Trochę niespodziewanie pierwszeństwo w badaniu komet przypadło mniej znanej komecie Giacobini-Zinner. Przez jej warkocz, w odległości około 7800 km od jądra, przeleciała we wrześniu 1985 roku sonda ICE (International Cometary Explorer). Pierwotnie sonda ta przeznaczona była do badań okołoziemskich, ale po serii manewrów stała się sondą międzyplanetarną co umożliwiło między innymi pierwsze badanie warkocza komety.
Pierwsze planowe i liczne badania związane były ze zbliżeniem komety Halleya. W marcu 1986 roku do jądra komety zbliżyły się dwie identyczne sondy radzieckie Wega i minęły je w odległości około 8500 km. Kilka dni później zachodnioeuropejska sonda Giotto dotarła na odległość zaledwie 600 km od jądra (tak bliskie przejście stało się możliwe m.in. dzięki dokładnemu zlokalizowaniu jądra przez sondy Wega). Znacznie dalej przeleciały dwie sondy japońskie: Suisei w odległości około 150 tys. km, zaś Sakigake aż 7 mln km. Z bardzo daleka, bo z odległości ponad 31 mln km, kometę Halleya śledziła też sonda ICE.
Sondy przelatujące przez gazowo-pyłową otoczkę jądra komety były narażone na liczne niebezpieczeństwa. Giotto naliczył np. około 12 tys. uderzeń drobin pyłu, wśród których musiały też występować większe bryłki materii, gdyż część przyrządów sondy została uszkodzona. Tuż przed największym zbliżeniem do jądra poważnemu uszkodzeniu uległa kamera i ostatnie zdjęcia przekazane na Ziemię pochodzą z odległości 1700 km.

Obraz jądra komety Borrelly otrzymany wykonany przez sondę Deep Space.

Trzecie spotkanie sondy kosmicznej z kometą miało miejsce w lipcu 1992 roku. Uruchomiony po kilkuletnim odpoczynku Giotto przeleciał wtedy w odległości około 200 km od jądra komety Grigg-Skjellerup. Niestety, uszkodzonej kamery nie udało się uruchomić i uzyskane tym razem wyniki nie były już tak atrakcyjne. Otrzymano jednak ciekawe dane dotyczące emisji gazu i pyłu z jądra komety oraz struktury jego plazmowej otoczki.
Inne zdjęcia komety uzyskano z sondy Deep Space 1 wystrzelonej w październiku 1998 roku. We wrześniu 2001 roku przeleciała w odległości około 2200 km od jądra komety Borrelly, wykonując serię wspaniałych zdjęć. Jądro komety ma rozmiary 8x3 kilometry. Na zdjęciach można rozróżnić szczegóły o wielkości około 100 metrów. Otrzymaliśmy kolejny dowód na to, iż nasze wyobrażenia o budowie i pochodzeniu komet są poprawne. Komety - to swego rodzaju astronomiczne skamieniałości, które przetrwały w nienaruszonym stanie przez 4,5 mld lat. Gdy powstawały, w Układzie Słonecznym nie było jeszcze planet.

---

W 1999 roku wystartowała sonda Stardust (stardust po angielsku oznacza gwiezdny pył), która 2 stycznia 2004 roku dotarła do komety Wild 2. Za pomocą kolektora wykonanego ze specjalnego aerozolu (przypominała wystającą z sondy rakietę tenisową) nastąpiło pobranie próbki materii kometarnej. Następnie sonda wyruszyła w podróż powrotną i w styczniu 2006 roku wylądowała pomyślnie z próbkami materii kometarnej oraz pyłu międzyplanetarnego. W specjalnych warunkach, kapsuła została otwarta. Aerożel był wręcz poszatkowany przez zderzenia, których liczbę szacuje się na ponad milion. Większość ziarenek pyłu kometarnego, z którymi zderzył się aerożel, ma mikroskopijne rozmiary, lecz są też ślady po większych kolizjach. Po pierwszych badaniach okazało się, że niektóre z tych ziarenek zawierają materiał, który uformował się w bardzo wysokich temperaturach. Ten fakt zaskoczył naukowców, gdyż komety powstawały na zimnych, zewnętrznych krańcach wczesnego Układu Słonecznego. Nietypowe minerały w próbkach ze Stardust mogły powstać w centrum dysku, gdzie temperatury przekraczały tysiąc stopni Celsjusza. Następnie, w jakiś sposób, musiały się jednak przedostać do najzimniejszego regionu układu położonego poza orbitą Neptuna, znanego jako pas Kuipera. Tam właśnie bowiem formowały się komety.

