Станция Rosetta предназначена для детального исследования кометы – дистанционно во время длительного сопровождения ее в полете и с помощью посадочного аппарата. И длительный совместный полет, включая обращение вокруг ядра кометы, и посадка зонда на ядро будут выполнены впервые в мире. Необходимость исследования комет обусловлена тем, что в них в основном сохраненпервичный материал времен образования Земли и планет. Цель миссии Rosetta – исследовать происхождение комет и связи между кометным и межзвездным материалом и получить исходные данные для выводов относительно происхождения Солнечной системы.

№	Дата	Событие
1	Март 2004	Запуск
2	Март 2005	1-й пролет Земли
3	Февраль 2007	Пролет Марса
4	Ноябрь 2007	2-й пролет Земли
5	Ноябрь 2009	3-й пролет Земли
	Май 2011	Последняя большая коррекция
	Июль 2011	Временная консервация
6	Январь 2014	Расконсервация. Начало сближения с кометой
	Май 2014	Уравнивание скоростей
	Август 2014	Начало совместного полета и детальной съемки ядра
7	Ноябрь 2014	Посадка зонда на ядро
	Август 2015	Прохождение перигелия
	Декабрь 2015	Окончание работы КА
Основные этапы полета КА Rosetta

    До сих пор исследования комет космическими аппаратами с близких дистанций (тысячи и сотни километров) проводились только на пролете, в одном коротком сеансе. Помимо высокого риска неудачи, такие миссии не давали возможности исследовать комету в динамике: как по мере приближения к Солнцу идет испарение вещества, как выглядят и работают «гейзеры» и «струи». Посадка зонда на ядро кометы также никогда не проводилась.
    Основными задачами КА Rosetta являются:

    - общее исследование ядра кометы, определение его динамических свойств, морфологии поверхности и состава;
    - определение химического, минералогического и изотопного состава летучих и тугоплавких фракций ядра кометы;
    - определение физических свойств и взаимосвязи летучих и тугоплавких фракций;
    - изучение развития кометной активности и процессов в поверхностном слоеядра и во внутренней коме (взаимодействие газа и пыли);
    - общее исследование астероидов, включая определение динамических свойств, морфологии поверхности и состава.

    Rosetta должна была – до ее перенацеливания весной 2003 г. – «зайти в хвост» комете Виртанена (46P) и совершать с ней совместный полет в течение полутора лет, включая прохождение перигелия орбиты. Теперь аналогичная программа спланирована для кометы Чурюмова-Герасименко (67P).

Комета 67P была найдена 22 октября 1969 г. астрономом Киевского университета К.И.Чурюмовым на негативе, снятом С.И.Герасименко 11 сентября на обсерватории Каменское плато Астрофизического института АН Казахской ССР. В эту ночь аспирантка кафедры астрономии Светлана Герасименко снимала область неба в Близнецах, где должна была находиться комета Комас-Сола. Фотопластинка получилась бракованной (хорошо, что Светлана ее не выбросила!) – в центре осталось непроявленное пятно, окруженное полосой с низкой плотностью фона, и на этой полосе была видна комета. Лишь после возвращения в Киев при обработке материалов выяснилось, что комета на испорченном негативе находится в 2° от предсказанного места, где еле еле виднелась комета Комас-Сола.     Клим Чурюмов, начальник 3-й кометной экспедиции кафедры астрономии Киевского университета, и Светлана Герасименко срочно отсмотрели остальные негативы и нашли «постороннюю» комету на четырех пластинках, снятых 9 и 21 сентября. Получив телеграмму с координатами объекта, директор Центра по изучению малых планет при Гарвардско-Смитсоновской астрофизической обсерватории в Кембридже Брайан Марсден рассчитал шесть вариантов орбиты кометы. Светлана Герасименко срочно вернулась в Алма-Ату и убедилась, что один из них верный: комета все еще была видна. Как потом оказалось, в Ницце ее отсняли еще в августе, но первооткрывателями кометы были признаны Клим Чурюмов и Светлана Герасименко.     Когда орбита кометы была установлена с высокой точностью, выяснилось, что она претерпела катастрофические изменения после двух сближений с Юпитером в 1840 и 1959 гг.     До этого комета не приближалась к Солнцу ближе чем на 4 а.е. и должна была сохраниться с момента своего образования практически в неизменном виде.     Клим Иванович Чурюмов, профессор Киевского университета, и Светлана Герасименко, научный сотрудник Института астрофизики АН Таджикистана, по приглашению ЕКА присутствовали в Куру на запуске АМС Rosetta.
Основные данные кометы ЧурюмоваГерасименко
Параметр	Значение
Большая полуось орбиты, а.е.	3.507
Перигелий, а.е.	1.292
Афелий, а.е.	5.722
Период обращения, лет	6.567
Наклонение орбиты	7.121°
Дата прохождения перигелия	18 августа 2002 г.
Диаметр ядра (оценка), км	4
Комета 67P/Чурюмова — Герасименко

