Ruimtesonde Giotto vliegt heelhuids langs tweede komeet

Vorige week vloog de Europese komeetverkenner Giotto vlak langs de komeet Grigg-Skjellerup. Stofinslagen brachten de verkenner in een lichte draaiing, maar Giotto overleefde de ontmoeting.

Vrijdagmiddag 17.30 uur. Op 214 miljoen km van de aarde scheert de Europese ruimtesonde Giotto langs de kern van komeet Grigg-Skjellerup. In de Main Conference Room van het vluchtleidingscentrum in Darmstadt houden de genodigden, waaronder wetenschappers, beleidvoerders en de pers, de adem in. "We zijn er voorbij, maar waar is jullie stof?' vraagt astronomie-presentatrice Heather Cooper bijna vertwijfeld aan de onderzoekers in de controleruimte. Direct hierna wordt de ruimtesonde door drie stofdeeltjes getroffen. De zaal applaudiseert, opgelucht.

Ruim zes jaar geleden scheerde komeetverkenner Giotto op een afstand van 600 km langs een andere komeet: Halley. Voor het eerste in de geschiedenis werden er detailopnamen van de kern van een komeet gemaakt en rechtstreeks metingen verricht aan de wolk gas en stof rond die kern. Gassen worden door de warmte van de zon uit de ijsachtige komeetkern vrijgemaakt, sleuren stof mee en vormen zo een grote ijle atmosfeer of coma rond de kern, soms uitlopend in een "staart'.

Giotto werd tijdens zijn vlucht door de coma getroffen door een regen van zo'n 12.000 stofdeeltjes, waarvan de grootste bij die snelheid (68 km/s) het effect van kogels hadden. De sonde werd beschadigd, maar toch bleken acht van de elf instrumenten nog te werken. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA besloot daarom vorig jaar om Giotto langs een tweede, kleinere komeet te sturen: Grigg-Skjellerup.

Oudste materie

De komeet Grigg-Skjellerup, die een kern van 1 à 2 km diameter heeft en in 5,1 jaar om de zon draait, is veel minder actief dan komeet Halley. Maar daardoor zou het mogelijk worden om twee verschillende kometen met elkaar te vergelijken. Beide kometen dateren uit de beginperiode van het zonnestelsel, dus bestaan uit de oudste materie die men in dit stelsel mag verwachten. In feite heeft die materie een interstellaire herkomst.

De signalen van Giotto werden tijdens de recente vlucht opgevangen door de antennes van het Deep Space Network van de NASA, in Californië, Spanje en Australië, en direct doorgezonden naar het European Space Operations Center (ESOC) in Darmstadt. De binnenkomst van de metingen in de controleruimte kon life worden gevolgd op een video wall in de Main Conference Room, die nu op een kruising tussen een planetarium, discotheek en talkshow-studio leek.

De populaire Britse astronomie-presentatrice Heather Cooper onderhield via de video wall het contact tussen de onderzoekers in de controleruimten en de genodigden in de zaal. Het spektakel werd bovendien life doorgezonden naar televisiestations in Europa.

Beelden, die in "de nacht van Halley' juist de grote trekker vormden, waren deze keer niet te verwachten: de camera van Giotto deed het niet meer. Daarom bestond het programma nu uit een mix van terugblikken op en vergelijkingen met de spectaculaire Halley-vlucht en prognoses van wat ons nu te wachten stond. Terwijl op de video wall de seconden (en de kilometers: 14 per seconde) wegtikten, werden de kijkers op een zeer informatieve wijze naar het moment nul, de encounter, toegeleid.

De eerste ionen

Al in de ochtend had Giotto de eerste tekenen van de komeet waargenomen: heel geringe verstoringen in het interplanetaire plasma. Zes uur voor de ontmoeting, met nog 300.000 km te gaan, werden de eerste ionen van de komeet gedetecteerd. Dit zijn deeltjes die als neutrale atomen of moleculen de komeet hebben verlaten en pas op grote afstand door de geladen deeltjes van de zonnewind worden geïoniseerd. Bij de veel actievere Halley waren deze ionen al op een afstand van 7,5 miljoen km waargenomen.

Eén uur voor de ontmoeting, op 50.000 km afstand, nam Giotto de eerste watermoleculen waar en een half uur later ook koolmonoxyde. Dat waren de eerste aanwijzingen dat ook de kern van deze inactieve komeet grotendeels uit water(ijs) bestaat, dus een echte "vuile sneeuwbal' is. Andere soorten moleculen zullen pas bij nauwkeuriger analyses van de metingen aan het licht moeten komen.

