Philae Modelo de reconstrução da sonda Philae na superfície do 67P / Tchourioumov-Guérassimenko, em exibição no Instituto Max-Planck para Pesquisa do Sistema Solar ( Göttingen ).
Organização | Agência Espacial Europeia (ESA) |
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Programa | Horizon 2000 |
Campo | Estudo de um cometa |
Tipo de missão | Orbitador e depois módulo de pouso |
Status | Missão completada |
Lançar |
2 de março de 2004em 7 h 17 (com a sonda Rosetta ) |
Lançador | Ariane 5G + |
Fim da missão | 30 de setembro de 2016 |
Identificador COSPAR | 2004-006A |
Local | ESA - Rosetta |
Missa no lançamento | 100 kg aprox. |
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Órbita | Em torno do cometa 67P / Tchourioumov-Guérassimenko |
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Pousar | 12 de novembro de 2014 |
APXS ( espectrômetro de raios-X de partículas alfa ) | Espectrômetro de raios-x, alfa e prótons |
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CIVA | Analisador visível e infravermelho |
CONSERT | Sonda de radar |
COSAC | Pirolizador e analisador (espectrômetro e cromatógrafo) |
PTOLOMEU | Analisador de composição isotópica de elemento de luz |
MUPUS | Detectores que medem densidade, propriedades térmicas e mecânicas da superfície |
ROLIS | Câmera CCD de alta definição localizada sob o módulo de pouso |
ROMAP | Magnetômetro para medir a intensidade do campo magnético e as interações com o vento solar |
SD2 | Sondador e amostrador |
SÉSAMO | 3 instrumentos para estudar: a propagação de ondas sonoras através da superfície, propriedades elétricas e poeira caindo na superfície |
Philae é um módulo de pouso da Agência Espacial Europeia transportado cerca de 510 milhões de quilômetros da Terra pela sonda Rosetta até pousar no cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko o12 de novembro de 2014, mais de dez anos depois de deixar a Terra.
Este é o primeiro pouso controlado em um núcleo cometário . Seus instrumentos enviam as primeiras fotos já tiradas da superfície de um cometa e devem fazer a primeira análise in situ da composição do núcleo do cometa .
Devido à falha do propulsor que prendia Philae ao solo que não disparou, e dos dois arpões que o prendiam ao solo que não disparou, o robô saltou duas vezes antes de pousar. Estabilize a cerca de um quilômetro de distância o local inicialmente planejado, em uma posição quase vertical. Por esta razão, os dois instrumentos de medição dedicados à análise do solo não são colocados imediatamente em serviço, tendo os cientistas inicialmente preferido evitar causar um rebote ou uma rotação do módulo. De fato, sendo a atração gravitacional do cometa muito menor que a da Terra, os cem quilos terrestres de Philae conferem ao cometa um peso equivalente a um objeto com massa de um grama na Terra.
O 14 de novembro de 2014em 23 h 19 , apesar das preocupações sobre a sua autonomia inicial de 60 horas, o contacto é restaurado com Philae . Os dados recebidos indicam que ele dirigiu com sucesso o primeiro poço em um núcleo cometário. Para otimizar sua luz do sol, o robô subiu 4 cm e girou 35 ° sobre si mesmo. Porém, esta manobra não foi suficiente para recarregar as baterias imediatamente e Philae permaneceu em hibernação aguardando melhores condições. Cometa 67P / Tchourioumov-Guérassimenko passando no periélio emagosto de 2015, as condições de insolação evoluem favoravelmente nos meses seguintes.
O 13 de junho de 2015, Philae entrou em comunicação com a Rosetta por cerca de 2 minutos por volta das 22h e transmitiu cerca de quarenta segundos de dados que foram coletados pela Rosetta, que estava então voando sobre o módulo de pouso a uma altitude de 20 quilômetros. Uma manobra da sonda foi imediatamente programada para permitir que ela sobrevoasse o módulo de pouso novamente. O módulo de pouso conseguiu se comunicar algumas vezes com Rosetta até9 de julho de 2015, data a partir da qual ele permaneceu em silêncio.
O 27 de julho de 2016em 9 pm 0 UTC , a interface Rosetta usado para comunicações entre ela e Philae , o processador Sistema de Apoio Electrical Unit foi desligado pela economia de energia, definitivamente evitar a comunicação com Philae . O5 de setembro de 2016, Philae foi encontrado pela Rosetta que estava a 2,7 km do núcleo cometário, no local previsto pelo CNES .
O módulo Philae pousou em12 de novembro de 2014no núcleo do cometa para estudar suas características in situ usando os dez instrumentos científicos à sua disposição. Tem a forma de um cilindro poligonal com um metro de diâmetro e 80 cm de altura e uma massa total de 97,9 kg incluindo 26,7 kg de instrumentação científica. A estrutura é em fibra de carbono com painéis de alumínio em favo de mel . Inclui uma parte quente isolada do lado de fora e uma parte fria localizada na parte traseira na qual estão o sistema de fixação do orbitador e os instrumentos implantados assim que o Philae estiver no solo: SD2, ROMAP, APXS e MUPUS. O material rodante é preso ao orbitador por um mecanismo que permite a separação a uma velocidade pré-ajustável entre 0,05 e 0,52 m / s . Philae tem um trem de pouso com tripé projetado para diminuir sua velocidade de chegada. O corpo de Philae pode girar e inclinar (por meio de uma suspensão de gimbal ) em seu trem de pouso. Este mecanismo permite compensar a inclinação do terreno, otimizar a incidência dos raios de luz nos painéis solares e recolher amostras do solo em diferentes locais. O material rodante possui uma roda de reação que é girada a 9600 rpm , proporcionando um momento angular de 6,2 N m s . Isso é usado para estabilizar a orientação de Philae enquanto desce para o solo. O material rodante não possui sistema de propulsão para corrigir sua trajetória ou orientação. Seu caminho até o solo do cometa depende apenas do ponto onde ocorre a separação com o orbitador e da velocidade e orientação adquiridas naquele momento.
Devido à falta de informações sobre a consistência da superfície quando a sonda é lançada, três dispositivos adicionais de pouso estão planejados. Os pés do trem de pouso têm superfícies de contato grandes o suficiente para evitar que a sonda afunde em solo macio. Para evitar um rebote, o Philae é equipado com um sistema de propulsão a gás frio ( nitrogênio ) que corta a nave ao solo imediatamente após o contato com a superfície do cometa. Por fim, dois arpões puxados da parte inferior do chassi e parafusos localizados na altura dos pés devem permitir sua fixação firme ao solo. Para evitar que o trem de pouso salte, os três pés do trem de pouso são equipados com amortecedores.
O controle de temperatura é um dos aspectos mais complexos do trem de pouso: deve ser eficaz quando o cometa estiver entre duas e três unidades astronômicas (UA). Além disso, durante o projeto, existem muitas incertezas sobre a luz do sol na zona de pouso (ligadas à rotação). Philae não tem energia suficiente para usar resistores de aquecimento. As camadas de isolamento são, portanto, projetadas para que a sonda sobreviva ao período mais frio (a 3 UA), com um sistema de armazenamento e recuperação de calor durante os períodos de insolação. Quando o Sol se aproxima dentro de duas UA, a temperatura, que se tornou muito alta para a eletrônica, causa o fim das operações.
A energia elétrica é fornecida por baterias (uma primária e outra secundária), bem como por painéis solares . A bateria primária não recarregável, com massa de 3 kg, tem a função de fornecer energia durante os primeiros 5 dias de operação, de forma a garantir que as principais medições científicas sejam realizadas independentemente da quantidade de luz solar na área. local de pouso. Esta bateria de lítio inclui 32 células LSH20 (8S4P = 4 grupos em paralelo de 8 células em série) usando o par de cloreto de lítio-tionila (Li-SOCl 2) que fornecia, no momento da implantação do Philae , 835 watts.horas (aproximadamente 1.500 Wh no lançamento). A bateria secundária recarregável, do tipo íon-lítio e com capacidade de 130 Wh (150 Wh no lançamento), permite que a missão continue assim que a bateria primária se esgote. É alimentado por painéis solares que cobrem grande parte do módulo de pouso e fornecem 10 W de potência (a 3 UA).
Os dados adquiridos são armazenados em uma memória de massa com capacidade de duas vezes doze megabytes e transmitidos ao orbitador quando este é visível por meio de um transmissor de rádio de banda S com potência de um watt permitindo um fluxo de cerca de 16 kilobits por segundo. O orbitador, por sua vez, transmite os dados para a Terra quando esta está localizada no eixo de sua antena direcionável e as antenas receptoras estão disponíveis.
Vista superior do módulo de pouso.
Dois arpões destinados a ancorar a aeronave ao solo são instalados sob o chassi.
Detalhe do arpão.
A carga útil da sonda Philae é composta por dez instrumentos científicos que representam uma massa de 26,7 kg :
Componentes do trem de pouso | Massa (kg) |
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Estrutura | 18,0 |
Sistema de controle de temperatura | 3,9 |
Sistema de alimentação | 12,2 |
Sistema de descida ativo | 4,1 |
Roda de reação | 2,9 |
Trem de pouso | 10,0 |
Sistema de ancoragem | 1,4 |
Sistema central de gerenciamento de dados | 2,9 |
Sistema de telecomunicação | 2,4 |
Caixa eletronica comum | 9,8 |
Sistema de suporte mecânico, arnês, peso de equilíbrio | 3,6 |
Instrumentos científicos | 26,7 |
Total | 97,9 |
A missão de Philae é pousar suavemente e sem danos na superfície do cometa 67P / Tchourioumov-Guérassimenko , agarrar-se a ele e transmitir dados científicos relativos à composição deste objeto celeste. Um bilhão de simulações foram realizadas sobre o pouso de Philae . Um foguete Ariane 5G + carregando a sonda Rosetta e a sonda Philae deixou a Guiana Francesa no2 de março de 2004às 7 h 17 UTC , e viajou por 3.907 dias (10,7 anos) até o cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Ao contrário da sonda Deep Impact , criada para atingir o núcleo do cometa 9P / Tempel, o4 de julho de 2005, Philae não é um impactador. Alguns de seus instrumentos são usados pela primeira vez de forma autônoma durante o vôo sobre Marte em25 de fevereiro de 2009. CIVA, o sistema de câmera, retornou imagens enquanto os instrumentos de Rosetta estavam desligados; ROMAP fez medições da magnetosfera marciana. A maioria dos outros instrumentos que precisaram de contato com uma superfície para análise permaneceram desligados durante este sobrevôo. Uma estimativa otimista da duração da missão após o contato foi de quatro a cinco meses.
Uma sequência pré-programada de observações deveria ser realizada pelos instrumentos científicos de Philae durante as primeiras 54 horas de permanência no solo. O objetivo desta fase é recolher os dados que permitam cumprir os objetivos principais atribuídos à missão antes do esgotamento da bateria primária. Mas sua realização está em parte comprometida pelas circunstâncias do pouso. Os controladores de solo decidem após o pouso adiar imediatamente as observações envolvendo movimentos mecânicos que poderiam modificar a posição talvez precária de Philae .
As câmeras em miniatura CIVA fazem um panorama de 360 ° do local de pouso, revelando que o módulo de pouso está em uma parede que obscurece principalmente o sol. Os painéis solares de Philae têm apenas 1,5 horas para cada rotação do cometa sobre si mesmo (duração de 12,4 h ). Além disso, o módulo de pouso não fica plano e seus painéis solares mal orientados fornecem pouca energia quando iluminados. As fotos mostram um terreno que parece duro e rochoso muito diferente do que era esperado. Os diversos instrumentos passivos coletam seus dados nas horas seguintes. SESAME realiza um levantamento elétrico e acústico do solo e mede o impacto da poeira gerada pela atividade do cometa. O ROMAP estuda o ambiente magnético e o plasma local, bem como a influência do vento solar . Por fim, o CONSERT transmite e recebe ondas de rádio que passam pelo núcleo antes de serem transmitidas ou recebidas por um instrumento semelhante a bordo do orbitador, permitindo determinar a estrutura e composição do coração do cometa. A câmera ROLIS tira uma foto do solo sob a sonda, em 4 bandas espectrais, para permitir o estudo de sua estrutura. Os dados coletados são transmitidos ao orbitador usando o pequeno transmissor de rádio da sonda (1 W ) quando Philae é sobrevoado por ele, então são retransmitidos para o centro de controle na Terra, possivelmente fornecendo armazenamento. Provisório para aguardar por tempos favoráveis para um rádio link.
