Rosetta: De uitdagingen van een gedurfd project. Fred Jansen Rosetta Mission Manager KNAW minisymposium 27 Mei 2014

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Rosetta: De uitdagingen van een gedurfd project. Fred Jansen Rosetta Mission Manager KNAW minisymposium 27 Mei 2014"

Christina de Ruiter
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Rosetta: De uitdagingen van een gedurfd project Fred Jansen Rosetta Mission Manager KNAW minisymposium 27 Mei 2014

2 INTRODUCTIE Korte Inhoud: Van idee tot realiteit Hoe bereik je een komeet Landen op een komeet? De instrumenten van Rosetta Plannen van de wetenschappelijke waarnemingen De dagelijkse operaties

3 Van idee tot realiteit Rosetta was al gedefinieerd als een cornerstone missie in het Horizon 2000 programma in Na het succes van de Europese Giotto missie (1986) verscheen Rosetta als een goedgekeurd ESA programme in 1993 Oorspronkelijk zou Rosetta in 2003 gelanceerd worden

4 Van idee tot realiteit

5 Van idee tot realiteit Rosetta was al gedefinieerd als een cornerstone missie in het Horizon 2000 programma in Na het succes van de Europese Giotto missie (1986) verscheen Rosetta als een goedgekeurd ESA programme in 1993 Oorspronkelijk zou Rosetta in 2003 gelanceerd worden Na het oplossen van de Ariane problemen vertrok de satelliet (met lander) in 2004 naar de komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko Historische hoogtepunten: Eerste satelliet die in een baan om een komeet en met de komeet mee zal vliegen in de baan rond de zon Eerste lander op een komeet Eerste satelliet die voorbij de baan van Jupiter zal vliegen met zonnecellen als krachtbron

6 De zonnepanelen XMM-Newton MEOR A.N. Parmar ESTEC 29 June 2012 Pag. 6

7 Hoe bereik je een komeet De komeet heeft een erg elliptische baan met een vrij korte periode van 6.45 jaar en komt pas sinds de jaren 60 vrij dicht bij de zon De doelstellingen van Rosetta betekenen dat er al van vrij ver (3-4 AU; 1 AU is de afstand aarde-zon) met de komeet meegevlogen moet worden. Voor het bereiken van de vereiste snelheid en plaats kan niet genoeg brandstof meegenomen worden en gebruiken we het zwaartekracht veld van andere planeten als katapult Voor Rosetta betekende dit 1 maal een flyby van Mars en 3 keer een flyby van de aarde

9 Hoe bereik je een komeet Manoeuvres om bij de komeet te komen In the nominal case, i.e., when all the burns provide the expected results, Midpoint here's the schedule: of Date Delta-v burn (UTC) ROS/67P dist ROS/67P rel-v Wed 07/05/14 20 m/s 16:45 1,918, Wed 21/05/ m/s 19:08 1,005, Wed 04/06/ m/s 17:48 425, Wed 18/06/ m/s 14:31 194, Wed 02/07/ m/s 12:57 51, Wed 09/07/ m/s 11:57 22, Wed 16/07/ m/s 11:12 9, Wed 23/07/ m/s 10:30 4,

10 Landen op een komeet Voordat Philae kan landen op de komeet moet Rosetta eerst de komeet in kaart brengen en ook de wetenschappelijk interessante delen identificeren Dat gebeurt door het vliegen van een speciaal patroon net voor de komeet

11 Global mapping Proposed approach: insertion to circular 30km and 14 days period. Transition to GM is implemented by 3 hyperbolic arcs. First, two day-side half arcs are foreseen, one at 8:00 local and one at 16:00. After that pericentre is reduced to 20 km and night arc is implemented (approx 5 days). Series of orbits follow, close to terminator with decreasing distances to nucleus. Transition to COP Arc#3: 30x20 km 20:00 local Arc#4: 20x20 km Terminator (full orbit) Arc#2: 30x30 km 08:00 local Arc#1: 30x30 km 16:00 local Transition to global mapping Sun direction

