thumb|Artystyczna wizja sondy Rosetta thumb|Schemat sondy Rosetta thumb|Artystyczna wizja lądownika Philae thumb|Schemat lądownika Philae thumb|Zdjęcie wykonane podczas przelotu nad powierzchnią Marsa. Widoczne skrzydło paneli słonecznych sondy thumb|Jądro komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko – cel misji Rosetta Rosetta – sonda kosmiczna Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), której zadaniem było wejście na orbitę wokół jądra komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko i osadzenie na jego powierzchni lądownika. Sonda wykonywała badania in situ materii kometarnej oraz obserwacje zmian aktywności komety podczas jej zbliżania się do peryhelium i oddalania.

Misja Rosetta była misją kluczową w ramach realizowanego przez ESA programu badań kosmicznych Horizon 2000. W jej realizacji z ESA współpracowały narodowe agencje kosmiczne z kilku krajów europejskich oraz NASA. Celem misji było przeprowadzenie badań mających pomóc w poznaniu pochodzenia komet, powiązań między materią kometarną i materią międzygwiazdową oraz ich znaczenia dla powstania Układu Słonecznego.

Celem misji według pierwotnego planu lotu miała być kometa 46P/Wirtanen, jednak problemy z rakietą nośną spowodowały opóźnienie daty startu sondy o ponad rok i zmusiły do zmiany wybranego celu.

W trakcie rozpoczętej w 2004 roku misji, sonda Rosetta wykonała obserwacje dwóch mijanych w bliskiej odległości planetoid, (2867) Šteins (w 2008 r.) i (21) Lutetia (w 2010 r.) oraz dokonała przelotu obok Marsa i trzykrotnych przelotów obok Ziemi, w celu wykonania manewrów asysty grawitacyjnej. W sierpniu 2014 roku Rosetta dotarła w pobliże komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko i weszła na orbitę wokół jej jądra. Z pokładu sondy został uwolniony lądownik Philae, który po raz pierwszy w historii wylądował na powierzchni komety. 30 września 2016 sonda dokonała kontrolowanego upadku na powierzchnię komety.

Chronologia misji Wydarzenie Data Start sondy 2 marca 2004 Pierwsza asysta grawitacyjna Ziemi 4 marca 2005 Asysta grawitacyjna Marsa 25 lutego 2007 Druga asysta grawitacyjna Ziemi 13 listopada 2007 Przelot obok planetoidy (2867) Šteins 5 września 2008 Trzecia asysta grawitacyjna Ziemi 13 listopada 2009 Przelot obok planetoidy (21) Lutetia 10 lipca 2010 Wejście sondy w stan hibernacji 8 czerwca 2011 Wyjście sondy ze stanu hibernacji 20 stycznia 2014 Manewry spotkania z kometą maj – sierpień 2014 Dotarcie w pobliże komety 6 sierpnia 2014 Początek wykonywania map komety sierpień 2014 Lądowanie Philae na powierzchni komety 12 listopada 2014 Przejście przez peryhelium 13 sierpnia 2015 Zakończenie misji podstawowej 31 grudnia 2015 Upadek na powierzchnię komety i zakończenie misji przedłużonej 30 września 2016

Nazwa misji Nazwa misji i wykonującej ją sondy pochodzi od kamienia z Rosetty, niekompletnej kamiennej steli z wyrytym w trzech wersjach (po egipsku pismem hieroglificznym i demotycznym oraz po grecku) dekretem dotyczącym Ptolemeusza V. Odkryta w 1799 r. stela odegrała kluczową rolę w rozszyfrowaniu egipskich hieroglifów. Naukowcy mieli nadzieję, że misja Rosetta odegra podobnie kluczową rolę w zrozumieniu tajemnic ewolucji Układu Słonecznego.

Nazwa lądownika pochodzi od położonej na Nilu wyspy , na której został odnaleziony obelisk z dwujęzyczną inskrypcją, zawierającą zapisane w egipskich hieroglifach nazwiska Ptolemeusz i Kleopatra. Dostarczyło to wskazówek, dzięki którym Jean-François Champollion odczytał hieroglify z kamienia z Rosetty.

Cele misji Celem misji sondy Rosetta było przeprowadzenie badań mających pomóc w poznaniu pochodzenia komet, powiązań między materią kometarną i materią międzygwiazdową oraz ich znaczenia dla powstania Układu Słonecznego.

