Rosetta in 2003 op weg
Een Ariane 5 raket stuurt begin 2003 ESA’s komeetmisie Rosetta op weg. Negen jaar later komt de ruimteverkenner aan bij komeet 46P/Wirtanen. Het wordt de eerste keer dat Ariane 5 wordt gebruikt om een ruimteverkenner verder dan een baan om de aarde te brengen.
De satelliet zelf is komend jaar een aantal maanden in Nederland. Van september 2001 tot april 2002 wordt de satelliet in het testcentrum van ESA in Noordwijk (ESTEC) getest. Daarmee wordt zeker gesteld dat de satelliet in staat is de extreme omstandigheden van de lancering en het verblijf in de ruimte te overleven.
Een officiële ceremonie tijdens de luchtvaartshow op het Parijse Le Bourget bekrachtigde de overeenkomst tussen ESA en Arianespace, de Franse firma die de Ariane-raketten bouwt. Arianespace heeft toegezegd al het mogelijke te doen om de lancering op tijd te laten plaatsvinden. In januari 2003 is er een lanceervenster van drie weken.
De 2700 kg wegende Rosetta wordt met de bovenste trap van de Ariane 5 de interplanetaire ruimte in gestuurd. Na eerst twee uur in een langgerekte baan tussen 200 en 4000 km hoogte om de aarde te hebben gelopen, wordt de raketmotor ontstoken en krijgt Rosetta een snelheid die groot genoeg is om aan de aardse zwaartekracht te ontsnappen.
Omweg lang Mars
Eerst gaat Rosetta op weg naar Mars. Door vlak langs de planeet te scheren (26 augustus 2005) neemt de ruimteverkenner een heel klein beetje over van de baanenergie van Mars en wordt daardoor versneld. Dezelfde ‘gravity assist’, of slingerworptechniek, wordt ook twee keer bij de aarde toegepast. Rosetta scheert op 21 november 2005 en 28 november 2007 langs onze planeet. Door deze scheervluchten loopt snelheid van de ruimteverkenner zodanig op dat in november 2011 komeet 46P/Wirtanen wordt bereikt.
Planetoïden
Op weg naar zijn eindbestemming passeert Rosetta twee planetoïden: 4979 Otawara op 11 juli 2006 en 140 Siwa op 24 juli 2008. Omdat nog maar een handvol planetoïden door andere ruimteverkenners zijn gepasseerd of bezocht, zullen op vier na alle instrumenten van Rosetta voor waarnemingen worden ingezet. Voor de passage van Otawara moet nog een definitief scenario worden opgesteld. Deze 2,6 tot 4 km grote planetoïde wordt met een snelheid van meer dan 38.000 km/h op een afstand van 2200 km voorbij gevlogen. Bij de 110 km grote Siwa is de snelheid van Rosetta inmiddels opgelopen tot meer dan 61.000 km/h. Siwa wordt op een afstand van 3500 km gepasseerd. Al drie weken voor de nadering van Siwa zullen multispectrale en gewone beelden worden opgenomen. Dichterbij zullen ook alle andere, niet specifiek voor de waarneming van de komeet bedoelde instrumenten worden ingezet. Rosetta bevindt zich dan op 466 miljoen km van de aarde zodat de signalen van de ruimteverkenner er 26 minuten over zullen doen voordat ze door de grondstations op aarde worden opgevangen.
Landing op de komeet
In november 2011 is het eindelijk zover en ontmoet Rosetta komeet 46P/Wirtanen. De ruimteverkenner zelf wordt daarbij in een baan om de komeet gebracht en zal het ijzige hemellichaam tot op een afstand van 1 km naderen. De komeet zal bijna twee jaar lang worden gevolgd. Zo moeten de veranderingen worden vastgelegd die zich voordoen naarmate de komeet dichter bij de zon komt. Als een komeet de zon nadert en warmer wordt, verdampten het ijs aan zijn oppervlak. Er vormt zich dan een nevelachtige coma rondom de komeet. Later vormt zich ook de bekende komeetstaart.