    Во время пролета Марса в феврале 2007 г. Rosetta проведет короткий цикл исследований этой планеты, но вообще четыре гравитационных маневра предназ начены для того, чтобы последовательно сформировать орбиту АМС, близкую к орбите кометы. Афелий этой орбиты лежит вблизи орбиты Юпитера; на таком расстоянии солнечные батареи станции дают так мало энергии, что на 2.5 года все системы КА, кроме бортового компьютера, будут выключены.
    Сближение КА и кометы начнется на расстоянии 4.5 а.е. от Солнца и завершится выходом на орбиту вокруг ядра на высоте порядка 25 км. Основные исследования будут выполнены в то время, когда КА будет обращатьcя вокруг ядра кометы на расстоянии в несколько километров на подходе к перигелию, в перигелии и при удалении от Солнца. Комета Чурюмова-Герасименко обычно ведет себя в перигелии значительно активнее, чем выбранная первоначально комета Виртанена, и эти наблюдения обещают быть чрезвычайно интересными. В то же время перигелийное расстояние будет больше, а значит, меньшим должно быть количество выносимой с газовыми выбросами пыли.
    После выбора удобного места посадки туда будет направлен зонд. Он спустится с высоты порядка километра и коснется поверхности со скоростью всего 1 м/с. Зафиксировавшись на поверхности ядра «гарпуном», зонд передаст снимки общим и крупным планом, выполнит бурение темной корки ядра (состоящей, как считается, из сложных органических молекул) и исследование ледяной и газовой составляющих.
    Работа зонда на поверхности рассчитана по крайней мере на неделю, но может продлиться и несколько месяцев.
    Проект Rosetta был утвержден Комитетом научных программ ЕКА 4–5 ноября 1993 г. как одна из краеугольных миссий научной программы Horizon 2000. Первоначально задумывался аппарат для доставки образца вещества кометного ядра, но такая задача оказалась слишком сложной.
    В феврале 1997 г. был утвержден состав научной аппаратуры станции. От ЕКА проект возглавил научный руководитель д-р Герхард Швем (Gerhard Schwehm) и менеджер Джон Эллвуд (John Ellwood, с 2000 г.).
    Консорциум во главе с германским отделением фирмы Astrium отвечал за проектирование, изготовление и испытания КА. Британское отделение Astrium изготовило служебный борт, французское – бортовую авионику. Итальянская Alenia Spazio занималась сборкой, интеграцией и верификацией.
    Всего в работах участвовали более 50 подрядчиков из 14 стран ЕКА, Канады и США.
    Название станции было дано по Розеттскому камню, найденному в Египте в 1799 г. солдатом армии Наполеона. Трехъязычная надпись на камне позволила Франсуа Шамполльону проникнуть в тайну древнеегипетской письменности; точно так же КА Rosetta должен принести данные, раскрывающие древнюю историю Солнечной системы. В память о подвиге Шамполльона станция несет на борту цифровой диск, на котором на 6000 языков записан текст первых трех глав из Книги Бытия.
    На станцию сначала предполагалось поставить два посадочных зонда – германский RoLand и Champollion совместной американо-французской разработки. По ходу работ стало ясно, что Rosetta сможет нести только один зонд, причем ЕКА дало понять партнерам, что выбор будет сделан на конкурсной основе. В конце 1996 г. NASA отказалось от участия в работе над «Шамполльоном» на таких условиях, и остался только германский зонд. Он был сделан под руководством Германского аэрокосмического исследовательского института DLR (менеджер проекта – д-р Стефен Уламек) при участии ЕКА и исследовательских центров Австрии, Британии, Венгрии, Ирландии, Италии, Финляндии и Франции (научные руководители – Хельмут Розенбауэр и Жан-Пьер Бибрин).
    5 февраля 2004 г. зонд получил имя Philae. Так назывался остров на Ниле вблизи города Розетта, где был найден обелиск с именами Клеопатры и Птолемея, записанными иероглифами. Эти имена, как известно, стали для Шамполльона ключом к расшифровке иероглифов, так что название получилось не менее удачное. Его предложила пятнадцатилетняя Серена Ольга Висмара из городка Арлуно близ Милана (Италия); по приглашению ЕКА она тоже присутствовала на запуске.
    Суммарные расходы на проект Rosetta за период от начала детального проектирования в 1996 г. и до завершения полета в 2015 г. составят 770 млн евро по курсу 2000 г. Сюда не входят затраты на изготовление научной аппаратуры и посадочного зонда, которые профинансировали отдельные институты и национальные агентства.


