InSpace Magazin #529 vom 19. November 2014

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Ausgabe #529
ISSN 1684-7407


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Intro von Simon Plasger

Sehr verehrte Leserinnen und Leser,

letzte Woche landete Philae auf seinem Zielkometen Tschurjumow-Gerasimenko und stellte dort wissenschaftliche Untersuchungen an. Alles zur Landephase und zu den Forschungen finden Sie in dieser Ausgabe und im Rosetta-Spezialbereich des Forums.

Viel Freude bei der Lektüre wünscht Ihnen,

Simon Plasger

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News

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» Zodiakallicht in fernen Sternsystemen beobachtet!
03.11.2014 - Ein internationales Astronomenteam konnte kürzlich mit dem Very Large Telescope der ESO in der unmittelbaren Umgebung von mehreren Sternen eine als Zodiakallicht bekannte Leuchterscheinung beobachten. Dieses Phänomen wird durch die Reflektion von Licht an Staubpartikeln verursacht, welche bei der Kollision von Asteroiden freigesetzt werden. Das Vorhandensein derartig großer Mengen an Staub in den inneren Regionen von einigen Sternsysteme könnte in der Zukunft ein Hindernis bei der direkten Abbildung und Untersuchung von erdähnlichen Planeten darstellen.
Von sehr dunklen Beobachtungsstandorten aus kann man in sehr klaren Nächten kurz vor beziehungsweise unmittelbar nach der astronomischen Dämmerung eine äußerst schwache Leuchterscheinung beobachten, welche als Zodiakallicht bezeichnet wird. Dieses Phänomen wird durch die Reflektion des Sonnenlichts an feinen Staubpartikeln hervorgerufen, welche sich in der gleichen Ebene befinden, in der auch die Planeten unseres Sonnensystems um die Sonne kreisen, und die sich dabei zugleich zwischen der Erde und der Sonne bewegen. Aus diesem Grund ist diese Leuchterscheinung lediglich entlang einer etwa 20 Grad breiten Zone um die Ekliptik zu beobachten, welche auch als Tierkreis oder Zodiak bekannt ist.

Eine der Quellen für diesen interplanetaren Staub stellen unter anderem die Kollisionen von Asteroiden dar, bei denen Material von den Oberflächen der Asteroiden in das umgebende Weltall befördert wird. Weiteres Material wird durch die Einschläge von Meteoroiden auf die Monde und Asteroiden innerhalb des Sonnensystems geliefert. Und auch die Kometen setzen regelmäßig große Mengen an Staub frei.

Das Zodiakallicht ist allerdings nicht nur von der Erde aus sichtbar, sondern kann überall im Sonnensystem beobachtet werden. Diese Erscheinung ist zudem auch nicht nur auf unser Sonnensystem begrenzt, sondern konnte in der Vergangenheit bereits mehrfach auch in fremden Sternsystemen beobachtet werden.

Exozodiakales Licht in fremden Sternsystemen

Ein von dem Astronomen Steve Ertel von der Universität Grenoble in Frankreich geleitetes Team hat jetzt 92 nahegelegene Sterne im nahen Infrarotlicht untersucht und die dabei gewonnenen Daten mit früheren Beobachtungsergebnissen verglichen. Der Zweck dieser Untersuchung bestand in der systematischen Studie des Zodiakallichts bei fremden Sternen. Dabei stellte sich heraus, dass bei neun der untersuchten Sterne ein sehr helles ’exozodiakales’ Licht beobachtet werden konnte, welches durch das ’Leuchten’ von exozodiakalen Staubpartikeln beziehungsweise durch die Reflektion von Sternlicht an diesen Staubkörnern erzeugt wird.

Im Gegensatz zu früheren Messungen beobachtete das Team dabei keinen Staub, der sich in protoplanetaren Scheiben konzentriert und aus dem in Zukunft Planeten hervorgehen werden, sondern Staub, welcher durch die Kollisionen von bereits mehreren Kilometern durchmessenden Planetesimalen in den inneren Regionen dieser Sternsysteme erzeugt wird.

Der Nachweis dieser schwachen Staubkonzentrationen nahe an einem hellen und zudem viele Lichtjahre entfernt gelegenen Stern erforderte hochauflösende Beobachtungen mit Interferometern, welche einen hohem Kontrast bieten. Die im infraroten Bereich des Lichtspektrums durchgeführte Interferometrie - eine Methode, welche das Licht kombiniert, das genau zur selben Zeit mit mehreren Teleskopen gesammelt wird - ist die einzige Technik, welche es erlaubt, derartige Staubansammlungen zu entdecken und zu untersuchen.

Das Team um Steve Ertel nutzte hierfür das Instrument PIONIER, welches ein Bestandteil des Very Large Telescope Interferometers (VLTI) des in den chilenischen Anden befindlichen Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte (ESO) ist. Das PIONIER-Instrument ist in der Lage, alle vier Hauptteleskope des VLT oder die dort befindlichen vier Hilfsteleskope interferometrisch zu verbinden. Dies führt nicht nur zu einer extrem hoher Auflösung der angepeilten Beobachtungsziele, sondern erlaubte zudem eine hohe Beobachtungseffizienz. Für ihre Untersuchungen benutzten die Astronomen die vier Hilfsteleskope des VLT, welche jeweils über Hauptspiegeldurchmesser von 1,8 Metern verfügen.

Bei den Sternen, wo ein besonders starkes exozodiakales Licht auftrat, konnten die Astronomen auch die ausgedehnten exozodiakalen Staubscheiben auflösen und deren schwaches Leuchten vom dominanten Licht des jeweiligen Sterns trennen. Über die Analyse der physikalischen Eigenschaften dieser Sterne fand das Team heraus, dass die höchsten Staubkonzentrationen in der Umgebung von bereits älteren Sternen auftreten.

Dieses Resultat war für die Astronomen sehr überraschend. Es wirft einige Fragen über das Verständnis über die Entstehung von Planetensystemen auf, denn alle bekannten Mechanismen zur Staubproduktion, die durch die Kollisionen von Planetesimalen verursacht wird, sollten im Laufe der Zeit zu einem Rückgang der Staubfreisetzungsraten führen.

Beeinträchtigungen bei zukünftigen Beobachtungen von Exoplaneten

Die von Steve Ertel und seinen Kollegen beobachteten stellaren Objekte umfassten auch 14 Sterne, von denen bereits zuvor bekannt war, dass sie von Exoplaneten umkreist werden. All diese Planeten - so das Ergebnis der Studie - befinden sich dabei in derselben Region des jeweiligen Sternsystems wie auch der Staub, welcher das dortige Zodiakallicht hervorruft. Die Existenz von größeren Staubmengen und dem daraus resultierenden exozodiakalen Licht in Planetensystemen könnte sich für die weiteren astronomischen Studien von Exoplaneten allerdings als problematisch herausstellen. Speziell trifft dies auf den Nachweis von verhältnismäßig kleinen Planeten durch eine dirkete Abbildung zu, welche ihren Zentralstern in geringen Entfernungen umkreisen.

Derartige exozodiakale Staubemissionen - selbst auf niedrigem Niveau - machen es bedeutend schwieriger, zum Beispiel erdähnliche Planeten, welche ihren jeweiligen Stern innerhalb der habitablen Zone umkreisen, direkt abzubilden und zu untersuchen.

Das exozodiakale Licht, welches im Rahmen dieser Studie nachgewiesen wurde, ist um einen Faktor 1.000 heller als das Zodiakallicht, welches im Bereich unseres Sonnensystems auftritt. Die Anzahl der Sterne, welche Zodiakallicht auf dem Niveau des Sonnensystems aufweisen, ist somit sehr wahrscheinlich deutlich höher als die Zahl, die in dieser Untersuchung gefunden wurde. Diese Beobachtungen - so die Astronomen - sind deshalb lediglich ein erster Schritt im detaillierten Studium des Exo-Zodiakallichts bei fernen Sternen.

"Die hohe Entdeckungsrate auf diesem Helligkeitsniveau lässt uns vermuten, dass es eine bedeutende Anzahl von Systemen gibt, die leuchtschwächeren Staub enthalten, der mit unseren Methoden nicht mehr beobachtbar ist, aber trotzdem viel heller wäre als der zodiakale Staub des Sonnensystems", so Olivier Absil von der Universität Lüttich - einer der an der Untersuchung beteiligten Astronomen. "Die Anwesenheit solchen Staubes in vielen Systemen könnte deshalb ein Hindernis für zukünftige Beobachtungen werden, die darauf abzielen, direkte Bilder von erdähnlichen Exoplaneten anzufertigen."

"Wenn wir die Entstehung der erdähnlichen Planeten nahe der habitablen Zone untersuchen wollen, müssen wir den zodiakalen Staub in dieser Region um andere Sterne herum beobachten", so Steve Ertel. "Das Aufspüren und Charakterisieren dieser Art von Staub um andere Sterne herum ist ein Weg, die Architektur und Entstehung von Planetensystemen zu studieren."

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich unter dem Titel "A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER" von Steve Ertel et al. in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics publiziert.

Sozusagen als ’Nebenprodukt’ haben diese Beobachtungen zudem zu der Entdeckung bisher unbekannten stellarer Begleiter geführt, die einige der massereichsten der in dieser Studie untersuchten Sterne umkreisen. "Diese neuen Begleiter legen nahe, dass wir unsere gegenwärtige Annahme revidieren müssen, wie viele dieser Sterntypen wirklich Doppelsysteme sind", so Lindsay Marion, die Erstautorin eines zusätzlichen Artikels, welcher die Hauptstudie ergänzt und dabei auf den gleichen Beobachtungsdaten basiert. Auch diese Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.

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Fachartikel von S. Ertel et al.:

Fachartikel von L. Marion et al.:


(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO)


» Gasströme in Mehrfachsystemen fördern Planetenbildung
05.11.2014 - Astronomen haben mit dem Radioteleskopverbund ALMA einen Gasstrom beobachtet, welcher von einer massereichen äußeren protoplanetaren Scheibe hin zu den inneren Bereichen eines Mehrfachsternsystems fließt. Dieser noch nie zuvor dokumentierte Vorgang könnte dafür verantwortlich sein, dass eine zweite, kleinere planetenbildende Scheibe, welche sich ansonsten bereits vor langer Zeit aufgelöst hätte, aufrecht erhalten wird. In dieser zweiten Scheibe könnten einmal Planeten entstehen.
Unsere Heimatgalaxie - die Milchstraße - setzt sich aus etwa 200 Milliarden Sternen zusammen. All diese Sterne verfügen über die unterschiedlichsten physikalischen Eigenschaften, anhand derer sie von den Astronomen klassifiziert und bestimmten Gruppen zugeordnet werden können. Die Sonne - das Zentralgestirn unseres heimatlichen Sonnensystems - stellt dabei einen etwa durchschnittlich großen Stern dar, welcher der Spektralklasse G2V zugeordnet wird. Die Sonne verfügt über einen Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern und beinhaltet etwa 99,86 Prozent der Masse aller in unserem Sonnensystem befindlichen Himmelskörper. Im Gegensatz zu vielen anderen Sternen unserer Heimatgalaxie bewegt sich die Sonne dabei als ’einzelner Stern’ um das Massezentrum unserer Galaxie.

Etwa 60 bis 70 Prozent der in unserer Galaxie beheimateten Sterne sind - im Gegensatz zu der Sonne – dagegen Bestandteile von Doppel- oder Mehrfachsternsystemen. Diese Sterne sind gravitativ an ihre jeweiligen Partnersterne gebunden und umkreisen dabei einen gemeinsamen Masseschwerpunkt. Obwohl derartige Sternkonstellationen im Weltall somit sehr häufig auftreten sind die dort ablaufenden physikalischen Prozesse bisher immer noch nicht vollständig verstanden.

Eine der offenen Fragen lautet, wie und wo sich in solchen komplexen Umgebungen Planeten bilden können. Beobachtungen mit dem in der nordchilenischen Atacamawüste befindlichen Radioteleskopverbund ALMA könnten jetzt weitere entscheidende Hinweise liefern.

Planetenentstehung in Doppelsternsystemen

Planeten - so die allgemein anerkannte Theorie - entstehen aus dem Material, welches im Rahmen einer Sternentstehung nicht verbraucht wird. Dieses Material konzentriert sich zunächst in einer den Stern umgebenden protoplanetaren Scheibe, aus der letztendlich im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses Planeten hervorgehen. Dies ist allerdings - so eine ebenfalls anerkannte These -ein über mehrere Jahrmillionen ablaufender Prozess, was wiederum bedeutet, dass eine langlebige protoplanetare Scheibe eine der Grundvoraussetzungen für eine erfolgreiche Planetenbildung darstellt.

In der Umgebung von Doppelsternsystemen - so die bisherige Meinung - sind die Bedingungen für die Bildung von Planeten jedoch nicht optimal, da die dort auftretenden gravitativen Kräfte einen zu starken und dabei störenden Einfluss auf die protoplanetaren Scheiben ausüben. Die Planetenentstehung in solchen Systemen sollte somit aufgrund der gegebenen Ausgangsbedingungen deutlich schwieriger sein, als dies bei Einzelsternen der Fall ist.

Erst in den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass es sich bei vielen der bis zum heutigen Tag entdeckten und definitiv bestätigten 1.849 Exoplaneten um Gasriesen handelt, welche sich in Sternsystemen befinden, bei denen es sich um Doppel- oder gar Mehrfachsternsysteme handelt. Dadurch eröffneten sich für die Exoplanetenjäger neue und vielversprechende "’Jagdgründe’.

Das komplexe Mehrfachsternsystem GG Tauri

Ein von Anne Dutrey von der Universität Bordeaux/Frankreich geleitetes Astronomen-Team hat kürzlich mit dem ALMA-Teleskopverbund die Verteilung von Gas und Staubpartikeln in einem Mehrfachsternsystem namens GG Tau-A beobachtet, welches sich in einer Entfernung von etwa 450 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Stier (lateinischer Name "Taurus") befindet. Dieses System besteht aus dem Einzelstern GG Tau Aa und dem Doppelsternsystem GG Tau Ab. Zusammen mit dem Doppelsternsystem GG Tau B bilden diese Sterne ein noch weit komplexes, aus fünf Sternen bestehendes System.

Die beiden Sterne, welche innerhalb dieser Sternanordnung das System GG Tau Ab bilden, umkreisen sich in einer Entfernung von etwa 4,5 Astronomischen Einheiten (eine astronomische Einheit - kurz AE - beschreibt den mittleren Abstand zwischen der Erde und der Sonne und beträgt rund 150 Millionen Kilometer). Dieses Doppelsystem bewegt sich dabei in einer Entfernung von etwa 35 AEs zu dem ’direkten Partnerstern’ GG Tau Aa. Alle drei Sterne sind maximal fünf Millionen Jahre alt.

Staubscheiben in und um das System

Bereits seit längerem ist bekannt, dass das gesamte System dieser drei Sterne von einer größeren, äußeren protoplanetaren Scheibe umgeben ist, welche alle drei Sterne umfasst. Zusätzlich ist GG Tau Aa - der Hauptstern dieses Dreifachsystems - von einer weiteren, allerdings deutlich kleineren Scheibe umschlossen. Die Präsenz dieser zweiten Scheibe hat die Astronomen bislang vor ein Rätsel gestellt, da diese innere Scheibe laut den bisherigen Beobachtungen in einem so hohen Tempo Material an ihren Zentralstern abgibt, dass sie sich eigentlich schon längst aufgelöst haben müsste.

Bei den kürzlich erfolgten Beobachtungen durch den ALMA-Teleskopverbund konnten weitere Details über diese beiden protoplanetaren Scheiben enthüllt werden.

Die äußere Scheibe weist demzufolge eine Gesamtmasse von etwa 0,15 Sonnenmassen auf und besteht aus zwei Komponenten. Ein innerer Ring befindet sich in einer Entfernung zwischen 190 und 280 Astronomischen Einheiten zum gemeinsamen Massenzentrum der drei Sterne. An diesen Ring schließt sich ein äußerer Bereich an, welcher sich bis zu einer Entfernung von etwa 800 Astronomischen Einheiten ausdehnt. Die Scheibe, welche ausschließlich den Stern GG Tau A umgibt, verfügt dagegen über einen Durchmesser von etwa sieben AEs und weist eine Masse auf, welche in etwa der Masse des Planeten Jupiter entspricht.

Als das Team um Anne Dutrey das System von GG Tau A mit dem ALMA-Teleskopverbund beobachtete, entdeckten die Wissenschaftler in der Lücke, welche die beiden Scheiben voneinander trennt, zudem eine Konzentration von Gasmolekülen. Diese Beobachtung legt nahe, dass Material von der äußeren zur inneren Scheibe transferiert wird, wobei die äußere Scheibe als eine Art ’Materiallieferant’ für die innere Scheibe dient.

"Computersimulationen haben ergeben, dass Material durch solche Lücken fließen kann. Dieser Vorgang konnte bislang aber nicht direkt beobachtet werden. Die Entdeckung dieser Gaskonzentrationen deutet darauf hin, dass sich das Material zwischen den beiden Scheiben bewegt und es der einen Scheibe erlaubt, die andere zu füttern", so Anne Dutrey. "Unsere Beobachtungen demonstrieren, dass Material aus der äußeren Scheibe die innere Scheibe eine lange Zeit am Leben erhalten kann. Dies hat massive Auswirkungen auf eine potenzielle Planetenentstehung."

Sofern der ’Fütterungsprozess’ einer inneren Scheibe, welcher jetzt mit ALMA beobachtet wurde, auch in anderen Mehrfachsternsystemen auftritt, so eröffnet diese Entdeckung eine unzählige Menge an neuen potenziellen Orten, an denen in Zukunft Exoplaneten entdeckt werden könnten. Diese Studie stützt die bisherigen Beobachtungsergebnisse, nach denen sich Exoplaneten auch in Mehrfachsystemen bilden können und könnte somit massive Auswirkungen auf die zukünftige Suche nach Exoplaneten nach sich ziehen.

"Fast die Hälfte der sonnenähnlichen Sterne sind in Doppelsternsystemen entstanden. Unsere Beobachtung bedeutet, dass wir einen Mechanismus der Planetenentstehung gefunden haben, der für eine erhebliche Anzahl an Sternen in der Milchstraße gilt. Unsere Beobachtungen sind ein großer Schritt in Richtung eines vollständigen Verständnisses der Planetenentstehung", so Emmanuel Di Folco, einer der an der Studie beteiligten Astronomen.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden am 30. Oktober 2014 unter dem Titel "Planet formation in the young, low-mass multiple stellar system GG Tau-A" von Anne Dutrey et al. in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

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Fachartikel von A. Dutrey et al.:


(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO)


» SLS: Modifizieren, Bauen, Testen
07.11.2014 - Die Arbeiten an der Infrastruktur für die neue Schwerlastrakete der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA, genannt Space Launch System (SLS), machen stetig Fortschritte. Zu dieser Infrastruktur zählt der Leichter „Pegasus“, der momentan modifiziert wird, um die Hauptstufe des SLS zu befördern. Auch hat die Konstruktion eines Teststandes für einen Treibstofftank begonnen. Unterdessen gehen Aerodynamiktests an dem SLS selbst in die nächste Runde.
Seit 2002 beförderte er den External Tank (ET) des Space Shuttles: Der Leichter „Pegasus“. Nachdem sie in der Michoud Assembly Facility (MAF) im US-Bundesstaat New Orleans hergestellt wurden, wurden die orangefarbenen Tanks auf Pegasus verladen. Der Leichter wurde daraufhin mithilfe eines NASA-Schiffes durch den Golf von Mexiko zum Kennedy Space Center (KSC) gezogen, in dem der ET auf den Start ins All mit dem Space Shuttle vorbereitet wurde.

Doch seit 2011, dem letzten Flug des Space Shuttles mit der Mission STS-135, wurde es ruhig um den Leichter. Seine letzte Aufgabe war es, die Haupttriebwerke des Space Shuttles vom KSC zum Stennis Space Center im Bundesstaat Mississippi zu befördern, in dem sie für den Einsatz in der Hauptstufe des Space Launch System (SLS) modifiziert werden, der neuen Schwerlastrakete der NASA. Doch Pegasus wird –wie viele andere Elemente aus dem Space Shuttle-Programm- weiterverwendet werden, und zwar zum Transport der gewaltigen Hauptstufe des SLS. Ende 2016 soll die erste Hauptstufe innerhalb des Leichters zu dem B-2 Teststand des Stennis Space Center transportiert werden, der gerade für Tests der Hauptstufe modifiziert wird. Auch alle Hauptstufen, die tatsächlich bei SLS-Flügen zum Einsatz kommen sollen, sollen mithilfe von Pegasus von der MAF zum KSC gebracht werden, in dem sie vorbereitet und mit anderen Elementen des SLS verbunden wird.

Für diesen Zweck müssen jedoch zahlreiche Modifikationen an dem Leichter erfolgen. Zum einen ist Pegasus in der jetzigen Form zu kurz für die über 60 Meter lange Hauptstufe. Deshalb wird momentan in einer Werft der Firma Conrad Shipyard in Amelia, Louisiana, ein neues, etwa 50 Meter langes Zentralsegment gebaut. Es soll ein nur 35 Meter langes Segment ersetzen, dies soll voraussichtlich noch diesen Herbst geschehen. Danach wird Pegasus etwa 95 Meter lang sein. Auch muss der Leichter für das höhere Gewicht der Hauptstufe des SLS im Verhältnis zum External Tank des Space Shuttles zertifiziert werden. Alle Arbeiten werden –mit Unterstützung von dem Ingenieurkorps der US-Armee- von Conrad Shipyards ausgeführt, die Firma hatte dafür am 14. Mai von der NASA einen Vertrag über 8,5 Millionen Dollar erhalten. Bis jetzt gibt es keine Verzögerungen bei den Arbeiten, der Abschluss von ihnen ist für Anfang 2015 geplant.