Rosetta zal niet alleen om de komeet cirkelen. Het toestel bestaat uit een orbiter en een kleine lander. De lander zal naar de komeet afdalen om daar het oppervlak te bestuderen. Uit sterrenkundige waarnemingen is afgeleid dat dat bestaat uit een mengsel van waterijs, bevroren gassen als koolmonoxide en kooldioxide en vaste gruis- en rotsblokjes. Waarnemingen met ESA’s komeetverkenner Giotto bij komeet Halley in 1986 hebben uitgewezen dat dit ijs en de bevroren gassen niet gelijkmatig door de warmte van de zonnestraling verdampen, maar enorme geisers vormen die uit spleten in de bodem omhoog spuiten.
Hoe ziet een komeet er van binnen uit? Sterrenkundigen hebben het altijd over een ‘vervuilde sneeuwbal’ van los door het ijs aan elkaar gekitte rotsblokjes en gruis. Omdat kometen zo oud zijn als het zonnestelsel zelf en er gegronde aanwijzingen bestaan dat zij organische verbindingen bevatten die mogelijk hebben bijgedragen tot het ontstaan van het leven op aarde, is het van groot belang te weten hoe kometen zijn opgebouwd en hoe ze zich gedurende miljarden jaren hebben ontwikkeld.
Doorgelicht
Eén van de instrumenten die antwoord zal moeten geven op deze vragen is de Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission (CONSERT). Dit in Frankrijk en Italië gebouwde experiment moet de interne structuur van de komeet onthullen. Terwijl Rosetta op een afstand van 30 km om de komeet cirkelt, worden 90 MHz radarpulsen op het hemellichaam afgevuurd. De lander, die zich dan aan de achterkant van de komeet bevindt, gedraagt zich daarbij als een spiegel. Het vangt het signaal op dat door de ijzige komeetkern is gegaan en kaatst dat terug naar de orbiter. Die vangt het teruggekaatste signaal op, comprimeert dat en slaat het in zijn geheugen op voor latere wetenschappelijke analyse. Tijdens iedere omloop zullen 3000 van deze metingen worden gedaan. Door de tijdsverschillen te meten tussen signalen die vanuit verschillende richtingen door de komeetkern gaan, zal niet alleen de interne structuur maar kunnen ook de dichtheidsverschillen in de komeet worden afgeleid. Hoe dichter het materiaal, des te langer zal de puls er over doen om er doorheen te gaan.
Zal komeet 46P/Wirtanen zijn geheimen prijsgeven? Professor Wlodek Kofman van het Laboratoire de Planetologie in Grenoble en de Service d'Aeronomie in Frankrijk, heeft goede hoop. “Uiteraard hebben we de techniek eerst op aarde getest om te zien of het werkt, ”vertelt hij. “Al in 1993 zijn we ermee naar Antarctica gegaan. Met onze radarwaarnemingen konden we toen heel goed de structuur in en onder het ijs afleiden. Eigenlijk zouden we al een radar hebben meegestuurd aan boord van de Russische Mars-98 missie om de dikte van de permafrost op Mars te meten. Maar helaas werd die missie geschrapt. Rosetta wordt dus de eerste missie waarbij het experiment in de ruimte zal worden uitgevoerd.”
Grote onbekende is alleen nog de levensduur van het experiment. Alles valt en staat met het wel en wee van de lander. “De lander kan het weken uithouden maar in het slechtste geval ook crashen,” vervolgt Kofman. "Als de lander het overleeft, kunnen we het experiment lange tijd uitvoeren. Natuurlijk hoop ik op zoveel mogelijke metingen.”
Het CONSERT instrument is door drie Europese onderzoeksinstituten ontwikkeld: de Service d'Aéronomie in Parijs; het Laboratoire de Planétologie in Grenoble em het Max-Planck-Institut für Aeronomie in Lindau. Andere bijdragen kwamen van ESTEC in Nederland en de universiteit van Bochum.
