Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Derzeit bewegen sich zwei Kometen, der langperiodische Komet C/2012 S1 (ISON) und der kurzperiodische Komet 2/P Encke, durch das innere Sonnensystem und befinden sich dabei gegenwärtig nicht nur in einer sehr geringen Entfernung zur Sonne, sondern auch zu dem innersten Planeten unseres Sonnensystems – dem Planeten Merkur. Neben verschiedenen erdgebundenen Teleskopen und mehreren Satelliten und Raumsonden wird dabei auch der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Merkurorbiter Messenger dazu eingesetzt, um diese beiden Kometen näher zu untersuchen (Raumfahrer.net berichtete). Erst vor wenigen Stunden wurden neue Aufnahmen dieser Beobachtungskampagnen veröffentlicht.

Das nebenstehende Foto wurde am 17. November 2013 um 23:56 MEZ aufgenommen und zeigt den Kometen 2/P Encke. Zum Zeitpunkt der Aufnahme befand sich dieser kurzperiodische Komet bei einer Distanz von 52,6 Millionen Kilometern zur Sonne in einer Entfernung von lediglich rund 3,7 Millionen Kilometern zum Merkur. Die Aufnahme verfügt über ein Gesichtsfeld von 7 x 4,7 Grad. Der Schweif des Kometen zeigte zum Aufnahmezeitpunkt in die Richtung der Raumsonde und erstreckte sich über eine Länge von mehreren Grad in die von der Sonne abgewandte Richtung.

Diese Aufnahme wurde mit der Weitwinkelkamera (kurz „WAC“), einer der beiden Komponenten des Mercury Dual Imaging System (kurz „MDIS“), angefertigt. An diesem Tag wurden alle 12 Filter des MDIS-Experiments eingesetzt, um den Kometen abzubilden. Neben der WAC-Kamera kam dabei auch die hochauflösende NAC-Kamera zum Einsatz, welche den Kometen Encke etwa alle 10 Minuten abbildete. Das Ziel dieser Aufnahmen bestand in der Erstellung eines 360-Grad-Panoramas des Kometenkerns und der diesen Kern umgebenden Koma.

Die zweite Aufnahme, angefertigt am 20. November 2013 um 02:54 MEZ, zeigt dagegen den Kometen C/2012 S1 (ISON). Dieser Komet befand sich zum Aufnahmezeitpunkt in einer Entfernung von 67,8 Millionen Kilometern zur Sonne und war mit 36,2 Millionen Kilometern deutlich weiter vom Merkur entfernt als rund zwei Tage zuvor der Komet Encke. Auch diese Aufnahme verfügt über ein Gesichtsfeld von 7 x 4,7 Grad.

Trotz der größeren Entfernung und der scheinbar geringeren Länge des Schweifes sind auch in dieser Aufnahme einige feine Strukturen erkennbar, deren Auswertung den Kometenforschern dabei behilflich sein wird, die Geheimnisse dieses aus den äußeren Regionen unseres Sonnensystems stammenden „Besuchers“ zu enträtseln. Auch bei der Untersuchung von ISON kam neben der WAC die NAC-Kamera zum Einsatz, welche diesmal allerdings lediglich etwa alle 30 Minuten eine Aufnahme anfertigte.

Neben dem MDIS-Kamerasystem wurden zur Untersuchung dieser beiden Kometen zwei weitere der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde – das „Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer“ (kurz „MASCS“) und das „X-Ray Spectrometer“ („XRS“) – eingesetzt. Gegenwärtig sind die beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, die gewonnenen Daten auszuwerten. Erste Analysen der durch das MASCS gewonnenen Daten zeigen, dass dabei der Nachweis verschiedener Moleküle und Atome wie zum Beispiel von Hydroxiden, Ammoniumverbindungen, Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff gelang. Durch die Daten des XRS erhoffen sich die beteiligten Forscher zudem den Nachweis von Silizium, Magnesium und Aluminium. Allerdings wurden die damit verbundenen Messungen durch verschiedene Strahlungsausbrüche auf der Sonne kompliziert.

„Das von der NASA betriebene Weltraum-Röntgenteleskop Chandra hat die Kometen ISON und Encke bereits in der Vergangenheit beobachtet und dabei von diesen Objekten ausgehende Röntgenemissionen detektiert. Wir waren in der Lage, diese Beobachtungen zu einem Zeitpunkt zu wiederholen, an dem sich beide Kometen noch näher an der Sonne befanden und zu dem die Emissionen dementsprechend intensiver ausfallen sollten“, so Ron Vervack vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University (JHU) in Laurel, Maryland/USA, der für die Beobachtungskampagnen dieser beiden Kometen durch die Raumsonde Messenger verantwortlich ist.