12 Landen op een komeet Vanuit deze speciale baan net voor de komeet kan de komeet in 3D in kaart gebracht worden met een techniek genaamd : photoclinometry Deze techniek gebruikt schaduwen die objecten werpen (afhankelijk van de positie van de zon) om de 3D vorm in kaart te brengen. Het selecteren van de uiteindelijke landings plaats gebeurd in stappen Eerst worden er vijf (in prioriteits volgorde) gekozen Dan worden er daar de twee beste van geselecteerd Uiteindelijk wordt op L-30 dagen de uiteindelijke gekozen Dit process maakt gebruik van de waarnemingen met steeds betere ruimtelijke resolutie Vele factoren spelen een rol: Bereikbaarheid voor de landing (onzekerheid in landing ~1 km**2) Wetenschappelijke interesse Zichtbaarheid van de landingsplaats vanuit Rosetta

13 Landen op een komeet Als het uiteindelijke go gegeven wordt (een paar dagen voor de landing) dan vinden de volgende stappen plaats: De commando s worden aan boord van Rosetta geladen Rosetta mikt de richting van de lander volgens het juiste pad Zowel het primaire als secundaire uitwerp mechanisme worden op scherp gezet De lander wordt uitgeworpen (op zo n 2.5 km boven het komeet oppervlak) Rosetta keert zich om om de lander te kunnen zien De lander gaat met zo n cm/s naar de komeet (duur : 2-7 uur) Door het gebrek aan zwaartekracht boort de lander zich door eigen impuls in de grond Als de bevestiging van de ijsschroeven OK is (foto s) zal een harpoen uitgeschoten worden om Philae te verankeren

14 De instrumenten van Rosetta en Philae

15 De instrumenten van Rosetta en Philae

16 Plannen van de wetenschappelijke waarnemingen Daar er door de geringe massa vrijwel geen zwaartekracht veld is van de komeet, vliegt Rosetta losse trajecten die speciaal ontworpen worden De planning van de wetenschappelijke waarnemingen vind plaats in een aantal trajecten Definieer de wetenschappelijke doelstelling gegeven de verwachte activiteit van een komeet gedurende de te plannen periode Gegeven alle onzekerheden gebeurt dit voor twee modellen: de voorkeurs situatie en de situatie waar de komeet erg actief is Definieer het optimale traject voor deze doelstellingen Verifieer dat dit traject vliegbaar is en bereken het echte traject met inachtneming van de beperkingen van Rosetta Plaats de waarnemingen op dit traject Verifieer dat dit plan uitgevoerd kan worden Definieer de commando s die naar de instrumenten gestuurd worden

17 Plannen van de wetenschappelijke waarnemingen Daar de meeste instrumenten andere eisen hebben qua richting waarin gekeken wordt en er ook beperkingen zijn qua gebruikt vermogen en geproduceerde data moet er uitgebreid geoptimaliseerd worden en naar prioriteiten gekeken worden Dit alles bij elkaar zorgt voor een tamelijk lange planning fase van traject ontwerp tot planning op commando niveau iets dat niet past bij het dynmische karakter van het gedrag van een komeet Verassend genoeg is hier niet veel over nagedacht in het verleden en wordt er pas nu naar oplossingen gezocht. Daarnaast zijn er operationele onzekerheden: Door het enorme oppervlak van de zonnepanelen (65 m**2) wordt Rosetta langzaam bij de komeet weggeduwd De navigatie gebeurt echter met landschaps kenmerken op het oppervlak Als Rosetta meer dan 2.5 graden (geprojecteerd) wordt weggeduwd schakelt deze naar safe mode

18 De dagelijkse operaties Rosetta kan maximaal per dag zo n 1200 commando s verwerken Deze worden iedere twee dagen aan boord geladen en autonoom door Rosetta uitgevoerd Commando s worden verstuurd door de ESA 35 m en NASA 35 en 70 m grondstations Bit rate maximaal 96 kbps Momenteel 20 kbps In safe mode zo n 8 bps Zgn OWLT = 27m7s

Vergelijkbare documenten

Introductie Ruimtemissie Rosetta

Introductie Ruimtemissie Rosetta klas 1-2 Tien jaar kostte het ruimtesonde Rosetta om op de plaats van bestemming te komen: komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko: een reis van bijna 6,4 miljard kilometer. Rosetta