    По своей конструкции Rosetta напоминает геостационарный спутник связи «кубического» дизайна и запущенную в июне 2003 г. станцию Mars Express. (Дело в том, что Mars Express создавался на основе проекта Rosetta, но он был запущен по графику, а его «прототип» задержался на год с лишним. Но оно и к лучшему – ведь марсианская станция уже работает и доказывает работоспособность «Розетты»!)
    Алюминиевый корпус аппарата имеет форму параллелепипеда размером 2.8x2.1x2.0 м. Внутри него вертикально проходит т.н. «труба тяги», являющаяся основой конструкции КА и опирающаяся на адаптер верхней ступени РН диаметром 1194 мм. Нижняя часть корпуса называется модулем обеспечения BSM (Bus Support Module) и содержит компьютер, радиосистемы, запоминающие устройства и остальные служебные компоненты. Выше находится модуль обеспечения научной аппаратуры PSM (Payload Support Module), а на верхнем днище – собственно панель научной аппаратуры, которая будет постоянно ориентирована на ядро кометы. Часть датчиков размещается на двух штангах.
    На передней панели корпуса (по оси +X) крепится ориентируемая параболическая антенна диаметром 2.2 м, а на противоположной размещается посадочный аппарат. Электропитание обеспечивают две пятисекционные панели солнечных батарей, закрепленные на боковых панелях КА (по оси Y) и способные поворачиваться на 180°. До сих пор все аппараты, «уходившие» к Юпитеру и дальше, питались от радиоизотопных генераторов. Солнечные батареи «Розетты» огромны: их размах 32 м, длина каждой по 14 м и площадь по 32 м². Но даже такие «крылья» дают всего 395 Вт на расстоянии 5.25 а.е. от Солнца, 440 Вт на 4.5 а.е., до 850 Вт на 3.4 а.е. – и целых 8700 Вт в перигелии кометной орбиты. Имеется также четыре никель-кадмиевые аккумуляторные батареи емкостью по 10 А·час, питающие аппарат при нахождении в тени кометы. В системе терморегулирования используются нагреватели отдельных элементов конструкции, а также радиаторы и жалюзи, расположенные на задней и боковых панелях.
    В состав двигательной установки входят расположенные в «трубе тяги» баки горючего (верхний) и окислителя (нижний) емкостью по 1106 л и четыре бака подсистемы наддува (по 35 л). Ориентацию станции обеспечивают 24 двигателя тягой по 10 Н.
    Кроме основной остронаправленной антенны, для связи также используются антенна среднего усиления диаметром 0.8 м и две малые всенаправленные антенны. Прием команд и передача служебных и научных данных осуществляется в диапазонах S (2 ГГц) и X (8 ГГц). Передача может вестись на скорости от 10 до 22000 бит/с.
    Стартовая масса КА, по данным ЕКА, составляет 3011 кг; Arianespace назвало общую массу ПН – 3187 кг, из которых на КА приходится 3065 кг. Так или иначе, 1650 кг (более половины!) приходится на заправленное в ходе предстартовой подготовки в Куру топливо, что обеспечивает запас характеристической скорости в 2.2 км/с. Научная аппаратура орбитального аппарата имеет массу 165 кг. Посадочный зонд «тянет» на 100 кг, из которых 21 кг приходится на приборы.


