„Landoltam! Az új címem: 67P”

2014. november 13-án érte el a Csurjumov Geraszimenko-üstökös felszínét az Európai Űrügynökség (ESA) Rosetta-missziójának leszállóegysége, a Philae, amely a címben idézett twitterüzenettel értesítette az internetes közösséget a sikerről. A 10 éves utazás végén visszatekintünk a kezdetekre, amelyben magyar mérnökök is szerepet vállaltak. Nem könnyű tárgyilagosnak maradni. Nem az űrkutatási szakember, hanem a lelkes érdeklődő „tudatosan szubjektív” sorai következnek.

Célba ért a Rosetta-misszió Philae-leszállóegysége

Miért épp az üstökösök érdekelnek minket?

A Naprendszerben a nagybolygókon és holdjaikon kívül megszámlálhatatlan kisebb test is mozog; a teljesség igénye nélkül: kisbolygók, meteorok, üstökösök. Az előbbiek kőzetekből, bolygók fémmagjának maradványaiból állhatnak, az üstökösök szerkezetét viszont gyakran írják le „piszkos hógolyókként”, mivel anyagukat vízjégbe ágyazott – portól a szikladarabig terjedő méretű – kőzet keverékeként képzeljük el. A Naphoz közeledve a néhány kilométeres kiterjedésű üstökösmag aktívvá válik, a jég párologni kezd, vízmolekulákból álló gázfelhőt, „kómát” növeszt. A kóma gázanyagát a sugárnyomás a Nappal átellenes irányban akár százmillió kilométernyire is „elfújja”. Ez a rendkívül ritka anyagú „látható semmi” a csóva, ami a Naphoz közeledő üstökösöket az égbolt leglátványosabb jelenségei közé emeli. Az üstökösök pályája nem stabil, mivel a Naprendszer nagyobb égitestei (főként az óriásbolygók) gravitációs hatása jelentősen megváltoztathatja (akár a Naprendszeren túlra is „kihajíthatja”), a Naphoz közeli pályaszakaszon az üstökösök jege gázzá alakul, részekre szakadhatnak, széteshetnek.

Egyes feltételezések szerint a Földünkön található víz valójában „üstökösanyag”. A korai, kialakulóban levő Föld magas hőmérséklete miatt nem tarthatta meg az illékony összetevőket (például a vizet), ezért a jelenlegi földi vízkészletnek utóbb kellett idekerülnie. Ésszerű hipotézis, hogy ezt a felszín lehűlése után még nagy számban becsapódó üstökösmagok hozhatták magukkal. Ha ez a feltevés igaz, a földi élet is az üstökösökből származó vízben alakulhatott ki. Egyebek közt ezért „izgatja a fantáziáját” az űrkutatóknak az üstökösök felkeresése, de a „kezdet” mellett a „vég” is fontosságot ad tanulmányozásuknak. A korai Földön még gyakran előforduló üstökösbecsapódások valószínűsége ma már – szerencsénkre – nagyon kicsi, de nem nulla. Jó, ha az emberiség tisztában van azzal, mivel kell szembenéznie egy ilyen esetben, és esetleg mit tehet majd önmaga megvédésére.  

Update: A Phila leszállása óta született mérési eredményel éppen a földi víz üstökös-eredete ellen szolgáltattak érveket. Az üstökösanyagban ugyanis a földi vízben mérhetőnél szignifikánsan magasabb nehézvíz-arányt tapasztaltak. Ez a megfigyelés tehát továbbra is "nyitva hagyja" a földi víz eredetéről szóló elméleteket.
A Rosetta nem az első az üstököskutató szondák sorában. A 72 éves periódusú Halley-üstökös visszatérésére több ország űrkutatói is „rámozdultak”: 1984-ben az oroszok két Vega-szondája, majd 1985-ben két japán űreszköz próbálta megközelíteni, majd az ESA Giotto-szondájának 100 km-nyire sikerült a mag közelébe jutnia. Megemlítjük még a NASA Deep Impact szondáját, amely 2005-ben a Temple-üstököshöz repült, és egy magával vitt „ütközőegységet” irányítottan „belelőtt” az üstökös felszínébe. A kiáramló törmelék és gázanyagok elfogásával az anyaszonda az üstökösanyagról szerzett fontos információkat. A következő jelentős mérföldkő már a Rosetta, amelyet – az űrkutatás történetében először – egy üstökösmag körüli keringésre, Philae-egységét pedig az üstökösfelszínre való leszállásra tervezték. 

