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

Datum: 20.11.2014 09:08
Tisk článku

Související články:

Ken a Julča promluvily     Autor: Josef Pazdera (14.09.2016)
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)



Diskuze:



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace