Tín dụng hình ảnh: ESA
Nhiệm vụ của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Ros Rosetta sẽ là tàu vũ trụ đầu tiên bay vào quỹ đạo và sau đó đáp xuống một sao chổi xa xôi. Tuy nhiên, có một số điều không chắc chắn về vụ phóng, do một tai nạn tăng cường với Ariane-5 được tăng cường vào tháng trước. Tàu vũ trụ phải phóng vào cuối tháng 1 nếu nó gặp phải Wirtanen; nếu không, một mục tiêu mới sẽ phải được chọn.
ESA sườn Rosetta sẽ là nhiệm vụ đầu tiên lên quỹ đạo và đáp xuống sao chổi. Sao chổi là những vật thể băng giá di chuyển khắp Hệ Mặt trời và phát triển một cái đuôi đặc trưng khi chúng tiếp cận Mặt trời. Rosetta dự kiến sẽ được phóng lên tên lửa Ariane-5 vào tháng 1 năm 2003 từ Kourou, Guiana thuộc Pháp.
Quyết định về ngày ra mắt sẽ được đưa ra vào Thứ Ba ngày 14 tháng 1 năm 2003 (Xem số thông cáo báo chí của Arianspace, số 03/02 ngày 7 tháng 1 năm 2003 hoặc xem trang web http://www.arianespace.com). Mục tiêu nhiệm vụ là Comet Wirtanen và cuộc chạm trán sẽ xảy ra vào năm 2011. Tên Rosetta, xuất phát từ Đá Rosetta nổi tiếng, gần 200 năm trước, dẫn đến việc giải mã các chữ tượng hình Ai Cập. Theo cách tương tự, các nhà khoa học hy vọng rằng tàu vũ trụ Rosetta sẽ mở khóa những bí ẩn của Hệ Mặt trời.
Sao chổi là đối tượng rất thú vị đối với các nhà khoa học vì thành phần của chúng phản ánh Hệ mặt trời khi còn rất trẻ và vẫn còn chưa hoàn thành, hơn 4600 triệu năm trước. Sao chổi không thay đổi nhiều kể từ đó. Bằng cách quay quanh Comet Wirtanen và hạ cánh trên đó, Rosetta sẽ thu thập thông tin cần thiết để hiểu nguồn gốc và sự phát triển của Hệ Mặt trời của chúng ta. Nó cũng sẽ giúp khám phá xem liệu sao chổi có đóng góp cho sự khởi đầu của sự sống trên Trái đất hay không. Sao chổi là vật mang các phân tử hữu cơ phức tạp, khi được đưa đến Trái đất thông qua các tác động, có lẽ đóng vai trò trong nguồn gốc của các dạng sống. Hơn nữa, các nguyên tố ánh sáng dễ bay hơi của các sao chổi mang theo sao chổi cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành các đại dương và khí quyển Trái đất.
Giáo sư David Southwood, Giám đốc Khoa học ESA cho biết, một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất từng được thực hiện cho đến nay. Trước đây, không ai từng thực hiện một nhiệm vụ mô phỏng, duy nhất vì ý nghĩa khoa học cũng như các hoạt động không gian liên hành tinh phức tạp và ngoạn mục của nó. Trước khi đạt được mục tiêu vào năm 2011, Rosetta sẽ vòng quanh Mặt trời gần bốn lần trên các vòng rộng trong Hệ Mặt trời bên trong. Trong chuyến đi dài của nó, tàu vũ trụ sẽ phải chịu đựng một số điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Một khi nó ở gần Comet Wirtanen, các nhà khoa học sẽ đưa nó qua một thao tác phanh tinh tế; sau đó tàu vũ trụ sẽ quay gần với sao chổi và nhẹ nhàng thả một tàu đổ bộ lên nó. Nó sẽ giống như hạ cánh trên một viên đạn vũ trụ nhỏ, di chuyển nhanh, hiện tại, có một địa lý gần như chưa được biết đến.
Một chuyến đi xuyên hành tinh 8 năm tuyệt vời
Rosetta là tàu vũ trụ loại hộp nặng 3 tấn, cao khoảng 3 mét, với hai tấm pin mặt trời dài 14 mét. Nó bao gồm một quỹ đạo và một tàu đổ bộ. Tàu đổ bộ có chiều ngang khoảng 1 mét và cao 80 cm. Nó sẽ được gắn vào bên cạnh quỹ đạo Rosetta trong hành trình đến Comet Wirtanen. Rosetta thực hiện tổng cộng 21 thí nghiệm, 10 trong số đó trên tàu đổ bộ. Chúng sẽ được giữ trong trạng thái ngủ đông trong phần lớn chuyến đi kéo dài 8 năm của nó đối với Wirtanen.
Điều gì làm cho Rosetta hành trình quá dài? Vào thời điểm gặp gỡ, Comet Wirtanen sẽ ở xa Mặt trời như Sao Mộc. Không có launcher nào có thể trực tiếp đưa Rosetta đến đó. Tàu vũ trụ của ESA sẽ thu thập tốc độ từ các 'cú đá' hấp dẫn được cung cấp bởi ba hành tinh bay: một trong số sao Hỏa vào năm 2005 và hai của Trái đất vào năm 2005 và 2007. Trong chuyến đi, Rosetta cũng sẽ ghé thăm hai tiểu hành tinh, Otawara (năm 2006) và Siwa (vao năm 2008). Trong những lần gặp gỡ này, các nhà khoa học sẽ bật các dụng cụ Rosetta Hay để hiệu chuẩn và nghiên cứu khoa học.
Những chuyến đi dài trong không gian sâu bao gồm nhiều mối nguy hiểm, chẳng hạn như thay đổi nhiệt độ cực độ. Rosetta sẽ rời khỏi môi trường lành tính của không gian gần Trái đất cho các vùng tối, lạnh lẽo ngoài vành đai tiểu hành tinh. Để quản lý các tải nhiệt này, các chuyên gia đã thực hiện các thử nghiệm trước khi ra mắt rất khó khăn để nghiên cứu độ bền của Rosetta. Ví dụ, họ đã làm nóng bề mặt bên ngoài của nó đến hơn 150 độ C, sau đó làm mát nhanh đến -180 độ C trong thử nghiệm tiếp theo.
Các nhà khoa học sẽ kích hoạt lại hoàn toàn tàu vũ trụ trước cuộc diễn tập của sao chổi vào năm 2011. Sau đó, Rosetta sẽ quay quanh sao chổi, một vật thể chỉ rộng 1,2 km, trong khi nó bay qua Hệ Mặt trời bên trong với tốc độ 135 000 km mỗi giờ. Vào thời điểm gặp gỡ, cách Mặt trời khoảng 675 triệu km, Wirtanen sẽ khó thể hiện bất kỳ hoạt động bề mặt nào. Tình trạng hôn mê đặc trưng (sao chổi Từ ‘khí quyển) và đuôi sẽ chưa hình thành do khoảng cách lớn từ Mặt trời. Đuôi sao chổi được tạo thành từ các hạt bụi và khí đông lạnh từ bề mặt sao chổi bị bốc hơi vì sức nóng của Sun.
Trong sáu tháng, Rosetta sẽ lập bản đồ rộng rãi bề mặt sao chổi, trước khi chọn một địa điểm hạ cánh. Vào tháng 7 năm 2012, tàu đổ bộ sẽ tự phóng ra khỏi tàu vũ trụ từ độ cao chỉ một km. Touchdown sẽ diễn ra ở tốc độ đi bộ - dưới 1 mét mỗi giây. Ngay sau khi chạm đất, tàu đổ bộ sẽ bắn một chiếc harpoon xuống đất để tránh bị bật khỏi bề mặt trở lại không gian. Nó phải làm điều này bởi vì sao chổi cực kỳ yếu trọng lực sẽ không giữ được tàu đổ bộ. Hoạt động và quan sát khoa học trên bề mặt sao chổi sẽ kéo dài tối thiểu 65 giờ, nhưng có thể tiếp tục trong nhiều tháng.
Trong và sau các hoạt động đổ bộ, Rosetta sẽ tiếp tục quay quanh và nghiên cứu sao chổi. Rosetta sẽ là tàu vũ trụ đầu tiên chứng kiến ở khoảng cách gần với những thay đổi diễn ra trong một sao chổi khi sao chổi tiến gần Mặt trời và phát triển hôn mê và đuôi. Chuyến đi sẽ kết thúc vào tháng 7 năm 2013, sau 10,5 năm phiêu lưu, khi sao chổi ở gần Mặt trời nhất.
Nghiên cứu một sao chổi tại chỗ
Mục tiêu của Rosetta sườn là kiểm tra một sao chổi rất chi tiết. Các thiết bị trên quỹ đạo Rosetta, bao gồm một số máy ảnh, máy quang phổ và các thí nghiệm hoạt động ở các bước sóng khác nhau - hồng ngoại, tử ngoại, vi sóng, radio - và một số cảm biến. Họ sẽ cung cấp, trong số những thứ khác, hình ảnh và thông tin có độ phân giải rất cao về hình dạng, mật độ, nhiệt độ và thành phần hóa học của sao chổi. Các dụng cụ của Rosetta sẽ phân tích các loại khí và hạt bụi trong cái gọi là hôn mê hình thành khi sao chổi hoạt động, cũng như sự tương tác với gió mặt trời.
10 thiết bị trên tàu đổ bộ sẽ thực hiện phân tích tại chỗ về thành phần và cấu trúc của bề mặt sao chổi và vật liệu dưới bề mặt. Một hệ thống khoan sẽ lấy các mẫu xuống dưới 30 cm dưới bề mặt và sẽ đưa chúng vào máy phân tích thành phần ’. Các thiết bị khác sẽ đo các thuộc tính như cường độ gần bề mặt, mật độ, kết cấu, độ xốp, pha băng và tính chất nhiệt. Các nghiên cứu kính hiển vi của các hạt riêng lẻ sẽ cho chúng ta biết về kết cấu. Ngoài ra, các thiết bị trên tàu đổ bộ sẽ nghiên cứu cách sao chổi thay đổi trong chu kỳ ngày đêm và trong khi nó tiếp cận Mặt trời.
Hoạt động mặt đất
Dữ liệu từ tàu đổ bộ được chuyển tiếp đến quỹ đạo, nơi lưu trữ chúng cho đường xuống tới Trái đất ở lần tiếp xúc trạm mặt đất tiếp theo. ESA đã lắp đặt ăng-ten không gian sâu mới tại New Norcia, gần Perth ở Tây Úc, là liên kết liên lạc chính giữa tàu vũ trụ và ESOC Mission Control ở Darmstadt, Đức. Ăng-ten parabol đường kính 35 mét này cho phép tín hiệu vô tuyến đạt khoảng cách hơn 1 triệu km từ Trái đất. Các tín hiệu vô tuyến, di chuyển với tốc độ ánh sáng, sẽ mất tới 50 phút để bao quát khoảng cách giữa tàu vũ trụ và Trái đất.
Trung tâm hoạt động khoa học Rosetta từ, chịu trách nhiệm thu thập và phân phối dữ liệu khoa học, sẽ chia sẻ một địa điểm tại ESOC và ESTEC ở Noordwijk, Hà Lan. Trung tâm điều khiển Lander được đặt tại DLR ở Cologne, Đức và Trung tâm khoa học Lander ở CNES ở Toulouse, Pháp.
Xây dựng Rosetta
Rosetta được chọn làm sứ mệnh vào năm 1993. Tàu vũ trụ đã được Astrium Đức chế tạo làm nhà thầu chính. Các nhà thầu phụ chính là Astrium UK (nền tảng tàu vũ trụ), Astrium France (hệ thống điện tử hàng không) và Alenia Spazio (lắp ráp, tích hợp và xác minh). Đội ngũ công nghiệp Rosetta xông hơi có sự tham gia của hơn 50 nhà thầu từ 14 quốc gia châu Âu và Hoa Kỳ.
Các tập đoàn khoa học từ các viện trên khắp châu Âu và Hoa Kỳ đã cung cấp các công cụ trên quỹ đạo. Một tập đoàn châu Âu dưới sự lãnh đạo của Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ Đức (DLR) đã cung cấp cho tàu đổ bộ. Rosetta có giá 701 triệu ESA với điều kiện kinh tế 2000. Số tiền này bao gồm khởi động và toàn bộ thời gian phát triển và vận hành sứ mệnh từ năm 1996 đến 2013. Tàu đổ bộ và các thí nghiệm, cái gọi là ‘payload, không được bao gồm vì chúng được tài trợ bởi các quốc gia thành viên thông qua các viện khoa học.