Tíz év alvás, izgalmas ébredésekkel

November 14-én délután közel félmillióan követték a webes közvetítést az ESA darmstadti irányítóközpontjából, amikor a 67P/Csurjumov Geraszimenko-üstökös szilárd felszínére érkezett a Rosetta keringőegységéről leválaszott Philae leszállóegység. Érthető volt a feszült várakozás, hiszen ekkor mutatkozott meg látványosan, hogy a küldetés siker lesz-e vagy kudarc. Természetesen a 2004 márciusi felbocsátást is figyelemmel kísérhettük, de az ezredforduló idején már annyira „mindennapos” esemény volt az űreszközök pályára állítása, hogy a legtöbbjüket már nem is követte médiafigyelem. A Rosetta-projekt iránti érdeklődést némileg mégis fokozta, hogy eredetileg már 2003-ban indult volna – egy Ariane-5 rakéta segítségével – a 46P/Wirtanen-üstököshöz, azonban 2002 decemberében, egy kommunikációs műhold pályára állításának harmadik percében annak – ugyancsak Ariane-5 – hordozórakétája felrobbant. Amíg a baleset okai nem tisztázódtak, a Rosetta felbocsátását is el kellett halasztani. Eközben bezárult a Wirtanen-üstökös megközelítésére alkalmas „indítási ablak”. Új célpontot kellett választani tehát a néhány alkalmas jelölt közül; így került a képbe az utóbbi időben sokat emlegetett Csurjumov Geraszimenko-üstökös. A célpont megváltozása miatti újratervezés következtében a szonda tömege is nagyobb lett, ezért a leszállóegység „lábait” is módosítani kellett. A felbocsátás – kétszeri halasztás után – 2004. március 2-án történt meg a Francia Guayana-i Kourou űrközpontból. Ezt követően már nem sokat hallottunk az űrmisszióról, pedig az utazás nem volt eseménytelen.

Nem létezik ma olyan hordozórakéta, amely „egyenest” odavihetné hasznos terhét egy üstökösmaghoz hasonló „mélyűri objektumhoz”. A Rosetta sem „toronyiránt” indult útnak, hanem a bolygók körüli gravitációs tér lehetőségeit kihasználó „hintamanőverekkel” érte el a megfelelő sebességet. Első ízben 2005 márciusában a Föld közelébe visszatérve, és annak gravitációs terét felhasználva változtatott irányt, majd 2007. februárjában a Mars közelében repült el hasonló céllal. A nem mindennapi bolygóközelítés során a Rosetta mindössze 250 km-re haladt el a Mars felszíne felett, de ennél is nagyobb izgalmat okozott, hogy a szonda nagyjából 15 percen át a bolygó árnyékában haladt, ahol napelemei nem működtek. Az „energiahiányt” minimális energiafogyasztásra kapcsolt állapotban kellett „átvészelnie”, csupán az akkumulátoros táplálásra hagyatkozva, amelyet nem ilyen üzemmódra terveztek, ezért ezt az eseményt bizalmasan „egymilliárd eurós szerencsejátékként” emlegették a repülésirányítók. A bolygóárnyék átrepülése végül is sikerrel járt, sőt, az „áramszünet” végén újra bekapcsolódó kamerák részletes képeket is közvetíthettek a felszínről. 2007 novemberében újabb földközeli „hintamanőver” következett, amelynek érdekessége az is, hogy november 2-án egy csillagász „felfedezte” földközelben járó Rosettát, amelyet tévesen 20 m-es aszteroidaként azonosított. Pályaszámításaiból arra következtetett, hogy a Földhöz veszélyesen közel, mindössze 3700 km-nyire halad majd el november közepén, és a számítási pontatlanságba még az is „belefér”, hogy akár be is csapódhat (pontosabb azonosítás után a „vaklárma” elmúlt). A Rosetta 2008 szeptemberében kb. 800 km-nyire repült el a 2867 Šteins-jelű aszteroida közelében. A harmadik és egyben utolsó, 2009 novemberi földközeli „hintamanőver” után, 2014 májusában érkezett a szonda az üstökös közelébe. Augusztusban, 6,4 milliárd km-nyi és egy évtizedig tartó utazás végén – néhány „éles kanyarral” – állt pályára az üstökösmag körül. Ekkor készültek azok a képek, amelyek a 67P teljesen váratlan, egyeseket két „összeragasztott hógolyóra”, másokat „gumikacsára” emlékeztető alakjára derítettek fényt. A leszállásra alkalmas helyet alapos mérlegelés után válaszották ki a repülésirányítók, amelyet a Philae-szonda 2014. november 13-án, hétórányi ereszkedés után ért el a kijelölt helyen. Az üstökösmag rendkívül kis gravitációja miatt a felszín érintésekor az űreszközt azonnal rögzíteni kellett (volna), részben a „visszapattanás” megelőzésére, részben pedig azért, hogy a Nap-közeli ponthoz közeledő, és ott aktívvá váló üstökösmagon is biztosan horgonyozva működhessen még egy ideig. Az már a Rosetta és a Philae szétválásakor ismert volt, hogy ennek a műveletnek az egyik fontos elemére, egy – a szonda tetején elhelyezett – rakétafúvókára nem számíthatnak a küldetés irányítói, de később kiderült, hogy a leérkezés után az eszköz lehorgonyzására tervezett szigonyokat kilövő piropatronok sem működnek. Ezért a Philae kétszer is visszapattant, de végül,  ha nem is egyenesen állva, de nyugalomba került az égitest felszínén. A Rosetta fedélzeti kamerái is keresik a leszállás helyszínét.

A Philae – a Rosettát „reléállomásként” használva – már küldött képeket és tudományos értékű adatokat, de e pillanatban bizonytalan, meddig marad stabilan a jelenlegi helyén. Kiderült az is, hogy napelemei nem termelnek elég energiát, ezért csak az akkumulátoraiban tárolt készlettel gazdálkodhat. Ezzel az irányítóközpont néhány kísérletet le is futtatott, amelyek eredményei a Rosettán keresztül eljutottak a Földre. Ennek végeztével a Philae-t hibernálták. Maradt még elméleti esély, hogy – akár hónapok múlva, amint az üstökös majd már közelebb ért a Naphoz – újra elegendő energiához jusson, és folytassa a kutatást. Ez természetesen a földi irányításon is múlik: ha lesz is némi energia, takarékosan kell felhasználniuk, hogy még néhány fontos vizsgálatot elvégezhessenek. Az érdeklődés közéépontjában természetesen a Philae áll, de ne feledkezzünk meg az „anyahajóról” sem, amely a tervek szerint 2015 decemberéig kíséri majd az üstököst a pályáján, és eredményeitől ugyancsak sokat várnak a kutatók. Ma, a cikk befejezésekor ennyit tudhatunk.

Engedtessék meg itt egy szubjektív megjegyzés. A „pattogásos” leszállásról azóta már sok viccet gyártottak – bizonyosan olyanok is, akik egy autóval sem tudnak „rendesen” leparkolni. Mégsem lehet azon csodálkozni, ha valaki azon „fanyalog”, hogy egy ilyen „nemzetközi méretű” projekt tökéletes sikerének egy halott rakétafúvóka, vagy két „befagyott” piropatron „banánhéján” kell elcsúsznia. A helyes értékeléshez viszont bizonyára közelebb áll az a gondolat, amit erről olvastam valahol: ezzel az eredménnyel a misszió tervezői, megvalósítói és irányítói a megérkezés előtt „látatlanban” kiegyeztek volna. Örülhetünk annak, ami sikerült és tanulhatunk abból, ami nem. Meggyőződésem, hogy az „elméleti optimumtól” való eltérés ellenére valóban történelmet írtak a projekt résztvevői: az ESA és az Európa minden tájáról, köztük hazánkból is származó közreműködők. Európa megmutatta, hogy képes világraszóló tudományos és technikai eredmények elérésére.

Visszatekintés

A Magyar Elektronikában 2002-2003-ban összesen három közlemény jelent meg a Rosetta-projektben dolgozó magyar mérnökök tollából. A cikkek közlésének időpontjában magam még nem is dolgoztam a szerkesztőségnél, legfeljebb alkalmi szerzőként lehetett vele kapcsolatom. Mégis emlékeztem, hogy „valamikor valamit” publikált az újság erről a témáról. Kollégáim előkeresték, én pedig – tizenéves  távlatból – újraolvastam az archívumunkból előkeresett cikkeket. Különös érzés volt ez az „időutazás”. A szerzők rendkívül tárgyilagosan, szigorúan mérnöki szempontok mentén vázolták fel az általuk vállalt részfeladat körvonalait, de csak most – amikor az akkor még éppen csak befejezett megoldások tízéves „alvás” után felébresztve elvégezték a dolgukat – állt össze bennem a teljes kép. Most éreztem át igazán, mit jelenthetett a projekten dolgozó mérnököknek, hogy megterveznek és elkészítenek egy részegységet, amit többé nem látnak, és aminek mégis működnie kell, amikor annak – esetleg épp a tízéves utazás utolsó pillanataiban – eljön az ideje. Megindító volt látni a webközvetítésben azokat a mérnököket, akik talán épp ebben az elmúlt évtizedben léptek a „szenior korba”, miközben végigkövették „szellemi gyermekük” szereplését az űrkísérletben. Akik még az utolsó pillanatban is készen álltak, hogy a tervező alapos ismeretével segítsék az irányítók munkáját, és akik a munkájukkal felvállalták azt a felelősséget, hogy „rajtuk ne múljon” a küldetés sikere.
Ha ön érdeklődéssel követte a Rosetta-Philae-küldetés sorsát, javaslom, olvassa el a 2002-2003-ban publikált cikkeinket (ha nyomtatásban nem találja, kattintson a cikkünk végén elhelyezett linkekre^[1][2][3]). Mai szemmel bizonyára talán még informatívabbnak és „életszerűbbnek” találja majd, mint a megjelenésük idején. Érdekes látni, hogy akkor még neve sem volt a leszállóegységnek, hogy az első cikk még a Wirtanen-üstököst jelöli meg célpontként, a másodikban már arról írnak, hogy újat keresnek helyette. És most érdemes csak igazán „pontról pontra” végigbogarászni a leszállást vezérlő szoftver folyamatábráját.
Bizonyára nem vagyok egyedül, aki izgalommal figyelte az eseményeket, akit örömmel töltött el ez az eredmény, és aki büszke arra, hogy a magyar mérnökök munkája is hozzájárult ehhez az „európai léptékű” sikerhez. Elismerésünket fejezzük ki minden közreműködőnek.

Szerző: Tóth Ferenc

(a fotók forrása: ESA)

Referencia

[1] Baksa, A., Balázs, A., Pálos, Z. Szalai, S. Várhalmi, L: Űrkutatás – a Rosetta Lander központi vezérlő és adatgyűjtő számítógépe. Magyar Elektronika, 2002/12. sz. pp 28-30. 

[2] Baksa, A., Balázs, A., Pálos, Z., Spányi, P., Szalai, S., Várhalmi, L: A Rosetta-leszállóegység fedélzeti szoftverrendszere. Magyar Elektronika, 2003/1-2. sz. pp 54-57.

[3] Anisics, Zs.: A Rosetta-leszállóegység központi számítógépe szoftverének tesztelése. Magyar Elektronika, 2002/3. sz. pp 36-37.