[Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Reageer
Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

[Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

In deze reeks artikelen uitleg bij- en een chronologisch verslag van de (inmiddels beëindigde) Rosettamissie naar de komeetkern 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.
Gebruikersavatar
Berichten: 1.261

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Rosetta’s Philae-lander gaat op 11 november landen op plek J op de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Dit maakte de Europese ruimtevaartorganisatie zojuist bekend. Het terrein bevindt zich op de kop van de komeet en werd vandaag unaniem gekozen.
 
Het was nog best lastig om een geschikte landingsplaats te vinden voor de Philae-lander. “De komeet is een prachtig hemellichaam, maar het terrein is erg ruw”, vertelt manager Stephan Ulamec van het Philae Lander-project. “Niet één landingsplaats voldeed aan alle criteria, maar plek J kwam het dichtst in de buurt.”
 
De honderd kilo zware Philae-lander gaat in november het materiaal van de komeet van dichtbij bestuderen. “Op plek J kunnen we het materiaal uitermate goed bestuderen”, zegt wetenschapper Jean-Pierre Bibring, die hoofdonderzoeker is van het CIVA-instrument. “Ook analyseren we welke processen ervoor zorgen dat de komeet actief is.” Aangezien komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko naar de zon reist, warmt het oppervlak snel op, waardoor er gassen vrijkomen. Dit is te zien als de coma: een nevelige wolk van gas om de kern van de komeet.

Afbeelding
 
Bron:
Lees het volledige artikel op scientias.nl
Wat achtergrondinformatie vind je in dit artikel
Je leest maar niet verder want je, je voelt het begin van wanhoop.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Een mooie animatie van de landing en de meetactiviteiten van Philae op de komeet:
 

 
In deze bijlage een fact sheet met meer informatie over de diverse instrumenten van Philae:
Philae_Lander_FactSheets.pdf
(2.98 MiB) 377 keer gedownload
 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Vraag: Merkwaardig dat zo'n ruimtesteen voldoende aantrekkingskracht heeft om erop te kunnen landen. Is daar ook iets over bekend?
 
De massa, dichtheid en diameter van 67P/C-G zijn ongeveer bekend, en daarmee de ontsnappingssnelheid (ongeveer 0,5 m/s = 1,8 km/uur). De versnelling van de zwaartekracht aan het oppervlak is met ongeveer 1 mm/s2 1/10.000 van die van de Aarde.
De landingssnelheid van Philae zal ongeveer 1 m/s zijn, en Philae zou zonder maatregelen weer terug de ruimte in stuiteren. Daarom (zoals in het filmpje ook te zien is) zijn er diverse veiligheidsmaatregelen genomen:
 
1: De eerste poot (van drie) die de komeet raakt, draait een schroef in de bodem

2: Op het dak van Philae drukt een raketmotortje de lander tegen de komeet
3: Twee harpoenen midden-onder worden in de bodem geschoten
4: De andere poten draaien hun schroef in de bodem bij hun touch-down
 
Philae_Screws_Harps-580x411.png
Philae_Screws_Harps-580x411.png (191.8 KiB) 1852 keer bekeken
Philae landingsgestel met ijsschroeven. Bron: Esa

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Ik ben heel benieuwd naar de landing op 11 november, en hoop dat het goed gaat. Het woord landing doet vermoeden dat er iets van controle is, maar dat is niet het geval. Philae krijgt een duwtje naar achteren en valt dan door de lagere baansnelheid zonder verdere controlemogelijkheid naar de komeet. Alleen een gyroscoop zorgt ervoor dat Philae niet gaat tuimelen.

 

Wikipedia meldt nog steeds een gemiddelde dichtheid van 102±9 kg/m³, wat neer zou komen op zeer losse vers gevallen sneeuw (zie bijlage). Als dat waar zou zijn zou er voor wat betreft de zwaartekracht nog geen probleem zijn, Philae heeft een massa van ongeveer 100 kg, en weegt met de microgravitatie op 67P/C-G slechts 10 gram. Maar de impact van 100 kg massa met een snelheid van 1 m/s op dat oppervlak zou Philae waarschijnlijk diep in die poedersneeuw laten wegzakken.

 

Daarom zijn er afgelopen weken uitgebreide baantests gedaan om de massa en dichtheid van 67P nauwkeuriger te bepalen. Het blijkt dat de dichtheid maar liefst 4 tot 5 keer groter, rond 450 kg/m³ ligt, ongeveer gelijk aan de dichtheid van stevig samengepakte sneeuw. Daarmee is nog niet gezegd dat het oppervlak van de komeet zo compact is. De samenstelling van een komeet wordt geacht te variëren tussen vuil ijs en ijzig stof. Mocht 67P/C-G veel relatief zwaar stof bevatten, dan kan het oppervlak, waarschijnlijk een dunne korst, dus nog een zeer lage dichtheid hebben.