Auch ein anderer Leichter entsteht momentan bei Conrad Shipyards. Dieser wurde jedoch nicht von der NASA, sondern von dem privaten Raumfahrt-unternehmen SpaceX in Auftrag gegeben. Mit diesem Leichter hat SpaceX spektakuläre Pläne: Sie planen, auf diesem Schiff eine zurückkehrende Erststufe ihrer Falcon 9 -Trägerrakete zu landen. Diese Erststufe soll einmal ausschließlich mit dem Schubstrahl ihrer Merlin-Haupttriebwerke im Flug wenden und zu einer Landestelle zurückkehren, nachdem sie gestartet ist und von der restlichen Rakete abgetrennt wurde. Bei dieser Landestelle angekommen bremst sie ebenfalls mithilfe der Triebwerke ab, landet dann und kann für den nächsten Flug noch einmal verwendet werden. Dadurch erhofft sich SpaceX, Startkosten zu sparen. Dieser Leichter soll nun als vorläufige, schwimmende Landeplattform dienen. Der Gründer von SpaceX, Elon Musk, gab bekannt, dass bereits beim nächsten Flug der Falcon 9, eine Versorgungsmission zur Internationalen Raumstation, eine Landung auf der schwimmenden Plattform angestrebt wird. Sie wird 50x90 m messen und mit einem Peilsender zum zielgenaueren Anflug der Erststufe ausgestattet sein.

Doch nun zurück zu Pegasus. Nachdem die Modifikationen abgeschlossen sind, wird der Leichter im nächsten Jahr bereits seinen ersten Auftrag haben: Versuchsexemplare der Tanks der Hauptstufe des SLS sollen von der MAF zu dem Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, Alabama, verschifft werden. Im Moment werden die Gerätschaften in der MAF, mit denen die Tanks gefertigt werden sollen, ausführlich erprobt und validiert. Zu diesen zählt das gewaltige Vertical Assembly Center (VAC), das die Tanks der Hauptstufe zusammenschweißt. Es wurde erst vor anderthalb Monaten eröffnet. Die Tests an diesen Tanks, die 2015 stattfinden sollen, sollen prüfen, ob die Tanks den strukturellen Belastungen während des Fluges standhalten können. Für solche Belastungstests braucht es freilich nicht nur die entsprechenden Tanks, sondern auch Teststände, die groß genug sind, um die großen Tanks testen zu können.

Zwei solcher Teststände werden gegenwärtig am MSFC errichtet: Ein größerer für den LH2 (flüssiger Wasserstoff)-Tank des SLS und ein kleinerer für Tests des LOX (flüssiger Sauerstoff)-Tankes und weiterer kleinerer Strukturen der Hauptstufe. Bei dem Teststand für den LH2-Tank wurden nun am 17. Oktober Trägerstangen eingebettet und Beton gegossen, um das Fundament zu stabilisieren. Das markiert einen wichtigen Schritt in den Konstruktionsarbeiten dieses Teststandes. Er wird mit der kryptischen Nummer 4693 bezeichnet und steht genau dort, wo bereits das F-1 Triebwerk der Mondrakete Saturn V getestet wurde. Wenn 4693 fertig ist, wird er über 65 Meter hoch aufragen und 2.150 Tonnen schwer sein. Der Teststand besteht aus zwei Türmen, zwischen denen vertikal der LH2-Tank befestigt wird. Dieser wird für die Tests mit flüssigem Stickstoff befüllt und dann mithilfe von hydraulischen Kolben Belastungen ausgesetzt, wie sie auch bei einem realen Flug des SLS zu erwarten sind. Beide Teststände werden für 45,3 Millionen Dollar von der Firma Brasfield & Gorrie in Birmingham, Alabama, gebaut.

Aber natürlich muss nicht nur das Verhalten der Treibstofftanks des SLS während des Fluges simuliert werden. Eine ebenfalls wichtige Rolle spielt die Aerodynamik der Rakete. Zum Glück benötigen Tests für diese keine gewaltigen Teststände, die erst neu errichtet werden müssen, sie können in bereits existierenden Einrichtungen stattfinden. So werden etwa seit 2012 im Langley Research Center der NASA Windtunneltests des SLS durchgeführt. Bei diesen wird ein Modell des SLS im Windkanal verschieden hohen Wind-geschwindigkeiten ausgesetzt, um einen Flug zu simulieren. So kann die Aerodynamik der Rakete getestet werden. Dank ihrer geringen Komplexität können diese Tests bereits seit Mitte 2012 stattfinden. Auch konnte man bereits die Aerodynamik der größeren Block-IB Version des SLS testen, die wohl nicht vor 2020 zum Einsatz kommen wird.

Nun gehen die Aerodynamiktests an der anfänglichen Version des SLS in die nächste Runde. Ingenieure am Langley Research Center haben eine neue Konfiguration des SLS getestet: Die Flugphase der Boostertrennung. In diesem Moment des SLS-Fluges werden die beiden ausgebrannten Feststoffbooster mithilfe von 16 kleinen Feststoffmotoren, genannt Separation Motors, von der Hauptstufe der Rakete weggedrückt. Dabei handelt es sich um eine äußerst kritische Situation: Die Booster dürfen unter keinen Umständen die Hauptstufe berühren. Um das zu verhindern, hat die NASA mithilfe von Windtunneltests zahlreiche Daten zu der Aerodynamik des SLS während der Boostertrennung gesammelt.

Diese Tests waren um einiges aufwändiger als die bisherigen: Anders als bei vorherigen Durchläufen musste nun nicht nur die Aerodynamik eines Elementes des SLS getestet werden, nämlich der gesamten Rakete, sondern die Aerodynamik von gleich dreien: Den beiden Boostern und dem restlichen SLS. Die Modelle dieser Komponenten mussten in drei Dimensionen millimetergenau angeordnet werden, um verwert-bare Daten zu erhalten. Auch haben die Ingenieure Luft unter hohem Druck aus den Miniatur-Separation Motors herausgepumpt, was den Test noch komplexer gestaltete. Es ist deshalb nicht verwunderlich, dass der Aufbau dieser etwa zehn Meter langen Testkonfiguration vier Wochen dauerte. Insgesamt 800 Testläufe wurden in dem Unitary Wind Tunnel des Langley Research Center durchgeführt, die maximalen Windgeschwindigkeiten erreichten dabei fast Mach 4.

Neben diesen Windtunneltests soll dieses Jahr noch eine Testzündung des Haupttriebwerks des SLS stattfinden, dem RS-25. Da die Treibstoffleitungen des Teststands verschmutzt waren, entstand eine geringe Verzögerung, seit dem 24. Oktober ist das Triebwerk wieder auf dem Teststand. Außerdem soll das Critical Design Review (CDR), eine rigorose Designprüfung, der gesamten Rakete abgeschlossen werden. Anfang nächsten Jahres soll dann nach langer Verschiebung wegen Rissen im festen Treibstoff ein Feststoffbooster testgezündet werden, wie er beim SLS zum Einsatz kommen soll. Auch soll die Hauptnutzlast des SLS dieses Jahr seinen Erstflug haben: Das Raumschiff Orion.

Das Space Launch System ist der neue Schwerlastträger der NASA. Er basiert zu großen Teilen auf dem 2011 außer Dienst gestellten Space Shuttle: So werden die Hauptstufe aus dem External Tank des Shuttles, die 5-Segmente Booster aus den SRBs und die RS-25 Triebwerke aus den SSMEs entwickelt. Es wird drei Varianten des SLS geben: Die Block I Version wird lediglich eine leicht modifizierte Version der DCSS (Delta Cyrogenic Second Stage) als Oberstufe haben. Mit ihr soll der Erstflug des SLS, EM-1, erfolgen. Block IA wird über die wesentlich stärkere EUS (Exploration Upper Stage)-Oberstufe verfügen. Bei Block II handelt es sich um die stärkste Variante des SLS, seine Oberstufe wird die EUS sein; die Feststoffbooster werden durch verbesserte Booster ersetzt, ihr Konzept ist jedoch noch nicht festgelegt, obwohl bereits verschiedene Vorschläge zu neuen Flüssig- oder Feststoffboostern existieren. Der Erstflug von SLS Block IA ist nicht vor 2020, der von SLS Block II nicht vor 2030 zu erwarten, weil der Kongress –obwohl er als Befürworter des SLS gilt- sich weigert, das Etat der NASA zu erhöhen, um so auch ein höheres Budget für das SLS und Orion zu ermöglichen. Mit dem SLS sind nicht nur Raumsondenmissionen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems und ihren Monden möglich, sondern auch bemannte Flüge zu Asteroiden oder sogar zum Mars.

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(Autor: Martin Knipfer - Quelle: NASA, NSF)


» ALMA-Teleskop enthüllt Details der Planetenentstehung
07.11.2014 - Beobachtungen mit dem Radioteleskopverbund ALMA haben Astronomen einen bislang einmaligen Blick auf die protoplanetare Scheibe um den jungen Stern HL Tauri ermöglicht. Die auf den überaus detailreichen Aufnahmen erkennbaren Strukturen lassen vermuten, dass sich um den weniger als eine Million Jahre alten Stern bereits planetenähnliche Objekte bilden. Dies ist für die Wissenschaftler überraschend, da sich laut den derzeitigen Theorien über die Planetenentstehung um derartig junge Sterne eigentlich noch keine massereichen Objekte gebildet haben sollten.
Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (kurz "ALMA") ist das derzeit größte auf der Erde verfügbare Radioteleskop. Es handelt sich hierbei um einen aus 66 einzelnen Antennen bestehenden Teleskopverbund, welcher sich in einer Höhe von 5.100 Metern über dem Meeresspiegel auf dem Chajnantor-Hochplateau in der nordchilenischen Atacama-Wüste befindet. Im Zentrum der Anlage befindet sich eine Anordnung von 50 Antennen mit einem Durchmesser von jeweils 12 Metern, welche im Verbund wie ein einziges Teleskop agieren. Ergänzt wird die Anlage durch weitere vier Antennen mit jeweils 12 Metern Durchmesser und zwölf Antennen mit sieben Metern Durchmesser.

Die ALMA-Antennen sind beweglich und können mittels zwei spezieller Transporter so auf dem Hochplateau angeordnet werden, dass sich zwischen den Antennen Abstände bis zu 16 Kilometern ergeben. Durch die Möglichkeit solcher Abstandsänderungen wird das ALMA zu einer Art gigantischem "Zoomteleskop".

Das ALMA ist in der Lage, das Universum bei Wellenlängen zwischen 0,3 bis 9,6 Millimetern im Millimeter- und Submillimeterbereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer noch nie zuvor erreichten Empfindlichkeit und Auflösung zu erforschen. Der Teleskopverbund verfügt dabei über eine bis zu zehnmal bessere Auflösung als das Weltraumteleskop Hubble. Mit Hilfe dieser Anlage hoffen die Astronomen, einige der wichtigsten Fragen zur Entstehung und Entwicklung des Universums beantworten zu können.

Seit dem September 2014 beobachtet ALMA das Weltall in einer Anordnung, bei der die einzelnen Antennen bis zu 15 Kilometer voneinander entfernt platziert sind. Dabei wurde als ’Ziel’ für die ersten Beobachtungen im Rahmen dieser "Long-Baseline-Kampagne" der Stern HL Tauri ausgewählt. Die im Rahmen dieser Beobachtungskampagne gewonnenen Daten lieferten den Astronomen die schärfsten Aufnahmen, welche bisher jemals im Submillimeterbereich angefertigt wurden.

Der Stern HL Tauri

Bei dem Stern HL Tauri handelt es sich um einen noch sehr jungen T-Tauri-Stern der Spektralklasse K9, welcher sich in einer Entfernung von etwa 450 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Sternbild Stier (lateinischer Name "Taurus") befindet. Die Lichtstärke und die effektive Temperatur dieses lediglich 15,1 mag hellen Sterns legen nahe, dass HL Tauri über ein Alter von nur wenigen 100.000 Jahren verfügt. Bereits seit dem Jahr 1986 ist zudem bekannt, dass der Stern HL Tauri von einer dichten Scheibe aus Gas und Staub umgeben ist.

Sternentstehung und protoplanetare Scheiben

Neue Sterne wie der hier kurz beschriebene Stern HL Tauri entwickeln sich aus interstellaren Gas- und Staubwolken, welche durch gravitative Einflüsse kollabieren. Hierbei bilden sich in diesen Wolken dichte und sehr heiße Materiekonzentrationen, welche sich letztendlich im Rahmen einer stellaren Kernfusuion entzünden und zu jungen Sternen werden. Das im Rahmen dieser Sternentstehung nicht verbrauchte Material konzentriert sich zunächst in einer den Stern umgebenden protoplanetaren Scheibe.

Durch stetige Kollisionen bleiben die innerhalb dieser Scheibe befindlichen Staubteilchen letztendlich aneinander haften und ’wachsen’ dabei zunächst zu immer größer werdenden Klumpen von der Größe von Sandkörnern und Kieselsteinen heran. Im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses können sich innerhalb einer solchen protoplanetaren Scheibe aus diesen Objekten schließlich Asteroiden, Kometen und Planeten bilden. Diese jetzt relativ massereichen Objekte reißen die Scheibe auf und erzeugen dabei in deren Inneren Bereiche mit unterschiedlicher Materiedichten, welche sich als diverse ringähnliche Strukturen und Lücken zu erkennen geben, deren äußeres Erscheinungsbild mit den Ringen des Planeten Saturn vergleichbar ist.

Beobachtung mit dem Teleskopverbund ALMA

Im Spektralbereich des sichtbaren Lichts ist auch der Stern HL Tauri hinter einer solchen protoplanetaren Scheibe verborgen. Das ALMA ist jedoch in der Lage, diesen ’Schleier’ aus Gas und Staubpartikeln im spektralen Millimeter- und Submillimeterbereich zu ’durchdringen’ und dabei die Prozesse zu beobachten, welche im Zentrum dieser Materiekonzentration stattfinden. Die jetzt angefertigten ALMA-Aufnahmen enthüllten dabei außerordentlich feine Details in der den Stern HL Tauri umgebenden protoplanetaren Scheibe, welche in dieser Form und Auflösung noch nie zuvor beobachtet werden konnten.

Auf den ALMA-Aufnahmen sind eine Reihe konzentrischer und unterschiedlich heller Ringe erkennbar, welche durch deutlich erkennbare dunkle Lücken voneinander getrennt werden. Die protoplanetare Scheibe des Sterns HL Tauri scheint somit sehr viel weiter entwickelt zu sein als die Astronomen anhand des geringen Alters dieses Systems erwartet haben.

"Diese Merkmale sind sehr wahrscheinlich das Ergebnis junger planetenartiger Körper, die in der Scheibe gebildet werden. Das ist überraschend, da solch junge Sterne eigentlich noch keine großen planetaren Begleiter haben sollten, die in der Lage sind die von uns beobachteten Strukturen zu verursachen ", so Dr. Stuartt Corder, der stellvertretender Direktor von ALMA.

"Als wir die Aufnahme zum ersten Mal sahen, waren wir geradezu sprachlos angesichts dieser unglaublichen Menge an Details. HL Tauri ist nicht mehr als eine Million Jahre alt, und trotzdem scheint seine Scheibe voll von entstehenden Planeten zu sein. Bereits diese eine Aufnahme allein wird die Theorien zur Planetenentstehung revolutionieren", ergänzt Cathrine Vlahakis, stellvertretende ALMA-Programm-Wissenschaftlerin und leitende Programm-Wissenschaftlerin der ALMA-Long-Baseline-Beobachtungskampagne.

Die ALMA-Aufnahme deutet auch darauf hin, dass der Prozess einer Planetenentstehung eventuell schneller ablaufen könnte als bisher von den Wissenschaftlern angenommen wurde. Die Beobachtung der ersten Abschnitte der Planetenbildung um HL Tauri könnte den Astronomen zeigen, wie unser eigenes Planetensystem ausgesehen haben könnte, als es vor etwa 4,6 Milliarden Jahren entstanden ist. Die weitere Untersuchung dieser protoplanetaren Scheiben ist somit auch entscheidend für unser Verständnis von der Entstehung und der weiteren Entwicklung unseres Heimatplaneten.

Zukünftige Beobachtungen sollen noch bessere Daten liefern

"Die notwendige Logistik und Infrastruktur, um die Antennenschüsseln in einem so großem Abstand präzise zu positionieren, erfordern den Schulterschluss eines internationalen Expertenteams aus Ingenieuren und Wissenschaftlern", so der ALMA-Direktor Pierre Cox. "Die langen Basislinien erfüllen eines von ALMAs Primärzielen und stellen damit einen eindrucksvollen technologischen, wissenschaftlichen und ingenieurtechnischen Meilenstein dar."

Die jetzt mit dem ALMA angefertigte Aufnahme weist eine Auflösung von etwa 35 Millibogensekunden auf und übertrifft damit die Resultate, welche zum Beispiel mit dem Weltraumteleskop Hubble erreicht werden können. Zukünftige Beobachtungen, welche bei kürzeren Wellenlängen noch höhere Auflösungen ermöglichen werden, könnten unser Verständnis von der Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen somit erheblich erweitern.

"Der Großteil von dem, was wir heute über die Planetenentstehung wissen, basiert auf Theorien. Für Bilder mit diesem Detailgrad wurde bis jetzt auf Computersimulationen oder künstlerische Darstellungen verwiesen. Dieses hochaufgelöste Bild von HL Tauri demonstriert, wozu ALMA in der Lage ist, wenn es in seiner größtmöglichen Konfiguration betrieben wird und läutet eine neue Ära in der Untersuchung der Stern- und Planetenentstehung ein", schließt Tim de Zeeuw, der Generaldirektor der europäischen Südsternwarte (ESO).

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO, Wikipedia)


» Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko - Die dunkle Seite
09.11.2014 - Die Raumsonde Rosetta hat einen ersten Blick auf die Südseite des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko geworfen. Diese Region ist bereits seit Monaten durchgängig von der Sonne abgewandt, so dass es nach wie vor unmöglich ist, dort Details zu erkennen. Lediglich das Streulicht von Staubpartikeln in der Umgebung des Kometen lässt mittlerweile einige Oberflächenstrukturen erahnen.
Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise - den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als "67P" abgekürzt). Seitdem ’begleitet’ Rosetta diesen Kometen auf seinem Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Bei einem dieser Instrumente handelt es sich um die unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene OSIRIS-Kamera. Das OSIRIS-Kameraexperiment - "OSIRIS" steht als Abkürzung für "Optical, Spectroscopic and InfraRed Remote Imaging System" - besteht aus einer Tele- und einer Weitwinkelkamera, welche mit mehreren Filtern in verschiedenen Spektralkanälen hochaufgelöste Bilder von der Oberfläche des Kometen 67P anfertigen.

Mittlerweile konnten die an dem Kameraexperiment beteiligten Wissenschaftler einen Großteil der Kometenoberfläche kartieren und dabei beeindruckende Strukturen mit einer Größe von teilweise nur wenigen Metern abbilden. Dabei zeigte sich in den vergangenen Monaten, dass der Komet 67P über eine unerwartet stark variierende Oberfläche verfügt, welche größtenteils von einem rauen Gelände dominiert wird, auf dem sich eine Vielzahl von sehr stark geneigten Berghängen, scharfkantige Klippen, Vertiefungen, kraterähnliche Strukturen, parallel verlaufenden Rillen und Gräben sowie Gesteinsbrocken und Felsblöcke befinden (Raumfahrer.net berichtete).

Lediglich die ’Südseite’ des Kometen hat sich bisher erfolgreich den Blicken der Wissenschaftler entzogen.

Der Komet 67P benötigt sechs Jahre und 203 Tage, um die Sonne auf seiner elliptischen Umlaufbahn einmal zu umrunden. Da die Rotationsachse des Kometen dabei jedoch nicht senkrecht auf der Bahnebene steht, sondern gegen diese geneigt ist, werden Teile der Oberfläche von 67P zeitweise über längere Zeiträume hinweg nicht vom Sonnenlicht erreicht. Gegenwärtig ereignet sich auf der südlichen Hemisphäre des Kometen bereits seit einigen Monaten eine solche Polarnacht, welche mit den Zeiten der völligen Dunkelheit in den Polarregionen der Erde vergleichbar ist.

Somit war es bisher unmöglich, die dort befindlichen Strukturen mit der OSIRIS-Kamera abzubilden oder auch nur grobe Oberflächenformationen zu erkennen. Dies stellt für die Wissenschaftler ein Problem dar, denn gerade die - möglichst frühzeitige - Untersuchung dieser ’dunklen Seite’ des Kometen könnte dabei helfen, die zunehmende Aktivität des Himmelskörpers besser zu verstehen.