Boegschok

Ongeveer twintig minuten voor de ontmoeting werd de boegschok van de komeet gepasseerd en vloog Giotto de coma van de komeet binnen. Op deze grens worden de snelle deeltjes van de zonnewind sterk afgeremd door de veel zwaardere deeltjes van de coma. Giotto mat ook de sterke verstoring van het interplanetaire magnetische veld door de atmosfeer van de komeet.

Bij de actieve komeet Halley werd de boegschok al op een afstand van 1,1 miljoen km waargenomen. Bij komeet Grigg-Skjellerup lag hij op 20.000 km van de kern. Toch was die afstand drie maal zo groot als wat men had verwacht. Blijkbaar was de gasproduktie groter dan berekend, misschien als gevolg van het feit dat de komeet zich nu het dichtst bij de zon bevindt, waar het gedrag van kometen altijd wat minder goed voorspelbaar is.

De grote vraag was of Giotto ook de vlucht langs deze komeet zou overleven. Uit waarnemingen vanaf de aarde was afgeleid dat het massaverlies van Grigg-Skjellerup 0,1 tot 1 procent is van dat van Halley. Verloor Halley 30 ton gas en stof per seconde, bij GS zou dat slechts 30 tot 300 kg zijn. Het gevaar van inslaande stofjes was dus veel geringer. Bovendien was het verschil in snelheid nu veel geringer (14 km/s tegen 68 bij Halley) en dus ook de energie van de deeltjes.

Veel kwetsbaarder

Giotto was zelf deze keer veel kwetsbaarder. Bij Halley was het beschermende stofschild van Giotto naar de komeet gericht, maar nu vloog de sonde met de zijkant komeetwaarts. Deze stand was nodig om de zonnepanelen constant naar de zon te kunnen richten en de communicatie-antenne constant naar de aarde. Men had gerekend op, afhankelijk van de passage-afstand, 10 tot 100 inslagen van stofdeeltjes. Maar hoewel al op 2000 km afstand van de kern door de optische detector het strooilicht van stof werd waargenomen, gingen de laatste minuut en de encounter zonder inslagen voorbij. Dit bracht Heather Cooper tot haar bijna wanhopige vraag aan de onderzoekers waar "hun' stof bleef. Enkele seconden later gaf de komeet antwoord: vlak na elkaar werden vier treffers geregistreerd.

Twee van de vier treffers hadden betrekking op één deeltje met een diameter van twee millimeter en een massa van 30 milligram: een zandkorrel. Uit een verandering in de op aarde ontvangen radiosignalen bleek dat dit deeltje de ruimtesonde een heel geringe slingerbeweging had gegeven en de rotatie iets had versneld. Maar er was niets beschadigd: Giotto had ook deze encounter of the second kind overleefd. Tijd voor champagne!

Stofvrij

De komende weken en maanden zullen de computerbanden met metingen worden bestudeerd. Pas dan zal men meer kunnen zeggen over de samenstelling en eigenschappen van het ijle gasomhuldel rond de komeetkern en de wisselwerking tussen de deeltjes in deze coma en die van de zonnewind. Door het vergelijken van metingen voor en na de ontmoeting zal men ook de preciese passage-afstand kunnen afleiden. Deze wordt nu geschat op 100 tot 200 km. Dat er ondanks deze geringe afstand maar enkele stofdeeltje insloegen, bevestigt het zeer "stofvrije' karakter van deze komeet.

Het is zeker niet zo dat na deze Giottovlucht opeens àlles over het ontstaan van kometen bekend zal worden (wat door één van de verslaggevers als vraag naar voren werd gebracht). Wel kan men nu voor het eerst twee zeer verschillende kometen met elkaar vergelijken, om meer inzicht te krijgen in de algemene eigenschappen van deze vuile sneeuwballen, die op hun beurt weer iets kunnen ophelderen over de processen ten tijde van het ontstaan van ons zonnestelsel.

Afgelopen maandag werd Giotto, na verschillende tests, opnieuw in een winterslaap gebracht. In de toestand waarin hij zich nu bevindt zou hij misschien nog voor het onderzoek van een derde komeet kunnen worden gebruikt, maar zijn voorraad stuwstof is bijna op. Bovendien werkt de Europese ruimtevaartorganisatie ESA aan een ambitieuzer project, Rosetta geheten: het met een onbemande ruimtesonde naar de aarde brengen van komeetmateriaal.