    Зонд Philae диаметром около 1 м и высотой 0.8 м имеет корпус неправильной многоугольной формы с базовой панелью внизу и панелью научной аппаратуры (конструкция выполнена из высокомодульного углеволокна с алюминиевым покрытием). Внутри корпуса находится телескопическая труба с механизмами подъема и поворота, закрепленная в кардановом подвесе на низком шасси треножнике. Три ноги разворачиваются в посадочное положение после отделения зонда от основного КА. Для стабилизации аппарата во время спуска на ядро служит маховик.

Посадочный аппарат

Миссия к комете 67P/Чурюмова — Герасименко

    После касания демпферы трех «ног» поглощают большую часть кинетической энергии зонда, а специальный гарпун и «кошки» на ногах обеспечивают закрепление зонда на поверхности. Без этого не обойтись никак, потому что вес зонда на поверхности ядра не превышает 3 граммов. Механизмы «ног» позволяют выровнять корпус зонда, поднять или опустить его. Электропитание обеспечивают солнечные элементы на арсениде галлия, смонтированные на верхней панели зонда, и две батареи на 970 и 110 Вт·час. Сигнал с зонда передается на КА Rosetta передатчиком диапазона S мощностью 1 Вт, а с него ретранслируется на Землю. Часть приборов находится на приборной панели, другие – под панелью фотоэлементов.


    Официально считается, что КА Rosetta несет 11 научных приборов, а посадочный зонд Philae – 10. При этом следует учитывать, что на орбитальном аппарате и на зонде установлены два отдельных комплекта газового хроматографа MODULUS (первый носит имя «Береника», второй – «Птолемей»), а радиозонд CONSERT один, но состоит из двух взаимодействующих частей, поскольку предназначен для радиопросвечивания сквозь ядро кометы при нахождении зонда на одной его стороне и орбитального аппарата над другой. CONSERT позволит понять крупномасштабную структуру ядра (найти размер образующих его частей, установить наличие и число слоев) и выяснить электрические свойства.
    Для дистанционного зондирования кометы предназначены камеры и спектрометры OSIRIS, ALICE, VIRTIS и MIRO. Анализ состава вещества кометы выполнят приборы ROSINA, COSIMA и MIDAS. Поток пыли и ее распределение по массе измерит аппаратура GIADA. Плазменная среда вблизи кометы и взаимодействие ее с солнечным ветром – объекты исследования прибором PRC. Массу и внутреннюю структуру ядра позволит установить радиоэксперимент RSI.

Миссия к комете 67P/Чурюмова — Герасименко

    Аппаратура зонда позволит провести анализ элементного, молекулярного, минералогического и изотопного состава вещества поверхности и подповерхностного слоя ядра кометы, измерить его механические характеристики (плотность, прочность, структуру, пористость, наличие льда, тепловые свойства). Инструмент SD2 имеет в своем составе манипулятор с радиусом действия около 2 м, бур с рабочей глубиной 20–30 см и систему распределения образцов. Он обеспечит доставку образцов к анализирующим приборам или для микроскопического исследования. Многие ученые подозревают кометы в переносе жизни или ее «строительных блоков» (аминоскислоты и др.) в пределах Солнечной системы, и, быть может, аппаратура зонда Philae позволит подтвердить эти предположения.