"Wenn 67P seinen sonnennächsten Punkt erreicht, trennen ihn nur noch etwa 186 Millionen Kilometer von unserem Zentralgestirn. In dieser Phase wird gerade diese Südseite beleuchtet und ist somit besonders hohen Temperaturen und starker Strahlung ausgesetzt", erläutert Dr. Holger Sierks, der Leiter des OSIRIS-Teams vom MPS. Die Wissenschaftler vermuten deshalb, dass dieser Oberflächenbereich am stärksten von der Aktivität des Kometen gezeichnet ist. "Wir sind schon sehr gespannt auf den Mai nächsten Jahres. Dann endet die Polarnacht und wir können die Südseite endlich genau betrachten", so Dr. Sierks weiter.

Streulicht ermöglicht Aufnahmen von im Dunkeln gelegenen Regionen

Allerdings können die Kometenforscher dank des überaus leistungsfähigen Kamerasystems und der zunehmenden Aktivität des Kometen mittlerweile auf einen Trick zurückgreifen. Kometen sind Überreste aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems, welche sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle’ bezeichneten Objekte fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten - dies entspricht in etwa 750 Millionen Kilometern - nähert, setzt eine zunächst allerdings noch sehr langsam ablaufende Verwandlung ein.

Aufgrund der steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns - in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak - und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt.

Gleichzeitig reflektieren diese in der Umgebung des Kometen befindlichen Staubpartikel das Sonnenlicht und ’beleuchten’ dabei auch die nicht direkt von der Sonne beschienenen Oberflächenbereiche des Kometenkerns. Dieses Streulicht fällt mittlerweile so stark aus, dass sich auf den lang belichteten Kameraaufnahmen einige Oberflächenstrukturen zumindestens erahnen lassen.

"Einer normalen Kamera würde diese winzige Lichtmenge kaum weiterhelfen", erklärt OSIRIS-Teammitglied Maurizio Pajola vom Center of Studies and Activities for Space der Universität Padua in Italien. Während gewöhnliche Kameras Informationen in acht Bits pro Pixel speichern und somit nur 256 verschiedene Graustufen unterscheiden können, handelt es sich bei der OSIRIS um eine 16-Bit-Kamera. Dies bedeutet, dass ein einzelnes Foto dieser Kamera mehr als 65.000 Graustufen enthalten kann.

Dadurch bedingt kann die OSIRIS Oberflächenbereiche, welche dunkler als Kohle sind und schneeweiße Regionen zusammen auf ein und demselben Bild abbilden. Durch eine entsprechende Bildbearbeitung, bei der in den dunklen Regionen Kontrast und Helligkeit angehoben werden, ist es möglich, auch in diesen Gebieten Oberflächendetails zu erkennen.

Die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler nutzen diese hohe dynamische Bandbreite der OSIRIS-Kamera nicht nur, um in das Dunkel der Polarnacht zu blicken, sondern auch, um zusätzliche Informationen über Regionen zu erhalten, welche aufgrund der Rotation des Kometenkerns und der sich dadurch verändernden Beleuchtungsverhältnisse lediglich für kurze Zeit im Schatten liegen.

Wasser und Kohlenstoffdioxid in der Koma des Kometen

Aber auch die anderen Instrumente von Rosetta sind aktiv und liefern den Wissenschaftlern weitere Erkenntnisse über den Kometen. Bereits im September wurde eine Karte vorgestellt, welche die Temperaturverteilung auf der Oberfläche von 67P zeigt (Raumfahrer.net berichtete). Das hierfür genutzte Instrument - ein im sichtbaren und im infraroten Wellenlängenbereich arbeitendes abbildendes Spektrometer namens "Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer" (kurz "VIRTIS") - soll neben den Informationen über die Temperatur des Kometenkerns auch Informationen über dessen chemische und mineralogische Zusammensetzung sowie über die Verteilung der dort befindlichen festen und gasförmigen Stoffe liefern.

Bereits Anfang Oktober gelang mit dem VIRTIS-Spektrometer der zeitgleiche Nachweis von Wasser und Kohlenstoffdioxid, welches von der ’Halsregion’ des Kometen in das umgebende Weltall entweicht. Durch den direkten Nachweis dieser beiden Gase konnte auch deren Mengenverhältnis ermittelt werden. Dabei zeigte sich, dass die relative Häufigkeit des Kohlenstoffdioxids gegenüber dem freigesetzten Wasserdampf bei lediglich vier Prozent liegt. Der Komet 67P scheint somit deutlich weniger Kohlenstoffdioxid zu beherbergen als etwa der Komet 103P/Hartley, bei dem es sich ebenfalls um einen kurzperiodischen Kometen aus der Jupiter-Familie handelt. Im Rahmen ihres kurzen Vorbeifluges an dem Kometen Hartley am 4. November 2010 ermittelte die NASA-Raumsonde Deep Impact dort einen Kohlenstoffdioxidanteil von etwa 20 Prozent.

Durch die VIRTIS-Daten konnte auch ermittelt werden, dass in einer Höhe von etwa einem Kilometer über der Kometenoberfläche eine Umgebungstemperatur von etwa minus 183 Grad Celsius herrscht. Dieser ’Temperatursturz’ - direkt auf der Oberfläche liegt die Temperatur bei etwa minus 70 Grad Celsius - wurde erwartet und ist auf einen Vorgang names adiabatische Expansion zurückzuführen. Die Gasmoleküle transportieren Wärme von der Oberfläche in das Weltall, geben diese aber zunächst nicht an die Umgebung ab. Vielmehr ist das Absinken der Temperatur durch die abnehmende Gasdichte zu erklären, denn je weiter sich die Gasmoleküle von der Oberfläche des Kometen entfernen, desto mehr verteilen diese sich auch.

Die Landung von Philae steht bevor

Derzeit bereiten sich die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure auf einen weiteren Höhepunkt der Mission vor. Der von der Kometensonde mitgeführte Lander Philae soll am Vormittag des 12. November 2014 um 09:35 MEZ von Rosetta abgetrennt werden. Die Raumsonde wird sich dabei in einer Entfernung von etwa 22,5 Kilometern zum Zentrum des Kometen befinden. Nach der Separation wird sich der Kometenlander dann im Rahmen einer vorprogrammierten Kommando-Sequenz autonom zur Kometenoberfläche bewegen, welche etwa sieben Stunden später erreicht werden soll.

Der hierfür ausgewählte Landeplatz J wurde mittlerweile auf den Namen "Agilkia" ’getauft’. Dieser Name wurde im Rahmen eines Namenswettbewerbes zur Benennung des Landeplatzes ausgewählt. Der Name geht auf eine Insel im Nil zurück. Agilkia wurde im Jahr 1980 der neue Standort für den Isis-Tempel, als dessen ursprünglicher Standort - die benachbarte Insel Philae - durch den Bau des Assuan-Staudamms überflutet wurde.

Bereits während der ’Abstiegsphase’ zur Kometenoberfläche werden die zehn Instrumente des Landers wissenschaftliche Daten aus der unmittelbaren Umgebung von 67P gewinnen. Neben der Anfertigung verschiedener Fotoaufnahmen der Kometenoberfläche ist dabei die Sammlung von Daten über die von dem Kometen ausgehenden Staub- und Gaspartikel sowie über das dort befindliche Plasma und über das Magnetfeld von 67P geplant.

Unmittelbar nach der Landung wird Philae mit einer ersten wissenschaftlichen Kampagne beginnen, in deren Rahmen unter anderem ein ’Rundum’-Panorama des Landeplatzes angefertigt werden soll. Eine ausführliche Timeline über die für den 11. und 12. November geplanten Aktivitäten finden Sie auf dieser Internetseite der ESA in englischer Sprache. Die weitere Untersuchung des Kometen 67P durch Philae könnte unter optimalen Bedingungen bis zum März 2015 fortgesetzt werden. Spätestens ab diesem Zeitpunkt - so die Erwartungen der beteiligten Wissenschaftler - wird die Temperatur im Inneren des Landers so weit ansteigen, dass wichtige Systeme beschädigt werden und dauerhaft ausfallen.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA)


» Landung auf 67P - die erste Go/NoGo Entscheidung
11.11.2014 - Der erste wichtige Schritt innerhalb der Landeprozedure von Philae auf 67P/Tschurjumov-Gerasimenko ist geschafft. Die erste Go/NoGo-Entscheidung war positiv.
Das Wichtigste zu Beginn - das erste Go wurde gegeben. Die Trajektorie von Rosetta wurde durhc die Flugdynamiker ausreichend genau bestimmt und liegt im zulässigen Parameterbereich. Nun kann die Orbitänderung, die Philae auf den Landekurs auf 67P bringen soll, berechnet werden und später an den Bordcomputer von Rosetta weitergegeben werden.

"Damit ist der erste wichtige Schritt vor der Separation getan", gibt Paolo Ferri, Leiter der Missionskontrolle am ESOC in Darmstadt zu Protokoll. "Es gab bereits einige kritische Phasen im Verlauf der Mission, die nächsten 20 Stunden werden uns jedoch alle noch einmal auf die Probe stellen. Der Schlüssel zum Erfolg ist eine akkurate Navigation und die haben wir nun!"

Im Verlauf der Nacht werden Systemparameter von Rosetta und Philae überprüft und bei den nächsten beiden Go/NoGo-Entscheidungen abgefragt. Die nächste wird um 1:35 MEZ, die dritte Entscheidung um 2:35 erfolgen. "Wenn irgendwas davon nicht in Ordnung ist, werden wir ein NoGo geben und die nächste Landemöglichkeit in zwei Wochen haben, wenn wir in fast der gleichen Position relativ zum Komentenkern sind", so Ferri weiter.

Mark McCoughrean erläutert, dass wir nun sehr Nahe dran sind, "die Schatztruhe Komet zu Öffnen. Bisher haben wir sie umrundet, Fotos gemacht, die Oberfläche vermessen. Morgen haben wir die Chance sie nicht nur von Außen zu betrachten, sondern sie tatsächlich zu öffnen. Um eventuell herauszufinden, wo das Wasser auf der Erde herkommt."

Im Lande-Kontrollcenter am DLR in Köln ist die Stimmung momentan noch ruhig. Eine 24-stündige Aufwärmphase von Philae verlief ohne größere Schwierigkeiten. Im Folgenden werden alle Subsystem gestartet und überprüft. Die Telemetriedaten von Philae werden über Rosetta zur Erde gefunkt und über das ESOC in Darmstadt nach Köln weitergeleitet. Momentan sind nur die Systemingenieure im Landerkontrollraum versammelt. Ab morgen früh werden während der finalen Stunden vom den Systemingenieuren der Philae-Subsysteme und -Instrumenten unterstützt.

Verfolgen Sie das historische Ereignis einer Landung auf einem Kometen hier bei Raumfahrer.net. Wir sind für Sie live vor Ort, am Landekontrollzentrum beim DLR und Köln und im ESOC, Darmstadt. Von dort werden wir über die laufenden Entwicklungen berichten und Sie zeitnah mit Informationen versorgen. Unsere Freunde von Spacelivecast werden ebenfalls aus dem ESOC streamen und Sie mit bewegten Bildern versorgen.

Ein gutes Omen an dieser Stelle: Klim Tschurjumow ist mit am ESOC dabei, um die Landung auf dem auch von im entdeckten und nach ihm benannten Kometen zu verfolgen!

Raumfahrer.net meldet sich morgen früh mit einer Zusammenfassung der Nacht und der finalen Go/NoGo-Enscheidung zur Separation von Philae wieder.

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(Autor: Oliver Karger - Quelle: Raumfahrer.net)


» Philae ist gelandet - live aus dem ESOC
12.11.2014 - Der große Tag ist da - der Kometenlander Philae soll heute auf dem Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko landen. Raumfahrer.net ist live vor Ort im europäischen Kontrollzentrum der ESA, ESOC in Darmstadt und wird Sie laufend mit den neusten Informationen versorgen.
Einen wunderschönen guten Morgen wünscht das Raumfahrer.Net Team aus dem Pressecenter des ESOC in Darmstadt. Es ist kurz nach sieben in der Früh und die Stimmung hier ist noch ganz entspannt. Im Kontrollraum werden die letzten Vorbereitungen vor der finalen Go/NoGo Entscheidung getroffen, die zwischen 7:35 und 8:35 getroffen werden soll.

Pressekonferenz um 7:30 Uhr

"Während der Nacht gab es ein Problem mit dem Kaltgas-System an Bord von Philae", erklärt Stephan Ulamec, Philae Lander Manager des DLR, gleich zu Beginn der Pressekonferenz. "Wir werden uns also auf das Harpunensystem verlassen müssen." Einige Prozeduren mussten während der Systemüberprüfung wiederholt werden, um den vorprogrammierten Ablauf auf dem Lander den neuen Gegebenheiten anzupassen. Alle anderen System sind auf Go.

Die Trajektorienbestätigung wurde bereits gestern Abend mit dem ersten Go bestätigt. Während der Nacht wurden der Orbiter und der Lander nochmal überprüft.

Um 7:30 Uhr hat es bereits die Trajektorienänderung gegeben, um Philae auf die richtige Flugbahn für die Landung zu bringen. Momentan wird darauf gewartet, die Telemetriedaten dieses Manövers zu empfangen und auswerten.

Die finale Go/NoGo-Entscheidung wird in etwa einer halben Stunde erwartet. Wenn die Entscheidung auf No Go fallen sollten, wird Rosetta wieder auf einen 2 Wochen dauernden Orbit um 67P zurückkehren. "Allerdings", so erläutert Paolo Ferri, Leiter der Mission Operation am ESOC, "müssen unsere Flugdynamiker dann nochmal ran und einen neue Trajektorie für den Anflug berechnen."

Eine weitere Herausforderung ist momentan wohl, dass das Kaltgastriebwerk von Philae momentan nicht funktioniert. Noch ist unklar, worin die Ursache besteht. Das verspricht etwas Spannung für die finale Go/NoGo Entscheidung.

Die Landeprozedur, die Philae in den folgenden Stunden durchlaufen wird, hat unser Kollege Roland Rischer zusammengefasst. Er wird ab heute Mittag live aus dem Landerkontrollzentrum am DLR in Köln berichten.

8:07 Uhr:

Flight Dynamics hat bestätigt, dass die Trajektorienänderung erfolgreich und sehr genau erfolgt ist. Damit ist alles bereit für das Aussetzen des Landers.

Die ehemaligen Rosetta-Projektwissenschaftler Gerhard Schwehm und der jetzige Projektwissenschaftler Matt Taylor berichten über ihre Arbeit. "Die Landung heute ist wie ein erster Kuss", schwärmt Gerhard Schwehm, wohingegen Matt Taylor, der vor 18 Monaten die Aufgabe des Projektwissenschaftlers übernahm, beschreibt die Herausforderung alle Experimente und ihre Bedürfnisse gleich zufrieden oder wenigstens gleich unzufrienden zu stellen. "Dabei kommen mir die 18 Monate manchmal wie 18 Jahre vor" gibt er zwinkernd zu.

Damit sind die wichtigen Entscheidungen vor der Landung getan. Es kann losgehen. In gut einer Stunde gegen 10 Uhr soll die Bestätigung der Abtrennung von Philae geben. Dann heißt es für Rosetta: Farwell Philae!

Update 9:10 Uhr

Die Ursache für den Verlust des Kaltgastriebwerks ist noch nicht bekannt. Das System wurde ursprünglich entwicklet, um bei der Landung auf dem ursprünglichen Zielkometen Wirtanen, dessen Gravitation um ein Vielfaches geringer ist als von Tschurjumov-Gerasimenko, nach dem aufsetzen nicht wieder zurück zu federn. Diese zusätzliche Sicherheit scheint man für die heutige Landung auf 67P aufgeben und nur auf die Harpunen zu vertrauen zu können.

9:30 Uhr

Noch etwa 30 Minuten bis zur Bestätigung der Abtrennung von Philae. Die nun automatisierte Prozedure kann nicht mehr gestoppt werden, da aufgrund der Trajektorie momentan keine Kontakt zuu Rosetta besteht. Paolo Ferri erklärt aus dem Kontrollraum: "Die Abtrennung ist hoffentlich bereits vor zwei Minuten geschehen." Wegen der langen Signallaufzeit erfolgt die Bestätigung etwa 28 Minuten später und wird für 10:03:20 erwartet.

10:00 Uhr

Die Anspannung im Kontrollraum steigt, während auf das Trennungssignal gewartet wird!

10:03 Uhr

Andrea Accomazzo, Flight Director, bestätigt die erfolgreiche Separation von Philae! Philae ist unterwegs zu 67P - den Landeplatz fest im Blick. Fast jedenfalls, denn der Kometenkern wird sich während des 7-stündigen Abstiegs noch etwa um eine halbe Umdrehung rotieren wird.

Nun folgt auch die offizielle Bestätigung aus dem Kontrollraum von Andrea Accomazzo. "Nach 10 Jahren gemeinsamen Wegs ist Philae nun alleine unterwegs. Nun sitzt Isaac Newton am Steuer." In zwei Stunden, als gegen 12 Uhr MEZ sollen die ersten Signal eingehen.

Im Pressezentrum macht sich deutliche Erleichterung bemerkbar. Nach zunächst sehr angespannter Ruhe herrscht jetzt schon eine ausgelassene und zuversichtliche Stimmung bei den versammelten Projektwissenschaftlern.

Für eine informative Beschreibung des Landesplatzes und des Landevorgangs, verweise ich an dieser Stelle auch nocheinmal auf die Beschreibung Philea-Kometenlandung – das ist der Plan unseres Kollegen Roland Rischer. Dort wird er ab etwas 12 Uhr live vom Lander Kontrolzentrum vom DLR in Köln berichten.

Ebenfalls ab 12 Uhr werden unsere Freunde von Spacelivecast live aus dem ESOC streamen.

Update zur Kaltgastriebwerk

In einem kurzen Gespräch mit Paolo Ferri vor wenigen Minuten konnten wir erfahren, dass die Situation um das Kaltgastriebwerk, dass im Moment des Aufsetzen Philae an die Kometenoberfläche drücken soll, unklar ist. Ein Drucksensor zwischen dem mit 60 bar bedrückten Tank und der Düse hat bei der nächtlichen Überprüfung bei geöffnetem Tankventil keine Druckänderung angezeigt. Ob nun das Ventil nun nicht geschaltet hat oder ein Sensorfehler vorliegt, ist nicht bekannt. Da sich an der Situation jedoch auch nichts ändern lässt, wurde die Landesequenz wie geplant eingeleitet. Alle Prozeduren werden wie vorgesehen ablaufen, wobei nun gehofft werden musst, dass das Triebwerk funtioniert.

"Das es für den weiteren Verlauf der Rosetta-Mission imminent wichtig war, die zusätzliche Masse des Landers loszuwerden, war der zweite Grund, die Landung dennoch zu versuchen", so Paolo Ferri. Doch sollte der spektakulärsten Teil der Mission nicht erfolgreich sein, die Rosetta-Mission an sich ist es in jedem Fall schon!

12:00 Uhr

Erneut ist gespannte Stille im Kontroll- sowie im Presseraum, ob es erste Signale von Philae gibt. Paolo Ferri hebt gerade zuversichtlich den Daumen in die Kamera und wartet genauso gespannt wie Flight Director Andrea Accomazzo und wir alle auf das Signal.

12:05 Uhr

ROS - Recieve of Signal war erfolgreich. Erste Bilder von Philae erreichen die Bodenstation in Kürze. Paolo Ferri berichtet aus dem Kontrollraum: "Die Telemetrie von Philae ist da, nun haben wir für den Rest des Abstiegs immer wieder Kontakt. Die ersten Bilder sollten in der nächsten Zeit hereinkommen!"

Das sind gute und wichtige Neuigkeiten für den Rest der Mission! So kann es weitergehen!

Dr. Philllipe Gaudon, ehemaliger Rosetta Projekt Manager von CNES, und Bernd Feuerbach geben einen Einblick in die schwierige Anfangsphase des Rosetta/Philae-Projekt zu Beginn der 1990er Jahre, als eine Mission zu einem Komenten innerhalb des Horzion 2000 Programms definiert werden sollte.



12:25 Uhr

Stephan Ulamec berichtet aus dem Main Control Room: "Alles ist so, wie es sein sollte! Wir empfangen Telemetrie, die Landebeine sind ausgefahren, das Drallrad zur Lageregulierung läuft!"

12:32 Uhr

Während des Abstiegs sind bereits einige Instrumente, SESAME, CivaRolis und CONSERT, aktiv und mit Kalibrationsmessungen beschäftigt. Dies geschieht bereits jetzt, um nach der Landung sofort mit Messungen beginnen zu können.

CONSERT wird während des Abstiegs den Abstand zwischen Rosetta und Philae kontinuierlich per Radar messen, um einen Abgleich mit dem nominellen Abstand vorzunehmen. Die eigentliche Aufgabe von COSNERT besteht in der Vermessung der dreidimensionalen inneren Struktur des Komentenkerns.

Das Instrument ROLIS, das am Boden des Landers angbracht ist, wird die letzten drei Kilometer des Anflugs dokumentieren. Da die Auflösung von ROLIS im Zehntelmillimeterbereich liegt, können mit ihr nach der Landung einzelne Staubschichten unter dem Lander untersucht werden. Wenn kleine Risse in der Eiskruste vorhanden sein sollten, lassen sich diese mit ROLIS nachweisen und ein Stück weit die Frage klären, wie Staub in die Koma des Kometen gelangt.

Ein kleiner Zeitvertreib zwischendurch:

Wie wir feststellen konnten hat Prof. Mark McCoughrean selbst bei einer Flugbahnabweichung im Anflug auf 67P eine Lösung zur Bahnkorrektur parat: er greift einfach selber ein! (siehe obiges Bild)

Das erste Bild der CIVAS Kamera ist eingetroffen und wir momentan verarbeitet, um mehr Details herauszuarbeiten.

15:00 Uhr

Der Nachmittag wird nicht mit einem technischem Update eingeleitet, sondern mit dem Film Ambitious. "Die Rosetta-Mission ist ambitioniert, voller Erwartungen und Neugier", begrüßt Thomas Reiter als Leiter des ESOC die anwesenden Gästen und Presse. "Heute scheint ein wichtiger Tag zu sein, an dem etwas geschieht, was niemand zuvor gewagt hat" führt ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain fort, gibt das Wort jedoch gleich an Prof. Jean-Pierre Bibring weiter. "Wir haben das erste Bild, dass 50 Sekunden nach der Separation von Rosetta aufgenommen wurden." Es zeigt den Rosetta-Orbiter mit seinen Solarpanelen, das erste und letzte Fotos, das Philae von seinem langjährigen Mutterschiff angefertigt hat.

15:24 Uhr

Inzwischen wurde die Genauigkeit des Orbits zum Aussetzung von Philae bekannt. Rosetta befand sich 30 mm abseits der vorgesehenen Trajektorie, was in Anbetracht der Entfernung eine sehr beeindruckende Leistung ist. Die Geschwindigkeitsabweichung zur Separation betrug wenige mm/s. Die erzielten Werten sind deutlich besser als die zuvor erwarteten. Philae wurde präzise dort ausgesetzt, wo er ausgesetzt werden sollte! Wir finden, das ist eine unglaubliche Leistung - Glückwunsch an das Rosetta Spacecraft Operation Team für diese präzise Manöverplanung und -durchführung.

15:36 Uhr

Andrea Accomazzo berichtet aus dem MCC, dass alle Telemetriewerte von Philae und Rosetta momentan sehr gut ausschauen. "Es gibt bereits erste OSIRIS-Fotos, die zeigen, dass Philae exakt auf Kurs ist." Stephan Ulamec, ebenfalls im MCC erklärt, dass "es nur noch 1:20 h bis zur Landung sind, langsam steigt die Aufregung auch hier. Wir bekommen Bilder und Daten der anderen Experimente herein und wollen mit der Auswertung zugange."

Einer der beiden Entdecker des Kometen des heutigen Tags, Prof. Klim I. Tschurjumov ist heute ebenfalls am ESOC zu Gast. "Die Entdeckung damals mit einem kleinen Teleskop war schon ein besonderer Moment. Wir haben vielen Kometen beobachtet und dabei diesen einen, noch unbekannten auf den Fotoplatte entdeckt. Nach fünf Beobachtungen konnten wir den Orbit bestimmen und dabei feststellen, dass er bisher noch nicht katalogisiert war. Das er dann nach uns beiden, Svetlana Gerasimenko und mir benannt wurde, war eine große Freude. Astronomie ist die wichtigste Wissenschaft für die Zivilisation. Sie kann uns zeigen, wie wir überleben können, wenn unsere Resourcen zu Neige gehen."

Svetlana Gerasimenko ist nun live zugeschaltet aus dem DLR Köln. An ihre Entdeckung vor 45 Jahre erinnert sie sich folgendermaßen: "Als erstes nach der Entdeckung wussten wir erst nicht, was wir davon halten sollten, später war die Freude groß. Seit August wissen wir nun, wie der Komet aussieht. Ich mag ihn sehr, er erinnert mich an eine Wurzel."

15:50 Uhr

Es gibt erste Fotos von OSIRIS, die Philae zeigen., Alle drei Beine und die beiden Kommunikationsantennen sind ausgeklappt - ein sehr gute Bestätigung der Telemetriedaten. Ein sichtlich begeisterter Holger Sierks zeigt stolz die Bilder, die vor wenigen Minuten auf der Erde angekommen sind.

16:16 Uhr

Rosetta sollte inzwischen wieder einen stabilen Orbit um 67P erreicht haben, nachdem der Orbiter gut eine dreiviertel Stunde nach dem Aussetzen von Philae ein weiteres Manöver geflogen hat.

"Da Rosetta Ende 2015 des größten Teil des Treibstoffvorrats aufgebraucht hat und der Orbit dann wieder soweit von der Sonne entfernt ist", berichtet ESA Projektmanager für Rosetta, "wird die Mission Ende 2015 enden. Vielleicht werden wir Rosetta abschließend auch auf 67P landen, um die beiden Schiffe wieder zu vereinigen."

Und Matt Taylor schließt die letzten Minuten vor der Landung mit den Worten, dass "wir nach einer lange, ereignisreichen Reise kurz vor dem entscheidenen Kuss sind" - Matt wie er immer war und immr sein wird.

Stephan Ulamec berichtet recht entspannt aus dem Kontrollraum, dass der Lander bereit für den Kontakt mit der Oberfläche ist. "In 36 Minuten sollten wir ein Signal von der Komentenoberfläche erhalten. Mit der Signallaufzeit findet die Landung also in 8 Minuten statt."

Die letzten Minuten bis zur Landung wird es hier am ESOC nun ganz ruhig und die zwischenzeitlich heitere und lockere Stimmung weicht doch einer gewissen Anspannung.

17:02 Uhr

Philae ist gelandet!!!! 500 Millionen Kilometer von uns entfernt ist ein Meilenstein in der Erforschung des Sonnensystems gelungen! Die Harpunen haben Philae fest verankert, die Bohrer haben sich festgesetzt! Eine große Erleichterung und Freude im MCC und hier im Pressesaal.

17:18 Uhr

Die Bestätigung im LCC am DLR in Köln hat etwas länger gedauert, jetzt ist dort auch die Freude und der Jubel groß.

17:41 Uhr

Ein neues Update aus dem LCC am DLR in Köln von Koen Geurts gibt neue Informationen zum Zustand von Philae. Es werden Telemetriedaten gesendet, Philae ist weicher als erwartet gelandet. Das aufgetretende Problem mit dem Kaltgastriebwerk hat sich bestätigt, es hat nicht gezündet. Trotzdem gibt es etwas Grund zur Sorge, da die Harpunen nicht ausgelöst haben und Philae damit momentan nicht verankert ist. Ob die Landbeine verschraubt sind, ist uns noch nicht bekannt. "Es ist zu vermuten, dass auf den kommenden Fotos zu sehen sein wird, dass sich Philae relativ zur Oberfläche bewegt. Daher untersuchen wir momentan die Möglichkeit die Harpunen nochmal zu zünden.

19:38 Uhr

Weitere Informationen über die Situation von Philae am Landeort sind momentan nicht zu erhalten. Wir warten auf den Beginn des nächsten Media Briefings. Bis dahin können wir nur auf die Aussage vom DLR Köln von etwa 18:10 Uhr hinweisen.

Gerade wurde die Pressekonferenz auf 20:00 Uhr verschoben, um etwas mehr Zeit für die Analyse der bisherigen Daten zu haben.

20:10 Uhr

Jean-Jacques Dordain gibt einen erste Einschätzung der Lage auf 67P. Philae ist gelandet, es gibt eine Datenverbindung und Energie ist auch vorhanden. Die bereits laufenden Experimente nehmen bereits Daten.

ROLIS hat bereits aus 3 km Höhe mit der Aufnahme begonnen, weitere Bilder werden noch analysiert.

Stephan Ulamec erläutert: "Wir sind gelandet, haben ein klares Signal erhalten, die Harpunen haben nicht gefeuert. Wir bekommen aber Telemetriedaten und Daten von den Instrumenten. Verwunderlich ist, dass die Radiosignale Fluktuationen zeigten, die möglicherweise dadurch resultieren, dass Philae wieder etwas hochgesprungen ist. Da mit dem ersten Kontakt auch das Drallrad ausgeschaltet wurde, began Philiae mit einer leichten Rotation, die jedoch wieder stoppte. Dies könnte ein Indikator für ein weiteres Aufsetzen auf der Kometenoberfläche sein. Währenddessen gab eine einen beständigen Datenstrom an Wissenschafts- und Telemetriedaten. Diese Aussage ist momentan noch sehr spekulativ, da wir die Daten noch nicht komplett verstehen: eventuell sind wir heute nicht einmal, sondern gleich zweimal auf 67P gelandet! Für eine genauere Erklärung müssen wir jedoch noch weitere Daten analysieren und interpretieren."

Planmäßig gibt es momentan keinen Kontakt zu Philae, da Rosetta inzwischen hinter dem Kometenhorizont untergegangen ist. Der Radiolink soll morgen früh wieder hergestellt werden.

Das nächste Media Briefing vom ESOC wird es morgen um 14:00 Uhr MEZ geben, in dem es hoffentlich neue Erkenntisse zur Landungsprozedur geben wird.

Heute war erfolgreicher Tag für die planetare Raumfahrt. Zum ersten Mal wurde ein Raumfahrzeug auf einem Komenten gelandet. Möglicherweise nicht nur einmal, sondern sogar zweimal! Die Landung war äußerst präzise und es gibt wissenschaftliche Daten von einer Kometenoberfläche. Das ist ein großartiger Erfolg aller am Rosetta-Projekt beteiligten, der so nicht unbedingt erwartet werden konnte.

Raumfahrer.net wird in den kommenden Tagen weiter aktuelle für sie berichten und die Ereignisse auf der Oberfläche und im Orbit von 67P/Tschurjmov-Gerasimenko begleiten.

Damit verabschieden wir uns aus dem Europäischen Satelittenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt. Bleiben Sie uns gewogen und treu, bis zum nächsten Mal.
(Autor: Oliver Karger - Quelle: Raumfahrer.net)


» Philae-Landung – der Plan und Updates aus dem DLR
12.11.2014 - Es liegen vier von fünf "Go" vor. Mit der ersten sanften Landung auf einem Kometen wird die europäische Raumfahrt am 12. November 2014, wenn es denn gelingt, einen Höhepunkt in ihrer Geschichte markieren. Die Mission der Raumsonde Rosetta, von der aus die Landeeinheit Philae im Laufe des Tages abgesetzt wird, ist jetzt schon reich an Superlativen und nüchtern betrachtet auch ohne den Lander ein enormer Gewinn für die Kometenforschung. Aber erst mit der gelungenen Landung von Philae und seinen Experimenten bekommt die Mission ihre Krönung.
Wenn man bedenkt, dass von Kennedys Mondlande-Rede 1961 bis zur bemannten Mondlandung mit Apollo 11 nur acht Jahre vergingen, merkt man, was politischer Rückhalt bewirken kann. Davon konnte man seit der Zeit danach in den USA nur träumen - und schon immer in Europa. Folge knapper Budgets sind meist erheblich längere Projektplanungszeiten. Die Rosetta-Mission gibt ein Beispiel davon. 1984 wurde ein Kometen-Projekt in die langfristige Planung „Horizon 2000“ der Europäischen Raumfahrtagentur ESA aufgenommen. 30 Jahre später steuert es nun auf seinen Höhepunkt zu: die sanfte Landung auf einem Kometen. Die Anfänge waren nicht einfach. Von deutscher und französisch/US-amerikanischer Seite wurden zunächst getrennt zwei Teilprojekte für ein von Rosetta zu tragendes Kometen-Landegerät vorangetrieben: RoLand (für Rosetta Lander) und Champollion (französischer Ägyptologe, der u.a. mit Hilfe des Steins von Rosetta die Hieroglyphen entzifferte). Ab Mitte der neunziger Jahre mutierten diese Lander-Projekte zu einem gemeinsamen internationalen Projekt mit Namen Philae (Tempel-Insel im Nil). Am 02. März 2004 wurde Rosetta mit Philae auf einer Ariane 5G+ auf den Weg gebracht. Weitere zehn Jahre später, im August 2014, erreichte Rosetta ihr Ziel.

Allein bei Betrachtung der Zeitspanne bekommt man einen Eindruck von der Aufgabe, vor der die treibenden Kräfte u.a. im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und beim damaligen Max-Planck-Institut für Aeronomie in Katlenburg-Lindau (MPAe, heute MPS Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen) standen. Für eine Mission mit denkbar vielen Unbekannten ein langfristig erfolgversprechendes Konzept zu entwickeln, ist nicht ganz trivial. Wer dabei als Verantwortlicher ein gutes Dutzend Raumfahrtnationen mit ihren großen Ambitionen und meist etwas begrenzten Budgets unter einen Hut bringen muss, wird sicher kaum um seine Aufgabe beneidet. Und wer über einen so langen Zeitraum plant, muss nicht nur die Funktionsfähigkeit der Technik nach Jahren in der Weltraumkälte, davon knapp drei Jahre im Tiefschlaf, bedenken. Er muss sich beispielsweise auch Gedanken machen, wie das Spezialwissen ausscheidender Mitarbeiter dokumentiert und wiederauffindbar archiviert werden kann.

An Überraschungen sollte es im Rosetta-Projekt nicht fehlen. Der Ariane-5-Fehlstart vom Dezember 2002 machte den geplanten Rosetta-Start im Januar 2003 zu Makulatur. Den ursprünglichen Zielkometen 46P/Wirtanen musste man vorbeifliegen lassen. Als neues Ziel wurde der Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ausgewählt. Und der hat zur Überraschung aller Beteiligten eine recht eigenwillige Form, wie sich erst bei der Annäherung Mitte dieses Jahres herausstellte. Statt einem vermuteten kartoffelförmigen Gebilde besteht 67P/Tschurjumow-Gerasimenko aus zwei ungleich großen Teilen, „Kopf“ und „Körper“, die über einen „Hals“ verbunden sind. Die an eine Gummiente erinnernde Form macht das Landevorhaben nicht einfacher.

Wie sieht nun die Planung für den Landetag aus? Vorweg muss festgestellt werden, dass die Entscheidung zur Trennung Philaes von Rosetta in der Nacht vom 11. Auf den 12. November wenige Stunden vor den geplanten Zeitpunkt getroffen wird. Rosetta wird vorher durch komplexe Flugmanöver in die optimale Ausgangsposition für die Philae-Landung gebracht. Wenn dieses gelungen ist und alle weiteren Entscheidungsparameter wie zum Beispiel die korrekte Ausrichtung von Rosetta für eine Landung sprechen, erfolgt die Abtrennung um 09:35 Uhr MEZ in etwa 22,5 Kilometern Entfernung vom Kometen. Die Signallaufzeit zur Erde beträgt 28 Minuten und 20 Sekunden, das entspricht einer Entfernung zur Erde von 510 Millionen Kilometern. Etwa um 10:03 Uhr sollte daher Klarheit über eine gelungene Abkopplung bestehen.

Aus zehn ursprünglich in die engere Wahl genommenen Landeplätzen wurde das Zielgebiet J auf dem „Kopf“, inzwischen nach einer weiteren Nil-Insel Agilkia benannt, zunächst als erste Wahl bestimmt und letztendlich auch bestätigt. Alternativ zu J oder Agilkia wurde noch Landeplatz C auf dem Hauptkörper von 67P/Tschurjumow-Gerasimenko in den Planungen seit Mitte September 2014 mitgeführt. Dieser wäre für eine Landung am 12. November aber nur in Erwägung gezogen worden, wenn sich bis zur endgültigen Landeplatzentscheidung am 15. Oktober grundlegende Erkenntnisse ergeben hätten, die gegen Agilkia sprechen. Kurzfristig wird man nicht auf C umschwenken. Dafür sind die notwendigen Flugmanöver von Rosetta zu komplex. Die Vorbereitung eines zweiten Landeversuchs nimmt zwei bis drei Wochen in Anspruch. Hätte man C ausgewählt, wäre die Trennung des Landers um 14:04 Uhr MEZ aus 12,5 Kilometern Entfernung erfolgt. Der Landeanflug hätte dann nur vier Stunden gedauert.

Anders bei Agilkia, der Abstieg zum Kometen dauert etwa sieben Stunden. Spätestens kurz nach 17 Uhr sollte also Klarheit über Erfolg oder Misserfolg bestehen. Unterstützt wird der Abstieg gegebenfalls durch ein kleines Kaltgastriebwerk, das bis zur Fixierung durch mindestens einen von zwei Harpunenankern und den Eisschrauben an den drei Füßen auch für den nötigen Andruck auf dem Kometen sorgen soll. Auf Eis wird Philae nach zwischenzeitlichen Erkenntnissen nicht treffen. Das war vor zwei Jahrzehnten noch ein ziemlich wahrscheinliches Szenario.

Ein Landepunkt kann mangels entsprechender Triebswerksausstattung, das wäre zu schwer geworden, nicht exakt angesteuert werden. Die Orientierung des Landers wird durch ein Drallrad gewährleistet. Störungen dieser Orientierung können beim Abstoßen von Rosetta, beim Ausfahren der Landebeine und durch die Kometenaktivität auftreten. Auf einem akzeptablen Signifikanzniveau (95 Prozent) kann man selbst bei „ruhigen“ Flugbedingungen lediglich eine Landefläche mit 500 Metern Durchmesser bestimmen. Die Landeregion Agilkia hatte deshalb erste Priorität und bekam den endgültigen Zuschlag, weil sie große ebene Flächen mit geringer Neigung und wenigen großen Felsbrocken bietet. Außerdem verspricht man sich dort ausreichend Sonneneinstrahlung zum Wiederaufladen der Batterien von Philae über die Solarzellen.

Während des Abstiegs sind die Landegestellentfaltung, Steuerbefehle an das Kaltgastriebwerk zur Beschleunigung des vertikalen Abstiegs, das Einschalten einiger Nutzlasten und die Entsicherung der Harpunen wichtige Vorgänge. Die Zeitpunkte der jeweiligen Vorgänge werden vor Abtrennung von Rosetta festgelegt. Im Landeanflug werden neben den Kamerasystemen CIVA (seitlicher Rundumblick) und ROLIS (Abstiegs-, später Oberflächenbilder) bereits die wissenschaftlichen Experimentnutzlasten CONSERT („Durchleuchtung“ des Kometenkerns), ROMAP (Magnetfeldmessung) und SESAME (in der Flugphase Staub- und Gasanalyse) Messungen vornehmen. Die Instrumente arbeiten auch nach der Landung weiter. Hinzu kommen dann aber zusätzlich die Experimentiereinheiten COSAC & PTOLEMY (Gaschromatograf und Massenspektrometer) in Verbindung mit einem Bohrer, APX (Messung der Elementzusammensetzung des Bodens), MUPUS (u.a. Untersuchung der Bodenfestigkeit) und SESAME (am Boden Analyse der elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kometenoberfläche).

Nur auf den Primar-Akku gestützt, wäre nach maximal 65 Stunden Schluss mit den wissenschaftlichen Experimenten. Jüngst gestellte neue Anforderungen an eine Datenverbindung während des Abstiegs verkürzen die Akkuleistung jedoch. Momentan ist 67P/Tschurjumow-Gerasimenko rund 450 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. Unter optimalen Bedingungen zur Stromversorgung, das heißt ausreichender Sonneneinstrahlung und geringem Verschmutzungsgrad der Solarzellen, könnte Philae bis März 2015 arbeiten. Danach droht ein schleichender Hitzetod.

Update 08:40 Uhr

Das "final go" liegt vor.

Update 13:10 Uhr

DLR-Vorstand Prof. Dr. Dittus erwähnt eine große Erleichterung im Lander-Control-Team. Probleme mit der Primärbatterie und der Kaltgasdüse hatten es nochmal spannend gemacht.

Update 13:20 Uhr

Barbara Cozzoni vom Missionteam LCC erklärt, dass nach erfolgreicher Landung der Stress bei ihr erst losgeht. Sie haben einen sonnigen Platz ausgesucht und Barbara ist überzeugt, dass alles gut geht und viel wissenschaftliche Arbeit vor ihr liegt. Ich komme mir vor wie bei Paolo Ferri. Die Italiener können Weltraum einfach gut verkaufen.

Update 13:50 Uhr

Svetlana Gerasimenko ist vor Ort und begrüßt die Medienvertreter.





























Die LCC-Mitarbeiter werden hier auf die Bühne geholt. Letzte Auskunft: Der Lander ist in guter Verfassung. Auch das dritte Landebein scheint ordentlich ausgeklappt. Die leichte Drehung war erwartet worden und stellt kein Problem dar.

Update 13:55 Uhr

Michael Maibaum erläutert die Wärmeisolierung bei Philae. Nachfrage, warum man sich mit fünf Monaten Lebensdauer bis zum Wärmetod zufrieden gegeben hat. Man hätte einen Shutter gebraucht, der war auch entwickelt, hätte aber in einer start- und flugtauglichen Version zuviel Gewicht zu Lasten der Nutzlast an Bord gebracht.

Update 14:15 Uhr

Swetlana Gerassimenko hier, Ranga Yogeshwar sitzt vor mir, netter Typ, ganz wie im Fernsehen, fehlt nur noch, dass Alexander Gerst reinschaut. Leute, werdet Portalredakteure beim Raumfahrer.net, dann könnt ihr was erleben.

Update 14:20 Uhr

Ranga Yogeshwar fragt nach den Farewell-Bildern. Anwort: "Es gibt Diskussionen über die Daten." Wir fragen uns, was das wohl heißen soll?