Zdjęcie jądra komety Wild 2 wykonane 2 stycznia 2004, średnica jądra wynosi około 5 km

Podczas największego zbliżenia do komety Wild 2 (nastąpiło w styczniu 2004 roku) Stardust wykonał 72 zdjęcia komety z odległości zaledwie 240 km. Ujawniły one na powierzchni jądra spore depresje albo kratery. Prawdopodobnie są skutkiem jakichś procesów, których nigdy jeszcze nie obserwowaliśmy na tych prymitywnych ciałach niebieskich. Sonda przedzierając się przez strumień cząstek wyrzuconych z jądra komety wykonała zdjęcia jej powierzchni. Na jednym z nich, wykonanym z odległości 500 km, widać wyraźnie zagłębienia i dziury powstałe po odsublimowanym materiale. Dodatkowo z jądra bucha aż pięć gejzerów wyrzucających intensywnie cząstki gazu i pyłu. To ostatnie odkrycie jest dużą niespodzianką, ponieważ naukowcy nie spodziewali się w ogóle żadnego gejzeru i sądzili, że kometa jest znacznie mniej aktywna.
Tak wysoka aktywność i duża ilość wyrzucanych cząstek była bardzo niebezpieczna dla sondy, gdyż przeleciała obok komety prędkością zaledwie 6.1 km/s (sonda Giotto, która w 1986 roku dotarła w pobliże komety Halleya, minęła jej jądro z prędkością ponad 60 km/s). Stardust przeleciał przez dwa takie gejzery i na szczęście przetrwał zbliżenie. Nie udało się to sondzie Giotto, która w roku 1985 przeszła tylko 500 km od jądra komety Halley'a i uległa poważnym uszkodzeniom.

Planetoida 5535 Annefrank, zdjęcie wykonane przez Stardust

Cel sondy, kometa Wild 2 została odkryta w 1978 roku przez Paula Wildaw Zimmerwald (Szwajcaria). Do września 1974 roku krążyła po eliptycznej orbicie mieszczącej się między orbitami Urana i Jowisza. We wrześniu 1974 roku znacznie zbliżyła się do Jowisza, co spowodowało "przerzucenie" jej do wnętrza Układu Słonecznego. Obecnie krąży po orbicie leżącej między orbitami Jowisza i Marsa. Jej jądro jest niewielkim obiektem o średnicy około 5 km i gęstości około 0.5g/cm³.
15 stycznia 2006 kapsuła z próbkami pyłu z warkocza komety weszła w atmosferę ziemską i wylądowała na na spadochronie na pustyni na terenie USA. Po otwarciu kapsuły sondy okazało się, że złapała ona tysiące ziarenek, które były szczegółowo badane.
Wcześniej w listopadzie 2002 roku sonda Stardust zbliżyła się na odległość 3300 km do planetoidy Annefrank. Uzyskano 70 obrazów Annefrank, z rozdzielczością sięgającą 200 metrów na piksel. Jak przewidywano, powierzchnia planetoidy okazała się pokryta licznymi kraterami i przykryta pyłem. Annefrank ma długość 8 km.
W ramach misji przedłużonej nazwanej Stardust-NExT, 14 lutego 2011 roku, sonda przeleciała w odległości 178 km od jądra komety 9P/Tempel (Tempel 1), którą w 2005 roku odwiedził inny bezzałogowy próbnik, Deep Impact. Pozwoliło to naukowcom porównać wyniki pomiarów i obserwacji.
24 marca 2011 roku misja sondy z powodu wyczerpania się paliwa została zakończona.