W celu osiągnięcia tego zadania przed sondą postawiono szereg celów obserwacyjnych: Globalne scharakteryzowanie jądra kometarnego: jego właściwości dynamicznych, składu i morfologii powierzchni. Zbadanie składu chemicznego, mineralogicznego i izotopowego substancji lotnych i stałych na powierzchni jądra. Określenie własności fizycznych i zależności występujących pomiędzy substancjami lotnymi i stałymi jądra. Obserwacja faz rozwoju aktywności kometarnej i procesów zachodzących w warstwie powierzchniowej jądra oraz w wewnętrznej komie (interakcje pomiędzy gazem i pyłem). Globalne scharakteryzowanie mijanych planetoid, w tym określenie ich właściwości dynamicznych, składu i morfologii powierzchni.

Konstrukcja sondy Orbiter Rosetta Kadłub sondy był wykonany z aluminium i miał kształt prostopadłościanu o wymiarach 2,8 × 2,1 × 2,0 m. Z przeciwnych stron kadłuba rozpościerały się dwa panele ogniw słonecznych, każdy o długości 14 m i powierzchni 32 m². Całkowita rozpiętość sondy wraz z rozłożonymi panelami ogniw to 32 m. Orbiter składał się z dwóch głównych elementów – modułu ładunku (Payload Support Module), zawierającego instrumenty naukowe oraz z modułu serwisowego (Bus Support Module) z pozostałymi systemami sondy. Ruchoma antena paraboliczna o wysokim zysku przymocowana była do boku kadłuba przeciwległego w stosunku do lądownika Philae. Panel instrumentów naukowych był zamontowany na szczycie sondy i podczas fazy operacyjnej misji był stale zwrócony w kierunku komety, podczas gdy antena i panele słoneczne były skierowane, odpowiednio, w stronę Ziemi i Słońca. Radiatory i żaluzje systemu kontroli temperatury znajdowały się na tylnym i bocznych panelach, odwróconych od Słońca i komety.

W centrum kadłuba umieszczone były dwa zbiorniki materiałów pędnych, zawierające łącznie 660 kg monometylohydrazyny (paliwo) i 1060 kg tetratlenku diazotu (utleniacza) oraz cztery zbiorniki z gazem ciśnieniowym. Sonda była stabilizowana trójosiowo. Zestaw 24 silników, o ciągu 10 N każdy, służył do kontroli orientacji sondy i wykonywania korekt kursu. W skład systemu kontroli położenia wchodziły także cztery koła reakcyjne, dwa szukacze gwiazd, czujniki Słońca, kamery nawigacyjne i trzy zestawy żyroskopów laserowych.

Rosetta była pierwszą sondą, która oddalając się od Słońca poza główny pas planetoid, do zasilania w energię wykorzystywała ogniwa słoneczne. Wykonane z krzemu ogniwa, o łącznej powierzchni 64 m², dostarczały energii o mocy 395 W w odległości 5,25 au od Słońca i 850 W w odległości 3,4 au. Ogniwa ładowały cztery akumulatory niklowo-kadmowe o łącznej pojemności 40 Ah i napięciu wyjściowym 28 V.

Łączność z sondą zapewniały: ruchoma antena paraboliczna o wysokim zysku i średnicy 2,2 m, nieruchoma antena o średnim zysku i średnicy 0,8 m oraz dwie wielokierunkowe anteny o niskim zysku. W systemie łączności znajdowały się wzmacniacz z lampą o fali bieżącej w paśmie X o mocy 28 W i podwójny transponder w pasmach S i X o mocy 5 W. Odbiór rozkazów z Ziemi odbywał się w paśmie S, natomiast do transmisji danych telemetrycznych i naukowych z sondy wykorzystywano pasmo S i pasmo X. Szybkość transmisji danych wynosiła od 5 do 20 kilobitów na sekundę.

Głównym wykonawcą sondy było Astrium GmbH we Friedrichshafen, które przewodziło zespołowi przemysłowemu złożonemu z ponad 50 podwykonawców z 14 krajów europejskich i Stanów Zjednoczonych.

Lądownik Philae Lądownik Philae miał kształt otwartego z jednej strony sześciokątnego cylindra o średnicy około 1 m i wysokości 0,8 m, połączonego z trójnożną podstawą. Konstrukcja została wykonana z włókna węglowego oraz aluminium. Całkowita masa lądownika wynosiła 97,9 kg, w tym 26,7 kg aparatury naukowej. Na pokładzie umieszczono 9 instrumentów naukowych oraz urządzenie wiertnicze zdolne do pobrania próbek gruntu z głębokości do 23 cm. Dodatkowa masa systemów pomocniczych lądownika, które pozostały na pokładzie orbitera po rozłączeniu, to 13,1 kg. W ich skład wchodziły pomocnicze systemy mechaniczne, w tym służące do odłączenia lądownika, oraz systemy elektryczne, w tym część systemu telekomunikacyjnego.