Leider ereigneten sich zum Zeitpunkt der XRS-Messungen auf der Sonne mehrere intensive Strahlungsausbrüche, welche eventuell zu einer Verfälschung der durch das XRS gewonnenen Daten führten. „Wir haben keinen Einfluss auf die Sonnenaktivität, aber wir werden unsere gewonnenen Daten sorgfältig darauf hin überprüfen, ob sich darin trotz der störenden Einflüsse auswertbare Informationen finden lassen.“

Die Beobachtung des Kometen C/2012 S1 (ISON) wird bereits am 26. November eingestellt, das sich ISON ab diesem Tag von Messenger aus gesehen zu dicht an Sonne befindet und weitere Messungen, welche dann mehr oder weniger direkt in die Richtung der Sonne zielen würden, ein zu hohes Risiko für die Instrumente bedeuten. Die Beobachtungskampagne des Kometen 2/P Encke soll dagegen noch bis Anfang Dezember fortgesetzt werden.

Die Raumsonde Messenger trat am 18. März 2011 nach einem fast sieben Jahre dauernden Flug durch das innere Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Merkur ein und untersuchte diesen innersten Planeten unseres Sonnensystems in den folgenden Monaten eingehend mit den an Bord der Raumsonde befindlichen Instrumenten. Aufgrund des guten technischen Zustandes der Raumsonde und der hohen wissenschaftlichen Ausbeute wurde die ursprünglich auf 12 Monate ausgelegte Orbit-Mission von Messenger schließlich um ein weiteres Jahr verlängert.

Nach dem Ende dieser am 17. März 2013 abgelaufenen ersten Missionsverlängerung hat sich die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA mittlerweile für den Weiterbetrieb der Mission entschieden. Bisher hat Messenger mehr als 150.000 Aufnahmen der Merkuroberfläche angefertigt und an sein Kontrollzentrum übermittelt. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll die Erkundung des Merkur bis zum März 2015 fortgesetzt werden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, NASA Science.

Der am 21. September 2012 von den beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok mit einem der zehn Teleskope des International Scientific Optical Network entdeckte Komet C/2012 S1 (ISON) nähert sich auf seiner Bahn durch das innere Sonnensystem derzeit immer weiter der Sonne. Dabei wird er nicht nur von der weltweiten Community der Amateurastronomen sondern auch von professionellen Wissenschaftlern regelmäßig beobachtet, welche hierzu diverse erdgestützte Teleskope und verschiedene Raumsonden einsetzen (Raumfahrer.net berichtete).

Vor wenigen Tagen gelang es dabei auch erstmals, diesen Kometen mit dem Mercury Dual Imaging System (kurz „MDIS“) abzubilden, welches sich an Bord des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Merkurorbiters Messenger befindet. Die entsprechenden Aufnahmen wurden zwischen dem 9. und dem 11. November angefertigt.

„Wir sind begeistert, dass es uns gelungen ist ISON abzubilden“, so Ron Vervack vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University (JHU) in Laurel, Maryland/USA, der für die Beobachtungskampagne des Kometen durch die Raumsonde Messenger verantwortlich ist. „Die Helligkeitsentwicklung des Kometen verlief in der letzten Zeit unterhalb der zuvor erstellten Prognosen und so waren wir darauf gespannt, ob wir etwas erkennen würden.“ Die erfolgreiche Abbildung des Kometen ISON wird von den beteiligten Wissenschaftlern als ein gutes Vorzeichen für weitere Beobachtungskampagnen angesehen, welche neben C/2012 S1 (ISON) auch einen weiteren Kometen zum Ziel haben werden, der sich gerade in Sonnennähe bewegt.

Der Komet Encke
Unmittelbar vor der ISON-Kampagne konnte das MDIS zwischen dem 6. und dem 8. November den Kometen 2/P Encke abbilden. Im Gegensatz zu dem erst vor 14 Monaten entdeckten Kometen ISON ist der Komet Encke den Astronomen schon seit längerer Zeit bekannt. Obwohl er bereits am 17. Januar 1786 erstmals beobachtet wurde, stellte sich erst im Jahr 1819 heraus, dass es sich bei diesem Objekt um einen sogenannten kurzperiodischen Kometen handelt, dessen Umlaufbahn im Bereich des inneren Sonnensystems verläuft.

