pienoiskuva|Komeetta Tšurjumov–Gerasimenko Rosettan valokuvaamana maaliskuussa 2015. Kuva on jälkeenpäin väritetty. pienoiskuva|Rosettan lennonjohtoa yhteiskuvassa elokuussa 2014 Darmstadtissa. pienoiskuva|Kuvituskuva tilanteesta, jossa laskeutuja irroitettiin emoaluksestaan marraskuussa 2014. pienoiskuva|Emoaluksen kylkeen kiinnitetty laskeutuja Philae. pienoiskuva|Instrumenttien sijainti luotaimen ulkopinnalla. Rosetta oli Euroopan avaruusjärjestön (ESA) miehittämätön komeettaluotain, joka laukaistiin avaruuteen 2. maaliskuuta 2004 Guayanan avaruuskeskuksesta. Laukaisun jälkeen luotain kohtasi Maan kolmesti ja Marsin kerran, ja samalla se kiersi Auringon viidesti. Valitulla reitillä se ohitti Šteinsin ja Lutetian asteroidit. Kokonaislentoaika oli 10 vuotta, viisi kuukautta ja neljä päivää ja matkan kokonaispituus 6,4 miljardia kilometriä. Komeetan havaintoajaksi kertyi hieman yli kaksi vuotta. Jos mukaan lasketaan komeetan kiertoradalla vietetty aika, tuli matkan kokonaisajaksi 12 vuotta, kuusi kuukautta ja 28 vuorokautta ja kokonaismatkaksi 7,9 miljardia kilometriä . Tutkimusehtävänsä päätteeksi ohjattiin törmäämään kohteensa, komeetan 67P/Tšurjumov–Gerasimenkon (), pintaan. Yhteys Rosettaan menetettiin suunnitellusti 30. syyskuuta 2016. Rosetta oli ensimmäinen luotain, joka kohtasi komeetan jääden tutkimaan sitä kiertoradalta käsin ja jonka pinnalle se lähetti laskeutujan. Koko hanke kesti noin 30 vuotta ja se oli ESA:n historian suurimpia hankkeita.
Motiivi 1980-luvulla Halleyn komeetan (1P/Halley) ohilento aiheutti paljon kohua. Useat avaruusluotaimet lensivät komeetan ohi pyrkien tutkimaan sitä. Tällaisia olivat esimerkiksi japanilainen Suisei, NASAn ICE, Neuvostoliiton Vega ja ESAn Giotto. Komeetat syntyivät nuoressa aurinkokunnassa vuotta sitten samasta kaasupilvestä ja samaan aikaan kuin planeetatkin. Planeetoissa ainekset sekoittuivat niille myöhemmin pudonneen materian kanssa, mutta komeetat ovat puhtaasti aurinkokunnan alkuaikojen materiaa. Tutkimalla komeettojen rakennetta, voidaan selvittää aurinkokunnan syntyä ja alkukehitystä. Komeettojen rooli elämän juurtumiseen Maassa on ollut pitkään tieteilijöiden keskustelun aiheena. Rosetta-luotaimen toivottiin antavan uutta tietoa aurinkokunnan tilasta ennen planeettojen muodostumista. Mikäli tutkittavaksi valittu komeetta olisi iältään sopiva, selviäisi siitä aurinkokunnan kaasu- ja pölykiekon koostumus aurinkokunnan syntyaikana.
NASA ja ESA aloittivat yhteisten komeetta-hankkeiden suunnittelun. NASA veti Comet Rendezvous Asteroid Flyby (CRAF) -lentoa, ja ESA johti sitä seuraavaa Comet Nucleus Sample Return (CNSR) -lentoa. Molempien piti perustua Mariner Mark II -satelliittirunkoon. CRAF oli Cassinin sisaralus, ja kun Cassinin kustannukset nousivat vuonna 1992 liian suuriksi, NASA peruutti CRAF-mission. ESA pyrki tämän jälkeen toimimaan itsenäisesti. Vuoteen 1993 mennessä ESAkin totesi näytteenhaun komeetalta Maahan liian kalliiksi. Tämän jälkeen ESAn missiosta tuli CRAFin kaltainen, ohilentoon yhdistettiin kuitenkin laskeutuminen pinnalle.
Suunnittelu, rakentaminen ja operointi Nimi Luotain nimettiin egyptiläistä alkuperää olevan Rosettan kiven mukaan. Se löydettiin Egyptin Rosettan kaupungista () vuonna 1799. Kivi on steela, jonka pintaan oli kirjoitettu kolmella kielellä sama teksti ja jonka avulla ratkaistiin hieroglyfikirjoitus. Laskeutuja Philae sai nimen Niilin Philae-saaren mukaan. Tuolta saarelta löytyi obeliski, jonka kaksikielisen tekstin avulla Rosettan kivi pystyttiin lopultakin kääntämään 1800-luvulla.
Osallistujat Emoaluksen laitteet koottiin eri maista Euroopasta sekä Yhdysvalloista. Laskeutujan toimitti yhtymä, jota johtivat Saksan ilmailu- ja avaruuskeskus (DLR), Max Planck -instituutti (MPS), Ranskan avaruusjärjestö (CNES) ja Italian avaruusjärjestö (ASI). Hankkeen muita osallistujia olivat Euroopan avaruusjärjestö (ESA) ja laitoksia Saksasta, Itävallasta, Suomesta, Unkarista, Irlannista ja Britanniasta.
Lennonjohto Lennonjohto, joka ohjasi Rosettaa monivuotisen lähestymisen ajan, sijaitsi Euroopan avaruusohjauskeskuksessa (ESOC) Darmstadtissa Saksassa. Laskeutujan ohjauskeskus sijaitsi Toulousessa Ranskassa.
Rakenne Rosetta-luotain muodostui kiertoradalle jäävästä emoaluksesta ja pinnalle lähetettävästä laskeutujasta. Rosettan kokonaispaino oli , josta emoaluksen osuus oli ja laskeutujan .
Emoalus Emoalus oli perusmuodoltaan kuin kuutio ja kooltaan 2,8 × 2,1 × 2,0 metriä. Sen massa oli , josta polttoainetta oli ja tieteellisiä tutkimuslaitteita . Luotaimen energialähteenä toimi kaksi vastakkaisiin suuntiin avautuvaa ja pitkää aurinkopaneelia. Paneelien pinta-ala mahdollisti riittävän sähkövirran tuottamisen emoaluksen toimintoihin yli kilometrin etäisyydellä Auringosta (yli ). Laskeutuja oli kiinnitettynä emoaluksen sivulle sen ulkopintaan.
Rosettan alumiinikennoista rakennettu runkorakenne oli valmistettu Patrian tehtaalla Jämsän Hallissa. Patrian vastuulla oli myös toimittaa sähkötehon jakeluun tarvittavia laitteita.