Update 14:45 Uhr

Dr. Rüdiger Gerndt von Airbus Defence & Space spricht zu den teilweise völlig neuen Problemstellungen der Rosetta/Philae-Mission und ihren technischen Lösungen: Hochleistungs-Solarzellen, das heißt, wir haben einen "grünen" Satelliten; Sternensensoren, die sich vom Streulicht der Staubpartikel in der Nähe des Kometen nicht irritieren lassen; schwierige Flugbahn; hohe thermische Schwankungen; lange Tiefschlafphase; Harpune, die in Granit eindringen kann, aber auch in lockerem Boden Widerstand findet.

Update 14:55 Uhr

H.J. Jung, auch Airbus, bestätigt, dass die Landesysteme von Philae, Landebeine und Stoßdämpfer, korrekt arbeiten. Der Kaltgasantrieb macht noch sorgen.

Update 15:20 Uhr

Die ersten Philae-Civa-Bilder sind da. Ich muss da mal auf die Kollegen vom Raumfahrer.net im ESOC verweisen (Live aus dem ESOC). Die sind mit dem Hochladen von Bildern schneller.

Update 15:35 Uhr

Jetzt habe ich es auch, das Abschiedsfoto der Civa-Kamera auf Philae von Rosetta:



















Update 16:20 Uhr

Und hier das Gegenfoto der Osiris-Kamera auf Rosetta von Philae:

























Update 17:05 Uhr

Jubel beim Missionsteam im ESOC. Ein Signal ist da. Das ist schon mal ein gutes Zeichen.





















Update 17:10 Uhr

Beim LCC im DLR bleiben sie ruhig. Zu früh gefreut? Immerhin bestätigt Darmstadt eine gelungene Landung.























Update 17:14 Uhr

Jetzt gibt es auch Jubel im LCC.

Update 17:45 Uhr

Das LCC bestätigt eine sanfte Landung. Allerdings hätten die Harpunenanker nicht gezündet. Ohne diese sei die Stabilität für einige Experimente, gemeint sind wohl die Bohrungen, nicht hundertprozentig gewährleistet. Man prüfe einen neuen Zündbefehl.

Update 18:10 Uhr

Koen Geurts vom LCC ist vor der Presse. Touch down signal war da. Die Kaltgasdüse hat nicht gearbeitet. Es soll bis auf weiteres nicht versucht werden, die Harpunen zu zünden. Schwankungen in der Signalstärke machen Sorgen. Philae stehe eventuell nicht stabil. Deshalb sei die Freude gebremst. Die ersten Fotos sollen mehr Aufschluss geben.

Update 18:40 Uhr

Das erste Bild der von Philae nach unten blickenden Rolis-Kamera, aufgenommen um 15:38 Uhr MEZ etwa drei Kilometer über dem Kometen. Der Landeplatz befindet sich in der Mitte. Die Datenübertragung fand wahrscheinlich noch während des Landeanflugs statt.





















Update 20:15 Uhr

Dordain bestätigt die sanfte Landung, den wissenschaftlichen und Betriebsdatenfluss und definiert die Landung als Erfolg. Stephan Ulamec erläutert den vermuteten Hüpfer von Philae mangels Verankerung: "Wir landeten heute vielleicht zweimal."

last Update

Das Pressezentrum im DLR schließt. Damit enden auch die Aktualisierungen in diesem Artikel. Besten Dank an die DLR-Organisatoren. Das war eine wirklich produktive Arbeitsatmosphäre mit interessanten Gesprächspartnern hier in Köln.



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(Autor: Roland Rischer - Quelle: ESA, DLR, Raumcon)


» Interview mit Philae-Konstrukteur SpaceMech
12.11.2014 - SpaceMech ist einer der Hardware-Designer von Philae und als solcher heute im Lander Control Center (LCC) beim DLR in Köln vor Ort. Im Raumcon ist er bekannt für seine detaillierten Erläuterungen zu technischen Details des für die heutige Landung auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko konstruierten Geräts Philae. Neben Philae war SpaceMech an gut zwei Dutzend Experimenten auf Weltraumsonden beteiligt. Raumfahrer.net konnte vorab zur Landung ein Interview mit ihm führen.
Raumfahrer.net: Du hast ja schon einige Missionserfahrung sammeln können. Rosetta/Philae sind rund 511 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Zerrt die lange Signallaufzeit von knapp einer halben Stunde bei solchen entscheidenden Operationen nicht an den Nerven?

SpaceMech: Als Physiker hat man die Lichtgeschwindigkeit als endlicher Obergrenze akzeptieren gelernt... Außerdem - verglichen mit den bisherigen Wartezeiten, zum Beispiel den zehn Jahren Flug, sind die 28 Minuten und 20 Sekunden doch erfreulich kurz!

RN: Wie groß schätzt Du im Moment die Erfolgswahrscheinlichkeit ein?

SpaceMech: Wahrscheinlichkeiten machen wenig Sinn, wenn man keine statistische Grundlage hat – wie bei einem solchen Einzelereignis, der Rosetta-Mission. Das Absetzen von Tochtersonden ist immer technisch herausfordernd und auch relativ oft gescheitert – siehe Beagle-2 auf Mars Express oder Minerva auf Hayabusa. Aber bei jeder Mission sind die kritischen Aspekte anders. Rosetta ist wirklich eine Mission ins Unbekannte – wer hätte vorher darauf getippt, dass der Komet so aussieht?

RN: Welche Risiken drohen bei einer solchen Mission?

SpaceMech: Es gibt technische Risiken, aufgrund des langen Fluges im interplanetaren Raum, zum Beispiel Kaltverschweißen oder Strahlenschäden, die eventuell bisher unentdeckt blieben. Es gibt prozedurale Risiken, das heißt, greifen die vielen verschiedenen Kommandosequenzen der beteiligten Institutionen – Rosetta Mission Operations Centre (RMOC) der ESOC in Darmstadt, Lander Control Center (LCC) des DLR in Köln, die ESA Tracking Stationen weltweit (ESTRACK) - wirklich so reibungslos ineinander? Es gibt die Risiken, die in der unbekannten Natur des Kometenmaterials an der Oberfläche liegen – ist diese hart, weich oder hohl? Es gibt das generelle Risiko, das darin liegt, dass die Ungenauigkeit der Landung größer ist als die Rauheit des Terrains. Die Folge könnte sein, dass man mit einem Bein auf einem „Brocken“ wie Cheops landet?

RN: Ist mit Turbulenzen durch die Kometenaktivität zu rechnen?

SpaceMech: Um die Gefahren einer Landung auf einer bereits aktiven Kometenoberfläche zu minimieren, hat man sich ja entschlossen, bereits in größerer Entfernung von der Sonne auf 67P zu landen. Wie wir jetzt wissen, ist die Aktivität zur Zeit bereits etwas größer als ursprünglich angenommen wurde, aber noch nicht besorgniserregend. Lage und Aktivität der beobachteten Jets wurden bei der Auswahl des Landeplatzes und der Abstiegstrajektorie berücksichtigt.

RN: Könnte Philae solche Störungen durch die Kometenaktivität korrigieren?

SpaceMech: Philae ist mit einem Flywheel ausgerüstet, das die Orientierung im Raum stabil halten soll. Asymmetrisch anströmende Komagase könnten diesen „Kreisel“ zu einer Präzessionsbewegung veranlassen, deshalb wird man durch Änderung der Drehzahl des Flywheels Philae in langsame Rotation versetzen, die dazu führt, dass solche asymmetrischen Einwirkungen sich herausmitteln. Überlegungen, die kleine Kaltgasdüse (ADS) zu benutzen, um gegen den „Druck“ der Koma abzusteigen, wurden verworfen, weil die Gefahr besteht, dass man mit einer solchen automatischen Korrektur den Gasvorrat vorzeitig erschöpfen könnte – man braucht das ADS für den Moment des Aufsetzens an der Oberfläche!

RN: Wenn alles gut geht, gibt es am 12.11. abends noch was zu feiern, oder?

SpaceMech: Dafür wird wenig bis keine Zeit sein – vor und nach der Landung läuft ein dichtes wissenschaftliches Messprogramm, das bedient und ausgewertet werden muss. Zeit zum Feiern wird erst sein, wenn die Akkus so weit leer sind, dass sie nachgeladen werden müssen...

RN: Mal etwas weiter gedacht - kann die Rosetta/Philae-Mission auch als Vorlage für eine US-amerikanische Asteroiden-Mission dienen?

SpaceMech: Asteroiden als Ziele sind grundsätzlich anders als Kometen – die NASA könnte da eher auf ihren eigenen Erfahrungen mit der Dawn-Mission zu Vesta und Ceres aufbauen.

RN: Wir sind von den US-Mars-Rovern sehr verwöhnt, was die Überschreitung der vorgesehenen Betriebsdauer angeht. Ist beim Philae-Lander, dessen maximale Betriebsdauer im März 2015 erreicht sein soll, ähnliches zu erwarten?

SpaceMech: Das hängt ganz von der Situation hinsichtlich der Beleuchtungsverhältnisse nach der Landung ab. Der Betrieb nach Erschöpfung der Primärbatterien wird sicher nicht kontinuierlich sein – man schätzt etwa ein Drittel Betriebszeit zu zwei Drittel Ladezeit. Es ist bisher unbekannt, in welchem Maß auf den Kern zurückfallender Staub zu einer Degradation der Sonnenzellenflächen führen wird. Im Vergleich hierzu ist die Marsoberfläche inzwischen bekanntes Terrain!

RN: Vielen Dank, SpaceMech, für dieses Interview.



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(Autor: Roland Rischer - Quelle: Rori, SpaceMech)


» Der Kometenhüpfer Philae - Update
14.11.2014 - Nach einem langen Tag gestern, der mit einer gewissen Unsicherheit ob des Zustands des Landers zu Ende ging, und einer ebenfalls langen Nacht mit Datenanalyse und Auswertungen von ersten Fotos gab die ESA heute im Pressezentrum des ESOC in Darmstadt um 14:00 Uhr in einem Media Briefing neue Informationen bekannt. Arno Hecker war für Raumfahrer.net vor Ort und konnte im Anschluss eine Einschätzung von Jean-Pierre Bibring bekommen. - UPDATE: Paolo Ferri, Leiter der Missionkontrolle hat neue Informationen bekannt gegeben.
Die Nacht war lang - so viel stand gleich zu Beginn des Media Briefings fest. Alle Beteiligten schauten etwas müde, aber auch recht zuversichtlich aus. Nachdem gestern aus dem ESOC Hauptkontrollraum (Raumfahrer.net berichtete live) zunächst eine sichere Landung inklusive Verankerung durch die Harpunen bekannt gegeben wurde, musste dies nach etwa einer Stunde vom Team im Landerkontrollraum am DLR in Köln wieder revidiert werden (Raumfahrer.net berichtete ebenfalls live).

Im Verlauf der Nacht und des heutigen Vormittags haben das Landerteam alle verfügbaren Daten gesichtet und die gestern etwas konfuse Situation um Philae stellt sich heute deutlich klarer da.
Nachdem es bereits in der Nacht vor der Landung Schwierigkeiten mit dem Kaltgastriebwerk zum Andrücken von Philae auf der Kometenoberfläche gegeben hatte und dieses dann zur Landung auch tatsächlich nicht zur Verfügung stand, hatten die Harpunen, die Philae eigentlich auf der Kometenoberfläche fest verankern sollten, auch nicht gezündet. Philae konnte sich somit frei bewegen. Es gab jedoch eine Funkverbindung über Rosetta zu Philae, dauernd wurden Telemetriewerte zum Gesundheitszustand des Landers und wissenschaftliche Daten der laufenden Experimente gesendet. Allerdings gab es Schwankungen in der Signalamplitude, die bei einer ruhigen, sich nicht ändernden Position relativ zur Kometenoberfläche nicht hätten auftreten sollen. Ein weiterer Indikator, dass sich Philae tatsächlich nicht einer stabilen Position verankert ist, war eine messbare Rotation um die Längsachse, welche durch das Herunterfahren des Drallrads ausgelöst wurde. Wäre Philae fest verankert gewesen, hätte es keine Drehung geben können.
 
Heute Nachmittag gab es dann die Bestätigung - Philae ist nicht nur einmal gelandet, sondern gleich dreimal. Stephan Ulamec beschrieb die mit einer "Inflation von Landungen." Aus Messungen des Magnetfelds konnten die jeweiligen Flugzeiten zwischen den drei Landungen bestimmt werden. Nach der Separation von Rosetta setzte Philae mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s exakt in der Mitte der vorausberechneten Landeellipse auf. Die wäre die perfekte Punktlandung gewesen. Aufgrund des Ausfalls des Kaltgastriebswerks und der nicht auslösenden Harpunen federte Philae mit einem inelastischen Stoß jedoch mit einer Geschwindigkeit von 48 cm/s wieder hoch und setze nach knapp 2 Stunden etwa 1 km entfernt vom Zielgebiet wieder auf. Die zweite Landung erfolgte vermutlich in der Gegend des ursprünglichen Zielgebiets B. Ein weiterer, kleiner Sprung erfolgte mit einigen cm/s. Nach 7 weiteren Minuten kam Philae endgültig zum Stillstand. Während der gesamten Zeit liefen die Experimente, zeichneten Daten auf und übertrugen sie.

Die weitere Analyse zeigt: die Oberfläche hat eine niedrige Dichte, sie ist porös und nicht hart. Unter diese Bedingungen ist ein Abprall unverständlich. Möglicherweise befindet sich unter einer nicht sehr dicken, porösen Staubschicht härteres Gesteinsmaterial.
"Eine Aufnahme der ROLIS-Kamera an Bord von Philae zeigt auf einem Foto 46 Sekunden vor dem ersten Kontakt eine aktive Oberfläche, die sich dauernd ändert", erläutert Stefano Mottola, Principal Investigator der ROLIS Kamera. Die Ursache des Ausfalls der Harpunen ist nach wie vor unbekannt. Das Triggersignal erfolgte jedenfalls, auch die Seilwinden liefen an und stoppten regulär. Beide Treibladungen haben aber nicht gezündet.

"Die Signalübertragung verlief bisher fast problemlos. Heute Morgen gab es leichte Störungen im Linkaufbau, die jedoch relativ schnell gelöst werden konnten", gibt Stephan Ulamec, Projektverantwortlicher des Philaelanders beim DLR an. Der Kontakt konnte um 07:01 Uhr MEZ wieder hergestellt werden. Je weiter Rosetta über den Horizont kam, desto stabiler wurde die Verbindung und es wurden Telemetrie und wissenschaftliche Daten übertragen. Typischerweise wird es aufgrund des Orbits von Rosetta jeden Tag zwei Kommunikationsfenster mit Philae geben. Koen Geurts, Leiter des Landeteams bestätigt die längere Landeprozedur und erläutert, dass aufgrund der momentanen Orientierung und Lage an einem Gesteinshang die Lichtverhältnisse deutlich bescheidener sind als geplant. Die Solarpanele schauen alle intakt aus, doch statt der geplanten 6 Stunden Sonnenlicht bei einer Umdrehung von 67P sind es nun lediglich anderthalb Stunden. "Eine gute Nachricht ist, dass während der nächtlichen Funkpause alle geplanten Experimente erfolgreich gelaufen sind und tolle Daten liefern."

Planmäßig ging heute morgen um 10:58 Uhr MEZ der Kontakt wieder verloren.
 
Im Anschluss hebt Holger Sierks, Principal Investigator der OSIRIS-Kamera die Arbeit der Flugdynamiker hervor, die Rosetta mit einer Präzision von weniger 10 mm für die Abtrennung des Landers auf Kurs gebracht haben. OSIRIS hat während des Abstiegs von Philae pro Stunde ein Foto aufgenommen, das letzte etwas 6 Minuten vor dem ersten Touchdown. "Dies bisher angefertigten Aufnahmen des möglichen Landegebiets sind leider überbelichtet. Beim nächsten Umlauf wollen wir mit geänderten Belichtungsparametern dasselbe Areal erneut fotografieren und dort hoffentlich irgendwo Philae finden.

Jean-Pierre Bibring gibt eine etwas genauere Einschätzung der Lage, welche insbesondere die Ausrichtung von Philae und die daraus resultierenden Konsequenzen betrifft. Erste Fotos vom endgültigen dritten Landeplatz von den ÇIVA-Panorama-Kameras zeigen, dass Philae aufrecht steht, allerdings schräg. Zwei Beine haben Bodenkontakt, eines nicht. "Die genaue Lage ist noch unklar. Wir versuchen mit weiteren Panoramafotos in den nächsten Stunden diese besser feststellen zu können. Wir werden die Bilder auch auf Bewegungen untersuchen." so Bibring. Momentan wird überlegt, ob bei einem bekannten Neigungswinkel eine Aufrichtung möglicherweise mit dem Drallrad möglich ist. "Sollte sich dies als machbar und erfolgreich umsetzbar herausstellen, kann anschließend eventuell ein neuer Versuch gestartet werden, die Harpunen zu zünden." Die etwas unglückliche Ausrichtung des Kometenlanders bedingt allerdings, dass zur Zeit nur Experimente durchgeführt werden, die keine mechanische Bewegung erfordern. Das bedeutet, dass es erstmal keine Untersuchungen mit MUPUS und APXS geben wird. Ebenfalls wird kein Material zum Gaschromatographen gebracht werden. Dennoch, so Bibring weiter, ist seiner Meinung nach die Untersuchung von Bodenproben aus größerer Tiefe unverzichtbar - wörtlich "drilling ist not an option". "Meiner Einschätzung nach ist das Bohren auch mit nur zwei Füßen am Boden machbar." zeigt die Jean-Pierre Bibring optimistisch.

Aufgrund des doch recht schattigen Landeplatzes wird voraussichtlich bereits übermorgen die Energieversorgung knapp. "Ein Teil des Equipments muss auf Temperaturen über -50 °C gehalten werden, um betrieben werden zu können", gibt Bibring an. Momentan stehen aufgrund der umliegenden Hügel statt der geplanten 6 Stunden Aufladezeit nur anderthalb Stunden pro Umdrehungszeit von 12 Stunden zur Verfügung stehen. Dies ist eventuell zu wenig Energie, um die Batterien zu laden. Philae wurde allerdings derart konstruiert, dass es durchaus möglich ist, dass nach einem Standby-Zustand ohne Energie der Lander wieder aktiv werden kann. Dazu muss allerdings die Sekundärbatterie zunächst direkt aufgewärmt werden und sich dann laden. Anschließend kann sich Philae per Radioverbindung wieder melden und weiterarbeiten. Die nächsten Tage werden zeigen, ob dies möglich ist. Aktuell sind beide Batteriesystem, sowohl die Primär-, wie auch die Sekundärbatterie in guten Zustand. Für den morgigen Freitag steht genügend Energie zur Verfügung, ab Samstag wird es jedoch schwierig.

Rosetta ist nach dem Aussetzen von Philae wieder in einem Orbit um 67P/Tschurjumow-Gerassimenko eingeschwenkt und nach wie vor in ausgezeichnetem Zustand. Am Freitagmorgen wird es eine Kurskorrektur geben, um längeren Kontakt zu Philae zu haben. Es bleibt also weiterhin spannend...

Abschließend noch der augenzwinkernde Hinweis von einem heute sichtlich bewegten Andrea Accomazzo, Flugdirektor von Rosetta, wie sich ein Profi verhält: „Stephan [Ulamec] war nach der Landung schlafen.“



UPDATE Freitag, 14.11., 09:42 Uhr

Paolo Ferri, Leiter der Missionkontrolle am ESOC in Darmstadt, gibt ein kurzes Status-Update:
Es wird noch zwei Überflüge geben, während es Kommunikation gibt. Einer findet gerade jetzt statt, ein weiterer in der kommenden Nacht, bevor die Batterien entladen sind.

Man hat bisher alles durchgeführt, was ohne mechanische Bewegung möglich war. Heute Nacht wurde das Experiment MUPUS ausgefahren, es wird nun während des aktuellen Kommunikationslinks eventuell versucht zu Bohren. Dabei kann es passieren, dass die Lage von Philae destabilisiert wird und dabei der Kontakt verloren geht. "Das Risiko ist es aber wert, da wir alles andere bereits erfolgreich gemacht haben!", so Paolo Ferri.

Wenn der nächste und möglicherweise letzte Kommunikationslink in der kommenden Nacht auch zustande kommt, wird man versuchen, Philaes Körper etwas zu rotieren, um das größte an Bord befindliche Solarpanel in Richtung Sonne auszurichten. "Sie wollen es wirklich versuchen! Dies wird das Minimum sein, was wir machen können. Es gibt auch noch weitere verrückte Ideen, aber ich bezweifel, dass wir dafür genügend Energie haben werden. Aber ich habe nicht die Hoffnung verloren, dass sich mit der sich ändernden Jahreszeit oder sogar der Kometenaktivität eine bessere Beleuchtungssituation einstellt und den Lander wiederbelebt."

Weiterhin wurde die erste von zwei Messungen mit dem CONSERT-Instrument über Philae durchgeführt, um mittels Triangulation seine Position bestimmen zu können. Auf Fotos konnte er bisher nicht lokalisiert werden.

Soweit das Kurzupdate von Paolo Ferri. Die nächsten Informationen wird es wohl gegen 14:00 Uhr geben.