Materiały opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej i serwisie naukowym portalu Onet.
Relacja z wyprawy sondy Stardust znajduje się pod adresem: http://stardust.jpl.nasa.gov/

---

12 stycznia 2005 roku została wystrzelona sonda Deep Impact. Składała się ona z członu macierzystego oraz członu przeznaczonego do uderzenia w jądro komety (tzw. "impactor"). Głównym celem misji było odpalenie ważącego 370 kilogramów pocisku, który miał wybić krater w jądro komety Tempel 1 o średnicy od 4,9 km do 7,6km. Uwolnienie lądownika nastąpiło 3 lipca 2005, a uderzenie 4 lipca z prędkością około 10 kilometrów na sekundę. Powstał krater o średnicy 100 metrów i głębokości 30 metrów. Ze zdjęć wykonanych przez sondę wynika, że jądro komety Tempel 1 to nieregularna elipsoida o rozmiarach 7,6x4,9km. Powierzchnia komety jest pokryta grubą warstwą pyłu o spoistości zaspy świeżo nawianego śnieżnego puchu.
Szacunkowa gęstość jest dwa razy mniejsza od gęstości wody, co świadczy, że jest to obiekt silnie porowaty i prawdopodobnie 75% jego objętości stanowi pusta przestrzeń. Powierzchnia komety jest słabo urzeźbiona i widać

Zdjęcie komety wykonane tuż po uderzeniu pocisku

tylko nieliczne kratery o niewielkich rozmiarach i łagodnych zboczach. Tuż po uderzeniu w widmie strugi wydobywającej się z jądra dominowała woda oraz pyły. Później dołączyły związki organiczne (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne) i węglany (prawdopodobnie dolomit) i minerały ilaste. Do obserwacji chmury gazu i pyłu wyrzuconej w zderzeniu wykorzystano satelitę Swift. Prowadzono badania w promieniach rentgenowskich, bowiem pozwalają one z dużą dokładnością oszacować ilość wyrzuconego materiału i jego skład chemiczny. Jasność w tej dziedzinie widma zależy bowiem mocno od ilości wody wyrzuconej w zderzeniu i natężenia wiatru słonecznego docierającego do komety. Z pomiarów wynika, że zderzenie było odpowiedzialne za wyrzucenie w przestrzeń aż 250 tysięcy ton wody!
Ponieważ porowate warstwy zewnętrzne chronią jądro przed promieniami słonecznymi, to naukowcy twierdzą, że materia komety dotrwała do naszych czasów w stanie, w jakim znajdowała się tuż po uformowaniu się komety czyli zaraz po powstaniu Układu Słonecznego. Zgodnie z obecną wiedzą komety powstały na peryferiach dysku planetarnego, który wirował wokół młodego Słońca. Takiej możliwości wydaje się jednak przeczyć obecność węglanów i minerałów. Być może dysk protoplanetarny był wymieszany znaczniej silniej, niż to sobie wyobrażano.

Zdjęcie komety 103P/Hartley wykonane przez sondę Deep Impact

Misja miała też cel bardziej praktyczny. Jest to próba generalna zmierzenia się z kometą, która kiedyś może znaleźć się na kursie Ziemi i zagrozić naszej cywilizacji. Najlepszą metodą uniknięcia zagrożenia jest zepchnięcie takiej komety z kursu. Być może da się to zrobić za pomocą tego typu pocisku, jaki był na Deep Impact, choć na pewno sporo cięższego. Naukowcy przewidują, że 370 kilogramowy pocisk wyhamuje prędkość Tempel-1 o ledwie 0,0001 milimetra na sekundę.
Ponieważ po wykonaniu przewidzianych badań komety Tempel 1 okazało się, że sonda Deep Impact w dalszym ciągu mogła pracować, NASA przedłużyła misję i skierowaniu sondę w kierunku 103P/Hartley (Hartley 2) o średnicy od 1,6 km do 2,2 km. Aby osiągnąć drugi główny cel misji, sonda Deep Impact w dniu 31 grudnia 2007 roku przeleciała obok Ziemi, aby zmienić trajektorię. 4 listopada 2010 sonda przeleciała w odległości zaledwie 700 km od jądra komety 103P/Hartley zanurzając się w jej warkoczu, składającym się z płatków śniegu. Sonda wykonała kilka tysięcy zdjęć komety, a wśród nich takie przedstawiające pojedyncze wyrzuty materii, składającej się najprawdopodobniej z dwutlenku węgla. Gdy kometa jest daleko od Słońca dwutlenek węgla jest zestalony (tak zwany suchy lód), gdy przybliża się do Słońca, ciepło słonecznych promieni zamienia go w gaz Następuje to już w temperaturze ?78,5 °C, więc CO2 gwałtownie ulatnia się z komety wcześniej niż para wodna. Wyrzuty te podobne są do ziemskich gejzerów. Sonda badała też zmiany jasności, temperatury i skład jądra.
Planowano dalsze zadania dla sondy ale 8 sierpnia 2013 roku utracono łączność z sondą.

