Warto przeczytać

Eksploracja Układu Słonecznego zaczęła się w drugiej połowie XX wieku. Zaczęto konstruować urządzenia, które umieszczone w przestrzeni kosmicznej z łatwością dokonywały pomiarów ciekawych obiektów astronomicznych Układu Słonecznego. Jednak najtrudniejszym zadaniem okazało się badanie szybko przemieszczających się, niewielkich ciał niebieskich, jakimi są kometyKometakomety. Obiekty te zbliżają się do okolic Słońca bardzo rzadko. Z tego powodu misję, którą przygotowuje się latami, można przeprowadzić tylko i wyłącznie w określonym terminie. Jeżeli coś opóźni lot sondy, wieloletnie przygotowania pójdą na marne. W 1979 roku Europejska Agencja Kosmiczna (European Space Agency, w skrócie nazywana ESA) postanowiła stworzyć własną sondę kosmiczną, której celem było zbadanie komety Halleya. Dzięki wielu danym zbieranym przez astronomów przez setki lat, trajektoria tej komety jest dobrze znana. To umożliwiło europejskim naukowcom zaplanowanie lotu sondy tak, aby znalazła się jak najbliżej komety. W 1981 roku rozpoczęto prace nad budową kolejnych podsystemów badawczych sondy w różnych krajach europejskich.

Sonda Giotto wyposażona była w wiele urządzeń pomiarowych:

• wielokolorowy aparat fotograficzny,

• spektrometry masowe, czyli urządzenia badające stosunek masy do ładunku elektrycznego cząstki,

• fotopolarymetr, czyli urządzenie badające strumień odbitego światła i jego polaryzację,

• urządzenia badające pył i plazmę.

Oznacza to, że sonda miała na swoim pokładzie wszelkie możliwe urządzenia umożliwiające badanie ciał niebieskich w tamtych czasach.

RzmM1Mg7zNlb4

Rys. 1. Zdjęcie przedstawia sondę Giotto podczas budowy. Sonda ma kształt cylindra zakończonego u góry stożkiem. W części cylindrycznej umieszczone są trzy platformy, jedna pod drugą. Na platformach zamocowano elektroniczne urządzenia pomiarowe. W górnej części stożkowej umieszczony jest biały talerz anteny komunikacyjnej. Silnik w postaci cylindrycznego elementu zamocowany jest w dolnej części sondy. Sonda na etapie budowy zaprezentowanym na zdjęciu nie ma zamontowanych osłon, a więc wszystkie elementy i urządzenia składowe są widoczne. Sonda stoi na metalowym stelażu w pomieszczeniu konstrukcyjnym.

Sondę Giotto wystrzelono 2 lipca 1985 roku po 6 latach przygotowań misji. Wyniesiona została z kosmodromu na Gujanie Francuskiej (najlepsze miejsce do wynoszenia sond kosmicznych należące do Europy) przez rakietę nośną Ariane 1.

R1dVEEIQkh7t4

Rys. 2. Schematyczny rysunek przedstawia Słońce w postaci jasnej żółtej kuli. Wokół Słońca pokazano w postaci lekko wydłużonej w pionie niebieskiej elipsy orbitę Ziemi, z zaznaczoną niebieską kulką planetą. Poziomą czerwoną elipsą, w której prawej dolnej części znajduje się Słońce, zaznaczono orbitę komety Halleya oraz umieszczoną na niej kometę jako czerwoną kulkę. Orbita komety Halleya jest znacznie większa niż orbita Ziemi. Pozioma fioletowa elipsa obrazuje orbitę komety Grigga‑Skjellerupa z zaznaczoną w postaci fioletowej kulki kometą. Słońce znajduje się w lewym ognisku eliptycznej orbity tej komety. Orbita komety Grigga‑Skjellerupa jest również znacznie większa niż orbita Ziemi. Orbity obu komet przecinają się w dwóch punktach. Zielonym kolorem, w postaci pionowej elipsy narysowano orbitę sondy Giotto. Jest ona zbliżona do orbity Ziemi krążącej wokół Słońca, choć jest nieco większa. Orbita Ziemi i orbita sondy Giotto są styczne w lewej dolnej części orbit. W punkcie styczności widoczne jest także przecięcie orbit obu komet. W punkcie przecięcia się obu orbit sonda Giotto mogła dokonać obserwacji obu komet będąc w stosunkowo niewielkiej odległości od nich.

Główne cele naukowe sondy Giotto to:

• uzyskanie kolorowych zdjęć jądra komety Halleya,

• określenie składu chemicznego gazowej otoczki jądra komety, czyli tak zwanej komy,

• zbadanie i scharakteryzowanie procesów chemicznych zachodzących w otoczce komety,

• analiza chemiczna pyłu kometarnego,

• analiza reakcji komy z wiatrem słonecznym.