 

Oppervlaktedetails van de laatste foto's van 19 september echter doen vermoeden dat het oppervlak stevig genoeg is omdat er veel (ijs?)blokken ter grootte van een flatgebouw op liggen, die mogelijk door de komeet zijn ingevangen.

 

Dezelfde prachtige foto van 19 september (die in de bijlage als hoge resolutie afbeelding is bijgesloten) laat de uitstoot van gassen zien in de 'nek' van de komeet, en een mogelijke barst in de 'nek' van de komeet:

 
67p detail2.jpg
67p detail2.jpg (91.83 KiB) 1852 keer bekeken
67p detail1.jpg
67p detail1.jpg (84.58 KiB) 1852 keer bekeken
Grote blokken op 67p en gasuitstoot bij de nek van de komeet. Bron: Esa

 

Bijlage, dichtheidsbepaling 69P/C-G:
Density 67p c-g.pdf
(198.44 KiB) 206 keer gedownload
Bijlage, HiRes opname van de komeet:
67p 19-09-2014.zip
(4.1 MiB) 322 keer gedownload
 

Mocht Philae veilig landen, dan zal het rond augustus volgend jaar weer spannend kunnen worden, omdat de komeet dan het dichtst bij de Zon komt op ongeveer 180 miljoen kilometer. Dan zou de komeet grote hoeveelheiden gas uit kunnen gaan stoten. Als Philae niet (meer) goed verankerd is, vrezen sommigen dat de gasdruk Philae mogelijk van de komeet kan blazen.

 

Gaat alles goed, dan krijgen we het komend jaar een ongekende hoeveelheid wetenschappelijke informatie van Rosetta en Philae over de komeet, en naar ik hoop spectaculaire beelden van de landing, het oppervlak en de uitstoot van gassen rond het perihelium.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Dag later

Inmiddels is de landingsdatum verschoven naar 12 november. De primaire landingssite blijft bovengenoemde 'J' site, maar pas op 14 oktober wordt op basis van hoge resolutieopnamen van dichtbij definitief besloten of de 'J' site of toch de back-up site 'C' gekozen zal worden.

 
67p c-g J and C site Philae.gif
67p c-g J and C site Philae.gif (1.03 MiB) 1846 keer bekeken
67p C-G. De kleuren geven de hoeveelheid zonlicht aan. Rood is continue verlicht, blauw meestal onverlicht en geel afwisselend licht-donker. Bron: Esa.

 
Wordt J gekozen, dan zal op 12 november om 9:35 uur Nederlandse tijd Philae van 22,5 km hoogte afgestoten worden en ongeveer 7 uur later landen. Het signaal van Philae moet vervolgens bijna 29 minuten reizen voor het de Aarde bereikt, zodat het succes of falen van de landing rond 17 uur bekend zal worden.
 
Mocht de back-up site 'C' gekozen worden, dan wordt Philae om 14.02 uur Nederlandse tijd van 12,5 kilometer hoogte afgestoten, en zal de probe ongeveer 4 uur later landen. Dan zal er rond 18.30 uur zekerheid komen over het resultaat.
 
Het wordt ongemeen spannend
De kans op een succesvolle landing op een nagenoeg bolvormige komeetkern wordt op 70-75% geschat. Maar 67P/C-G blijkt meer de vorm van een badeend te hebben en het terrein is bezaaid met steile kliffen, putten en ijsrotsen. De vorm en daarmee de massaverdeling maakt het exact berekenen van de landingscurve extra lastig. Eenmaal losgelaten is Philae overgeleverd aan de zwaartekracht zonder enige mogelijkheid tot correctie. Dus worden de kansen lager dan 70-75% ingeschat. Over hoeveel lager is geen uitspraak gedaan.
 
Bonus
Mocht de landing op de 'J' locatie slagen en nauwkeurig genoeg zijn, dan is er een redelijk grote kans dat Philae binnen 500 meter van een put in 67P/C-G terecht komt. Die put vertoont nu al enige activiteit en zal hoogstwaarschijnlijk flinke jet van gassen en stof de ruimte in gaan blazen als de komeet dichter bij de Zon komt in de loop van 2015.
 
