KOMETJAGT - Horsens HF og VUC

En ambitiøs europæisk rumsonde med navnet Rosetta
skal indhente kometen Churyumov-Gerasimenko og
landsætte et modul på dens overflade. Starten går i
februar 2004. Landingen sker i 2014. Læs her
om Rosettas muligheder i konkurrence
med tilsvarende amerikanske
anstrengelser på feltet.
Af Michael Linden-Vørnle
DEN STORE
KOMETJAGT
Vores Solsystem blev dannet for 4,6 milliarder
år siden af en stor roterende skive af gas
og støv. Ud over Solen selv og de ni kendte
planeter findes der stadig en del ”overskudsprodukter”
fra planetsystemets tidligste historie:
asteroider og kometer. Især kometerne
er interessante som repræsentanter for det
råmateriale, som Solsystemet blev skabt af.
Kometerne kan nærmest opfattes som dybfrosne
prøver af dette materiale. De er derfor
naturligt nok meget eftertragtede studieobjekter.
Hvis alt går efter planen, vil det europæiske
rumagentur (ESA) i februar 2004 sende en
meget avanceret kometjæger med navnet Rosetta
af sted på en lang og krævende mission.
Målene er, at Rosetta skal indhente kometen
Churyumov-Gerasimenko, komme i kredsløb
om den og endelig landsætte et landingsmodul
på kometens overflade. Det kosmiske
stævnemøde forventes at finde sted i 2014.
4
aktuel ASTRONOMI – VINTER NR. 1/04
Kometdepoter
Solsystemet har to ”kometdepoter”: Kuiperbæltet
og Oort-skyen. Kuiper-bæltet er et område
med form som en badering. Det befinder
sig i yderkanten af Solsystemet på den
anden side af planeten Neptuns bane. Kuiperbæltet
indeholder tusindvis af kometkerner
– himmellegemer med et stort indhold af flygtige
stoffer i frossen form: vandis og tøris samt
klippestykker og organisk materiale. Den yderste
planet, Pluto, menes at være det største
medlem af Kuiper-bæltet. Egentlig er det blot
af historiske årsager, at den har fået tiltusket
sig titlen som planet.
Oort-skyen er en sky af billioner af kometkerner,
der omkranser hele Solsystemet som
en kæmpemæssig boble. Skyens eksistens blev
første gang foreslået af den hollandske astronom
Jan Oort i 1950. Oort-skyens kometer
ligger i gennemsnit 50.000 gange længere
fra Solen end Jorden.
Ind i varmen
Kometer lever størstedelen af deres liv langt
fra Solen. Men til tider kan en af disse snavsede
snebolde få kurs mod de indre dele af
Solsystemet. Det kan enten ske som følge af
en kollision mellem to kometkerner eller ved
tyngdepåvirkningen fra en stjerne, der passerer
forbi Solsystemet.
Når en komet begynder at falde ind mod
Solen, vil den med tiden blive udsat for en
stadig større opvarmning.
Solens varme vil få kometens flygtige stoffer
til at fordampe og lægge sig omkring kometkernen
som en tåge, der går under navnet
komaen. Solens lys og solvinden – den konstante
strøm af elektrisk ladede partikler fra
Solens overflade – skubber dele af det fordampede
materiale væk fra Solen og skaber
herved kometens smukke hale.
Op gennem historien har tilsynekomsten af
Illustration: ESA

R OSETTA
kometer med deres lange haler været opfattet
som et varsel, der bebudede død og ødelæggelse.
Men i nyere tid har vi anerkendt
kometernes vigtige rolle som tidskapsler, der
kan øge vores viden om Solsystemets barndom.
Jo tættere vi kan komme på en komet
desto bedre.
Flere nærkontakter
Første nærkontakt med en komet blev en realitet
den 13. marts 1986. Da passerede ESA’s
rumsonde Giotto tæt forbi den berømte komet
Halley i en afstand på kun 596 km. Sondens
kamera kunne for første gang vise os, hvordan
en komet egentlig ser ud.