Tutkimuslaitteet Seuraavat tutkimuslaitteet osallistuivat komeetan ytimen tutkimiseen: ALICE (An Ultraviolet Imaging Spectrometer) keräsi tietoa komeetan ytimen ja koman lähettämästä ultraviolettisäteilystä UV-spektroskopin avulla. Tarkoituksena oli havaita ja mitata jalokaasuja, alkuaineiden runsaussuhteita komassa, tärkeimpien ionien runsauksia pyrstössä sekä veden, hä'än ja hiilidioksidin määriä komeetan eri aktiivivaiheissa. Instrumentin toimitti NASA. Se painoi 2,2 kilogrammaa ja sen käyttöteho oli 2,9 wattia. CONSERT-instrumentilla mitattiin laskeutujan ja emoaluksen välisillä radioaalloilla komeetan absorboima intensiteetti (tomografia). Näin voitiin määrittää komeetan sisäinen rakenne ja päätellä sen koostumus. Instrumentti painoi 1,5 kilogrammaa ja antennit 0,3 kilogrammaa. MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) pystyi havaitsemaan haihtuvien aineiden, kuten veden, ammoniakin ja hiilidioksidin, määrän ja lämpötilan niiden mikroaaltosäteilyn perusteella. Mittauskalustoon kuului halkaisijaltaan 0,30 metrinen lautasantenni ja 18,5 kilogrammaa painava MIRO-instrumentti. Laitteen toimitti NASA. OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) muodostui kahdesta kamerajärjestelmästä, jotka oli optimoitu komeetan kuvaamiseen. Kameroiden tunnukset olivat NAC (Narrow Angle Camera) ja WAC (Wide Angle Camera). Ne ottivat mustavalkokuvia, joiden valottamista voitiin säädellä 23 eri aallonpituusalueen suotimilla 250–. Aallonpituudet kattoivat sähkömagneettisen säteilyn spektrin infrapunasta ultraviolettiin. Valokuvien koko on 2024×2024 pikseliä ja kukin pikselipari vastaa (NAC) tai (WAC). RSI (Radio Science Investigation) hyödynsi luotaimen viestintäjärjestelmää komeetan ytimen ja sisemmän kooman fyysiseen tutkimukseen. VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) oli näkyvän valon ja infrapunan spektrometri, joka pystyi ottamaan ytimen lähettämästä infrapunasäteilystä kuvia ja keräämään komassa olevien molekyylien lähettämästä säteilystä infrapunaspektrejä. Laite valmistettiin Italiassa ja siitä kehitettyjä laitteita käytettiin myös Dawn- ja Venus Express-luotaimissa.
Seuraavilla laitteilla tutkittiin komeetan komaa eli siitä vapautuvaa kaasua ja pölyä: ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) muodostui magneettimassaspektrometristä (DFMS) ja reflektronityyppisestä lentoaikamassaspektrometristä (RTOF). DFMS pystyi erottamaan sekä typen (N2) ja hä'än (CO) että hiili-13 (13C) ja 12CH spektriviivat toisistaan. RTOF oli vuorostaan herkkä neutraaleille molekyyleille ja ioneille. ROSINA kehitettiin Bernin yliopistossa Sveitsissä. MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) on korkean resoluution atomivoimamikroskooppi, jolla tutkittiin piilevylle kerrostuneiden pölyhiukkasten useita fysikaalisia ominaisuuksia. COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser) on analyysilaite, jolla tutkittiin pölyhiukkasten koostumusta sekundaarisella ionimassaspektrometrialla käyttäen indiumioneja. Se pystyi havaitsemaan massaltaan jopa ioneja. Laitteen rakensi ja sen tiimiä johti Max Planck -instituutin avaruusolentofysiikan osasto (MPE). Ilmatieteen laitos toimitti siihen maatukilaitteistot. GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) analysoi koman pölyä mittaamalla jokaisen laitteen sisään tulevan jyvän optisen poikkileikkauksen, liikemäärän, nopeuden ja massan.
Seuravalla laiteella tutkittiin aurinkotuulen koostumusta: RPC (Rosetta Plasma Consortium) sisälsi ioni- ja elektronidetektorit sekä magnetometrin. Niillä pystyttiin mittaamaan ytimen ja koman fysikaalisia ominaisuuksia sekä kooman ja aurinkotuulen välisiä vuorovaikutuksia.
Philae-laskeutujalla oli vielä omat tutkimuslaitteensa, jotka esitellään sen omassa artikkelissa (alla).
Philae-laskeutuja pienoiskuva|Laskeutuja Philaen mittalaitteistoja sijainti.