Основные данные о научной аппаратуре КА Rosetta
Обозначение	Назначение	Постановщик
Орбитальный аппарат
OSIRIS	Узкоугольная и широкоугольная камера для детальной съемки ядра кометы и астероидов	Х.У.Келлер (ФРГ)
ALICE	Видовой УФспектрометр. Предназначен для анализа газового состава комы и хвоста и нахождения скорости образования H2O, CO и CO2	А.Стерн (США)
VIRTIS	Картирующий спектрометр видимого и теплового ИК-диапазона для исследования свойств грунта	А.Корадини (Италия)
MIRO	Микроволновой зонд для определения подповерхностной температуры ядра кометы и астероидов, а также измерения газовых компонентов комы (H2O, CO, NH3, CH3OH) и скорости их образования	С.Гулкис (США)
MODULUS	Анализатор (газовый хроматограф) для определения изотопного состава легких элементов	А.Райт (Британия)
ROSINA	Спектрометр ионов и нейтральных атомов для определения элементного, изотопного и молекулярного состава комы	Х.Бальсигер (Швейцария)
COSIMA	Массспектрометр вторичных ионов. Служит для определения элементного и изотопного состава пылинок, происходящих из ядра кометы, анализа неорганической и органической фазы в них	Й.Киссель (ФРГ)
MIDAS	Датчик пылевой обстановки. Посредством съемки определяет плотность пыли, размер и форму пылинок	В.Ридлер (Австрия)
GIADA	Анализатор кометной пыли. Определяет количество, массу, момент импульса и распределение попавших пылинок по скоростям	Л.Коланьели (Италия)
PRC	Плазменный комплекс (магнитометр и анализаторы электронов и ионов; всего шесть приборов)	А.Эрикссон (Швеция), Дж.Бёрч (США), К.Х.Глассмайер (ФРГ), Р.Лундин (Швеция), Ж.Г.Тротиньон (Франция), К.Карр (Британия)
CONSERT	Радиозонд для изучения крупномасштабной структуры ядра (передатчик)	В.Кофман (Франция)
RSI	Аппаратура точного радиоконтроля орбиты. Используется для определения параметров орбиты кометы и КА вокруг ее ядра, массы и плотности ядра, для зондирования комы и солнечной короны методом радиозатмения	М.Петцольд (ФРГ)
Посадочный зонд
COSAC	Анализатор летучих веществ для определения элементного и молекулярного состава вещества ядра и выявления органических молекул	Х.Розенбауэр (ФРГ)
MODULUS	Анализатор (газовый хроматограф) для определения изотопного состава легких элементов	А.Райт (Британия)
MUPUS	Набор датчиков для определения свойств поверхностного и подповерхностного вещества	Т.Спон (ФРГ)
ROMAP	Магнитометр для измерения местных магнитных полей и монитор плазмы	У.Аустер (ФРГ), И.Апати (Венгрия)
SESAME	Комплект из трех приборов для анализа электрических свойств грунта, акустического зондирования и измерения оседающей пыли	Д.Мольманн (ФРГ), В.Шмидт (Финляндия), И.Апати (Венгрия)
APXS	Альфа-протон-рентгеновский спектрометр для определения элементного состава грунта	Р.Ридер (ФРГ)
CONSERT	Радиозонд для изучения крупномасштабной структуры ядра (регистрирующая часть и ретранслятор)	В.Кофман (Франция)
CIVA	Шесть микрокамер для панорамной съемки поверхности и спектрометр для изучения образцов грунта	Ж.-П.Бибрин (Франция)
ROLIS	ПЗС-камера для съемки на спуске и для получения стереопанорам в зоне работы других приборов	С.Моттола (ФРГ)
SD2	Подсистема бурения, забора и распределения грунта	А.Эрколи-Финци (Италия)

    Все научные данные с орбитального аппарата и зонда записываются на борту «Розетты» в твердотельном ЗУ емкостью 25 Гбит и передаются на Землю в очередном сеансе связи. Новая станция ЕКА в районе Нью-Норсия (Австралия) с 35 метровой антенной была построена главным образом для этого проекта; аналогичная станция должна вступить в строй в 2005 г. в районе Себрерос в Испании. Оттуда информация будет приходить в центр управления ЕКА в Дармштадте и распределяться между остальными группами управления и анализа. Это две группы Центра научных операций проекта Rosetta в Дармштадте и Ноордвейке, Научный центр посадочного аппарата в Тулузе и Центр управления зондом в Кёльне.
    На этапе активации аппарата сразу после запуска к работе с «Розеттой» были привлечены 15-метровая антенна в Куру и две 34-метровые антенны американской Сети дальней связи DSN в Голдстоуне и Мадриде. Антенна в Куру будет использоваться и позднее, во время сближений КА с Землей.