Godt fire år senere passerede Giotto-sonden
også tæt forbi en anden komet: Grigg-
Skjellerup. Med en mindsteafstand på kun
200 km var det den hidtil nærmeste passage
af en kometkerne.
I 2001 var det NASA’s tur til at se nærmere
på en komet. Det var den eksperimentelle
rumsonde Deep Space 1, der strøg forbi komet
Borrely i en afstand på 2.171 km. Sondens
billeder afslørede, at kometens overflade har
nogle ekstremt mørke områder – formentlig
bestående af organisk materiale.
Nu er ESA så igen på banen med den revolutionerende
kometmission Rosetta. Den vil
tage det ultimative skridt: en kontrolleret
landing af et fartøj på overfladen af komet
Churyumov-Gerasimenko.
Computermodel af komet 67P/Churyumov-Gerasimenko
baseret bl.a. på observationer med Rumteleskopet
Hubble. Kometen har nærmest
form som en punkteret fodbold.
Illustration: NASA, ESA og P. Lamy (Laboratoire
d’Astronomie Spatiale, Frankrig)
Nyt rejsemål
Rosettas mål var oprindeligt kometen ved
navn Wirtanen – og ikke komet Churyumov-
Gerasimenko. Omprioriteringen måtte foretages
som konsekvens af en ulykke, der fandt
sted den 11. december 2002. Da blev den
forbedrede udgave af Europas Ariane 5-raket
prøvefløjet for første gang. Men problemer
med rakettens hovedmotor førte til, at raketten
og dens nyttelast, bestående af to kommunikationssatellitter,
måtte ødelægges med
en selvdestruktionsmekanisme.
Rosetta var på det tidspunkt kun en måned
fra den planlagte opsendelse. Og selv om kometjægeren
ikke skulle opsendes med den
nye type raket, blev det alligevel besluttet at
udskyde opsendelsen, indtil det med overvejende
sikkerhed kunne konstateres, at den
klassiske udgave af Ariane 5-raketten ikke
var behæftet med en lignende fejl.
Den ellers ret beskedne forsinkelse af opsendelsen
betød i praksis, at komet Wirtanen
måtte opgives som rejsemål for Rosetta. Med
en opsendelsesdato på den anden side af den
1. februar 2003 ville Rosetta simpelthen ikke
være i stand til at fange kometen. I midten af
januar sidste år måtte ESA derfor se den nye
situation i øjnene: Rosetta måtte have en ny
komet som mål.
Plutos bane
Kometdepoter: Oort-skyen
(til højre) og Kuiper-bæltet.
VLT og Hubble til hjælp
Omgående blev der iværksat detaljerede undersøgelser
af alternative muligheder. Både
observationer gennemført med det Europæiske
Syd Observatoriums VLT-teleskop og
Rumteleskopet Hubble var afgørende for udvælgelsen
af Rosettas nye rejsemål: Churyumov-Gerasimenko.
Den blev opdaget i september
1969 af astronomen Klim Churyumov på
en optagelse foretaget af kollegaen Svetlana
Gerasimenko – deraf navnet på kometen.
Observationer gennemført med Hubble i
marts 2003 har gjort det muligt at bestemme
kometens størrelse, form og rotationsperiode.
Churyumov-Gerasimenko har vist sig at have
en størrelse på 3 x 5 km. Dens form minder
mest af alt om en punkteret fodbold. Og den
roterer omkring sin egen akse med en periode
på omkring 12 timer.
Lang og snørklet vej
Rosettas rejse bliver både lang og snørklet.
Hele fire gange skal rumsonden have ekstra
skub på ved at flyve tæt forbi en planet: tre
gange forbi Jorden (marts 2005, november
2007 og november 2009) og én gang forbi
Mars (februar 2007). Ved disse manøvrer ud-
aktuel ASTRONOMI – VINTER NR. 1/04 5
Illustrationer: NASA og A. Feild (STScI)

nytter rumsonden både planetens tyngdekraft
og rotation til at skabe en slyngeffekt, der
øger sondens hastighed.