Philae-laskeutujan ulkomitat olivat 1,0 × 1,0 × 0,8 metriä. Sen massa oli noin , josta kymmenen mittalaitteen yhteismassa oli . Laskeutuja oli kiinnitetty emoaluksen kylkeen ja se vapautettiin lukituksesta, kun laskeutuja aloitti oman tehtävänsä komeetalla. Laskeutujalla oli akkut, joilla varmistettiin energian riittävyys laskeutumisen ja pinnalle kiinnittymisen ajaksi, ja aurinkopaneelit, jotka mahdollistivat pitempiaikaisen tutkimustoiminnan. Täyteen ladattujen akkujen energia riittäisi alukisi kahden ja puolen vuorokauden toimintaan. Laskeutuja oli suunniteltu hyvin itsenäisesti toimivaksi laitteistoksi, joten sitä voisi luonnehtia roboottiluotaimeksi.
Tapahtumat Valmistelut vuosina 1993–2004 Marraskuu 1993: ESAn tiedeohjelma hyväksyi Cornerstonen hankkeen, myöhemmin nimeltään Rosettan hankkeen, tutkimusohjelmaan, jossa luotain lähetettäisiin tukimaan komeettaa 46P/Wirtanen. Kyseinen komeetta nimettiin yhdysvaltalaisen tähtitieteilijän Carl Alvar Wirtasen mukaan . Saksan ilmailu- ja avaruusjärjestö ehdotti syksyllä 1994 laskeutujan viemistä komeetalle. Sen suunnitteluun ja rakentamiseen osallistuisi myös suomalainen Ilmatieteen laitos, jonka osuudeksi tulisi päävastuu komeetan pintakerroksen vesipitoisuutta mittaavan PP-laitteen rakentamisesta sekä laskeutujan massamuistiyksikön (CDMS/MEM) toimittamisesta. ESA valitsi helmikuussa 1996 emoalukseen tulevat mittalaitteet. Ilmatieteen laitos pääsi mukaan rakentamaan COSIMA-pölynmittauslaitteistoa sekä plasmanmittauspaketin (RPC) osia ICA, LAP ja MIP. Kesäkuussa 1997 ESA hyväksyi emoalukseen kiinnitettävän laskeutujan ottamisen mukaan hankkeeseen.
Rosetta oli alun perin tarkoitus laukaista avaruuteen 12. tammikuuta 2003 kohtaamaan komeetta 46P/Wirtanen vuonna 2011. Ariane 5:n laukaisu epäonnistui 11. joulukuuta 2002, ja siksi Rosettaa ei uskallettu laukaista heti tammikuussa. 46P/Wirtanen ehti tällä välin edetä ulottumattomiin, joten hanke vaihtoi uudeksi kohteeksi 67P/Tšurjumov–Gerasimenkon komeetan. Tämäkin komeetta oli nimetty löytäjiensä mukaan. Uuden komeetan saavuttamiseksi suunniteltiin varsin monimutkainen lähestymisrata.
Vuosi 2004 pienoiskuva|Luotaimen, planeettojen ja asteroidien radat: pienoiskuva|Rosettan laskeutuja otti valokuvan Marsista aurinkopaneelin alta helmikuussa 2007. pienoiskuva|Valokuva Šteinsista 800 kilometrin etäisyydeltä lokakuussa 2008. pienoiskuva|Ohilennon päätteeksi valokuva Maasta marraskuussa 2009. pienoiskuva|Rosettan heinäkuussa 2010 valokuvaama asteroidi Lutetia. pienoiskuva|Ratamuutokset, joita Rosetta teki, päästäkseen halutulle komeetan kiertoradalle. 2. maaliskuuta 2004: Rosetta laukaistiin avaruuteen 2. maaliskuuta 2004 kello 7.17 (UTC) Ariane 5 G+ -kantoraketilla Guayanan avaruuskeskuksesta. Koska Ariane 5 ei kyennyt antamaan luotaimelle kovin suurta alkuvauhtia, tyydyttiin ratkaisuun, jossa luotain hyödynsi tulevina vuosina Maan ja Marsin painovoimia ja kiertoratansa liikettä lisävauhdin saamiseen. Tämä säästi luotaimen polttoainetta, mutta kasvatti samalla hankkeen ajallista kestoa.
Vuosi 2005