Ware kleuren
Esa heeft een opname van de donkere komeetkern bewerkt. Men hoopt dat de kleuren overeenkomen met die zoals het oog ze zou zien (klik op de afbeelding voor grotere weergave):
67P real color.jpg
67P real color.jpg (180.22 KiB) 1846 keer bekeken
 
Het oppervlak van de komeetkern is donkerder dan asfalt en heeft een opmerkelijk hoge maximum temperatuur van ongeveer -45 graden Celsius. Enkele centimeters onder de korst ligt de temperatuur veel lager, tot 240 graden onder nul. Waarschijnlijk bestaat de goed isolerende dunne korst uit complexe koolstofhoudende macromoleculen en bevat ze geen water meer. De korst zou qua kleur, structuur en sterkte wel wat kunnen lijken op te donker geroosterd brood.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Site "J" definitief.
 
Gisteren is besloten dat site "J" de definitieve locatie wordt waar Philae op 12 november zal landen.
Op dit moment draait Rosetta op slechts 8 kilometer boven het oppervlak van 67p/c-g, en de detailopnames van het landingsgebied laten naast honderden kleine en grote brokken en richels geen onverwachte obstakels zien. Hoewel de landing onverminderd als risicovol wordt betiteld, wordt de kans op mislukken nu ingeschat op 'enkele tientallen procenten'. In de bijlage een mooie opname van het landingsgebied in hoge resolutie. De cirkel is ongeveer 500 meter in doorsnede, en 4 pixels komen overeen met 1 meter.
 
Na een aantal complexe manoeuvres zal conform de planning Philae op 12 november worden afgestoten, zodat het slagen of mislukken van de landing rond 17 uur Nederlandse tijd bekend zal zijn. Hier een animatie van de complexe baancorrecties nodig voor het correct afleveren van Philae op de komeet:
 

Baanmanoeuvres Rosetta. Bron: Esa
 
Er zijn nog een paar go/no-go beslissingen, waardoor de landing eventueel uitgesteld kan worden. De laatste momenten zijn op 11 en 12 november, als de exacte baangegevens worden doorgegeven door Rosetta. Komt er geen kink in de kabel, dan zullen dit de observaties zijn die Philae tijdens en direct na haar landing zal verrichten (klik op de afbeelding voor grotere weergave): 
 
What_does_Philae_do_during_descent.jpg
What_does_Philae_do_during_descent.jpg (167.65 KiB) 1846 keer bekeken
 
Een paar dagen geleden is Philae al in actie geweest, en een van haar camera's heeft deze bijzondere 'selfie' van Rosetta en 67p/C-G gemaakt:
 
Rosetta_selfie.png
Rosetta_selfie.png (777.6 KiB) 1846 keer bekeken
'Selfie' van Rosetta met op de achtergrond de komeet. Bron: Esa
 
Landingsgebied Philae, bron: Esa
Landingsgebied Philae.zip
(1.92 MiB) 243 keer gedownload
 
Correctie:
In bericht #6 meldde ik dat het rond augustus volgend jaar weer spannend zou kunnen worden voor Philae, omdat dan het perihelium wordt bereikt en de komeet naar verwachting erg actief zal zijn. Maar naar alle waarschijnlijkheid zal Philae die datum niet halen. Al in maart volgend jaar zal Philae naar verwachting aan haar einde komen, als de interne temperatuur van haar instrumenten te hoog oploopt.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.917

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

De lander is een uur geleden succesvol losgekoppeld, maar ik ben toch bezorgd vanwege het impulsmoment. De lander valt van 22 km naar misschien 1 km van het zwaartepunt. Een zijwaartse snelheid in het begin wordt aan het eind dus 22x versterkt. Bijvoorbeeld 1 m/s wordt 22 m/s, maar dat zou een fatale klap opleveren. Is het moeilijk om te regelen dat de zijjwaartse snelheid bij het loskoppelen kleiner is dan 1 m/s?


Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Rosetta wordt tijdelijk bijna op 'ramkoers' richting 67P gestuurd, en Philae wordt achterwaarts met 0,2 m/s losgelaten. Zijwaartse snelheid is er dan nauwelijks, en de landing van Philae zou (op een vlak, 'horizontaal' stuk) vrijwel loodrecht zijn.
 
Image1.jpg
Image1.jpg (71.63 KiB) 1845 keer bekeken
 
Zie ook het filmpje in bericht #7
 
Er blijkt een probleem te zijn met het 'active descent system'. Het raketmotortje op het dak van Philae, dat bij de landing het robotje tegen de komeet moet drukken, lijkt niet te werken. Een sensor geeft verkeerde waarden af. Wordt dit probleem niet verholpen, dan vermindert het de kans op een succesvolle landing, zeker op een helling. Philae zal dan voornamelijk op haar twee harpoenen moeten vertrouwen.
 