Mit einer Umlaufzeit um die Sonne von lediglich 3,3 Jahren verfügt der Enckesche Komet über die kürzeste Umlaufzeit aller bekannten periodischen Kometen innerhalb unseres Sonnensystems. Am 21. November 2013 wird dieser Komet auf seiner Bahn das Perihel, den Punkt der dichtesten Annäherung an die Sonne, durchlaufen. Hierbei handelt es sich um den mittlerweile 62. Periheldurchgang dieses Kometen, welcher seit seiner Einstufung als kurzperiodischer Komet zu beobachten ist.

Bessere Daten in der nächsten Woche
„Encke befindet sich bereits seit längerer Zeit auf unserem ‚Radar‘, da wir festgestellt haben, dass der Komet Mitte November die Bahn des Merkur kreuzen wird“, so Ron Vervack. „Der Komet wird die Bahn dabei aber nicht nur kreuzen, sondern sich dem Merkur auch sehr dicht annähern.“

Am 18. November wird die Entfernung zwischen Merkur – und somit auch Messenger – und 2/P Encke lediglich 3,7 Millionen Kilometer betragen. Lediglich einen Tag später wird auch der Komet C/2012 S1 (ISON) den Merkur in einer Entfernung von dann 36,2 Millionen Kilometern passieren. Zum gleichen Zeitpunkt wird dessen Entfernung zur Sonne nur noch 71 Millionen Kilometer betragen.

Auf den in der vergangenen Woche angefertigten MDIS-Aufnahmen erscheinen beide Kometen lediglich als kleine, „verwaschene“ Flecken. Bei zukünftigen Aufnahmen sollte sich dies jedoch deutlich erkennbar ändern. Die beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Komet Encke – vom Merkur aus gesehen – in der nächsten Woche um einen Faktor von etwa 200 heller erscheinen wird als noch vor zehn Tagen. Im Fall von ISON sollte die Helligkeitszunahme dagegen bei einem Faktor von immer noch 15 liegen. Aus diesem Grund bestehen hohe Erwartungen bezüglich besserer Fotoaufnahmen und aussagekräftigerer Daten, welche durch den Merkurorbiter Messenger gesammelt werden sollen.

„Wir werden den Kometen Encke nur einen Tag vor seiner größten Annäherung an die Sonne beobachten“, so Ron Vervack. „Somit werden wir ihn zu einem Zeitpunkt beobachten, wo er bereits eine hohe Aktivität entwickelt hat.“ Insgesamt soll 2/P Encke dabei über einen Zeitraum von 15 Stunden in das Zentrum der wissenschaftlichen Beobachtungen rücken. Die Beobachtungskampagne des Kometen C/2012 S1 (ISON) wird dagegen insgesamt 25 Stunden andauern. Der Beginn dieser erneuten Kometenbeobachtungen ist für den heutigen Tag angesetzt.

Hierzu sollen drei der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde – neben dem MDIS handelt es sich dabei um das „Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer“ (kurz „MASCS“) und das „X-Ray Spectrometer“ („XRS“) – eingesetzt werden. Alle drei Instrumente sollen während der dichtesten Annäherung der beiden Kometen so viele Daten wie nur irgend möglich und zugleich vertretbar sammeln.

Messenger in Sonnennähe
Unter allen Planeten unseres Sonnensystems besitzt der Merkur die Umlaufbahn mit der größten numerischen Exzentizität – der Abweichung von einer idealen Kreisbahn. Während eines Umlaufs um die Sonne schwankt die Entfernung des Merkur zu dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems zwischen 0,307 und 0,467 Astronomischen Einheiten. Dadurch bedingt empfängt der Merkur während eines Umlaufs um die Sonne deutlich variierende Mengen an der von der Sonne ausgehenden Strahlung, was sich auch in den Temperaturen bemerkbar macht, welche dabei auf dem Merkur und in dessen unmittelbaren Umgebung herrschen.

