Badankan i rymden

Det är kometvaka eftermiddagen den 12 november 2014, och Siegbahnsalen på Ångströmlaboratoriet i Uppsala är full av folk. Vi har kommit för att förhoppningsvis få se de allra första bilderna från en komet långt ute i rymden. Rymdsonden Rosetta har för några timmar sedan skickat iväg landaren Philae som nu är på väg ner till ytan på kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Men ännu ska det dröja några timmar innan Philae landar på den lilla badanke­formade himlakroppen.

– Idén att placera en rymdsond på en komet kläcktes av Esa redan för 20 år sedan, säger Anders Eriksson från IRF – Institutet för rymdfysik i Uppsala. Syftet med det hela var att ta reda på vad kometerna egentligen består av och därigenom få pusselbitar till gåtan om hur och av vad solsystemet bildades för 4,5 miljarder år sedan. Kometerna anses bestå av material som blev över när solen och planeterna bildades.

Efter åtta års arbete var rymdsonden Rosetta (döpt efter Rosettastenen som gjorde att hieroglyferna kunde dechiffreras) och dess landare Philae (döpt efter ett tempel i Nildalen) klara.

– Rosetta innehåller flera instrument som vi har utvecklat här i Uppsala, säger Anders Eriksson. Däribland en langmuirsond, en sorts rymdväderstation som numera tillverkas i Los i Hälsingland. Och Rosettas kamera Osiris är försedd med svenska filter från Täby.

Stor som en diskmaskin

Landaren Philae är mångsidig som en schweizisk armékniv. Philae är stor som en diskmaskin och väger 100 kilo, varav 30 kilo utgörs av vetenskapliga instrument. Den är försedd med ett borrtorn som ska ta materialprover från 20 centimeters djup under kometytan och sedan analysera dem. Dessutom mäts elektriska och akustiska egenskaper hos kometens inre och mycket annat.

Men Rosetta skulle inte komma till någon komet alls utan andra svenska komponenter. 1999 kontrakterades Saab Space, numera Ruag Space, för att leverera datorer, datorsystem och antenner till Rosetta.

– Då hade jag precis gått ut Chalmers och fick jobb på Ruag, säger Johan Zandin. Faktum är att jag har jobbat med Rosettas datasystem i hela mitt yrkesverksamma liv.

Huvuddatorn på Rosetta består egentligen av fyra datorer i två nio kilo tunga plåtlådor. En dator svarar för framdrivningen, en för de vetenskapliga instrumenten och två finns i reserv och tar över om något fallerar. Primärminnena är på 2 Mb och processorena på 8 MHz, ett fragment av hastigheten hos en modern mobiltelefon. Till datorerna finns ett massminne på 3 Gb som väger 10 kilo. Detta att jämföra med dagens fingernagelstora usb-minnen på 64 Gb för några hundralappar.

Varför använder man då 20 år gammal teknik? Varför kopplar man inte in en vanlig laptop eller mobil, både billigare och väger bara en bråkdel?

– De här datorerna konstruerades för över tio år sedan, de har ju varit ute i rymden sedan dess. En rymddator måste klara hårda smällar, och den ska hålla många år, säger Johan Zandin. Och skulle den av någon anledning gå sönder får den inte ställa till med problem innan reservenheten tar över. Sådant klarar inte en mobiltelefon.

– Rosettas dator använder chip med redundans. Tre uppsättningar transistorer gör parallellt beräkningarna, och sedan ”röstar” datorn om resultatet. Vidare finns ett bakgrundsprogram som hela tiden kollar om datorn fungerar. Vid fel bootas den om och reservdatorn tar över.

Att navigera i rymden skiljer sig avsevärt mot att navigera på land. I rymden kan man inte bara styra mot målet och trycka på gasen. Det skulle dra alltför mycket bränsle, och dessutom skulle man hamna på helt fel ställe. Nej, på sin färd mot Churyumov-Gerasimenko har Rosetta följt en intrikat bana där den tagit hjälp av gravitationen från Mars en gång och jorden två för att slungas ut åt rätt håll.

I tio års tid hade Rosetta varit på väg innan den 20 januari i år väcktes till liv. I juli var Rosetta så nära kometen att forskarna för första gången kunde se hur den såg ut. Det visade sig att den bestod av två objekt som klibbat ihop. Formen påminner närmast om en badanka.

Porös som sockervadd

Churyumov-Gerasimenko är fyra kilometer i diameter och består av ungefär en fjärdedel stenmaterial. Resten är frusna gaser, vatten och organiska ämnen.

– Kometen är inte kompakt utan porös, ungefär som sockervadd, säger Anders Eriksson. Dessutom är ytan väldigt mörk. Den reflekterar bara en procent av solljuset.

Esas rymdkontroll i Darmstadt valde kometens ”huvud” som landningsplats. Tanken är att Philae sedan ska observera vad som händer när kometen kommer närmare solen och kometsvansen utvecklas.

Rosetta och kometen befinner sig nu på ungefär 28 ljusminuters avstånd från jorden. Det innebär att det tar 28 minuter för en signal från jorden att nå sonden, och sedan ytterligare 28 minuter innan man kan få ett svar från den. Det gör kommunikationen långsam.

Vid femtiden på eftermiddagen kom äntligen signaler om att Philae hade landat på kometen. Alla jublade. Men sedan blev det tyst. Vad hade hänt? Och vart hade landaren tagit vägen?

Det skulle dröja nästan ett dygn innan rymdteknikerna lyckats någotsånär analysera händelseförloppet. Det visade sig att landaren vid nedslaget hade studsat upp i rymden igen. De harpuner som skulle skjutas ner i kometytan och förtöja landaren utlöstes aldrig. Och en liten gas­motor som skulle tycka ner landaren fungerade inte heller. Landaren studsade alltså vidare medan kometen vred sig under den. Exakt var den slutligen landade är fortfarande okänt. Det enda man vet är att de nu befinner sig vid en brant stenvägg, kanske i en krater, som skymmer solljuset.

Det innebär att solcellerna på landaren inte får tillräckligt med ljus för att kunna ladda batterierna. Ett dygn efter landningen hade Philae fått total batteritorsk, och är nu lika död som en urladdad mobiltelefon.

Tur i oturen var att instrumenten på Philae lyckades ta prover av kometytan och analysera dem innan batterierna helt urladdats. Någon gång före jul ska analys­resultaten komma.

Cirklar runt kometen

Philae står där den står, intakt men overksam. Kanske kommer solljuset på solpanelerna att öka när kometen kommer närmare solen så att Philae kan väckas till liv framemot sommaren. Moderfarkosten Rosetta fortsätter att cirkla runt kometen och kommer att följa den i åtminstone ett år. I augusti 2015 kommer den att befinna sig som närmast solen. Då en bit utanför jordens bana.

Rosettaprojektet ingår i Esas vetenskapliga program, med en budget på 350 miljoner euro per år. Av detta står Sverige för ungefär tre procent, vilket innebär 10 miljoner euro per år. Eller, uttryckt på annat sätt, med en tia per svensk och år.