    2 марта в 09:34 UTC станция Галлиот в Куру приняла первую телеметрию с борта «Розетты». В этот момент аппарат, уже отделившийся от ступени EPS, отрабатывал автоматическую программу операций: к 09:44 произвел стравливание и консервацию двигательной установки, затем снизил скорость вращения и к 10:11 развернул обепанели СБ. После ориентации на Солнце Rosetta была готова к работе. Траектория станции соответствовала расчетной.
    В 10:34 на борт были переданы первые команды из Куру. В первом сеансе были включены и введены в работу два звездных датчика, запущены маховики системы стабилизации, и в 14:47 КА был переведен в нормальный полетный режим. Последней операцией в этот день было освобождение стартового крепления зонда Philae – остались только защелки, которые будут удерживать его в течение десятилетнего полета.
    3 марта в 00:34 антенна HGA была освобождена от стартового крепления и наведена на Землю, а в 11:49 включением малых двигателей на 7 мин была проведена пробная коррекция с приращением скорости 1 м/с.
    В 23:53 был включен приемопередатчик №1 диапазона S через антенну HGA. В ночь на 4 марта были проверены режимы связи в диапазоне S, а затем налажена работа в диапазоне X через HGA. Несмотря на удаление станции от Земли (к середине дня 8 марта расстояние достигло 1.988 млн км), антенна высокого усиления обеспечивала скорость передачи 22 кбит/с. Бортовое ЗУ было проверено 4 марта: все модули памяти работали нормально. Вечером 4 марта проверили и приняли систему электропитания, и 5 марта в 11:00 начальный этап приемки аппарата закончился.
    Параметры орбиты КА Rosetta на 8 марта 2004 г. составили:

    - расстояние от Солнца в перигелии – 0.8852 а.е.;
    - расстояние от Солнца в афелии – 1.0938 а.е.;
    - период обращения – 359.5 суток.

    Несколько дней операторы во главе с Манфредом Вархаутом тестировали систему ориентации и стабилизации: откалибровали гироскопы, опробовали все четыре маховика, проверили солнечные и звездные датчики, посмотрели динамику солнечных батарей. Поначалу регистрировались довольно сильные возмущения, но постепенно, с обезгаживанием аппарата, они сошли на нет.
    Станция должна была лететь в штатной ориентации, осью +X к Солнцу. Но пока ее оставили в наклонном положении, затеняющем привод антенны HGA. Температура его во время испытаний оказалась выше нормы.
    На 6-й день полета, 7–8 марта, был проверен первый научный прибор (масс спектрометр COSIMA). В 9-й день провели развертывание антенны CONSERT и проверили сам прибор, а на 10-й день начали тестировать камеру OSIRIS.

Миссия к комете 67P/Чурюмова — Герасименко

    Пять дней и пять сеансов связи, с 12–13 до 16–17 марта, заняла проверка посадочного зонда. После этого операторы вернулись к орбитальному аппарату и 17–19 марта тестировали плазменный комплекс PRC.
    19 марта были развернуты две штанги с датчиками этого комплекса. Дальнейшие проверки PRC пришлось отложить из-за отказа в дублированном источнике питания. На сеансах с 19–20 и до 25–26 марта были включены и протестированы приборы ROSINA, ALICE and VIRTIS. Еще более долгой была проверка радиокомплекса RSI – она заняла четыре сеанса с 26–27 по 29–30 марта. Три сеанса, от 30–31 марта до 1–2 апреля, заняла проверка микроволнового зонда MIRO, в ходе которой проводилось спиральное сканирование области вокруг планеты Венера. Были внесены некоторые изменения в уставки и бортовое ПО, улучшающие работу антенны HGA и звездных датчиков.
    Ко 2 апреля станция удалилась от Земли на 10.6 млн км.