Derzeit befindet sich der Merkur in der Nähe des sonnennächsten Punktes seiner Umlaufbahn. Sowohl Merkur als auch Messenger sind deshalb in diesen Wochen erhöhten thermalen Belastungen ausgesetzt. Die Phasen der dichtesten Annäherungen der beiden Kometen ereignen sich somit zu einer Zeit, welche auch als „Hot Season“ bezeichnet wird. Um zu verhindern, dass die empfindliche Elektronik der Raumsonde dabei überhitzt wird müssen gegenwärtig Teile eines jeden Orbits von Messenger um den Merkur in einem ‚thermally safe mode‘ absolviert werden. Während dieses speziellen Modus ist die Sammlung von Daten durch die Instrumente der Raumsonde stark limitiert beziehungsweise zu bestimmten Zeitpunkten von vornherein nicht vorgesehen.

Außerdem dürfen die geplanten Beobachtungen das eigentliche wissenschaftliche Ziel der Messenger-Mission, nämlich die Beobachtung und Untersuchung des Planeten Merkur, nicht beeinträchtigen. „Wir dürfen den Datenspeicher der Raumsonde nicht mit zu vielen Kometen-Daten füllen, da dies die primären Aufgaben der Mission, nämlich die Beobachtung des Merkur, beeinträchtigen würde“, so Ron Vervack. Nach der Zwischenspeicherung der Daten im Computersystem der Raumsonde müssen diese Daten also schnellstmöglich zur Erde übermittelt werden, wobei allerdings auch die derzeitige Auslastung des für die Kommunikation mit der Raumsonde benötigten Deep Space Network der NASA berücksichtigt werden muss.

Das Messenger-Team ist jedoch zuversichtlich, dass die geplanten Beobachtungen wertvolle Erkenntnisse über diese beiden Kometen liefern werden. Erste Aufnahmen von Encke und ISON sollen der Öffentlichkeit bereits wenige Tage nach deren Merkur-Passagen präsentiert werden. „Ich kann nichts garantieren, aber ich bin auf diese Aufnahmen wirklich sehr gespannt“, so Ron Vervack.
Messenger-Mission bis 2015 verlängert
Die Raumsonde Messenger trat am 18. März 2011 nach einem fast sieben Jahre dauernden Flug durch das innere Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Merkur ein und untersuchte diesen innersten Planeten unseres Sonnensystems in den folgenden Monaten mit den sieben an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten eingehend. Aufgrund des guten technischen Zustandes der Raumsonde und der hohen wissenschaftlichen Ausbeute wurde die ursprünglich auf 12 Monate ausgelegte Messenger-Mission schließlich um ein weiteres Jahr verlängert. Nach dem Ende dieser am 17. März 2013 abgelaufenen ersten Missionsverlängerung hat sich die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA mittlerweile für den Weiterbetrieb der Mission entschieden. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll die Erkundung des Merkur demzufolge bis zum März 2015 fortgesetzt werden.

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Autor: Karl Urban.

Der Missionstypus der neuen NASA-Sonde CONTOUR („Comet Nucleus Tour„) wurde bereits zweimal zuvor durchgeführt: Der Besuch eines Kometen. Sowohl die ESA-Sonde Giotto als auch die innovative NASA-Mission Deep Space 1 näherten sich bereits den „großen schmutzigen Schneebällen“, die wunderschöne Schweife entwickeln, wenn sie sich der Sonne nähern.
CONTOUR wird sogar zwei Kometen innerhalb weniger Jahre anfliegen. Sie soll bessere Bilder als ihre Vorgänger schießen, Staub einsammeln und analysieren und zudem viele offene Fragen beantworten. CONTOUR startet voraussichtlich am 3. Juli 2002 ins All.
 
Die Mission
Von allen größeren Objekten im Sonnensystem sind die Kometen am zahlreichsten. Ihre Zahl wird auf über eine Billion geschätzt. Sie spielen in der Geschichte unseres Sonnensystems und auch unseres Planeten eine wichtige Rolle. Teile der Grundbausteine des Wassers der Ozeane kamen höchstwahrscheinlich mit Kometen auf die Erde, die mit dieser in ihren jungen Jahren kollidierten. Zudem gibt es auch Spekulationen, wonach sogar die Bausteine des Lebens, langkettige organische Moleküle, mit Kometen auf die Erde gelangten. Somit gibt es vielfältigste Forschungsgebiete bei einem Kometen-Besuch einer Raumsonde. Die beiden anvisierten Ziele für CONTOUR sind die Kometen Encke und Schwassmann-Wachmann 3. Der erste zu besuchende, Encke, besitzt die kürzeste Umlaufzeit aller bekannten Kometen. Er umläuft die Sonne in nur 3,2 Jahren. Er wird seit 1786 bei jeder Erscheinung beobachtet. Ende 2003 soll die Sonde bei Encke eintreffen.
 