Po kilku miesiącach podróży sonda Giotto zbliżyła się do komety Halleya w nocy z 13 na 14 marca 1986 roku. Konstruktorzy planowali maksymalne zbliżenie w odległości 500 km od komety. Niestety kilkanaście sekund przed pełnym zbliżeniem w sondę uderzyła duża cząsteczka pyłu, powodując nieprzewidziany ruch sondy oraz niewielkie uszkodzenia przyrządów badawczych. Tego typu nieprzewidziane zdarzenia występują we wszystkich misjach kosmicznych. Naukowcy nie są w stanie przewidzieć, jakiego rodzaju pył lub drobne ciało niebieskie znajdzie się na drodze sondy. W szczególności problem ten występuje właśnie w sondach kometarnych. Nigdy nie wiadomo, jak duże oddziaływanie może mieć otoczka komety na sondę. Mimo komplikacji, sonda zbliżyła się do jądra komety Halleya na odległość 596 km. Oznacza to, że różnica pomiędzy planowaną odległością a rzeczywistą to zaledwie 96 km – w skalach astronomicznych można uznać to za znikomą różnicę.

R19LEsclZgAFi

Rys. 3. Sześć zdjęć wykonanych przez sondę Giotto przedstawiają kometę Halleya. Cztery mniejsze zdjęcia, jedno obok drugiego, pokazują kometę Halleya, z coraz mniejszej odległości, na tle czarnej przestrzeni kosmicznej. Najpierw jest to mała jasna kropka, kolejne zdjęcia pokazują obiekt w postaci rosnącej jasnej kuli z coraz większą białą poświatą. Na kolejnych, dwóch większych zdjęciach, kometa Halleya to jasny obiekt z warkoczem ciągnącym się za nią. Na każdym z nich widać coraz więcej szczegółów. Poruszająca się w prawo kometa ozdobiona jest jasnym i dobrze widocznym warkoczem z lewej strony.

Mimo niewielkich przeszkód sonda w pełni osiągnęła swój cel naukowy – dokonała pełnych pomiarów komety Halleya. Po odebraniu wszystkich danych z sondy wprowadzono ją w stan hibernacji licząc na to, że po włączeniu jej ponownie dokona pomiarów innych ciał niebieskich będących w jej otoczeniu.

Sonda Giotto przeleciała nie tylko obok komety Halleya, ale również obok komety 26P nazywanej kometą Grigga‑Skjellerupa. Nazwa komety pochodzi od jej odkrywców: John Grigg odkrył ją w lipcu 1902 roku, natomiast niezależnie w 1922 roku odkrył ją ponownie John F. Skjellerup. Niestety sonda ze względu na uszkodzoną kamerę (prawdopodobnie uszkodzenie nastąpiło w okresie hibernacji) nie wykonała żadnego zdjęcia tej krótkookresowej komety z rodziny Jowisza, mimo że przeleciała zaledwie 200 km od niej.

Sonda Giotto jako pierwsza:

• wykonała precyzyjne zdjęcia jądra komety,

• przeleciała obok dwóch komet,

• wybudziła się ze stanu hibernacji,

• wykorzystywała pole grawitacyjne Ziemi do tak zwanego manewru grawitacyjnego.

Dzięki polu grawitacyjnemu Ziemi i jej ruchowi wokół Słońca sonda Giotto, bez użycia silników, mogła zwiększyć swoją prędkość i przemieścić się w kierunku komety. Co ciekawe, po zbadaniu komety Halleya wróciła ona w obręb Ziemi, dokonując pierwszego w historii tego typu przelotu obok macierzystej planety (ang.: flyby). Asysta grawitacyjna, nazywana też manewrem grawitacyjnym, jest bardzo często wykorzystywana w misjach kosmicznych. Pozwala ona znacznie zwiększyć prędkość statku i trajektorię jego lotu bez ogromnych nakładów paliwa, którego transport jest jednym z głównych problemów misji kosmicznych.

Ogromny sukces misji kosmicznej przeprowadzonej przez sondę Giotto sprawił, że ESA zaplanowała kolejną misję kometarną. Była nią misja ROSETTA, wystrzelona w marcu 2004 roku. Po prawie 20 latach od sukcesu misji Giotto, misja ROSETTA była znacznie bardziej zaawansowana technologicznie, postawiono jej znacznie więcej celów naukowych, a także przewidziano znacznie dłuższy okres trwania misji. Sonda ta doleciała do celu – komety 67P/Churyumov‑Gerasimenko w sierpniu 2014 roku. Rozwój technologii przez 20 lat dzielących sondę Giotto i sondę ROSETTA sprawił, że nowa sonda nie tylko badała kometę znajdując się w jej otoczeniu, ale również zrzuciła próbnik na jej powierzchnię w celu dokładniejszych pomiarów samego jądra komety. Niestety próbnik ten uległ poważnym uszkodzeniom podczas lądowania. Więcej o sondach kosmicznych przeczytasz w e‑materiale pt. „Bezzałogowe misje kosmiczneBezzałogowa misja kosmicznaBezzałogowe misje kosmiczne”.

Słowniczek