Durante a noite de 13 a 14 de novembro , são acionados os instrumentos MUPUS (medição das propriedades térmicas e físicas da camada superficial do solo) e APXS (análise dos elementos presentes na superfície) que incluem partes móveis. O14 de novembroPhilae tem apenas um dia de energia restante, mas atingiu, segundo os cientistas, cerca de 80% de seus objetivos. O instrumento de perfuração SD2 é então ativado e leva um núcleo do solo do cometa (alguns mm 3 ) analisado pelo mini-laboratório COSAC, que determina a composição isotópica e molecular , bem como a quiralidade das amostras de solo. Os operadores decidem não executar o PTOLEMY, que consome muita energia.
Durante a noite de 14 a 15 de novembro , o orbitador Rosetta retoma o contato com Philae, sobre o qual ele voa novamente. A sonda consegue transmitir os dados científicos coletados pelos instrumentos ROLIS, COSAC, PTOLEMY (que foi ativado em modo rápido) e CONSERT. O corpo de Philae é reorientado em 35 ° e elevado em 4 cm para aumentar a quantidade de energia recebida. Após uma hora de comunicações, a carga da bateria principal não recarregável se esgota e o módulo de aterragem entra em hibernação no15 de novembro de 2014por 1 h 15 CET após cerca de 60 horas de operação. Sua localização na superfície do cometa ainda era desconhecida e as pesquisas continuaram com a ajuda de fotos tiradas pela câmera Osiris a bordo do orbitador.
O 18 de novembro, o Wall Street Journal relata que a sonda detectou moléculas orgânicas na superfície do cometa.
De 12 de março de 2015, a unidade de comunicação do orbitador Rosetta é reiniciada para entrar em contato com o módulo de pouso.
O 12 de junho, anuncia-se que Philae pode ter sido encontrado graças às imagens obtidas pela sonda Rosetta .
No dia seguinte o 13 de junho de 2015, Philae entrou em comunicação com a Rosetta por 85 segundos e transmitiu cerca de quarenta segundos de dados que foram coletados pela Rosetta, que estava então voando sobre o módulo de pouso a uma altitude de 20 quilômetros. O Centro Europeu de Operações Espaciais (ESOC) em Darmstadt , recebe informações (mais de 300 pacotes de dados) para 22 h 28 min 11 s CEST por 78 segundos. De acordo com Stephan Ulamec, gerente de projeto Philae na DLR, Philae tem uma temperatura operacional de −35 ° C e 24 watts de potência disponível, e está pronto para outras operações. De acordo com os dados coletados, parece que Philae já estava acordado antes, mas o robô ainda não havia conseguido fazer contato com a sonda. Os cientistas dizem que há mais de 8.000 pacotes de dados restantes na memória de massa de Philae , o que permitirá à equipe DLR descobrir o que aconteceu com a sonda nos dias anteriores no cometa.
Uma manobra da sonda foi imediatamente programada para permitir que ela sobrevoasse o módulo de pouso novamente.
O 6 de julho, O jornal The Guardian retransmite as palavras de dois cientistas que fazem uma ligação entre uma camada orgânica negra e a presença de microorganismos, de acordo com um estudo de 30 anos. No entanto, se a presença de microrganismos pode levar ao aparecimento de uma camada orgânica preta, isso não constitui uma prova certa de vida.
O 5 de setembro de 2016, A ESA anuncia que a câmera Osiris da sonda Rosetta fotografou o módulo de pouso. Este está em uma fenda escura no sopé de um penhasco, em uma área rochosa. Ele está deitado de lado e dois de seus três pés são visíveis.
O 12 de novembro de 2014, a página inicial do mecanismo de pesquisa Google Search exibia um Google Doodle evocando Philae
Vangelis compôs a música para três vídeos produzidos pela Agência Espacial Européia para celebrar a primeira tentativa bem-sucedida de pouso de cometa.
Aterragem de Philae
(visão do artista).
Pés ajustáveis de Philae
(visão do artista).
Sinal Rosetta recebido no ESOC ( Darmstadt , Alemanha ,20 de janeiro de 2014)
Agilkia : local planejado para o pouso de Philae
: documento usado como fonte para este artigo.