I maj 2011 og maj 2014 gennemføres manøvrer,
der fører frem til den store finale i august
2014, hvor Rosetta skal bringes i kredsløb
omkring Churyumov-Gerasimenko. Landingen
af sonden på kometens overflade forventes
at finde sted i november 2014.
Den lange rejsetid gør det nødvendigt i
perioder at hensætte Rosetta i en energibesparende
dvaletilstand. Sonden vil dog med
jævne mellemrum blive ”vækket” for at sikre,
at alle systemer fungerer efter hensigten.
Danske bidrag
Netop når det drejer sig om Rosettas energiregnskab,
spiller dansk rumteknologi en afgørende
rolle. Det er nemlig den danske virksomhed
Terma A/S, der har udviklet det system,
som gør det muligt for sonden selv at holde
6
aktuel ASTRONOMI – VINTER NR. 1/04
styr på strømforbrug og spænding. Denne
form for autonomi er nødvendig, fordi radiosignaler
vil være lang tid undervejs mellem
sonden og Jorden.
Terma A/S har desuden leveret to testsystemer,
der er vigtige for afprøvningen af Rosetta
før opsendelsen. Det ene system er designet
til at afprøve sonden som helhed, mens det
andet system afprøver den software, der bruges
på sonden.
Også den danske virksomhed Turbinegården
International A/S har en finger med i spillet.
Firmaet udfylder en lille, men meget væsentlig
funktion: vedligeholdelse af en database
med alle Rosettas kommandoer samt en række
andre vigtige informationer. Dette firma,
der kun har en håndfuld medarbejdere, er et
godt eksempel på, at man ikke behøver at
være en erhvervsmæssig sværvægter for at
kunne bidrage til en rummission.
Illustration: Astrium, E. Viktor
Rosetta med den landsatte sonde i forgrunden. Sonden er
forsynet med tre ben, der kan fjedre for at afbøde kraftpåvirkningen
ved landingen.
En kunstners opfattelse af Rosetta, der
i 2014 indhenter kometen 67P/Churyumov-
Gerasimenko.
Illustration: ESA
Mange sanser
Rosetta er udstyret med en lang række måleinstrumenter,
der skal fungere som rummissionens
sanser. Rosettas kredsløbsmodul og
landingsfartøj er forsynet med henholdsvis
11 og 10 videnskabelige instrumenter.
Kredsløbsmodulet skal fra sin bane omkring
kometen gennemføre detaljerede studier af
kometkernens overflade ved at optage skarpe
billeder i såvel synligt som infrarødt lys. Desuden
skal den bestemme temperaturen på
og nær ved overfladen samt kortlægge fordelingen
af forskellige stoffer på kometoverfladen.
Endelig er kredsløbsmodulet udstyret
med instrumenter, der kan undersøge de gasog
støvpartikler, som kommer fra kometen.
Landingsmodulets instrumentpakke er naturligt
nok fokuseret på at gennemføre en så
detaljeret analyse af forholdene ved landingsstedet
som overhovedet muligt. Ud over at

R OSETTA
optage billeder af landingsstedet skal sonden
også bestemme, hvilke stoffer der findes på,
nær og under overfladen.
For at komme ind under huden på kometen
er landingsmodulet udstyret med et bor,
der kan udtage prøver ned til en dybde på
godt 20 centimeter. Prøverne hentes tilbage
til landingsmodulet, hvor de vil blive underkastet
forskellige undersøgelser.
Radiostråling til hjælp
Et meget interessant eksperiment skal gennemføres
i fællesskab af kredsløbsmodulet
og landingsmodulet. Formålet hermed er at
undersøge kometkernens indre opbygning.
Det kan gøres ved hjælp af radiobølger. Idéen
er at etablere en radioforbindelse mellem landingsmodulet
og kredsløbsmodulet ved at lade
radiobølgerne trænge gennem kometkernen.
Når man måler forsinkelsen og svækkelsen
af signalerne (korte pulser af radiostråling),
er det muligt at opbygge et billede af
Churyumov-Gerasimenkos indre, herunder
især af kometmaterialets elektriske egenskaber
og rumlige fordeling.