12:07, Inmiddels is, 2 uur na het afwerpen van Philae, ook de datalink tussen Rosetta en Philae succesvol tot stand gekomen.
Philae is dus 'alive and kicking'.

We kunnen de 'afscheidsfoto's' die Philae en Rosetta van elkaar maken binnen 1 á 2 uur verwachten.
 
12:30, De drie landingspoten van Philae zijn correct uitgeklapt. Tot nu toe gaat het meeste volgens het boekje, en er gaan geruchten dat het 'active descent system' wellicht toch werkt, omdat het een fout bij de sensor zelf zou kunnen zijn.
 
14:00, Er wordt bevestigd dat de eerste gegevens van Philae verzonden via Rosetta nu binnenkomen. Of daar foto's bij zijn is nog even afwachten. Inmiddels kijken er, drie uur voor de landing, al meer dan 180.000 mensen naar de live uitzending van Esa tv en zijn Comet landing en Rosetta trending topics op Twitter.
 
15:20, De onbewerkte en overbelichte afscheidsfoto die Philae 50 seconden na de afscheiding maakte van Rosetta. Omdat Philae roteert is de afbeelding vaag en bovendien is de Zon in beeld. Na nabewerking zal deze foto nog flink opknappen. Maar het belangrijkste is: Philae is inderdaad losgekoppeld, werkend en wordt over ruim 1,5 uur verwacht te landen:
Philae says Farewell.jpg
Philae says Farewell.jpg (40.55 KiB) 1846 keer bekeken
Bron: Esa
 
15:55, De onbewerkte afscheidsfoto die Rosetta van Philae maakte. Omdat de afstand al enige kilometers was, is de afbeelding sterk uitvergroot. Duidelijk is te zien dat alle drie de landingspootjes inderdaad zijn uitgeklapt. Het ziet er nog steeds goed uit!
Rosetta says Farewell.jpg
Rosetta says Farewell.jpg (12.45 KiB) 1846 keer bekeken
Bron: Esa
 
17:05, Volgens Esa is Philae geland op de komeet! Het landingsgestel in ingedrukt door de impact, wordt er gemeld. De eerste foto's worden in het begin van deze avond verwacht.
 
Alles is live te volgen via http://rosetta.esa.int/

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.917

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

De lander Philae kreeg een snelheid van 0.2 m/s ten opzichte van Rosetta, maar ik kon me voorstellen dat Rosetta door de koersverandering die hem op ramkoers bracht een onzekere zijwaartse snelheid had. Inmiddels las ik dat Rosetta ten opzichte van de komeet een snelheid van slechts enkele centimeters per seconde had (in de baan, voorafgaand aan de koerswijziging). Vooruit dan maar, met zulke kleine snelheden moet het lukken.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 3.917

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Ik was benieuwd naar de vrije-valtijd van Philae. De valtijd blijkt te volgen uit de derde wet van Kepler (wikipedia):

 
\(t_{val} = t_{orbit}/2 = \frac{\pi}{2} \frac{d^{3/2}}{ \sqrt{2 G M}}\)
 

Dat is 39 uur als d = 22 km en M = 1013 kg. Dat Philae er slechts 7 uur voor nodig heeft komt vermoedelijk door de beginsnelheid.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Een overzicht van de instrumenten van Philae en de planning voor de eerste dagen onderzoek. 
 
Philae instrumenten en tijdlijn.jpg
Philae instrumenten en tijdlijn.jpg (273.38 KiB) 1846 keer bekeken
Bron: Esa. Klik voor grotere weergave.
 
 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Hier een foto die de Rolis camera van Philae tijdens haar afdaling op 3 km hoogte van het komeetoppervlak heeft gemaakt:
Philae Rolis descent 3 km height.png
Philae Rolis descent 3 km height.png (259.18 KiB) 1848 keer bekeken
Bron: Esa
 
(grote) problemen?
De harpoenen zijn toch niet afgeschoten bij de landing, waardoor Philae niet gefixeerd is op het oppervlak van de komeet. Ook het raketje op het dak van de robot heeft niet gewerkt. Omdat direct na de landing de communicatie tussen Philae en Rosetta schoksgewijs geschiedde (en voorzover nu bekend nog steeds met horten en stoten gaat), wordt vermoed dat Philae terug gestuiterd is en even verderop weer terecht gekomen is. 
 
Het Romap instrument geeft zelfs aanleiding te vermoeden dat er drie landingen met een tussenpoze van maar liefst 2 uur hebben plaatsgevonden. Emily Lakdawalla, aanwezig in Darmstadt meldt: "Magnetic field analysis revealed 3 landings at 15:33, 17:26 and 17:33 UTC" Als dat correct is, kan Philae een heel eind van de geplande locatie zijn terecht gekomen.
 
Er is direct na de landing grote verwarring ontstaan, en de verwachte panoramische opname is wel aangekomen maar bleek zeer onvolledig te zijn. Overige data is volgens de huidige bronnen wel ontvangen, maar Esa zelf heeft daar nog niets over los gelaten.
 
Als bevestigd wordt dat de sonde los op de komeet staat is dat wel reden tot zorg. Zo zal de boor dan waarschijnlijk niet gebruikt kunnen worden. Wellicht wordt besloten de harpoenen via een commando alsnog af te schieten, maar vooralsnog is dat onbekend. Het landingsgestel is slechts 4 cm ingedrukt, minder dan er verwacht werd en een teken dat de landing erg zacht was.
 
Voorlopig is het nog gissen wat er precies aan de hand is, morgenmiddag is er  weer een persconferentie met hopelijk meer duidelijkheid.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 11.176

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Nou als je bedenkt dat de poten een bepaalde mate van elasticiteit hebben, de impact op ongeveer 1 m/s geschat werd en de zwaartekracht ruwweg 1/10000e van de aarde is, kan ik me best voorstellen dat het landingsgestel genoeg veerkracht heeft om het geval terug te laten springen.

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 7.471

Re: [Verslag] Rosetta en Philae bij 67P

Zojuist werd de eerste analyse (zie bericht 19) in de Esa persconferentie bevestigd. Na de eerste touchdown is Philae inderdaad terug gestuiterd, en is in 1 uur tijd met een snelheid van 38 cm/s weer naar 1 km hoogte gestegen. Na de terugval van wederom een uur volgde nog een kleinere stuiter van 7 minuten met zeer lage snelheid, waarna Philae ver van de beoogde locatie is terecht gekomen.

 

De eerste landing was binnen 100 meter exact:
First contact.jpg
First contact.jpg (81.46 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

Maar het is nog niet precies bekend waar Philae na het stuiteren is neergekomen, waarschijnlijk in de ruit op deze afbeelding.
Vermoedelijk landingsgebied.jpg
Vermoedelijk landingsgebied.jpg (66.93 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

Een groot geluk bij een ongeluk was dat de bodem waarop de eerste touchdown plaats vond zeer vlak was, waardoor Philae niet onder een vreemde hoek is teruggeveerd. Dat de landing moeilijk zou worden was bekend, maar dat na twee keer stuiteren Philae waarschijnlijk grotendeels haar werk kan doen mag een klein wonder heten, maar hier op WSF spreken we liever van heel veel geluk.

 

Rosetta heeft deze opname gemaakt van Philae en 67P, ongeveer twee uur voor de landing (klik voor grotere afbeelding)
Rosetta fotografeert Philae en 67P.jpg
Rosetta fotografeert Philae en 67P.jpg (30.96 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

Philae bevindt zich waarschijnlijk in een precaire positie. Mogelijk in een kuil of omringd door rotsen en voornamelijk in de schaduw, dichtbij een afgrond. Midden-onder is een van de landingspootjes zwaar overbelicht zichtbaar. Rechts gaapt een diepte.
aan de rand van een afgrond.jpg
aan de rand van een afgrond.jpg (100.1 KiB) 1847 keer bekeken
 

Mogelijk heeft een poot geen contact met de bodem, dat zou blijken uit deze eerste compositie van de beelden.
Vermoedelijke situatie.jpg
Vermoedelijke situatie.jpg (103.53 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

De sonde ontvangt slechts 1,5 uur zonlicht per omwenteling van 12 uur, en dat is veel minder dan de geplande 6 uur. Dat zal zonder twijfel consequenties hebben voor het verloop van de missie.

 

Ook deze detailopname, gemaakt door Philae van het oppervlak van de komeet toont duidelijk het extreem rotsachtige karakter van de bodem.
detail landingsplaats.jpg
detail landingsplaats.jpg (81.68 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

Op geringe hoogte heeft Philae deze foto van het oppervlak gemaakt. Bij de rots rechtsboven lijkt stof of gas uit de komeet te komen:
Philae Rolis before touchdown.jpg
Philae Rolis before touchdown.jpg (230.72 KiB) 1847 keer bekeken
Bron: Esa

 

Concert heeft zijn 'tomografie' vannacht gedaan, en de data daarvan is inmiddels ontvangen.
Al met al is de landing een succes geworden, zij het dat mogelijk de levensduur van Philae korter zal zijn dan gehoopt en dat een paar experimenten niet of met minder nauwkeurigheid kunnen worden uitgevoerd.

Reageer