zpracování uvolnilo málo plynů, nebo jestli tvořil obsah pouzdra už od začátku pouze kometární plyn.

Při vyhodnocení úspěšnosti vrtu by pomohly i záběry panoramatického systému šesti mikrokamer CIVA, bohužel v době odběru prvního vzorku nepořizovaly snímky.

 


VIDEO: Jednotlivé experimenty na palubě Philae

 

Na druhé straně je přinejmenším potvrzeno, že COSAC stihnul "nasát" kometární atmosféru při prvním kontaktu modulu s povrchem a že dokonce došlo k detekci organických molekul. Rovněž zařízení Ptolemy odeslalo data, z nichž vyplývá, že došlo k odebrání vzorků lehkých plynů v okolí jádra. Spektrální analýza a identifikace molekul však zatím neskončily.


Jak jsem zmiňoval v úvodu, zřejmě došlo k úniku informací z ESA, čemuž se dá za takovéto situace těžko zabránit. Je možné, že některé výsledky už jsou zpracovány. Proto možná ta úterní horečka, v krajních případech vrcholící titulkem "Našli jsme původ života". Vědecké týmy usilovně pracují takřka nepřetržitě, aby správně interpretovali naměřená data. Počkejme si, možná se můžeme těšit na něco výjimečného.


Jak celou současnou situaci shrnul jeden z programových vedoucích Philae Mario Salatti: "Všichni doufáme, že se modul opět probudí, a my budeme moci pokračovat v rozdělané práci. Rádi bychom znovu prováděli vrty. Současná lokace Philae má sice málo slunečního světla, to nám na druhé straně otevírá nové možnosti. Díky stínění okolních skalisek a terénních nerovností bude povrchová teplota určitě nižší, než v místě původně plánovaného přistání. Pokud se Philae v budoucnu probudí, bude jej vlastně okolní povrch chránit před silnou sluneční radiací, tím dojde k významnému prodloužení jeho činnosti, možná až do příštího roku, kdy se 67P ocitne v oblasti perihelia. No není to vzrušující?"


   Integrace zařízení COSAC do modulu Philae
Kredit: MPS
Zdroj http://www.mps.mpg.de/1979406/COSAC



The COmetary SAmpling and Composition experiment

COSAC je prvním ze dvou palubních zařízení pro analýzu kometárních plynů. Právě on měl údajně detekovat přítomnost organických molekul. Velká část kometírního materiálu je tvořena organickými látkami (uhlíkovými sloučeninami) a vodou. V dobách raného formování Země byly zdejší teploty příliš vysoké pro utváření takových sloučenin, proto vědci předpokládají, že mohly být na povrch dopraveny v pozdějších dobách právě díky kometárním impaktům. Výzkum 67P by nám mohl odpovědět na důležité otázky naší vlastní historie.


Přístroj tvoří plynový chromatograf (odděluje jednotlivé složky obsažené ve vzorku), hmotnostní spektrometr a další podpůrné systémy. Poté co je vzorek vysunut z hlavice vrtáku do mikrokomory, dojde k jejímu uzavření (materiál je izolován od okolí) a zahřátí. Obě zařízení pak analyzují plyn z vypařeného vzorku.

COSAC byl vytvořen odborníky v Institutu Maxe Plancka.

   Zařízení Ptolemy
Kredit: NASA
Zdroj

 

 

Methods Of Determining and Understanding Light elements from Unequivocal Stable isotope compositions

V tomto poněkud krkolomném názvu byste marně hledali akronym pro druhý z analyzérů Philae. Jde totiž o název konceptu palubního zařízení analyzéru Ptolemy označovaném zkratkou MODULUS.


Právě Ptolemy tvoří jeden z výše zmiňovaných milníků našeho výzkumu kosmických těles. Jde o jedno z prvních komplexních zařízení, dopravených více než půl miliardy kilometrů od zvědavých vědců, neboť je to jednodušší, než jim dopravit materiál do laboratoří.


Základním cílem vědeckého konceptu MODULUS je zkoumat prvky jako vodík, uhlík, dusík, či kyslík. I Ptolemy je vybaven chromatografem a hmotnostním spektrografem. Má hmotnost méně než 5 kg a rozměry menší krabice od bot.


Pokud by se v budoucnu podařilo vrtné zařízení obnovit, mohl by nám Ptolemy pomoct najít možnou souvislost mezi kometárním ledem a vodou na Zemi, asteroidech, a na dalších tělesech sluneční soustavy.Dále pak osvětlit původ a povahu organických látek na kometách a hlouběji pochopit jejich roli při formování slunečního systému i jiných exoplanetárních soustav. Doufejme proto, že Philae ještě neřekl své poslední slovo.