Das zweite Ziel von CONTOUR, der Komet Schwassmann-Wachmann 3, hat noch nicht so viel Eis verloren wie Encke, da er sich der Sonne weitaus seltener nähert. Im Jahr 1996 entdeckten Astronomen große Splitter des Kerns, die sich gelöst hatten. Somit hoffen die CONTOUR-Forscher beim Eintreffen der Sonde im Juni 2006 möglicherweise Gebiete mit Elementen aus dem Untergrund des Kometenkerns vorzufinden.
 
Besonders interessant am CONTOUR-Missionskonzept ist die Flexibilität: Erscheint in Reichweite der Sonde im Laufe ihrer Mission ein unbekannter Komet, wie Hale-Bopp 1997, so ist es möglich CONTOUR auch darauf auszurichten. Die Sonde nutzt nach ihrem Start das Erdschwerefeld mehrmals, um genug „Schwung“ für ihren Flug zu den Kometen zu erhalten.
 
Die Instrumente
• Der Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer (NGIMS) wird den Anteil von vielen neutralen und ionisierten Gasen im Schweif des Kometen während des Vorbeiflugs messen. Dies soll gemeinsam mit den Ergebnissen des Gas-Experiments zum Verständnis der Zusammensetzung des Kometenkerns beitragen. Zudem möchte man darin auch Unterschiede der beobachteten Kometentypen finden.
• Der CONTOUR Remote Imaging Spectrograph (CRISP) wird beim dichtesten Vorbeiflug der Sonde am jeweiligen Kometen hochaufgelöste Bilder machen und eine infrarote Spektralkarte erstellen.
• Der CONTOUR Dust Analyzer (CIDA) soll den Staub des Schweifs der Kometen analysieren.
• CFI steht für CONTOUR Foward Imager und wurde für Aufnahmen bis zum ultravioletten Spektralbereich konstruiert. Das Instrument soll arbeiten, wenn sich CONTOUR dem Kometen bis auf 2.000 Kilometer genähert hat. CFI wird den Kometen kurz vor dem Eintreffen anvisieren und beim Vorbeiflug Bilder vom Kern, jeglichen Gas- und Staub-Jets und dem inneren Schweif machen.

Die ESA zieht nach
Nach der erfolgreichen Kometen-Mission Giotto der europäischen Raumfahrtbehörde ESA soll im Januar 2003 ein weiteres Raumfahrzeug wiederum einen Kometen besuchen. Die Sonde Rosetta wird dann Kurs auf den Kometen Wirtanen nehmen und dort neben vielfältigen Analysen auch einen Lander absetzen, der auf der Oberfläche von Wirtanen landen soll. Zum Start von CONTOUR wünscht auch die ESA der NASA gutes Gelingen ihrer Mission.
 
Fazit
Neben den vielen Vorteilen und Perspektiven, die die Mission von CONTOUR bietet, ist sie doch auch mit Risiken behaftet. Das Missionskonzept wurde unter dem Grundsatz entwickelt, es dürfe das Budget von nur 150 Mio. US-Dollar nicht überschreiten. Bei allen Entlastungen, die diese Einschränkung dem NASA-Etat bringen dürfte, erhöhen die geringen Mittel für die Mission doch auch das Risiko eines Totalverlustes. Noch nicht lange zurück liegt der bis heute nicht geklärte Verlust des Mars Climate Orbiter 1999 oder auch des Mars Observer 1993. In der Geschichte der Raumfahrt hat sich schon viel zu oft gezeigt, dass die Einsparung von Mitteln oft zu großen und sehr teuren Pannen geführt hat. Neben der Challenger-Katastrophe 1986 war auch der Jungfernflug der Ariane 5 nur durch ungünstige Einsparungen gescheitert.

Es bleibt zu hoffen, dass die Kalkulationen der NASA betreffend der Sonde CONTOUR trotz aller Befürchtungen und eines geringen Budgets aufgehen.
 
 
Nachtrag: Während einer Zündung des CONTOUR-Triebwerks am 15. August 2002, durch die die Raumsonde den Erdorbit verlassen sollte, ist CONTOUR aus bisher nicht geklärten Gründen auseinandergebrochen. Alle nachfolgenden Versuche, noch einmal Kontakt zur Raumsonde aufzunehmen, sind fehlgeschlagen. Nach einem letzten derartigen Versuch im Dezember 2002 wurde die Mission endgültig für gescheitert erklärt.
 

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