Rosettas levetid afhænger af, hvordan de
detaljerede forhold viser sig at være i kometens
umiddelbare omgivelser. Forventningen
er, at kredsløbsmodulet mindst kan samle
data indtil december 2015, og at landingsmodulet
kan foretage dataindsamling i mindst
65 timer. Hvis alt går godt, skulle landingsmodulet
dog kunne fungere i månedsvis.
Foto: NASA / JPL
Blød landing
Det er bestemt ikke nogen simpel sag at landsætte
en sonde på et så lille himmellegeme
som en komet. På grund af den ringe størrelse
har en komet kun en meget svag tyngdekraft.
Og det gør det svært for en rumsonde
at holde sig fast på overfladen. Med Rosettas
oprindelige mål, komet Wirtanen, var der bekymring
for, at sonden ligefrem kunne fjedre
tilbage ud i rummet.
Det problem er nu blevet mindre. Churyumov-Gerasimenko
er ca. fire gange større end
Wirtanen, og dens tyngdekraft er op mod 30
gange kraftigere. Omvendt har Churyumov-
Gerasimenkos stærkere tyngdekraft skabt spekulationer
om, hvorvidt sonden kan holde til
det mere voldsomme nedslag, som følger af
den tilsvarende større landingshastighed. Beskedne
ændringer af landingsmodulet har dog
gjort det muligt at tage højde for denne situation.
For at sikre sig en smertefri landing skal
Rosetta i de første måneder, hvor den kredser
om kometen, lede efter det bedst mulige landingssted.
Når det er fundet, vil Rosetta blive
bragt i position lige ovenover. Landingsmodulet
frigøres, og det falder frit ned mod overfladen.
Under nedstigningen foldes tre ben ud.
De skal afbøde stødet ved landingen. Umiddelbart
efter landingen er det meningen at
affyre en harpun for på den måde at forankre
landingsmodulet til kometen.
Kernen af Halleys komet
optaget af ESA’s Giottorumsonde
under den nære
passage den 13. marts
1986. Sondens billeder
viste for første gang anatomien
af en kometkerne:
en uregelmæssig, aflang
samling af is og klippe på
13 x 7 km. Kometens overflade
er overraskende
mørk. Det skyldes formentlig
aflejringer af organisk
materiale.
Komet Borrely foreviget
af NASA’s rumsonde Deep
Space 1 i september 2001.
Kometens overflade er formentlig
overdænget med
store mængder organisk
materiale – livets byggeklodser.
Ikke alene
Selv om Rosetta på mange måder er en enestående
rummission, så er den dog ikke den
eneste kometjæger, der i de kommende år vil
forsøge at fravriste de snavsede snebolde deres
hemmeligheder.
Det amerikanske rumagentur, NASA, har
allerede missionen med navnet Stardust undervejs.
I skrivende stund er den meget tæt på at
nå sit mål. Hvis alt går efter planen, vil Stardust
i januar 2004 trænge ind i halen på komet
Wild 2 og indsamle støvkorn i særligt konstruerede
opsamlingsenheder. I januar 2006 er
det planen, at sonden skal vende tilbage til
Jorden og landsætte den dyrebare last af kometstøv
og støv indsamlet i rummet.
En anden NASA-mission, Deep Impact, skal
i juli 2005 studere kometen Tempel 1’s indmad
ved at skyde en lille sonde ind i den. Når
sonden kolliderer med kometen, opstår der
et stort krater, som blotlægger de indre, uberørte
dele af kometen. Deep Impact forventes
opsendt i december 2004.
Selv om resultaterne fra såvel Stardust som
Deep Impact vil foreligge, inden Rosetta når
frem til sit stævnemøde med Churyumov-
Gerasimenko, så er der næppe tvivl om, at
det er værd at vente på de meget detaljerede
undersøgelser af kometkernen, som denne
europæiske kometjæger vil kunne præstere.
aktuel ASTRONOMI – VINTER NR. 1/04 7
Foto: ESA, HMC og MPAe