---

Zdjęcie komety 67P/Czuriumow-Gerasimenko

Najbardziej ambitną misją badawczą przygotowaną przez Europejską Agencję Kosmiczną ESA jest podróż sondy Rosetta, podczas której na powierzchni jądra komety Czuriumow-Gierasimienko (pierwotnie Wirtanen) został osadzony lądownik z bogatym zestawem przyrządów pomiarowych.
Start Rosetty miał nastąpić w styczniu 2003 roku i po prawie dziewięciu latach lotu sonda dotarłaby do komety Wirtanen. Niestety w grudniu 2002 roku eksplodowała rakieta Ariane-5, która miała wynieść sondę w kosmos. Misję trzeba było odłożyć. Stało się też jasne, że pierwotny cel - kometa Wirtanena - jest dla sondy nieosiągalny. Awaryjnie celem podróży obrano kometę 67P/Czuriumow-Gierasimienko. Jądro komety ma nieregularny kształt składający się z dwóch połączonych z sobą płatów o wymiarach 2,5 km × 2,5 km × 2,0 km (mniejszy płat) oraz 4,1 km × 3,2 km × 1,3 km (większy płat). Kometa obiega Słońce po orbicie o peryhelium około 1,2 AU (AU - jednostka astronomiczna, czyli średnia odległość Ziemi od Słońca) i aphelium 5,7 AU nachylonej do płaszczyzny ekliptyki pod kątem ok. 7°. Okres obiegu wynosi około 6 lat i 160 dni. Będąc w peryhelium kometa traci masę w tempie 130 kg/s.
Start Rosetty nastąpił 2 marca 2004 roku z kosmodromu w Gujanie Francuskiej. Sonda waży 1200 kg, a lądownik tylko 90 kg. Mierzy 2,8 m szerokości i 2,1 m wysokości. W przestrzeni kosmicznej rozwinęła ogromne baterie słoneczne o długości 32 metry i całkowitej powierzchni 62 metry kwadratowe. Trajektoria lotu Rosetty jest niezwykle zawikłana. Osiągnięcie komety wyłącznie za pomocą silników wymagałoby użycia tak wielkiej ilości paliwa, że masa startowa sondy byłaby wielokrotnie większa od maksymalnego ładunku, jaki mogą wynieść w kosmos najpotężniejsze

Fotomontaż sondy Rosetta wraz z lądownikiem Philae na tle zdjęcia komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko

współczesne rakiety. Najpierw wiele razy okrążyła Słońce, trzy razy przeleciała w pobliżu Ziemi, raz - koło Marsa. Wykorzystując grawitację tych ciał, odepchnęła się i pomknęła w kosmos. W marcu 2005 roku pierwszy raz przeleciała koło Ziemi, w lutym 2007 przeleciała obok Marsa, w listopadzie 2007 nastąpiło drugie spotkanie z Ziemią, w listopadzie 2009 przeleciała znów obok Ziemi. 10 lipca 2010 roku sonda kosmiczna Rosetta przeleciała w odległości 3169 km od planetoidy Lutetii (jest to ciało o wymiarach 132×101×76km). Przesłane na Ziemię zdjęcia ukazały strukturę jej planetoidy z rozdzielczością 60 metrów.
W końcu w sierpniu 2014 Rosetta weszła na orbitę wokół komety. 12 listopada 2014 roku po ponad 10 latach podróży nastąpiło lądowanie specjalnego pojazdu nazwanego Philae z aparaturą badawczą. W skład tej aparatury wchodzi między innymi MUPUS - polski wielozadaniowy przyrząd do pomiarów własności fizycznych jądra komety, skonstruowany w Centrum Badań Kosmicznych PAN. MUPUS to rodzaj mechanicznej ręki, ma wysunąć z lądownika szpikulec z różnymi czujnikami i wbić go na głębokość 37 cm w skorupę komety. Pozwoli to uzyskać informacje o jej strukturze i własnościach fizycznych.
By dostarczyć próbnik w pobliże komety, Rosetta zbliżyła się do niej na odległość zaledwie 22 kilometry. Nastąpiło wtedy odłączenie próbnika od głównej sondy i zetknięcie Philae z jądrem komety. Podstawa lądownika została wyposażona w urządzenie kotwiczące, zaopatrzone w dwa harpuny. Jednocześnie w momencie lądowania, na kilka sekund, miał zostać odpalony skierowany w górę silnik zasilany azotem, co zapobiegłoby odbiciu się lądownika od powierzchni. Masa komety jest tak mała, że przyciąga ona Philae z siłą, z jaką Ziemia przyciąga kilkugramowy obiekt. Niestety silnik zasilany azotem nie odpalił się, a harpuny, którymi lądownik miał się przytwierdzić do powierzchni, nie zadziałały. Lądownik Philae dwukrotnie odbił się od komety, w tym za

Zdjęcie komety 67P/Czuriumow-Gierasimienko wykonane przez sondę Rosetta

pierwszym razem na wysokość szacowaną nawet na 1 km, a skok trwał prawie dwie godziny i dopiero wtedy osiadł na jej powierzchni, w miejscu dość znacznie oddalonym od planowanego i o wiele słabiej nasłonecznionym. Analiza zdjęć wykonanych przez Philae wskazuje, że leży on na boku i tylko dwie z trzech jego nóg dotykają powierzchni. Wraz z obrotem komety dookoła osi komunikacja pomiędzy Philae a Rosettą ustała. Był to jednak normalny proces i po obróceniu się komety sondy ponownie nawiązały łączność, a lądownik przesłał zebrane do tej pory dane naukowe. Philae znajduje się w miejscu znacznie bardziej zaciemnionym niż planowane, co oznacza, że baterie słoneczne mają znacznie mniej czasu na ładowanie akumulatorów. Obecna orientacja lądownika powoduje, że naukowcy są ostrożni w uruchamianiu eksperymentów, które mogłyby spowodować ponowne odbicie się Philae od powierzchni komety. Dotyczy to między innymi eksperymentu MUPUS. Naukowcy mają nadzieję, że wraz z upływem czasu i zbliżaniem się do Słońca, do Philae zacznie dopływać więcej światła słonecznego. Obecnie na lądownik promienie słoneczne padają tylko przez półtorej godziny w ciągu dwunastogodzinnego dnia komety. Niezależnie od tego, co się z nim stanie, główna sonda Rosseta nadal będzie prowadziła obserwacje i badania komety z niewielkiej odległości.
Naukowcy z ciekawością oczekują rezultatów pomiarów. Komety przylatują z odległych zakątków Układu Słonecznego. Przez miliardy lat przebywały z dala od Słońca w bardzo niskiej temperaturze, w której zastygają wszelkie reakcje chemiczne. Są więc doskonale zakonserwowanym świadkiem z czasów narodzin planet. Dotychczas z dalszych i bliższych odległości badaliśmy tylko warkocz komety - gazy i pyły, które wyparowały w słonecznym cieple, mogły więc przejść przemianę, przereagować. Dopiero Rosetta ma szansę poznać w miarę nienaruszony, najstarszy materiał naszego układu. Instrumenty sondy i lądownika dokonają analiz chemicznych i fizycznych na powierzchni i wewnątrz jądra komety. Będzie można np. sprawdzić hipotezę, czy to komety dostarczyły wodę na Ziemię. Wiadomo, że jest tam zamrożony tlenek i dwutlenek węgla, amoniak, metan, cyjanowodór. Ale może znajdziemy też też złożone cząsteczki organiczne, które według niektórych hipotez przyniosły niegdyś życie na Ziemię.

---

Następna »