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(Autor: Oliver Karger - Quelle: Raumfahrer.net / ESA / Emily Lakdawalla)


» Wissenschaft auf 67P/Tschurjumov-Gerasimenko - Update
15.11.2014 - Nach einer erstaunlichen Landung auf dem Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko und einem etwas ungünstigen Landeplatz des Lander Philae gibt es nun Daten der Instrumente. In einem Hangout am Freitagnachmittag gab die ESA neue Informationen bekannt. Arno Hecker war für uns wieder am ESOC. - Update: Philae sendet Daten bis zum Schluss und schließt die Primärmission erfolgreich ab.
Es weiß zwar nach wie vor niemand, wo sich Philae auf der Kometenoberfläche genau befindet, doch die Lage und Ausrichtung ist momentan auch ohne Verankerung stabil. Über die Nacht zum Freitag hinweg hat Philae jede Menge Daten der verschiedenen Experimente geliefert. Eine wahre Flut von Daten von ÇIVA, CONSERT, COSAC, ROLIS, ROMAP und SESAME traf auf der Erde im Missionskontrollzentrum ESOC in Darmstadt und im Landerkontrollzentrum am DLR in Köln ein. Gegen Ende des Kommunikationsfenster wurden APXS (Alpha X-ray spectrometer) aktiviert und MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science) und SD2 (Sample and Distribution Device) ausgefahren, um ein erstes Loch zu bohren. „Da alle anderen Experimente erfolgreich mindestens einmal Messen konnten, versuchen wir nun Materialproben aus einer Tiefe von einigen cm unterhalb der Oberfläche zu erhalten“, erklärt Stephan Ulamec, Projektverantwortlicher des Philaelanders beim DLR. Bis zum geplanten Kontaktverlust hatte sich der Bohrer bis 25 cm unter die Basisplatte von Philae geschraubt, aber noch nicht die Oberfläche erreicht. Der Bohrvorgang war allerdings noch in vollem Gang, als die Funkverbindung zusammenbrach. Ulamec sieht jedoch keinen Hinderungsgrund, dass die Bohrung nicht weiterlief. Geplant ist eine Probenentnahme und das Abliefern der Probe in COSAC. Die Ergebnisdeutung ist aber bei Gaschromatographen langwierig und wird daher einige Zeit in Anspruch nehmen.

Valentina Lommats vom Lander Control Center am DLR berichtet von der Nacht, dass „alles so gelaufen ist wie erwartet, wir sind alle etwas müde, aber ansonsten war es bisher perfekt! Vom operationellen Standpunkt sind wir sehr zufrieden, jedes Instrument ohne mechanische Bewegung hatte bisher Gelegenheit Messungen vorzunehmen. Alle Systeme an Bord von Philae laufen so, wie sie laufen sollten.“

Zur Positionsbestimmung von Philae gibt es bisher keine Neuigkeiten. Es gibt zwei Fotos, eines vor der ersten Landung und eines danach, an denen eindeutig die Position zu erkennen ist, wo Philae aufgesetzt hat und dass die Abweichung vom durch die Flugdynamiker berechneten Aufsetzpunkt minimal ist. Holger Sierks erläutert, dass momentan die Übertragung der wissenschaftlichen Daten von Philae oberste Priorität hat, und daher momentan keine hochauflösenden Bilder mit OSIRIS angefertigt werden können. Es ist jedoch eine Serie von 18 Bildern mit der besten Auflösung geplant, welche in einem 1x1 km bzw. 2x2 km Raster westlich des ersten Landegebiets Aufnahmen erstellen sollen. Durch einen Vergleich mit bereits getätigten Aufnahmen will man versuchen, den aus dieser Entfernung nur 3 mal 3 Pixel messenden Lander zu finden. „Ich bin aber zuversichtlich, dass wir mit dem NavCam-Team, CONSERT und dem LCC-Team den Landeort bald bestimmt haben“, gibt er sich überzeugt. Matt Taylor, Rosettas Projektwissenschaftler der ESA, ergänzt, dass sich eventuell aus den Magnetfelddaten die Trajektorie von Philae rekonstruieren lässt. Weiter sagt er, dass „die vergangene Nacht großartig war und die Erwartungen nach der so nicht geplanten Landung doch übertroffen hat."

Die nächste Kontaktaufnahme wird ab etwa 24:00 Uhr MEZ in der Nacht zum Samstag erwartet. Dann sollte das Ergebnis der Bohrung und der Messung von COSAC dabei sein. Allerdings sieht die Stromversorgungslage nicht rosig aus: Benötigt werden bis zur Übertragung 80 bis 90 Wh. In der Primärbatterie waren vor Ende des letzten Kontakts noch etwa 110 Wh vorhanden. „Daher gehen wir momentan davon aus, dass sich Philae wieder melden wird. Aber ob die 110 Wh tatsächliche 110 Wh sind, nach dem die die Batterie 10 Jahre in der Kälte des Alls verbracht hat, ist schwer vorauszusagen“, geben sowohl Stephan Ulamec wie auch Valentina Lommats zu bedenken.

Wenn der Kontakt zustande kommt soll daher auf jeden Fall eine neue Kommandosequenz hochgeladen werden, um alle vorhandenen Ressourcen auszunutzen. Falls genügend Energie vorhanden ist, soll als letztes Experiment PTOLEMY durchgeführt werden, mit dem die Isotopenverhältnisse leichter Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff gemessen werden sollen. Dass die Entscheidung für einen früheren Einsatz zugunsten von COSAC gegenüber PTOLEMY getroffen wurde, hat zweierlei Gründe: der primäre Grund liegt im technischen Argument begründet, dass COSAC weniger Energie braucht und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit für positive Resultate und eine Rückmeldung von Philae höher ist. Der sekundären Grund ist, dass die möglichen Ergebnisse von PTOLEMY auch von Rosettas ALICE UV-Spektrometer erzielt werden können.

Sollte für weitere Aktivitäten noch genügend Energie zur Verfügung stehen, sind heute zwei mögliche Optionen diskutiert worden. Der Landerkörper kann etwas gedreht werden, um das größere Solarpanel besser zur Sonne auszurichten. Man kann auch das Drallrad kurz anlaufen lassen, um Philae - dann allerdings unkontrolliert - in Bewegung zu versetzen. Im Laufe des Abends sollte hier eine Entscheidung getroffen werden.

Man hat heute bereits versucht, Philae in einen Niedrigenergiemodus zu versetzen, bei dem 2 W weniger verbraucht worden wären. Die Umsetzung des Kommandos war allerdings nicht erfolgreich. „Daher wäre eine Rotation des Bodies hilfreich“, so Lommats, „damit auch Solarpanel 2 etwas mehr Sonne abbekommt. Momentan wird nur Panel 1 teilweise beschienen.“ Damit erhält Philae pro Tag für etwa 1:20 Stunde Licht, die anderen beiden Panel werden für gut 20 bis 30 Minuten beschienen.

Sollte kein Kontakt mehr hergestellt werden können, bedeutet das nicht automatisch, dass die bis dato erzielten wissenschaftlichen Daten verloren sind. Entweder wurden sie bereits zu Rosetta übertragen und können von dort abgerufen werden oder sie werden an Bord von Philae zwischengespeichert.

Wenn die Solargeneratoren von Philae keinen oder zu wenig Strom produzieren, wird er in einen Tiefschlaf verfallen. Das Design des Landers ist derart ausgelegt, dass keine Schäden durch die Auskühlung auftreten sollten. Wenn bei der Annäherung von 67P ans Perihelion später mehr Licht zur Verfügung steht, kann Philae wieder erwachen. „Die Hoffnung stirbt jedenfalls zuletzt. [...] Zunächst wird die Sekundärbatterie geheizt bis eine Temperatur größer 0°C erreicht wird“, gibt Valentina Lommats einen Einblick in die mögliche Aufwachprozedur von Philae. Dann wird die Sekundärbatterie geladen. Zum Booten des Computers werden 5,1 W benötigt, ist mehr Energie vorhanden wird automatisch ein Radiolink aktiv der versucht, mit Rosetta Kontakt herzustellen. „Auch wenn die Energie während des heutigen Bohrvorgangs erschöpft worden ist, kann sich Philae wieder in den Grundzustand bringen, sobald genug Energie vorhanden ist.“ Auch ein Direktbetrieb ohne das Laden der Batterie ist möglich. Denkbar wäre dies im Bereich des Perihelions ab einem Abstand von etwa 1,5 Astronomischen Einheiten zur Sonne.

Rosetta wird derweil wie in der Anfangsphase an 67P/Tschurjumov-Gerasimenko aktiv auf einem hyperbolischen, nicht gebundenen Orbit in der Terminatorebene gehalten. „Die zunehmende Aktivität mit ausströmendem Gas macht einen stabilen Orbit nahezu unmöglich“, erklärt Andrea Accomazzo, Rosettas Flugdirektor. Durch ein bereits lange vor der Ankunft bei 67P festgestelltes Leck im Treibstoffsystem geht allerdings etwas vom dem Gas verloren, das den Treibstoff unter Druck setzen soll. Dadurch erzeugen die Triebwerke etwas weniger Schub bei gleichem nominellem Treibstoffdurchsatz. Es ist aber noch mehr Treibstoff übrig als zu dieser Missionsphase erwartet worden war, da weniger Kurskorrekturen notwendig waren. Eine verkürzte Missionsdauer durch die Leckage ist also nicht notwendig. Befragt, was sich Accomazzo wünschen würde, was passieren soll, wenn Rosettas Mission sich dem Ende zuneigt, gibt er an, Rosetta gern auf 67P landen lassen zu wollen. „Man könnte Philae suchen und dort landen oder noch spektakuläre Fotos gewinnen, indem man über den Kometenhals fliegt und dabei dort hängen bleibt.“ Doch bis dahin ist noch etwas Zeit und Rosetta wird noch einige Orbits um 67P/Tschurjumov-Gerasimenko ziehen.



Update vom Samstag, 15.11.2014

Nachdem Freitagabend über nicht sicher war, ob sich Philae nochmal meldet, begann die Nacht mit einer gewissen Vorsicht. Und es sollte eine spannende Nacht werden. Gegen 23:00 Uhr MEZ gab es dann die Verbindung zu Philae. Und was für eine - wissenschaftliche Daten von COSAC sprudelten herein. Da die Telemetrie immer wieder aussetzte, wurde versucht den Landerbody zu rotieren. Ein Telecommand wurde über Rosetta an Philae gesendet, um eine Drehung um 35° zu erzielen. Dies sollte eine bessere Ausleuchtung der Solarpanele bewirken.
Währenddessen konnte bestätigt werden, dass der Bohrer SD2 komplett herunter und wieder zurückgefahren wurde. Es ist aktuell anzunehmen, dass dabei auch Material aus einer Tiefe von gut 20 cm zur weiteren Analyse geborgen werden konnte.

Kurz darauf gab es die Bestätigung, dass die Drehung erfolgreich war, dass alle COSAC-Daten heruntergeladen wurden und auch PTOLMEY mit Bohrmaterial bestückt werden soll.
Stephan Ulamec bestätigt: "Wir haben die Landebeine um etwa 4 cm angehoben, sie gedreht und wieder abgesetzt. Vielleicht bekommen wir so mehr Licht und damit Energie in der nächsten Zeit. Weiterhin wurde das PTOLMEY-Karussel gedreht und es misst aktuell!"

Gegen 24:00 Uhr MEZ begann dann allerdings die Batteriespannung stark zu sinken. Die vorprogrammierte Sequenz lieferte jedoch weiterhin hervorragende Daten. Ein weiteres ROLIS-Bild wurde von der neuen Position übertragen, sodass nun insgesamt drei hochauflösende Bodenaufnahmen vorliegen.
Endlich kamen auch die für das PTOLEMY-Team erlösenden Messergebnisse an. Weiterhin sendete CONSERT einen laufenden Strom an wichtigen Daten, mit denen zum einen das Innere des Kometen untersucht werden kann, und, da die komplette Messung durchgeführt werden konnte, auch nun per Triangulation die Position von Philae bestimmt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist Stephan Ulamec sehr zufrieden: "Wir sind sehr glücklich und ein bisschen traurig. Wir können zuschauen, wie Philae einschläft und dadurch eine Menge lernen."

Um 01:48 Uhr MEZ bestätigte Flight Director Elsa Montagnon dann das erwartet LOS - loss of signal, nachdem die Verbindung über mehrere Minuten immer schwächer geworden war.

Damit ist Philaes Primärmission beendet. Ob es eine Missionserweiterung gibt und sich der Lander von der Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko nochmal melden wird, hängt vom Ladezustand der Sekundärbatterie ab. Die Sonne wird heute um 07:00 Uhr MEZ wieder über Philae aufgehen. Theoretisch ist es möglich, dass er dann wieder aufwacht. Der nächste Kommunikationslink könnte dann gegen 11:00 Uhr möglich sein. Elsa Montagnon gibt an, dass Rosettas Empfänger aktiv bleiben und nach Philae lauschen wird. Aber auch wenn Philae sich heute nicht melden sollte, kann die Batterie über einen längeren Zeitraum geladen werden, sodass sich Philae später meldet. Genau dafür wurde er designed. Aufgrund der Lichtverhältnisse am aktuellen Standort kann dies jedoch länger dauern als zunächst angenommen.

Emily Lakdawalla, die die Nacht unmittelbar am Main Control Room im ESOC verfolgen konnte, erinnert, dass diese Woche mit Philae sehr aufregend war. Doch auch Rosetta wird im nächsten Jahr noch spektakuläre Entdeckungen machen und vielleicht meldet sich auch Philae nochmal wieder.

Schließen möchte ich mit einem kleinen Gedicht, dass über Twitter heute Nacht die Runde machte:

Now Philae down to sleep
We pray a sunbeam soon to sweep
And if the hibernation break
We have more science yet to make

Gute Nacht, Philae!



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(Autor: Oliver Karger - Quelle: Arno Hecker / Raumfahrer.net / ESA)


» EFT-1: Ab zum Startplatz
15.11.2014 - Nachdem die Montage des Startabbruchsystem abgeschlossen wurde, wurde am Mittwoch das neue Raumschiff der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA zu dem Startplatz für seinen Erstflug transportiert: Orion. Seine Trägerrakete vom Typ Delta IV Heavy ist bereits fertiggestellt, vor kurzem wurde eine Simulation des Countdowns durchgeführt. Orions zukünftiger Träger, das Space Launch System, macht ebenfalls einen Schritt in Richtung Erstflug mit Modifikationen der Endmontagehalle, genannt VAB, und der Produktion weiterer Flughardware.
Es war ein langer Weg für Orion, dem neuen Raumschiff der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA, bis es bereit für seinen Erstflug Exploration Flight Test 1 (EFT-1) war: Nachdem im September 2011 in den Hallen der Michoud Assembly Facility mit dem Bau der Druckkabine der Kapsel begonnen wurde, genoss die Kapsel von Juli 2012 bis September dieses Jahres eine langwierige Vorbereitung im Operations and Checkout Building im Kennedy Space Center in Florida. Dann konnte im September 2014 das erste Mal seit 1991 ein neues Raumschiff aus der Konstruktionshalle herausgerollt werden. Orion wurde darauf zur Betankung in die Payload Hazardous Servicing Facility (PHSF) gebracht, bevor im Oktober 2014 das Launch Abort System (LAS) in einem weiteren Gebäude montiert wurde. Diese Komponente besteht aus einem Turm, der über dem Raumschiff befestigt wurde, und mehreren gewölbten Paneelen, die die Kapsel seitlich umschließen. Bei einem bemannten Flug von Orion soll das LAS einmal die Kapsel von einer möglichen Gefahr wegbefördern, bei EFT-1 wird es jedoch bis auf den Jettinson-Motor inaktiv bleiben.

Nach dieser Montage wurden noch mehrere kleinere Arbeiten abgeschlossen, wie etwa die Installation von Befestigungsmitteln an den Paneelen des LAS, diese wurden auch mit einer Hitzeschutzschicht bedeckt und die Gerüste rund um das Raumschiff, die zu der Montage des LAS benötigt wurden, wurden entfernt. Danach wurde noch ein Test durchgeführt, der prüfen sollte, wie viel trockenes Säuberungsgas in Orion zwischen den LAS-Paneelen und der Kapsel hereingepumpt werden muss, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit die Außenhülle der Kapsel beschädigt. Orion wurde gewogen und auf den KAMAG-Transporter gehoben. Das Raumschiff ist nun endgültig bereit für EFT-1, es wurde danach einer der letzten Schritte bis zum Start unternommen: Der Transport zu seiner Trägerrakete auf den Startplatz.

Dieser Rollout sollte ursprünglich bereits am Montag stattfinden, schlechtes Wetter in Form von starkem Wind und Blitzen verhinderte ihn jedoch. Am Dienstag war zum Glück das Wetter am KSC wesentlich besser. Der Rollout fand bei Nacht statt, um 20:30 Uhr Ortszeit (2:30 Uhr MESZ) hat der Rollout begonnen, um 2:30 (8:30 MESZ) war er beendet. Die etwa 35 Kilometer lange Route führte PR-wirksam an dem Vehicle Assembly Building (VAB) und der Startrampe LC-39B des KSC vorbei, die bei zukünftigen Orion-Flügen zum Einsatz kommen werden. Der letzte Halt des Rollouts war dann SLC-37, der Startplatz, auf dem die Delta IV-Heavy Trägerrakete momentan darauf vorbereitet wird, Orion ins All zu befördern. Die letzten Meter brachten Orion in eine Struktur am SLC-37 namens Mobile Service Tower (MST), in dem Orion an einen Kran befestigt wird. Wenig später wurde Orion dann hochgehoben und auf der Oberstufe platziert, nun wird das Raumschiff mit den Systemen der Rakete verbunden, der Start ist weiterhin für den 4. Dezember um 13:05 MESZ geplant.

Diese Rakete wurde ebenfalls lange vorbereitet. Nach der Fertigung in Decatur im US-Bundesstaat Alabama erreichten die einzelnen Stufen der Rakete im Frühjahr 2014 die Horizontal Integration Facility des Startplatzes LC-37. Dort wurden sie auf den Flug vorbereitet und miteinander verbunden. Anfang Oktober wurde dann die fertige Delta IV-Heavy auf die Startrampe herausgerollt und aufgerichtet. Nun befindet auch sie sich im MST, in dem letzte Vorbereitungen getroffen werden. Eine von diesen ist das Wet Dress Rehearsal (WDR), eine vollständige Simulation des Countdowns der Rakete. Dieses WDR beinhaltete sogar eine vollständige Betankung der Delta IV-Heavy mit den Treibstoffen flüssiger Sauerstoff (LOX) und flüssigem Wasserstoff (LH2). So konnte das Startpersonal sämtliche Abläufe prüfen und trainieren, die auch bei dem tatsächlichen Countdown zu EFT-1 durchgeführt werden. Als nächstes wurde Orion dann mit der Oberstufe der Delta verbunden, es folgen demnächst die Integration der Systeme, diverse weitere Simulationen und ein Launch Readiness Review (LRR), eine letzte Überprüfung, ob man bereit für den Start ist, der Rakete und des Raumschiffs. Eine ähnliche Überprüfung, der Flight Test Readiness Review (FTRR), fand bereits statt. Seine Bedeutung ist jedoch im Vergleich zum LRR eher gering, da er nur die beteiligten NASA-Einrichtungen betraf.

Orion wird das neue Raumschiff der NASA sein. Während die kommerziellen Partner der NASA für den Transport von Fracht und Astronauten zur ISS im Erdorbit zuständig sind, wird das auch MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) genannte Raumschiff Astronauten zu verschiedenen Zielen jenseits des Low Earth Orbits (LEO) transportieren. So kann eine intensivere Erkundung des Weltalls als je zuvor stattfinden. Mit der Entwicklung von Orion wurde bereits im Rahmen des 2010 gestrichenen Constellation-Programms entwickelt. So konnte die Entwicklung an einem Raumschiff, an dem bereits mit Hochdruck gearbeitet wurde, fortgeführt werden.

Aktuellen Planungen zufolge soll es im Dezember 2014 dann soweit sein: Orion startet auf einer Rakete des Typs Delta IV Heavy zu seinem Erstflug EFT-1. Dieser Flug beinhaltet zwei Erdumrundungen, dabei wird sich Orion bis zu 5.500 km von der Erde entfernen, und auf über 32.000 km/h beschleunigt. Eine solche Entfernung und Geschwindigkeit wurde von keinem praktisch oder theoretisch bemannbaren US-Raumschiff seit 1972 erreicht. Auf dem Flug sollen der Strahlungsschutz, der Hitzeschild, die Avionik, die Fallschirme und das Abwerfen von Verkleidungen und des Rettungssystems getestet werden. Der nächste Testflug nicht später als im November 2018, EM-1 für Exploration Mission 1 genannt, wird der Erstflug des neuen Space Launch Systems (SLS) sein, und ein unbemanntes MPCV, das mit dem neuen, auf dem ATV basierenden europäischen Servicemodul ausgrüstet sein soll, um den Mond führen.

Diese neue Schwerlastrakete, das SLS, ist noch nicht bereit für ihren Erstflug, sie wird momentan noch entwickelt. Eine dieser Entwicklungsarbeiten besteht darin, das gewaltige VAB für den Zusammenbau dieser neuen, großen Rakete zu modifizieren. Dazu muss man verstehen, dass es sich bei dem VAB um ein riesiges, würfelförmiges Gebäude handelt. Es wurde in den 1960er Jahren für die Apollo-Mondmissionen errichtet, danach vom Space Shuttle weitergenutzt. Bei einem solchen Alter ist es durchaus verständlich, dass nun Renovierungsarbeiten erfolgen müssen, um für die nächsten Jahrzehnte gerüstet zu sein. Einige Arbeiten wurden bereits durchgeführt: Es wurden sämtliche Plattformen in dem High Bay 3 genannten Abschnitt entfernt, das Design neuer Plattformen getestet, fast 250 km alte Kabel wurden entfernt und werden momentan durch neue ersetzt, die Türen wurden erneuert und altes Equipment entfernt. Auch befinden sich bereits die ersten neuen Plattformen in der Produktion, sie sollen Anfang nächsten Jahres im VAB angebracht werden. Nun wurde ein weiterer Schritt hin zu einem modernisierten VAB gemacht: Ein 175-Tonnen Kran wurde auf den Boden herabgelassen, um auch ihn zu modernisieren.

Bei diesen Kränen handelt es sich um Meisterwerke der Technik: Sie können mehrere dutzende Tonnen schwere Raketenkomponenten millimetergenau durch die gesamte Halle tragen und platzieren. Sie sind mehrere Meter lang und breit und fahren auf Schienen unter der Decke des VABs. Trotzdem werden auch sie alt und müssen modernisiert werden. Deswegen wurde am 18. September ein Kran, der 175 Tonnen tragen kann, langsam auf eine Stahlstruktur am Boden des VABs abgesetzt. Das hört sich natürlich einfacher an, als es in der Realität war. Tatsächlich musste wegen dem hohen Gewicht des Krans ein noch größerer 325-Tonnen Kran eingesetzt werden. Geländer und Steige mussten demontiert werden, um den Kran nicht zu behindern. Eine unterstützende Stahlstruktur musste am Boden unter dem Kran positioniert werden. Nun haben die Modifikationen am Kran begonnen. Ein neues Steuerungssystem und eine neue Kabine sollen die alten Komponenten ersetzen, die inzwischen 45 Jahre alt sind. Alte Kabel und Verbindungen werden entfernt, neue eingebaut. Die Räder des Krans sollen neue Kugellager erhalten, Farbe und Asbest werden entfernt, neue Motoren, Leitern und Steige installiert. So wird der Kran auch die heutigen Gesundheits- und Arbeitsschutzvorschriften erfüllen. Abgeschlossen sollen diese Arbeiten im März 2015 sein. Die beiden 325-Tonnen Kräne wurden bereits vor einigen Jahren modernisiert, es gibt bereits vorläufige Planungen, auch die beiden 250-Tonnen Kräne zu modernisieren.

Auch die Entwicklung des Space Launch Systems selbst macht stetig Fortschritte, und zwar mit der Produktion weiterer Flughardware, also von Komponenten, die tatsächlich bei dem Erstflug des SLS zum Einsatz kommen werden. Bereits im August wurden in der Michoud Assembly Facility (MAF) nahe New Orleans im US-Bundesstaat Louisiana mithilfe des Segmented Ring Tool sämtliche Tankringe hergestellt, die für die erste Hauptstufe des SLS benötigt werden. Die gesamte MAF erhält momentan High-Tech Fertigungsmaschinen, um die Hauptstufe des SLs zu fertigen, ihren Höhepunkt fand diese Vorgehensweise im September, als das Vertical Assembly Center (VAC) eröffnet wurde, eine gewaltige High-Tech Schweißgerätschaft, die alle Komponenten zu einer fertigen Hauptstufe verschweißen soll. Momentan finden am VAC noch Validierungsarbeiten statt. Nun wurde das nächste Exemplar Flughardware in der MAF fertiggestellt.

Es handelt sich dabei um die Triebwerkssektion der Hauptstufe. Unter diesem Bauteil befinden sich die vier RS-25 Haupttriebwerke des SLS, oben ist es mit dem LH2 (flüssiger Wasserstoff)-Tank der Hauptstufe verbunden. Sie besteht aus einem Metallzylinder und einem Tankring, der Zylinder wurde am 30. Oktober mithilfe des Vertical Weld Centers (VWC) fertiggestellt. Das VWC ist eine drei Stockwerke hohe, 150 Tonnen schwere Schweißgerätschaft, die Metallplatten biegt und die Enden mithilfe von Rührreibschweißen miteinander verbindet, einer State-of-the-art Fertigungstechnologie. So können alle benötigten zylindrischen Bauteile des SLS gefertigt werden, Tankzylinder, Zwischenstufen oder eben die besagte Triebwerkssektion. Diese wird in der ersten SLS-Hauptstufe zum Einsatz kommen, sie soll Ende 2016/Anfang 2017 zuerst strukturell getestet und testgezündet werden und dann bei der Mission EM-1 das SLS beim Erstflug antreiben.

Ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung des SLS wird eine Testzündung des RS-25 Haupttriebwerks noch dieses Jahr sein. Es wurde inzwischen ein RS-25 wieder auf dem A-1 Teststand des Stennis Space Centers installiert, nachdem es kleinere Probleme mit verunreinigten Treibstoffleitungen gab. Nach langer Verzögerung durch Risse im Treibstoff soll im März 2015 dann endlich der QM-1 Feststoffbooster testgezündet werden. Daneben soll dieses Jahr auch noch das Critical Design Review (CDR) der Rakete abgeschlossen werden, eine rigorose Designprüfung.

Das Space Launch System ist der neue Schwerlastträger der NASA. Er basiert zu großen Teilen auf dem 2011 außer Dienst gestellten Space Shuttle: So werden die Hauptstufe aus dem External Tank des Shuttles, die 5-Segmente Booster aus den SRBs und die RS-25 Triebwerke aus den SSMEs entwickelt. Es wird drei Varianten des SLS geben: Die Block I Version wird lediglich die DCSS (Delta Cyrogenic Second Stage) als Oberstufe haben. Mit ihr soll der Erstflug EM-1 erfolgen. Block IA wird über die wesentlich stärkere EUS (Exploration Upper Stage)-Oberstufe verfügen. Bei Block II handelt es sich um die stärkste Variante des SLS, seine Oberstufe wird die EUS sein; die Feststoffbooster werden durch verbesserte Booster ersetzt, ihr Konzept ist jedoch noch nicht festgelegt, obwohl bereits verschiedene Vorschläge zu neuen Flüssig- oder Feststoffboostern existieren. Der Erstflug von SLS Block IA ist nicht vor 2020, der von SLS Block II nicht vor 2030 zu erwarten, weil der Kongress –obwohl er als Befürworter des SLS gilt- sich weigert, das Etat der NASA zu erhöhen, um so auch ein höheres Budget für das SLS und Orion zu ermöglichen. Mit dem SLS sind nicht nur Raumsondenmissionen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems und ihren Monden möglich, sondern auch bemannte Flüge zu Asteroiden oder sogar zum Mars.

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(Autor: Martin Knipfer - Quelle: NASA, NSF)


» Kometenlander Philae - Datenauswertung hat begonnen
17.11.2014 - Nach dem Abschluss seiner Primärmission und dem am vergangenen Samstag erfolgten Übertritt in einen Schlafmodus hat mittlerweile die Auswertung der Daten begonnen, welche der Kometenlander Philae im Verlauf der letzten Woche von der Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zur Erde übermittelt hat. Bereits jetzt zeigt sich, dass die an der Mission beteiligten Wissenschaftler eine reiche Ernte eingefahren haben, was den Erfolg dieser Mission bestätigt.
Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise - den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als "67P" abgekürzt). Seitdem ’begleitet’ Rosetta diesen Kometen auf seinem Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Am 12. November wurde dabei ein weiterer Höhepunkt dieser überaus ambitionierten und erfolgreichen Mission zur Erforschung unseres Sonnensystems erreicht: Der von der Raumsonde Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae wurde von Rosetta abgetrennt und erreichte um 16:35 MEZ die Oberfläche des Kometen 67P (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln). Dort kam er schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen Beleuchtungsverhältnisse keine Möglichkeit bot, seine Energiereserven zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander - mit der Energie aus seiner auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Primärbatterie versorgt - in den folgenden 56 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November so weit erschöpft waren, dass sich Philae um 01:36 MEZ in einen "Schlafmodus" versetzte.

Damit ist die Mission von Philae jedoch keineswegs beendet. Für die beteiligten Wissenschaftler beginnt jetzt vielmehr die Phase einer aufwendigen Datenaufbereitung und -auswertung. Trotzdem liegen dabei bereits zu diesem frühen Zeitpunkt erste Erkenntnisse vor.

"Wir haben viele wertvolle Daten gesammelt, die man nur in direkter Berührung mit dem Kometen erhalten kann. Zusammen mit den Messungen der Rosetta-Sonde sind wir auf einem guten Weg, Kometen besser zu verstehen. Ihre Oberflächeneigenschaften scheinen ganz anders zu sein als bisher gedacht", so Dr. Ekkehard Kührt vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Eine eisige und harte Oberfläche

Eines der Instrumente des Landers - die Thermalsonde MUPUS - sollte mit mehreren Sensoren die Oberflächentemperatur und oberflächennahen Temperaturprofile, die thermischen Leitfähigkeit des Oberflächenmaterials sowie die Festigkeit und die Dichte der kometaren Materie ermitteln. Dabei sollte sich die Sonde auch unter die Oberfläche des Kometen ’hämmern’.

"Obwohl die Leistung des Hammers stufenweise erhöht wurde, konnten wir sie nicht tief in den Boden fahren", so Prof. Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung, der Leiter des für MUPUS zuständigen Wissenschaftlerteams. Daraus leiten die Wissenschaftler ab, dass 67P über eine unerwartet harte Oberfläche verfügt, welche über die Festigkeit von tiefgefrorenem Eis verfügt.

"Wir haben reiche Ernte eingefahren und müssen diese Daten jetzt noch alle analysieren", so Professor Spohn weiter. Lediglich die in den Ankern des Landers integrierten Thermalsensoren und Beschleunigungsmesser des MUPUS-Experiments kamen nicht zum Einsatz, da diese Anker, welche Philae auf der Kometenoberfläche fixieren sollten, bei der Landung nicht ausgelöst wurden.

Das SESAME-Instrument

Bei dem SESAME-Instrument handelt es sich um ein aus drei Einzelinstrumenten bestehendes Sensorenpaket, welche der Analyse der akustischen und dielektrischen Eigenschaften des Kometenkerns und seiner oberflächennahen Struktur dienen. Auch die an diesem Instrument beteiligten Wissenschaftler können bereits jetzt bestätigen, dass 67P offenbar bei weitem nicht so weich und ’fluffig’ ist, wie zuvor angenommen wurde. Das in den Landerbeinen befindliche Instrument CASSE - eines der drei Einzelinstrumente von SESAME - wurde bereits während des Landeanfluges an 67P aktiviert und registrierte bei der Landung deutlich den ersten Kontakt mit der Kometenoberfläche.

"Die Festigkeit der Eisschicht unter einer Staubschicht am ersten Landeplatz ist überraschend hoch", so Dr. Klaus Seidensticker vom DLR-Institut für Planetenforschung. Diese Staubschicht verfügt anscheinend über eine Stärke von nur wenigen Zentimetern. Die beiden anderen Instrumentenkomplexe von SESAME liefern dagegen Hinweise auf eine derzeit noch eher geringe Aktivität des Kometen an der Landestelle sowie auf eine größere Menge an Wassereis, welche sich offenbar direkt unter Philae befindet.

Die Analyse einer Bohrprobe

Als letztes der Instrumente von Philae wurde am 14. November der Bohrmechanismus SD2 aktiviert. Hierbei handelt es sich um einen Bohrer, welcher Bodenproben aus einer Tiefe von bis zu 30 Zentimeter zutage fördern und anschließend den Analyseinstrumenten COSAC und PTOLEMY zur Verfügung stellen sollte. COSAC dient der Bestimmung der elementaren, isotopischen und chemischen Zusammensetzung der gefrorenen Komponenten der Kometenoberfläche. Bei PTOLEMY handelt es sich dagegen um ein Massenspektrometer mit einem vorschaltbaren Gaschromatographen zur Untersuchung der isotopischen Zusammensetzung der Bohrproben.

Derzeit gilt als gesichert, dass der Bohrer vollständig ausgefahren wurde und alle erforderlichen Arbeitsschritte abarbeitete, um eine Probe in den dafür vorgesehenen Analyseofen zu transportieren. Ob dabei wirklich eine Bodenprobe gewonnen und auch geliefert wurde ist dagegen noch unklar. Auf jeden Fall reagierte auch das Instrument COSAC wie vorgesehen. In einem nächsten Schritt müssen die Wissenschaftler die gewonnen Daten jedoch zunächst analysieren und dabei unter anderem herausfinden, ob mit dem Gaschromatographen von PTOLEMY tatsächlich eine Bodenprobe analysiert wurde.

"Wir haben zurzeit noch keine Informationen über Menge und Gewicht der Bodenprobe", so Dr. Fred Goesmann vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.

Weitere Informationen über die Bohrung sollen im Rahmen einer engen Zusammenarbeit von mehreren Instrumententeams gewonnen werden. Unter anderem kommt hierbei erneut das CASSE-Instrument ins Spiel. CASSE besteht aus drei piezoelektrischen Wandlern zur Erzeugung von akustischen Signalen und einem Empfänger, welcher ebenfalls auf der Basis piezoelektrischer Elemente arbeitet. Dies entspricht dem Prinzip eines Lautsprechers und eines Mikrofons. Für die Bestätigung eines erfolgreich durchgeführten Bohrvorganges wäre es wichtig zu erfahren, ob CASSE dieses Bohren ’gehört’ hat. Des weiteren ist es wichtig zu erfahren, welchen Widerstand die Thermalsonde MUPUS bei dem Hämmern registriert hat. Hieraus lässt sich die exakte Bodenfestigkeit ableiten. Und zudem muss analysiert werden, mit welcher ’Kraft’ der SD2-Bohrer zum Einsatz kam.

Die Suche nach organischen Molekülen

Sollte tatsächlich die Entnahme und Analyse einer Bodenprobe gelungen sein, so könnte sich in den dabei gewonnenen Daten auch zeigen, dass darin verschiedene organische Moleküle enthalten sind, welche allgemein als die "Grundbausteine des Lebens" bezeichnet werden. Unabhängig davon, ob derartige Moleküle aus einer Tiefe von mehreren Zentimetern an die Oberfläche befördert und analysiert werden konnten, konnte das Instrument COSAC die ’Atmosphäre’ des Kometen analysieren und dabei auch die ersten organischen Moleküle aufspüren. Die genaue Analyse der dabei gewonnenen Spektren und die Identifikation der nachgewiesenen Moleküle hat bereits begonnen. Diese Arbeiten benötigen aber noch Zeit.

Die ROLIS-Kamera

Einer der großen ’Gewinner’ der dreifachen Philae-Landung ist die an der Unterseite des Landers angebrachte ROLIS-Kamera, welche die Phase der ersten Landung mit mehreren Aufnahmen dokumentiert hat. Aber auch nach der finalen Landung auf 67P wurde ROLIS erneut aktiviert und fertigte anschließend multispektrale Aufnahmen der Kometenoberfläche aus nächster Nähe an. Somit liegen dem Team nun Daten von gleich zwei verschiedenen Orten auf dem Kometen vor.

Radiowellen analysierten das Innere des Kometen

Bei dem Instrument CONSERT (kurz für "Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission") handelt es sich um ein Experiment, welches in Form von zwei Baugruppen sowohl auf dem Kometenlander als auch auf dem Orbiter Rosetta vertreten ist. Zwischen den beiden Instrumentenkomplexen ausgetauschte Radiowellen durchdrangen nach der Landung von Philae auf dem Kometen dessen Kern und lieferten dabei ein dreidimensionales Profil, welches Dank der reichlich gewonnenen Daten detaillierte Informationen über die innere Struktur und die Zusammensetzung des Kometenkerns liefern wird. Allerdings müssen auch diese Daten zuerst ausgewertet werden, bevor gesicherte Aussagen getätigt werden können. Derartige CONSERT-Messungen stellten dann auch die letzten wissenschaftlichen Aktivitäten dar, bevor sich Philae am 15. November in den energiebedingten Schlafmodus versetzte.

Ein erneuter Kontakt mit Philae im nächsten Frühjahr?

Diese Daten müssen aber nicht zwingend die letzten Informationen gewesen sein, welche Philae an die Erde übermittelt hat. Es besteht die eventuelle Möglichkeit, dass der Lander seinen derzeitigen Schlafmodus beendet, sobald sich die an seinem derzeitigen und im Detail immer noch unbekannten Aufenthaltsort gegebenen schlechten Lichtverhältnisse verbessern. Im Frühjahr oder spätestens im Sommer 2015 könnten sich dabei eine Beleuchtungs- und Temperatursituation ergeben, welche ein Aufladen der Batterien und damit eine Weiterführung der Mission ermöglicht.

"Ich bin sehr zuversichtlich, dass Philae wieder Kontakt mit uns aufnimmt und wir die Instrumente erneut betreiben können", so der Philae-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. Der Kometenorbiter Rosetta ist jedenfalls auch weiterhin ’auf Empfang’ und wird auch in den kommenden Monaten nach entsprechenden Signalen von Philae Ausschau halten. "Auf dem ersten Landeplatz hätten wir dazu natürlich bessere Beleuchtungsbedingungen vorgefunden", so Dr. Ulamec weiter. "Jetzt stehen wir etwas schattiger und werden für das Aufladen [der Batterien] länger benötigen."

Trotzdem bietet dieser ’schattige Landeplatz’ auch einen Vorteil, welcher sich auf die Dauer der zukünftig fortzusetzenden Mission auswirkt. Philae wird an seinem jetzigen Standort in Zukunft sehr wahrscheinlich nicht so stark erwärmt werden wie an dem ursprünglich angepeilten Landeplatz Agilkia (ehemals als "Landeplatz J" benannt). Dies erhöht prinzipiell die Chance, dass der Lander länger einsatzfähig bleibt als - wie ursprünglich vorgesehen - nur bis zum März 2015.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: DLR, ESA)



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Mars Aktuell: Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs von Redaktion



• Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs «mehr» «online»


» Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs
16.11.2014 - Der Marsrover Opportunity hat die mehrwöchigen Untersuchungen eines kleinen Einschlagkraters beendet und konnte seine Fahrt mittlerweile trotz einiger zwischenzeitlich aufgetretener Probleme fortsetzen. Das nächste Forschungsziel - ein mit dem Namen Marathon Valley belegtes Tal - befindet sich in einer Entfernung von derzeit noch etwa 1500 Metern und soll bereits in wenigen Wochen erreicht werden.
Bei der Untersuchung des westlichen Randes des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity bereits am 13. August 2014, dem Sol 3751 seiner Mission, den nordöstlichen Rand der "Wdowiak Ridge". Hierbei handelt es sich um einen kleinen Berggrat, welcher sich am westlichen Rand eines mit dem Namen "Cape Tribulation" belegten Höhenzuges befindet. Bereits vor dem Erreichen dieses Höhenzuges traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf.

Dieses Problem macht sich dadurch bemerkbar, dass Daten nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden können und der Bordcomputer dadurch bedingt einen ’Reboot’ ausführt. Als Reaktion auf den dadurch ausgelösten Computer-Reset stoppt der Rover automatisch alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzt sich stattdessen in einen als "Automode" bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrt und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartet. Die für die Mission verantwortlichen Ingenieure entschlossen sich daher dazu, eine Neuformatierung des Speichers durchzuführen (Raumfahrer.net berichtete).

Hierbei testete ein speziell zu diesem Zweck entwickelter und an den Rover übermittelter Algorithmus die einzelnen Speicherbausteine des Flash-Speichers und identifizierte und markierte die fehlerhaften Speicherbereiche. Diese wurden daraufhin nicht mehr für die weitere Ablage von Daten genutzt. Ursprünglich betrug die Größe des Flash-Speichers 227.985.408 Bytes. Durch die ’Entfernung’ der fehlerhaften Bereich reduzierte sich diese Speichergröße um 1.728.000 Bytes beziehungsweise um 0,758 Prozent.

Leider stellte sich in den folgenden Tagen heraus, dass diese erfolgreich verlaufene Neuformatierung doch nicht den gewünschten Erfolg hatte. Auch an den folgenden Missionstagen kam es mehrfach zu Neustarts des Hauptcomputers von Opportunity. Die an der Mission beteiligten Ingenieure sind auch weiterhin damit beschäftigt, dieses Problem zu analysieren und eine Lösung zu finden.

Die Untersuchung des Ulysses-Kraters

Die auftretenden Probleme mit dem Speicher konnten den Rover jedoch nicht daran hindern, sich Ende September zu dem nur wenige Dutzend Meter von dem vorherigen Standort entfernt gelegenen Ulysses-Krater zu bewegen. Hierbei handelt es sich um einen etwa 30 Meter durchmessenden Impaktkrater, welcher sich im südwestlichen Bereich der Wdowiak Ridge befindet. Die folgenden sechs Wochen verbrachte Opportunity damit, das am südlichen Rand des Kraters gelegene Gelände intensiv mit seinen Instrumenten zu untersuchen. Neben den verschiedenen Kamerasystemen kam dabei auch mehrfach ein Alphapartikel-Röntgenspektrometer (kurz "APXS") zum Einsatz, um die mineralogische Zusammensetzung von mehreren Gesteinsbrocken zu bestimmen.

Das APXS verfügt an seinem Kopfende über ein Ringstück, welches eine Isotopenquelle - es handelt sich hierbei um das radioaktiv strahlende Isotop Curium-244 - beinhaltet. Bei den Messungen wird dieses Kopfstück direkt auf dem zu untersuchenden Objekt aufgesetzt. Die Isotopenquelle sendet bei der anschließenden Messung eine Alphastrahlung in Form von Heliumkernen aus, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Sobald die Heliumkerne in dem zu untersuchenden Objekt auf andere Atomkerne treffen, werden diese dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise gestreut und abgelenkt.

Misst man dabei den Winkel der erfolgten Ablenkung und die dabei auftretende Energie, so erhält man genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne und kann so auch die dafür verantwortlichen Elemente bestimmen. Aus der sich so ergebenden Zusammensetzung der verschiedenen Elemente kann wiederum auf das zugrunde liegende Mineral und daraus auf die Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Mit dieser Methode lassen sich speziell leichte Elemente wie Natrium, Magnesium und Schwefel identifizieren und ihre Mengenanteile in der untersuchten Gesteinsprobe bestimmen. Das APX-Spektrometer von Opportunity wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt.

Der Komet C/2013 A1 (Siding Spring)

Unterbrochen wurde die Untersuchung des Ulysses-Kraters durch die Passage des Kometen C/2013 A1 (Siding Spring), welcher unseren äußeren Nachbarplaneten in den Abendstunden des 19. Oktober 2014 in einer Entfernung von lediglich 139.500 Kilometern passierte (Raumfahrer.net berichtete). Wie auch die derzeit aktiven Marsorbiter und der Marsrover Curiosity wurde auch Opportunity dazu eingesetzt, um diese einmalige Gelegenheit zu nutzen und eine nahe Passage eines Kometen an einem Planeten aus nächster Nähe zu beobachten.

Der Erfolg dieser Beobachtungskampagne ist umso erstaunlicher, wenn man bedenkt, dass die hierfür eingesetzte Panoramakamera des Rovers nicht für derartige astronomische Beobachtungen ausgelegt ist. Zudem waren die optischen Beobachtungsbedingungen zu diesem Zeitpunkt alles andere als optimal, da die Atmosphäre des Mars bereits seit mehreren Wochen in einem zunehmenden Maß von größeren Mengen an Staub durchsetzt ist. Dies wiederum wirkt sich allerdings nicht nur negativ auf die Qualität der von dem Rover anzufertigenden Fotoaufnahmen aus sondern hat auch direkte Auswirkungen auf dessen Energiestatus.

Staubstürme und Energiesituation

Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers muss bei der Opportunity-Mission auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonne angewiesen. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

  • 06.11.2014: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 1,359 , Lichtdurchlässigkeit 71,10 Prozent
  • 28.10.2014: 0,441 kWh/Tag , Tau-Wert 1,845 , Lichtdurchlässigkeit 70,00 Prozent
  • 20.10.2014: 0,434 kWh/Tag , Tau-Wert 1,750 , Lichtdurchlässigkeit 69,70 Prozent
  • 14.10.2014: 0,605 kWh/Tag , Tau-Wert 1,190 , Lichtdurchlässigkeit 76,30 Prozent
  • 07.10.2014: 0,640 kWh/Tag , Tau-Wert 1,037 , Lichtdurchlässigkeit 76,30 Prozent
  • 30.09.2014: 0,630 kWh/Tag , Tau-Wert 0,943 , Lichtdurchlässigkeit 73,50 Prozent
  • 23.09.2014: 0,639 kWh/Tag , Tau-Wert 0,889 , Lichtdurchlässigkeit 74,00 Prozent
  • 16.09.2014: 0,693 kWh/Tag , Tau-Wert 0,905 , Lichtdurchlässigkeit 76,80 Prozent
  • 10.09.2014: 0,694 kWh/Tag , Tau-Wert 0,879 , Lichtdurchlässigkeit 75,40 Prozent

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen stetig erfolgenden Anstieg der Tau-Werte. Am 25. Oktober 2014 - dem Missionstag Sol 3822 - wurde dabei ein Höchstwert von 2,14 erreicht.

Der Grund für die erhöhten Tau-Werte findet sich in der Umlaufbahn, auf der unser Nachbarplanet die Sonne umkreist und in den sich dadurch ergebenden Jahreszeiten. Auf seiner sehr exzentrischen Umlaufbahn um die Sonne - der Wert der Exzentrizität der Marsbahn beträgt 0,0935 und weist nach der Umlaufbahn des Planeten Merkur die größte aus dem Sonnensystem bekannte Abweichung einer Planetenbahn von der idealen Kreisbahn auf - durchlebt der Mars eine regelmäßig erfolgende Veränderung in der Dichte und Zusammensetzung seiner Atmosphäre.

Sobald auf einer der beiden Hemisphären des Mars der Winter einsetzt, friert das über dem betroffenen Pol in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid, welches mit einem Anteil von 95,32 Prozent den Hauptbestandteil der Marsatmosphäre bildet, aufgrund der damit verbundenen absinkenden Lufttemperaturen im großen Umfang aus der Atmosphäre aus und schlägt sich in Form von Trockeneisablagerungen auf der Oberfläche nieder.

Im Rahmen dieses Prozesses, welcher regelmäßig zu einer deutlichen Veränderung der Luftdruckwerte in der Marsatmosphäre führt, bildet sich über der jeweiligen Polarregion ein ausgedehntes atmosphärisches Tiefdruckgebiet, welches die Luft des Planeten regelrecht in die Richtung des betroffenen Pols ’ansaugt’. Mit dem einsetzenden Frühling erhöht sich die Lufttemperatur wieder und das zuvor im festen Zustand auf der Polarkappe abgelagerte Kohlendioxid geht erneut in den gasförmigen Zustand über, was eine erneut erfolgende Verdichtung der Atmosphäre über dem jeweiligen Pol zur Folge hat. Dadurch bildet sich jetzt über dem betroffenen Pol ein Hochdruckgebiet, welches die Luftmassen wieder in Richtung des Marsäquators schiebt. Hierdurch werden in den oberen Atmosphärenschichten des Mars unter bestimmten Bedingungen Windgeschwindigkeiten von bis zu 650 Kilometern pro Stunde erreicht.

Diese auch im unmittelbaren Bereich über der Planetenoberfläche aktiven Winde führen in Verbindung mit weiteren Faktoren wie zum Beispiel einer partiellen Erwärmung der Oberfläche dazu, dass ursprünglich auf der Marsoberfläche befindlicher Staub ’aufgewirbelt’ und in die Atmosphäre befördert wird. Etwa alle zwei Jahre - dieser Zeitraum entspricht in etwa einem Marsjahr - entsteht dabei eine Großwetterlage, in der sich die unabhängig von den vorherrschenden Jahreszeiten regelmäßig auf dem Mars bildenden Staubstürme von lediglich regional begrenzt auftretenden Phänomenen zu globalen Staubstürmen ausweiten können, welche dann unter Umständen den gesamten Planeten mit einer dichten Staubschicht einhüllen können. Zuletzt konnte dieses Phänomen im Jahr 2007 beobachtet werden und stellte dabei eine ernsthafte Bedrohung für Opportunity dar (Raumfahrer.net berichtete).

Bereits vor etwa drei Monaten hat mit dem Einsetzen des Frühlings auf der südlichen Hemisphäre des Mars erneut eine Periode begonnen, welche die Bildung solcher Staubstürme begünstigt. Seitdem bildeten sich über der nördlichen Tiefebene des Mars mehrere größere Staubstürme und zogen von dort aus in die etwas weiter südlich gelegenen Regionen Chryse Planitia, Isidis Planitia und Elysium Planitia. Diese Verlagerungen der jeweiligen Sturmfronten und die dabei eingehaltenen ’Routen’ der Sturmfronten sind so signifikant, dass sie von den Marsforschern mittlerweile mit Namen belegt wurden. Die am stärksten ausgeprägten Stürme können dabei in der Regel im Bereich des "Acidalia Storm Track" beobachtet werden.

Der Acidalia Storm Track hat seinen Ursprung in der Tiefebene Acidalia Planitia auf der nördlichen Marshemisphäre. Diese Region ist eine der typischen ’Geburtsstätten’ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in die südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen anschließend das Xanthe Terra und überqueren dann den östlichen Bereich der am Marsäquator gelegenen Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zum Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre.

Diese Entwicklung der jeweiligen Sturmgebiete wird durch die MARCIE-Kamera - einem der Instrumente des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) - dokumentiert und anschließend in Form von wöchentlichen "Mars-Wetterberichten" den Marsforschern zugänglich gemacht. Bereits Mitte Oktober zeigte sich in den MARCIE-Daten, dass sich von dem Acidalia Storm Track ’abzweigende’ Sturmfronten in die in der Umgebung gelegenen Regionen erstreckten. In der Woche vom 20. bis zum 26. Oktober 2014 erreichten die vom Acidalia Planitia ausgehenden Stürme dabei auch das zentrale Noachis Terra. Zeitgleich formierten sich in der Umgebung des auf der Südhemisphäre gelegenen Einschlagbeckens Hellas Planitia weitere Staubstürme, welche Sand und Staub ebenfalls in Richtung Noachis Terra beförderten.

Ende Oktober bildete sich so eine ausgedehnte Staubfront, welche sich vom Hellas Planitia bis zum Argyre Planitia erstreckte. Dieser Effekt wurde durch diverse Stürme verstärkt, welche sich zur gleichen Zeit am Rand der südlichen Polarkappe des Mars bildeten und die sich auf ihrem Weg nach Norden mit den Sturmfronten des Acidalia Storm Track ’vermischten’. Diese speziellen atmosphärischen Bedingungen hatten zur Folge, dass die im Bereich des Marsäquators operierenden Rover Opportunity und Curiosity in diesen Tagen ungewöhnlich hohe Tau-Werte registrierten. Curiositys Operationsgebiet - der Gale-Krater - hatte dabei keinen direkten Kontakt mit einer dieser Sturmfronten. Der dortige Himmel wies während des entsprechenden Zeitraumes lediglich einen deutlich erhöhten Anteil an Staub auf, was aber Dank des als Energiequelle verwendeten Radioisotopengenerators keine weiteren Auswirkungen hatte.

Auch Opportunity hatte insofern ’Glück’, denn auch unmittelbar über dem Endeavour-Krater, welcher sich östlich der Zugbahn des Acidalia Storm Track befindet, war kein Sturm ’direkt’ aktiv. Trotzdem war der Staubanteil über dem Endeavour-Krater während der letzten Wochen deutlich erhöht, was sich durch die täglich ermittelten Tau-Werte und ein Absinken der zur Verfügung stehenden Energie bemerkbar machte.

Die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichern Roverdriver am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien sind dieser Beeinträchtigung dadurch entgegen getreten, indem der Rover nach dem jeweiligen Ende der im Rahmen der Erkundung des Ulysses-Kraters erfolgten Fahrten ganz gezielt Positionen einnahm, bei denen die Solarpaneele bewusst in Richtung Sonne ausgerichtet waren. Dadurch konnte der durch den hohen Tau-Wert bedingte ’Energieabfall’ soweit begrenzt werden, dass auch in diesen ’staubigen Zeiten’ genügend Energie für weitere Forschungen und kurze Fahrten zur Verfügung stand.

Mittlerweile scheint das Schlimmste allerdings überstanden zu sein. Die Wetterberichte der letzten zwei Wochen zeigen eine deutliche Abnahme in der Anzahl, Dauer und Stärke der gegenwärtig aktiven Staubstürme. Allerdings befindet sich immer noch relativ viel Staub in der Atmosphäre und ’dimmt’ dadurch das einfallende Sonnenlicht.

Weiterfahrt nach Süden

Trotz dieses Problems steht dem Rover immer noch mehr als genug Energie zur Verfügung, um seine Untersuchungen fortzusetzen. Aus diesem Grund entschlossen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dazu, Opportunity nach der Beendigung der Untersuchungen am Ulysses-Krater wieder in Bewegung zu setzen und die Reise in die südliche Richtung fortzusetzen. Opportunity hat den Ulysses-Krater am 4. November verlassen und seitdem im Rahmen von sechs Fahrten eine Gesamtdistanz von etwa 360 Metern zurückgelegt.

Bei dem gegenwärtig angepeilten ’Fern-Ziel’ handelt es sich um ein mit dem Namen "Marathon Valley" belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des westlichen Endeavour-Kraterrandes befindet. Hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.

Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Rover das Marathon Valley bereits in wenigen Wochen erreichen wird. Die nächste Fahrt soll dabei bereits am heutigen Tag, dem Sol 3844 der Opportunity-Mission, erfolgen und dürfte gegen 20:00 MEZ beginnen.

Bisher hat der Rover Opportunity rund 41.240 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 198.122 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des "Roten Planeten" aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JPL, The Planetary Society, UMSF-Forum)



 

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Saturn Aktuell: Raumsonde Cassini: Der Orbit Nummer 211 hat begonnen von Redaktion



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» Raumsonde Cassini: Der Orbit Nummer 211 hat begonnen
15.11.2014 - Am 15. November 2014 begann die Raumsonde Cassini ihren mittlerweile 211. Umlauf um den Planeten Saturn. Den Höhepunkt dieses neuen Orbits bildet ein für den 10. Dezember 2014 vorgesehener naher Vorbeiflug der Raumsonde an dem Saturnmond Titan. Im Rahmen dieses Vorbeifluges sollen in erster Linie weitere Daten über die Atmosphäre des Titan gesammelt werden.
Am 15. November 2014 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 00:04 MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 4,36 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 211. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 33,1 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses erneut 39 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung "Rev 210" lautet, insgesamt 30 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 10. Dezember vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.

Sonnenkonjunktion

In den nächsten Tagen wird jedoch die Kommunikation zwischen der Erde und der Raumsonde Cassini zunächst erst einmal nur noch sehr stark eingeschränkt möglich sein. Der Grund hierfür ist eine in diesen Tagen erfolgende "Sonnenkonjunktion". Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Saturn von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und der in einer Umlaufbahn um den Saturn operierenden Raumsonde stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und der Raumsonde hin und her gesandt werden, zu sehr stört.

Augrund der dadurch bedingten Begrenzung der Datenübertragungsraten wird Cassini in dem Zeitraum zwischen dem 16. und dem 20. November keine wissenschaftlichen Untersuchungen des Saturn oder von dessen Monden durchführen. Allerdings wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler diese Zeit dazu nutzen, um mit dem auf dem Kommunikationssystem der Raumsonde basierenden Radio Science Subsystem (RSS) den Einfluss zu studieren, welchen die Sonnenstrahlung auf die in mehreren Wellenbereichen ausgesandten Radiosignale von Cassini ausübt. Durch die Verzerrungen der Radiosignale sollen so zum Beispiel Erkenntnisse über den aktuellen Elektronengehalt in der Sonnenkorona gewonnen werden.

Wetterbeobachtungen auf dem Titan

Die erste ISS-Beobachtungssequenz nach dem Ende der gegenwärtigen Sonnenkonjunktion wird am 22. November den Saturnmond Titan zum Ziel haben. Hierbei soll die Weitwinkelkamera des ISS-Kameraexperiments den Titan aus einer Distanz von 5,17 Millionen Kilometern abbilden und dabei auf dessen nördlichen Hemisphäre nach markanten Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der dichten Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ’Sturmbeobachtungskampagne’ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ’Großwetterlage’ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 4. Dezember sind weitere fünf derartige Beobachtungen vorgesehen.

Kleine Monde

Für den 23. November sind diverse sogenannte ’astrometrische Beobachtungen’ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen werden am 25. und 29. November sowie am 4., 5. und 21. Dezember erfolgen.

Am 24. November wird die ISS-Kamera schließlich aus einer Entfernung von etwa 9,81 Millionen Kilometern den Saturnmond Albiorix abbilden. Außer dessen Bahndaten, seinem Durchmesser von etwa 23 Kilometern und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. In Kombination mit den bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll bei dieser Beobachtungskampagne die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, dessen Rotationsdauer zu bestimmen. Eine weitere Albiorix-Beobachtungskampagne ist für den 26. November vorgesehen.

Periapsis

Am 8. Dezember 2014 wird Cassini um 22:22 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 211, erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 597.910 Kilometern passieren. Zu diesem Zeitpunkt soll eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu genutzt werden, um verschiedene Regionen der Saturnatmosphäre und der Ringe des Saturn ’abzutasten’. Ein spezielles Augenmerk wird dabei auf die Südpolregion des Saturn gerichtet. Die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler erhoffen sich dadurch weitere Erkenntnisse über eventuell zu diesem Zeitpunkt dort befindliche Polarlichter.

Der Titan-Vorbeiflug T-107

Zwei Tage später, am 10. Dezember 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 211. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 23:27 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 970 Kilometern passieren. Die mit diesem 108. Vorbeiflug am Titan - das Manöver trägt die Bezeichnung "T-107" - assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung.

Das hierbei zum Einsatz kommende Composite Infrared Spectrometer (CIRS) wird den Titan dabei mehrfach im mittleren und fernen Infrarotbereich abtasten. Die so gewonnenen Daten dienen der Bestimmung der aktuellen Temperaturen innerhalb der Atmosphäre dieses Mondes und sollen auch dabei helfen, dort eventuell durch den derzeitigen Jahreszeitenwechsel bedingte Veränderungen in deren chemischen Zusammensetzung zu erkennen. Zeitgleich wird auch die ISS-Kamera den Titan abbilden. Das aus 15 Einzelbilder bestehende Mosaik wird verschiedene Oberflächenstrukturen wie zum Beispiel die ausgedehnten Dünenfelder Tsegihi, Senkyo, Aztlan und Fensal und den Impaktkrater Nath umfassen.

Während der neun Stunden der dichtesten Annäherung von Cassini an den Titan gilt das Interesse der beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure der Atmosphäre des Titan. Zu diesem Zweck wird die Hauptantenne der Raumsonde während dieser Phase des Vorbeifluges direkt auf die Erde ausgerichtet sein und ein stabiles Radiosignal absetzen, welches nach dem Durchdringen der Titanatmosphäre - und einer dadurch bedingten leichten Veränderung, welche sich unter anderem durch eine Dopplerverschiebung dieses Signals bemerkbar macht - von den Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA empfangen werden wird. Die so gewonnenen Daten können anschließend mit zeitgleich erfolgenden Messungen eines weiteren Instruments der Raumsonde, dem Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), abgeglichen werden.

Durch die Auswertung der im Rahmen dieser Kampagne ausgestrahlten Radiosignale und dem Vergleich mit den entsprechenden INMS-Daten wollen die Wissenschaftler die gegenwärtige Temperatur und Dichte der oberen Schichten der Saturnatmosphäre ermitteln. Hierbei soll auch ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Saturn gewonnen werden.

Zudem erhoffen sich die für die Steuerung der Raumsonde verantwortlichen Mitarbeiter des Cassini-Navigationsteams vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA weitere Erkenntnisse darüber, inwieweit die Raumsonde bei einem dichten Vorbeiflug an dem Titan durch dessen selbst noch in einer Höhe von fast 1.000 Kilometern vorhandenen und ’deutlich spürbaren’ Atmosphäre abgebremst wird. Vergleichbare Messungen haben zu unterschiedlichen und teilweise deutlich voneinander abweichenden Resultaten geführt. Eine möglichst genaue Kenntnis dieses Effektes ist jedoch nötig, um zukünftige Vorbeiflüge der Raumsonde an dem Titan mit der dafür notwendigen Genauigkeit im Detail planen zu können.

Während der Endphase des Titan-Vorbeifluges T-107 wird schließlich ein weiteres Instrument, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Das VIMS soll hierbei speziell nach Reflektionen des Sonnenlichts Ausschau halten, welche ihren Ursprung auf den Oberflächen von einigen der größeren mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen auf der Titanoberfläche haben, die sich über größere Bereiche von dessen nördlichen Hemisphäre erstrecken. Das UVIS-Spektrometer soll zudem die Stickstoffemissionen untersuchen, welche sich in einer Höhe von etwa 800 Kilometern über der Oberfläche des Titan konzentrieren.

Der Phoebe-Ring, weitere Monde und der Saturn

Am 14. Dezember wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Hierbei soll auf den Aufnahmen der Weitwinkelkamera WAC der Schatten erkennbar sein, welcher der Saturn auf diesen Ring wirft.

Weitere Beobachtungen werden am 15. und am 22. Dezember die äußeren Saturnmonde Loge und Thrymr zum Ziel haben. Wie bereits am 24. November bei dem Mond Albiorix sollen auch diese aus Entfernungen von 17,3 beziehungsweise 11,4 Millionen Kilometern durchzuführenden Beobachtungssequenzen dazu dienen, deren Rotationsdauer sowie die Orientierung der Rotationsachsen zu ermitteln.

Am 17. Dezember steht zudem der Saturn auf dem Beobachtungsplan. Hierbei sollen auch hier - vergleichbar mit entsprechenden Beobachtungen beim Titan - Daten über Wolkenbewegungen und sich daraus abzuleitende Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten gewonnen werden. Bis zum 22. Dezember werden noch drei weitere solche ’Sturmbeobachtungskampagnen’ erfolgen.

Am 24. Dezember 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 20:16 MEZ in einer Entfernung von rund 3,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 211. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 212 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 11. Januar 2015 in einer Entfernung von dann rund 970 Kilometern erneut passiert werden soll.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society)



 

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"InSpace" Magazin #529
ISSN 1684-7407


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19. November 2014
Auflage: 5126 Exemplare


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