W skład kadłuba wchodziły: płyta podstawna z otwartą platformą dla eksperymentów naukowych; kaptur osłaniający termicznie izolowane wnętrze kadłuba, pokryty ogniwami słonecznymi; kratownica tworząca sztywne połączenie z orbiterem podczas startu i wspólnego lotu. Kadłub był połączony z trójnożną podstawą za pomocą przegubu Cardana, który umożliwiał obracanie kadłuba o 360° wokół podstawy oraz zmianę kąta jego nachylenia do powierzchni. Podstawę wyposażono w urządzenie kotwiczące, zaopatrzone w dwa harpuny – główny i zapasowy. W momencie zetknięcia z gruntem jądra komety powinien zostać wystrzelony harpun, a silnik urządzenia kotwiczącego miał napiąć jego długą na 2,5 m linę, by przymocować lądownik do powierzchni. Jednocześnie w momencie lądowania, na kilka sekund, miał zostać odpalony skierowany „w górę” silnik zasilany azotem, co zapobiegłoby odbiciu się lądownika od powierzchni. Większość energii kinetycznej wyzwolonej w momencie uderzenia przy lądowaniu, miała zostać rozproszona przez mechanizm oparty na silniku, który przemieniał energię uderzenia w energię elektryczną. Po wylądowaniu, z każdej ze stóp podstawy miała zostać wkręcona w powierzchnię gruntu śruba, zapobiegająca późniejszemu przesuwaniu się lądownika.

Do stabilizacji położenia lądownika podczas fazy opadania na powierzchnię komety służyło wewnętrzne koło zamachowe, o masie 2,9 kg i momencie pędu 6,2 N·m·s, obracające się z szybkością 9600 obrotów na minutę. W razie potrzeby opadanie lądownika mogło być wspomożone przez odpalenie silnika zasilanego azotem.

System kontroli termicznej lądownika był w stanie utrzymywać temperaturę w jego wnętrzu w zakresie pomiędzy –55 a +70 °C.

Redundantny system sterowania (Command and Data Management System) kontrolował wszystkie funkcje lądownika, przekazywał komendy do jego systemów i instrumentów, zarządzał magazynowaniem i transmisją danych telemetrycznych.

W skład systemu zasilania w energię wchodziły ogniwa słoneczne oraz baterie główne i pomocnicze. Podczas wspólnego lotu, aż do momentu rozłączenia, energia elektryczna dla lądownika była dostarczana z pokładu orbitera. Baterie główne, litowe chlorkowo-tionylowe (Li/SOCl2), były zaprojektowane do użycia podczas pierwszych pięciu dni pracy na powierzchni komety. Miały one początkową pojemność około 1200 Wh i nie były przeznaczone do powtórnego naładowania. W przeciwieństwie do nich, baterie pomocnicze, litowo-jonowe, mogły być doładowywane z pokładu orbitera, a po rozłączeniu przez baterie słoneczne lądownika. Ich pojemność początkowa wynosiła około 150 Wh i miały być głównym źródłem energii podczas fazy długotrwałych operacji lądownika na komecie. Kadłub pokrywały krzemowe ogniwa słoneczne o łącznej powierzchni 2,2 m², które w odległości 3 au od Słońca dostarczały około 9 W energii elektrycznej.

Łączność lądownika Philae z Ziemią odbywała się za pośrednictwem orbitera Rosetta. System łączności składał się z pracującego w paśmie S nadajnika o mocy 1 W i dwóch anten mikropaskowych. Szybkość transmisji między lądownikiem a orbiterem wynosiła 16 kilobitów na sekundę, z czego około 10 kilobitów na sekundę przypadało na dane z instrumentów naukowych.

Instrumenty naukowe Orbiter Rosetta InstrumentOpis instrumentu Kierownik (Principal Investigator) OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) Główny instrument obrazujący sondy. Składa się z dwóch kamer oraz wspólnej dla obu kamer części elektroniki. Łączna masa 35 kg. WAC (Wide Angle Camera) – kamera szerokokątna o ogniskowej 140 mm/131 mm, f/5.6, polu widzenia 11,35 – 12,11° i zdolności rozdzielczej 101 μrad/piksel (20,5″/piksel). Detektor z matrycy CCD o rozdzielczości 2048 × 2048 pikseli. 14 filtrów barwnych w zakresie długości fal 240 – 720 nm. Masa 9,48 kg. NAC (Narrow Angle Camera) – kamera wąskokątna o ogniskowej 717,4 mm, f/8, polu widzenia 2,20 – 2,22° i zdolności rozdzielczej 18,6 μrad/piksel (3,8″/piksel). Detektor z matrycy CCD o rozdzielczości 2048 × 2048 pikseli. 12 filtrów barwnych w zakresie długości fal 250 – 1000 nm. Masa 13,2 kg.