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La misión de Philae en el cometa 67P. (Más detalles y otros formatos disponibles aquí.)
Crédito: ESA/ATG medialab
El orbitador Rosetta liberará el módulo de aterrizaje Philae a las 08:35 UTC/09:35 CET del 12 de noviembre a una distancia de aproximadamente 22,5 km del centro del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Unas siete horas más tarde, Philae debería tocar tierra en el lugar de aterrizaje, conocido como Agilkia. Con un tiempo de viaje de la señal en un solo sentido entre Rosetta y la Tierra el 12 de noviembre de 28 minutos y 20 segundos, eso significa que la confirmación de la separación llegará a las estaciones terrestres de la Tierra a las 09:03 UTC/10:03 CET y del aterrizaje alrededor de las 16:00 UTC/17:00 CET.
El 6 de agosto, Rosetta llegó a una distancia de 100 km del cometa. Desde entonces y hasta mediados de octubre, la nave se acercó al cometa hasta situarse a menos de 10 km del centro.
A finales de octubre, una serie de pequeñas maniobras habían colocado la nave en la órbita de preentrega. La maniobra de entrega requiere una precisión extremadamente alta, por lo que Rosetta permanecerá en esta órbita durante unos días para que los operadores de la nave tengan tiempo de verificar la posición y la velocidad de la nave con gran precisión.
La primera de una serie de decisiones Go/NoGo se tomará el 11 de noviembre, antes de la separación, con una confirmación del equipo de dinámica de vuelo de que Rosetta está en la trayectoria correcta antes de la entrega del módulo de aterrizaje. Durante la noche del 11 al 12 de noviembre se tomarán otras decisiones Go/NoGo relativas a la preparación del orbitador y el envío de comandos, y la confirmación del módulo de aterrizaje, que culminará con la confirmación de que el módulo de aterrizaje está preparado para la separación. Una vez hecho esto, podrá comenzar el intento de aterrizaje.
Rosetta y Philae en el cometa 67P.
Crédito: ESA/ATG medialab; Imagen del cometa: ESA/Rosetta/NavCam
Desde la órbita previa a la entrega, Rosetta maniobrará hasta una trayectoria hiperbólica volando por delante del cometa, en el lado del Sol. Dos horas después, el módulo de aterrizaje se liberará automáticamente. Podrá alejarse del orbitador a una velocidad seleccionable de entre 0,05 m/s y 0,51 m/s. El valor exacto dependerá de las propiedades del cometa y de los escenarios de separación y descenso elegidos. Si el despliegue inicial no tiene éxito, un mecanismo de resorte de reserva garantizará que el módulo de aterrizaje se libere a una velocidad de unos 0,18 m/s. Por razones obvias, pues, se favorece una estrategia de separación y descenso con este valor.
Una vez liberado, Philae está solo. Una señal tardará unos 30 minutos en cruzar la distancia entre la Tierra y el cometa en ese punto, lo que es demasiado tiempo para permitir cualquier tipo de intervención manual.
El descenso hasta el lugar de aterrizaje, Agilkia, durará unas siete horas. El módulo de aterrizaje tocará tierra en algún lugar dentro de una «elipse de aterrizaje», de unos pocos cientos de metros. La elipse de aterrizaje se seleccionó para que estuviera lo más libre posible de peligros, como grandes rocas, y para evitar, en la medida de lo posible, las pendientes que superen los 30 grados, pero, no obstante, habrá cierto grado de riesgo.
A medida que Philae descienda, caerá lentamente sin propulsión ni guía, ganando gradualmente velocidad en el débil campo gravitatorio del cometa, con su actitud estabilizada mediante un volante interno.
Durante el descenso, se grabarán imágenes con la cámara que mira hacia abajo y también estarán activos algunos de los experimentos científicos del módulo de aterrizaje. Mientras tanto, el orbitador continuará su trayectoria alejándose del núcleo del cometa. Una pequeña maniobra le permitirá mirar hacia atrás y supervisar el descenso de Philae mediante cámaras. Esta maniobra también garantiza que pueda haber comunicación entre el orbitador y el módulo de aterrizaje durante el descenso y hasta 90 minutos después del aterrizaje.
Philae llegará a la superficie a una velocidad aproximada de paseo, alrededor de 1 m/s. Puede que no parezca mucho, pero como la gravedad de la superficie del cometa es aproximadamente cien mil veces más débil que la de la Tierra, hay que utilizar un sofisticado sistema para evitar que rebote en el espacio. El tren de aterrizaje de tres patas absorberá el impulso y lo utilizará para clavar un tornillo de hielo en cada pie en la superficie. Al mismo tiempo, dos arpones se dispararán para fijar la sonda en la superficie, y un pequeño propulsor en la parte superior podrá utilizarse para contrarrestar el retroceso del arpón.
Una vez anclado en el núcleo, la misión científica principal de Philae comenzará y deberá suceder rápidamente. La duración inicial de sus baterías es de sólo 64 horas, y aunque también dispone de células solares con las que recargar las baterías y prolongar su vida útil, esto dependerá de la ubicación del lugar de aterrizaje y de la iluminación, así como de la cantidad de polvo que se acumule en los paneles.
Philae tomará imágenes panorámicas de su entorno, con una sección en 3D, e imágenes de alta resolución de la superficie inmediatamente inferior. Realizará análisis in situ de la composición de los hielos y el material orgánico del cometa, y un taladro tomará muestras de 23 cm de profundidad y las enviará al laboratorio de a bordo para su análisis. El módulo de aterrizaje también realizará mediciones de las características eléctricas y mecánicas de la superficie del núcleo.
Los datos serán retransmitidos al orbitador, listos para ser transmitidos de vuelta a la Tierra en el siguiente periodo de contacto con una estación terrestre. Durante los primeros cinco días en la Tierra, habrá un contacto regular entre el orbitador y el módulo de aterrizaje cuando ambos puedan verse mientras el cometa gira con su periodo de 12,4 horas. Además, se emitirán señales de radio de baja frecuencia entre Philae y el orbitador a través del núcleo, para sondear su estructura interna.
Las mediciones detalladas de la superficie in situ que realice Philae en su lugar de aterrizaje se utilizarán para complementar y calibrar las extensas observaciones remotas realizadas por el orbitador que cubren todo el cometa. Una vez completada la misión científica primaria, el módulo de aterrizaje seguirá monitorizando las propiedades físicas y químicas de la superficie del cometa mientras continúa su viaje hacia el Sol y mientras las baterías puedan recargarse.
Mientras tanto, Rosetta comenzará la siguiente parte importante de su misión: el orbitador seguirá maniobrando alrededor del cometa a ritmo de paseo, recogiendo muestras de polvo y gas y realizando observaciones de teledetección a medida que el cometa se calienta y el núcleo y su entorno evolucionan. El cometa alcanzará su punto más cercano al Sol (perihelio) en agosto de 2015. A continuación, Rosetta seguirá la disminución de la actividad a medida que el cometa se dirija de nuevo hacia el Sistema Solar exterior, al menos hasta finales de 2015.