 


Zdroje
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/11/19/did-philae-drill-the-comet/
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/04/09/introducing-sd2-philaes-sampling-drilling-and-distribution-instrument/
http://www.mps.mpg.de/1979406/COSAC
http://sci.esa.int/rosetta/31445-instruments/?fbodylongid=895
http://www.open.ac.uk/science/pssri/research/missions/rosetta/ptolomy.php

Autor: Vladimír Pecha
Datum: 20.11.2014 09:08
Tisk článku

Souhrné vydání nejlepších povídek I. - Dahl Roald
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 196 Kč
Souhrné vydání nejlepších povídek I.
Dahl Roald
Související články:

Rosetta zkoumá kometární koma     Autor: Dušan Majer (05.06.2015)
Mapa komety a věda z Rosetty     Autor: Dušan Majer (28.01.2015)
Divoké dosednutí modulu Philae     Autor: Vladimír Pecha (29.11.2014)
Hledání modulu Philae     Autor: Vladimír Pecha (22.11.2014)
Mise Rosetta týden poté     Autor: Vladimír Pecha (20.11.2014)



Diskuze:

Hmotnost není tíha

Karel Petr,2014-11-21 09:07:33

"Připomeňme si, že stokilový Philae má teď na povrchu 67P hmotnost přibližně jednoho gramu." - Ani náhodou. Hmotnost i setrvačné vlastnosti jsou stejné. (Kdyby se hmotnost zmenšila s velikostí gravitačního pole, jak tvrdí citovaná věta, zmenšila by se i hybnost a Philae by asi vůbec neodskočil z původního místa přistání.)

Odpovědět


Tíha a hmotnost

Stanislav Kaštánek,2014-11-21 10:52:41

Článek : "stokilový Philae má teď na povrchu 67P hmotnost přibližně jednoho gramu"
Už jsem to psal u jiného článku ke kometě zde na Oslu. Kilogramy a gramy jsou jednotky hmotnosti. Formulace by mohla být např:
" stokilový Philae má teď na povrchu 67P tíhu odpovídající přibližně tíze jednoho gramu na povrchu Země."

Odpovědět

Vrtěti psem

Petr Flosman,2014-11-20 21:29:51

Víte, ono jde o to, že v momentě kdy Phillae sedí na povrchu komety už toho vědci svými řečmi mnoho neovlivní, takže nechápu, jak by se jim mohl optimismus vymstít? Maximálně to přitáhne větší pozornost veřejnosti, což je jen dobře. A jestli nic jiného, tak možnost, že modul přežije oběh kolem slunce na kometě rozhodně vzrušující je, a už jen za tu představu to přeci stojí...

Odpovědět

No není to vzrušující?

Andrzej Kowalski,2014-11-20 10:47:23

"No není to vzrušující?" Vrtěti psem. Ta jejich touha za každou cenu udělat z černého bílé se jim může pěkně vymstít.

Odpovědět


Spíš z šedého

Vojtěch Kocián,2014-11-20 11:13:19

Ale kdyby tomu tak nebylo, nebo dokonce naopak dělali z šedého černé (jako spousta jiných lidí), tak by takovou práci dělat nemohli. Věda a výzkum se bez nadšení a optimismu nedá dělat na žádné úrovni.

Odpovědět


Vrtěti psem

Petr Flosman,2014-11-20 21:31:06

Víte, ono jde o to, že v momentě kdy Phillae sedí na povrchu komety už toho vědci svými řečmi mnoho neovlivní, takže nechápu, jak by se jim mohl optimismus vymstít? Maximálně to přitáhne větší pozornost veřejnosti, což je jen dobře. A jestli nic jiného, tak možnost, že modul přežije oběh kolem slunce na kometě rozhodně vzrušující je, a už jen za tu představu to přeci stojí...

Odpovědět


Optimismus? Prachy!

Andrzej Kowalski,2014-11-21 14:49:44

To nemá nic společného s optimismem, ale jen s penězi. Čím větší úspěch se z toho udělá, tím větší šanci na další financování mají zúčastnění. Když se z toho celého udělá velkolepá trachtace, kam se pozvou politici, budou snad pak mít chuť na další pobyt před kamerami a něco z nich vypadne.

Odpovědět


Tak to se mýlíte

Vojtěch Kocián,2014-11-21 17:20:52

Právě v kosmonautice platí, že to toho tečou peníze jen do té doby, než se něco povede. Jakmile se zadaří, tak si odpovědní řeknou "tam už jsme byli" a další chlup nepustí. Vědci pak musí vymyslet další projekt "který ještě nikdo nerealizoval". Sovětský výzkum Venuše se po prvních úspěších zastavil, Apollu Američani seškrtali rozpočet hned po prvních úspěších, do financování ISS se taky nikomu dvakrát nechce a do její náhrady už vůbec ne. Akorát Mars se drží a to jen kvůli možnosti nalezení života. Momentálně frčí komety (Stardust, Deep impact... Rosetta), ale hádal bych, že to po "fenomenálním úspěchu" také odumře. Naopak, kdyby Rosetta shořela při startu, neprobrala se z hibernace nebo Philae kometu netrefil či nefungoval vůbec, už by v některé z vesmírných agentur existoval plán na podobnou misi i se slíbeným financováním. Pokud má úspěch Rosetty podnítit financování další mise do hloubi Sluneční soustavy, jsem jednoznačně pro. Nerad bych, aby se naše další cesty do kosmu omezily na telekomunikační, navigační a vojenské satelity.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni