Quelle: Ruhr-Universität Bochum (RUB).

25. November 2021 – Am nächtlichen Sternenhimmel sehen wir mit dem bloßen Auge Jahr für Jahr die gleichen Konstellationen, sodass der Eindruck entstehen könnte, es handele sich um ein statisches Konstrukt – ein Gedanke, der sich über Jahrhunderte hielt, bevor es Anfang des 20. Jahrhunderts gelang nachzuweisen, dass das Universum ein dynamisches System ist, das mit einem großen Knall entstanden ist und sich immer weiter ausdehnt.

Auch auf kleineren Skalen ist die Dynamik hoch, Sterne entstehen und vergehen in mächtigen Supernovaexplosionen. So beeinflussen sie die Dynamik der Galaxien, in denen sie beherbergt sind. Durch die Explosionen entstehen Wolken von Teilchen oder aus Plasma, die mit kosmischen Magnetfeldern wechselwirken. Das Wechselspiel der kosmischen Materie, welches diese Prozesse antreibt, ist Leitthema des Sonderforschungsbereiches 1491: „Wie werden die verschiedenen Formen von Materie und Energie ineinander umgewandelt? Wie werden die kleinsten, elementaren Teilchen zu den höchsten, jemals beobachteten Energien beschleunigt? Wie entstehen im Plasma der Galaxien großräumige Magnetfeldstrukturen? Welchen Einfluss hat die dunkle Materie auf die Dynamik der Systeme?“, nennt Prof. Dr. Julia Tjus, Sprecherin des SFB, einige der Forschungsfragen.

16 führende Forschende arbeiten in 13 Teilprojekten zusammen, um ein vereinheitlichtes Bild der nachweisbaren Spuren der wechselwirkenden Materie zu erstellen. Sie wollen verstehen, wie kleine Galaxien wie unsere Milchstraße funktionieren, aber auch große, in deren Kern sich ein aktives, supermassives schwarzes Loch befindet. Hierzu werden theoretische astrophysikalische Modelle mit experimentellen Beobachtungen aller Wellenlängen und Teilchen verknüpft. Des Weiteren liefert der SFB Wissen über die fundamentalen Eigenschaften der Materie aus theoretischen Rechnungen, kosmologischen Beobachtungen und irdischen Experimenten zu Teilchenwechselwirkungen. Dieses Wissen kann direkt in den astrophysikalischen Modellen verwendet werden. Die Kombination der beiden Forschungsstränge liefert ein detailreiches und präzises Bild, wie die Galaxien funktionieren und sich entwickeln.

Kooperationspartner
Dieses Wechselspiel der kosmischen Materie zu verstehen ist nur möglich, wenn Forscherinnen und Forscher aus verschiedenen Bereichen der Physik zusammenarbeiten: An der RUB ist die Zusammenarbeit zwischen der Astro- und Plasmaphysik wohletabliert, hinzu kommt die Expertise aus der Teilchen- und Astroteilchenphysik an den benachbarten Universitäten Dortmund und Wuppertal. Die Verknüpfungen der Teilgebiete Astro-, Plasma-, Astroteilchen- und Teilchenphysik werden seit 2015 im Ruhrgebiet im Ruhr Astroparticle and Plasma Physics Center (RAPP Center) untersucht.

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA

Nach einer mehr als zehn Jahre andauernden Flugzeit erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ die Raumsonde diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Im Rahmen dieser Untersuchungen überflog Rosetta am Vormittag des 28. März 2015 die Oberfläche von 67P in einem Abstand von lediglich 14 Kilometern. Aufgrund der starken Aktivität des Kometen 67P, von dessen Kern inzwischen immer mehr Gas und Staubpartikel in das umgebende Weltall entweichen, konnten die für die Navigation von Rosetta eingesetzten Sternsensoren bei diesem Überflug die Ausrichtung der Raumsonde im All nicht mehr mit der nötigen Genauigkeit ermitteln. Als Reaktion auf dieses Problem versetzte sich Rosetta zunächst in einen Sicherheitsmodus und entfernte sich auf einer ‚Fluchtbahn‘ rund 400 Kilometer von der Oberfläche des Kometen.

Dem für die Steuerung von Rosetta verantwortlichen Team des ESOC gelang es jedoch relativ schnell, die Raumsonde wieder unter Kontrolle zu bringen und Rosetta durch zwei am 1. und am 4. April durchgeführte Orbitkorrekturmanöver bis zum 8. April wieder auf eine Entfernung von rund 140 Kilometern zur Kometenoberfläche zu dirigieren. Um derartige Zwischenfälle in Zukunft möglichst zu vermeiden, wurde der Verlauf der Flugbahn, auf der die Raumsonde Rosetta ‚ihren‘ Kometen umkreist, abgeändert.

Statt auf einer langgezogenen ellipsenförmigen Bahn, auf der sich Rosetta – wie in den letzten Monaten erfolgt – der Oberfläche von 67P bis auf wenige Kilometer annähert, soll die Raumsonde den Kometen jetzt – wie bereits im Sommer 2014 während der damaligen Annäherungsphase – auf einer pyramidenförmig verlaufenden Bahn begleiten, welche sich allerdings in einem deutlich größeren Abstand zur Kometenoberfläche befindet.

Seit dem heutigen Tag bewegt sich Rosetta dabei auf einer Dreiecksbahn, deren größter Abstand zu 67P bei einem Wert von 100 Kilometern liegt. Gegenwärtig sind bis zum Ende des Monats auf dieser Flugbahn drei Umkreisungen von 67P vorgesehen. Das für die Steuerung von Rosetta verantwortliche Team des ESOC will in diesem Zeitraum das weitere ‚Verhalten‘ der Raumsonde beobachten und dabei zeitnah entscheiden, ob eine weitere Annäherung an den Kometen möglich ist, ohne dabei die weitere Mission von Rosetta zu gefährden, oder ob aus Sicherheitsgründen eventuell sogar eine nochmals größere Distanz zu 67P eingenommen werden muss.

Dieser jetzt komplett geänderte Verlauf der zukünftigen Flugbahn hat allerdings zur Folge, dass auch die über Monate hinweg im Voraus festgelegten Beobachtungsziele und Beobachtungszeiten der verschiedenen Instrumente der Raumsonde komplett neu geplant werden müssen. Im Rahmen des kürzlich erfolgten Übertritts in den Sicherheitsmodus waren diese zunächst deaktiviert. Mittlerweile befinden sich die ersten Instrumente wieder in Betrieb und sammeln Daten. Weitere Instrumente sollen im Verlauf der kommenden Woche reaktiviert werden. Für deren Einsatzplanung stehen die Mitarbeiter des Raumsondenkontrollteams in engen Kontakt mit dem hierfür zuständigen Operationsteam und den einzelnen für die verschiedenen Instrumente verantwortlichen Projektleitern.

„Unser wissenschaftliches Operationsteam am ESAC ist derzeit damit beschäftigt, diese neue Flugbahn und deren Auswirkung auf die wissenschaftlichen Beobachtungen der kommenden Monate – einschließlich der weiteren eigentlich geplanten dichten Überflüge – zu bewerten“, so Matt Taylor, der wissenschaftliche Leiter der Rosetta-Mission von der ESA. „In enger Zusammenarbeit mit den Instrumententeams sollen dabei auch die zu erwartenden Resultate der zukünftigen wissenschaftlichen Beobachtungen optimiert werden.“

Die Suche nach Philae wird fortgesetzt

Keinen unmittelbaren Einfluss hat die gegenwärtige Situation dagegen auf die weitere Suche nach dem Kometenlander Philae. Der von Rosetta mitgeführte Kometenlander wurde am 12. November 2014 von der Raumsonde abgetrennt und erreichte noch am selben Tag um 16:35 MEZ die Oberfläche des Kometen 67P (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln). Dort kam Philae schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte den Lander an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwa eine Stunde – keine Möglichkeit bot, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 54 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.

Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbesserten sich im Bereich des Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen in den folgenden Monaten allerdings immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der für seine Stromversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesene Lander Philae aus seinem ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Zu diesem Zweck erfolgte bereits Mitte März 2015 eine erste ‚Horchkampagne‘, in deren Rahmen der Kometenorbiter Rosetta nach einem Signal von Philae ‚lauschte‘ (Raumfahrer.net berichtete). Dieser Versuch verlief allerdings erfolglos.

In den seitdem vergangenen drei Wochen dürfte sich die Situation von Philae jedoch nochmals weiter verbessert haben, da der Bereich der Kometenoberfläche, wo der Lander endgültig zum Stehen kam, mittlerweile pro ‚Kometentag‘ über einen immer längeren Zeitraum hinweg von dem Sonnenlicht erreicht wird. Je mehr Sonnenenergie – so die einfache Rechnung – desto mehr Energie steht dem Lander damit auch zur Verfügung, um seine elektrischen Heizelemente zu aktivieren und das Innere der Raumsonde auf die für eine Reaktivierung zwingend notwendige Betriebstemperatur von nicht weniger als minus 45 Grad Celsius zu erwärmen.

Aus diesen Grund wird am kommenden Sonntag, dem 12. April um 02:00 MESZ erneut die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen. Für eine erfolgreiche Kontaktaufnahme müssen sich Orbiter und Lander jedoch zueinander in einer Konstellation befinden, welche einen Funkkontakt überhaupt erst ermöglicht. Zudem muss Philae während dieser Kommunikationsfenster direkt im Sonnenlicht stehen, um das Signal des Orbiters mit ausreichend Energie zu empfangen und eventuell darauf zu antworten.

„Diese Bedingungen müssen immer mindestens über 45 Minuten andauern, denn Philae schaltet nach seinem Aufwachen seinen Empfänger nur alle 30 Minuten an“, so Dr. Koen Geurts vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einer der an der Philae-Mission beteiligten Wissenschaftler.

Erneutes „Blind Commanding“

Hierbei ergibt sich das Problem, dass die zukünftige Flugbahn von Rosetta – und somit auch die dabei zu überfliegenden Oberflächenbereiche von 67P – aufgrund der erst vor wenigen Tagen durchgeführten Veränderungen zunächst noch im Detail festgelegt werden muss. Wann genau die besten Bedingungen für die automatische Kontaktaufnahme mit Philae bestehen kann erst exakt berechnet werden, sobald die neuen Flugbahnen des Orbiters feststehen. Aus diesem Grund wird die Kommunikationseinheit des Orbiters während der in wenigen Stunden beginnenden erneuten ‚Horchkampagne‘ auch rund um die Uhr aktiviert sein.

Diese Kampagne wird sich allerdings nicht nur auf ein passives ‚Lauschen‘ nach Signalen von Philae beschränken. Vielmehr soll Rosetta dabei auch erneut selbst aktiv werden und im Rahmen einer „Blind Commanding“ genannten Prozedur Kommandos absetzten, welche dem Lander Befehle erteilen, die der Optimierung der Energienutzung für das Heizsystem und der Kommunikation mit dem Orbiter dienen sollen. Sollte Philae diese ‚auf gut Glück‘ abgesetzten Kommandos tatsächlich empfangen, so würden diese auch dann durchgeführt, wenn sich Philae aufgrund immer noch zu geringer Energiereserven nicht gleich melden kann. Allerdings gehen die für die jetzige Horchkampagne verantwortlichen Mitarbeiter nicht unbedingt von einem unmittelbar eintretenden Erfolg aus.

„Am wahrscheinlichsten ist es zwar, dass Philae erst im Mai oder Juni aufwacht – allerdings wollen wir sein Aufwachen natürlich nicht verpassen, falls er bereits jetzt genügend Energie und eine ausreichend hohe Betriebstemperatur haben sollte“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. „Umso mehr sich der Komet mit Philae auf seiner Oberfläche der Sonne nähert, desto größer sind die Chancen, dass er wieder aufwacht.“

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA, Science

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken, die im Wesentlichen aus Wassereis, Staub- und Gesteinspartikeln sowie verschiedenen gefrorenen Gasen wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak bestehen. Die Kometen sind wahrscheinlich die ältesten und weitgehend unverändert gebliebenen Überreste einer gigantischen, protosolaren Staubscheibe, aus der sich vor etwa 4,64 Milliarden unser Sonnensystem gebildet hat. In den Kometen ist diese Materie aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems dabei bis in die Gegenwart wie in einer ‚kosmischen Tiefkühltruhe‘ konserviert. Das Hauptziel der Rosetta-Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, durch die Untersuchung der zu ermittelnden chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kometen 67P ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.

Die Suche nach dem Lander Philae

Dabei kam bereits Mitte November 2014 auch der von der Raumsonde Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae zu Einsatz, der nach seiner Landung über einen Zeitraum von mehr als 54 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.

Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen jetzt allerdings immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der für seine Stromversorgung auf die Sonnenenergie angewiesene Lander Philae aus seinem Winterschlaf erwacht und sich reaktiviert.

Deshalb wurde am 12. März 2015 um 05:00 MEZ erstmals die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings blieben diese Versuche bisher erfolglos. Es ist zwar möglich, dass Philae die Kommunikationsversuche des Orbiters registriert hat, jedoch noch zu wenig Energie zur Verfügung hatte, um darauf zu reagieren. Am 20. März 2015 wurde deshalb die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters um 05:00 MEZ zunächst wieder deaktiviert.

„Es war ein sehr früher Versuch, den wir solange wiederholen werden, bis wir eine Rückmeldung von Philae erhalten“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Den nächste Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Kometenlander plant das hierfür zuständige Team des DLR jetzt für die erste Aprilhälfte. Hierbei müssen sich Orbiter und Lander jedoch zueinander in einer Konstellation befinden, welche den Kontakt überhaupt ermöglicht. Zudem muss Philae während dieser Kommunikationsfenster direkt im Sonnenlicht stehen, um das Signal des Orbiters mit ausreichend Energie zu empfangen und eventuell darauf zu antworten.

„Diese Bedingungen müssen immer mindestens über 45 Minuten andauern, denn Philae schaltet nach seinem Aufwachen seinen Empfänger nur alle 30 Minuten an“, so Dr. Koen Geurts vom DLR.

Dieses Aufwachen könnte Philae im April sogar etwas leichter fallen, denn das Team des Lander-Kontrollzentrums schickte in den vergangenen Tagen insgesamt sechs Mal Kommandosequenzen an den Lander, durch deren Umsetzung eine möglichst effektive Einteilung und Nutzung der zwischenzeitlich zu gewinnenden Sonnenenergie ermöglicht werden soll. Zum letzten Mal erhielt der Lander am 17. März 2015 gegen 12:30 MEZ die „blinde Kommandierung“, seine Energieversorgung zu optimieren.

„Wir wissen, dass die Kommunikationseinheit des Orbiters funktioniert hat – ob Philae die neuen Kommandos empfangen hat, wissen wir allerdings nicht“, so Dr. Geurts weiter. Sollte der Lander bereits ‚wach‘ gewesen sein und lediglich noch nicht genügend Energie für eine Rückmeldung zur Verfügung gehabt haben, so könnte er diese Befehle dennoch empfangen und ausführt haben. Spätestens im Sommer 2015, wenn der Komet 67P auf seiner Umlaufbahn der Sonne nochmals bedeutend näher gekommen ist, hofft das Philae-Team auf ein Lebenszeichen des Kometenlanders – und auf eine danach erfolgende Fortsetzung der direkten Untersuchung der Kometenoberfläche mit den von Philae mitgeführten Instrumenten.

Erstmals detektiert: Molekularer Stickstoff bei einem Kometen

In der Zwischenzeit sind die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, die mit den Instrumenten des Kometenorbiters gesammelten Daten auszuwerten. Bei einem dieser Instrumente handelt es sich um den Instrumentenkomplex ROSINA (kurz für „Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis“). ROSINA ist ein aus zwei Massespektrometern sowie einem Drucksensor bestehendes Instrumentenpaket, welches die chemische Zusammensetzung der in der Koma enthaltenen Partikel, deren Isotopenverhältnisse sowie die Temperatur und Geschwindigkeit der von dem Kometen entweichenden Gasmoleküle bestimmt.

Bereits im September 2014 konnten mit diesem Instrument Wasserdampf, Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Methan und Methanol nachgewiesen werden. In der Folgezeit gelang den beteiligten Wissenschaftlern mit dem ROSINA-Instrument zudem auch der Nachweis von Formaldehyd, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff, Schwefeldioxid und Kohlenstoffdisulfid, welche von 67P freigegeben werden.

Erst kürzlich ist es den für den Betrieb von ROSINA zuständigen Wissenschaftlern zudem gelungen, im Rahmen der Untersuchung von 67P überhaupt erstmals in der Umgebung eines Kometen auch molekularen Stickstoff direkt nachzuweisen. Dieser Nachweis basiert auf 138 Messungen, welche zwischen dem 17. und dem 23. Oktober 2014 mit dem Instrument durchgeführt wurden. Laut der thermochemikalischen Modelle zur Entstehung unseres Sonnensystems trat Stickstoff während der Bildungsphase unseres Sonnensystems wahrscheinlich in erster Linie in molekularer Form auf. Die Gasplaneten des Sonnensystems, welche sich im Bereich des äußeren Sonnensystems formten, dürften den Großteil des in der Gegenwart dort vorhandenen Stickstoffs einstmals in dieser molekularen Form ‚eingesammelt‘ haben. Auch der Zwergplanet Pluto und der Neptun-Mond Triton, welche sich ebenfalls im äußeren Sonnensystem gebildet haben dürften, weisen in den Atmosphären und auf den Oberflächen signifikante Anteile an molekularem Stickstoff auf.

Bei verschiedenen Kometen der sogenannten Jupiter-Familie, der auch der Komet 67P angehört und die sich laut den Theorien über die Entstehung des Sonnensystems ebenfalls in den äußeren Regionen gebildet haben, konnte Stickstoff dagegen im Rahmen von spektroskopischen Untersuchungen bisher lediglich als Bestandteil verschiedener chemischer Verbindungen wie etwa Blausäure oder Ammoniak nachgewiesen werden.

„Der Nachweis von molekularem Stickstoff liefert uns wichtige Informationen über die Bedingungen, unter denen sich der Komet einstmals gebildet hat, denn es bedarf sehr niedriger Temperaturen, damit der Stickstoff in Eis gebunden wird“, so Martin Rubin von der Universität Bern.

Durch die Ermittlung des bei 67P gegebenen Mengenverhältnisses von molekularem Stickstoff zu Kohlenstoffmonoxid gelangten die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass sich der Komet 67P einstmals unter Umgebungstemperaturen von minus 220 Grad Celsius bis hinunter zu etwa minus 253 Grad Celsius gebildet hat – Bedingungen, welche im Bereich des heutigen Kuiper-Gürtels vorherrschten, wo einstmals auch Pluto und Triton entstanden.

Kometen als Materiallieferanten für die Erdatmosphäre?

Verschiedene Theorien besagen, dass Kometen, welche in der Frühphase unseres Sonnensystems während des Großen Bombardements in großer Zahl auf der Erde einschlugen, die Lieferanten für das auf der Erde vorhandene Wasser waren und möglicherweise auch organische Verbindungen zur Erde transportierten, welche eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Lebens spielten. Und auch bei der Ausbildung der Atmosphäre unseres Heimatplaneten könnten Kometen als ‚Materiallieferanten‘ gedient haben.

Eine kürzlich veröffentlichte Studie zeigte jedoch, dass es unwahrscheinlich ist, dass zumindestens die kurzperiodischen Kometen der Jupiter-Familie als nennenswerte Wasserlieferanten für die Erde in Frage kommen . Und auch als Lieferanten für den in der Erdatmosphäre mit einem Mengenanteil von 78 Prozent vertretenen Stickstoff scheiden diese Kometen wohl aufgrund eines abweichenden Isotopenverhältnisses aus, so Martin Rubin.

„Diese Entdeckung ist ein weiteres Puzzle-Teilchen bei der Untersuchung, welche Rolle die Kometen der Jupiter-Familie einstmals bei der Entwicklung des Sonnensystems spielten. Aber dieses Puzzle ist damit bei weitem noch nicht komplett“, so Matt Taylor, der wissenschaftliche Leiter der Rosetta-Mission von der ESA. Erst in etwa fünf Monaten wird der Komet 67P den sonnennächsten Punkt seiner Umlaufbahn erreichen. „Wir werden jetzt beobachten, wie sich die Zusammensetzung der Gase während der Annäherung ändert und daraus versuchen, weitere Schlüsse über die Vergangenheit dieses Kometen abzuleiten.“

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse über den Nachweis von molekularem Stickstoff in der Umgebung des Kometen 67P wurden am 19. März 2015 von Martin Rubin et al. unter dem Titel „Molecular nitrogen in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko indicates a low formation temperature“ in der Fachzeitschrift Science publiziert.

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Fachartikel von Martin Rubin et al.:

• Molecular nitrogen in comet 67P/Churyumov-Gerasimenko indicates a low formation temperature (Abstract, engl.)

Der Beitrag Der Kometenlander Philae bleibt vorerst stumm erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR

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-Gerassimenko (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.

Bereits am 12. November 2014 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 schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte den Lander an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwa eine Stunde – keine Möglichkeit bot, seine Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie 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.

Warten auf ein erneutes Lebenszeichen von Philae

Damit ist die Mission von Philae jedoch keineswegs zwingend beendet. Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des jetzigen Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem Winterschlaf erwacht und sich reaktiviert.

„Philae erhält zurzeit ungefähr doppelt so viel Sonnenenergie wie im November vergangenen Jahres“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Immerhin ist der Komet derzeit ’nur‘ noch rund 300 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. „Wahrscheinlich wird es trotzdem noch zu kalt für den Lander sein, um aufzuwachen – aber ein Versuch ist es wert. Die Chancen steigen mit jedem Tag.“

Deshalb wird am kommenden Donnerstag, dem 12. März um 05:00 MEZ erstmals die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen. Allerdings, so die Mitarbeiter der Mission, sollten die damit verknüpften Erwartungen nicht zu hoch angesetzt werden, denn es wäre schon sehr viel Glück im Spiel, wenn bereits direkt am 12. März wirklich ein Signal von dem Lander zu empfangen wäre. Eine deutlich realistischere Wahrscheinlichkeit ergibt sich dagegen erst in einigen Monaten.

Sowohl Temperatur- als auch Energiewerte sind entscheidend

Damit der Kometenlander Philae aus seinem Winterschlaf erwachen kann müssen nämlich zunächst zwei Grundvoraussetzungen erfüllt sein.

Zunächst muss im Inneren des Landers ein Temperaturwert erreicht werden, welcher oberhalb von minus 45 Grad Celsius liegt. Neben einer mehrschichtigen Thermalisolierung (engl. „Multi Layer Insulation“) ist Philae zu diesem Zweck mit einem elektrischen Heizsystem ausgerüstet, welches seit dem Übertritt in den derzeitigen Schlafmodus den Großteil der zur Verfügung stehenden Energiereserven beanspruchte.

„Philae ist so konstruiert, dass er seit dem November 2014 jedes bisschen Sonnenenergie dafür nutzt, sich aufzuheizen“, so Dr. Koen Geurts vom DLR.

Zusätzlich zu diesem zwingend erforderlichen Temperaturwert muss der Lander über seine für die Energiegewinnung zuständigen Solarzellen mit mindestens 5,5 Watt Energie versorgt werden, damit er aufwachen kann. Sobald der Lander feststellt, dass er mit mehr als diesen 5,5 Watt Energie versorgt wird und seine Innentemperatur über den besagten minus 45 Grad Celsius liegt, beendet Philae den derzeitigen Schlafmodus automatisch, heizt sich weiter auf und versucht zudem zusätzlich, seine Batterie zu laden. Bisher fiel die Sonneneinstrahlung an dem mit dem Namen „Abydos“ belegten finalen Landeplatz zu gering aus, um diesen erforderlichen Mindestwerte zu überschreiten.

Einmal aufgewacht, schaltet Philae alle 30 Minuten den Empfänger seines Kommunikationssystems ein und versucht dabei ein Signal von dem Kometenorbiter Rosetta zu empfangen. Diese Aktivierung des Kommunikationssystems kann der Lander bereits bei einem noch sehr niedrigen Energiestand durchführen.

„Zu diesem Zeitpunkt wissen wir aber noch nicht, dass er wach ist“, erläutert Koen Geurts diese zunächst nur passiv erfolgende Prozedur der Kontaktaufnahme. „Um uns eine Antwort zu schicken, muss Philae nämlich auch seinen Sender einschalten – und dafür benötigt er zusätzliche Energie.“ Es könnte also durchaus der Fall eintreten, dass der Lander zwar in 500 Millionen Kilometern Entfernung zu Erde bereits aus seinem Winterschlaf aufgewacht ist, seine Energiereserven aber noch nicht ausreichen, um sein Kontrollteam auf der Erde darüber in Kenntnis zu setzen. Insgesamt benötigt der Lander 19 Watt, damit er in Betrieb gehen und zudem eine aktive Kommunikation aufnehmen kann.

Derzeit ist geplant, dass Rosetta zunächst bis zum 20. März versuchen wird, einen Kontakt mit Philae herzustellen. Diese Versuche einer Kontaktaufnahme werden dabei zu Zeitpunkten erfolgen, an denen sich Rosetta mehr oder weniger direkt über dem vermuteten Standort des Landers befindet. Zum gleichen Zeitpunkt muss die Kometenoberfläche dabei zudem von der Sonne beleuchtet werden. Denn nur dann ’steht‘ Philae direkt im Sonnenlicht und wird über seine Solarpaneele direkt mit Energie versorgt.

„Sollten wir bis zum 20. März keinen Kontakt zu Philae aufbauen können, werden wir dies bei der nächsten Gelegenheit wiederholen“, so Dr. Stephan Ulamec. Die jetzt beginnenden Versuche einer Kontaktaufnahme gehen allerdings von einem optimistisch veranschlagten Szenario aus. Wahrscheinlicher ist dagegen, dass der Lander erst in den kommenden Monaten über genügend Energie verfügen wird, um auf eine ‚Anfrage‘ des Orbiters zu reagieren.

Blind Commanding

Bisher konnte der exakte Ort, an dem Philae letztendlich auf der Oberfläche von 67P zum stehen kam, trotz aller Bemühungen noch nicht identifiziert werden. Aus diesem Grund arbeitet das Philae-Operations-Team des DLR derzeit mit den Informationen, welche ihnen die Aufnahmen der CIVA- und der ROLIS-Kamera des Landers sowie die Erfahrungswerte bezüglich der Solarenergie aus dem November 2014 bieten.

„Wir gehen aber davon aus, dass die Solarpaneele von Philae durch etwas abgeschattet werden, was wir auf den bisherigen Bildern nicht sehen können“, so Dr. Koen Geurts.

Als erstes sollen deshalb immer wieder neue Kommandos an den Lander gesendet werden, welche das Heizen optimieren und den so eingesparten Energieaufwand für die Kommunikation zur Erde zur Verfügung stellen sollen. Selbst wenn Philae noch nicht genügend Energie zur Verfügung hat, um auf die Kontaktrufe des Orbiter zu antworten, könnte der Lander diese Kommandos empfangen und in die Praxis umsetzen.

Diese Prozedur wird auch als „Blindes Kommandieren“ bezeichnet und wurde zuvor an einem Bodenmodell des Landers, welches sich an dem für den Betrieb von Philae zuständigen Kontrollzentrum – dem DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln – befindet, ausführlich getestet. Aber auch für den Fall, dass die aufladbare Batterie von Philae die jetzt bereits mehrere Monate andauernde Kältephase nicht unbeschadet überstanden hat, wappnen sich die an der Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler.

„Wir arbeiten gerade daran, dass wir mit dem Lander und den Instrumenten dann zumindest während der Kometentage und somit bei direkter Sonnenbestrahlung arbeiten können“, so Dr. Koen Geurts weiter.

Telemetriedaten diktieren die weitere Vorgehensweise

Erst wenn Philae nicht nur aufwacht, sondern auch aktiv senden kann, wird der Kometenlander aktuelle Telemetriedaten zur Erde übermitteln, welche den beteiligten Ingenieuren einen Überblick über den gegenwärtigen ‚Gesundheitszustand‘ des Landers bieten werden.

„Diese Daten werden wir dann auswerten: Wie geht es der aufladbaren Batterie? Funktioniert noch alles am Lander? Welche Temperatur herrscht? Wieviel Energie erhält er?“, so Koen Geurts.

Abhängig von diesen Ergebnissen sind auch die weiteren wissenschaftliche Arbeiten, welche dann von Philae noch ausgeführt werden können. Kann die Batterie keine oder nur wenig Energie speichern, so bestimmt die während eines Kometentages zu gewinnende Sonnenenergie, ob man eventuell eine ‚abgespeckte‘ Version an Messungen durchführen kann. Zurzeit gehen die Wissenschaftler davon aus, dass Philae gegenwärtig während eines Kometentages etwa 1,3 Stunden lang direkt von der Sonne beleuchtet und somit auch mit Energie versorgt wird. Lädt die Batterie hingegen über einen längeren Zeitraum pro Kometentag – insgesamt dauert ein kompletter Tag-/Nachtzyklus auf 67P 12,4 Stunden – auf, dann könnte auch während der ‚Kometennacht‘ gearbeitet werden. In einem solchen Fall könnten beispielsweise auch Langzeitmessungen durchgeführt werden.

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Erstellt von Oliver Karger. Quelle: Arno Hecker / Raumfahrer.net / ESA

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 1×1 km bzw. 2×2 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!

Schauen Sie nochmal in die Live-Berichterstattung von Spacelivecast und Raumfahrer.net:

• 12.11.2014 – Landung auf dem Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko
• 12.11.2014 – Philae ist gelandet – live aus dem ESOC
• 12.11.2014 – Philae-Landung – der Plan und Updates aus dem DLR

Diskutieren Sie ansonsten im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
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Der Beitrag Wissenschaft auf 67P/Tschurjumov-Gerasimenko – Update erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Hofstätter. Quelle: NASA.

Aus den Aufnahmen des Burst Alert Telescope (BAT) an Board des Swift-Weltraumteleskops lässt sich ableiten, dass Schwarze Löcher in kollidierenden Galaxien höhere Mengen an Energie ausstrahlen, als andere. Die Daten erlauben daher Einblicke in die mögliche Zukunft des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße, die in ferner Zukunft mit Andromeda (M31) kollidieren wird.

Der Ausstoß von Energie eines Active Galaxy Nuclei (AGN) steigt in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Dabei wird etwa 10 Milliarden Mal mehr Energie abgegeben, als bei unserer Sonne. Dass eine Kollision dem zentralen Schwarzen Loch einer Galaxie mehr Energie zur Verfügung stellt, wurde schon von Theoretikern vermutet, jetzt aber von Swift bestätigt.

Vor den Untersuchungen durch das Swift-Weltraumteleskop war es nicht möglich, Aussagen über die Mehrheit der AGNs zu treffen, da diese von dichten Gaswolken umgeben sind. Diese blockieren ultraviolettes und sichtbares Licht. Infrarotaufnahmen werden meist von anderen Objekten (zum Beispiel Sternentstehungsregionen) in der Nähe beeinflusst und sind daher nicht gut verwendbar.

BAT hat bis jetzt den größten Katalog an Galaxien in harter Röntgenstrahlung aufgenommen. Es ist in der Lage, AGNs bis zu einer Entfernung von 650 Millionen Lichtjahren aufzunehmen. Dadurch sind die Wissenschaftler in der Lage, viele verschiedene AGNs miteinander zu vergleichen.

Die Studie wird am 20. Juni in “The Astrophysical Journal Letters” veröffentlicht.

Verwandte Websites:

• NASA Release

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Ein Beitrag von Lars-C. Depka. Quelle: Universität Rostock.

Sie bestehen ähnlich der Gasriesen Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem primär aus Wasserstoff und Helium. Die beobachtete Zusammensetzung der Gasplaneten ist nicht weiter verwunderlich, schließlich wird im gesamten Kosmos (unter Nichtberücksichtigung der Dunklen Materie) ein Gesamtanteil des Wasserstoffes von über 80% angenommen. Im Sonnensystem macht Wasserstoff 75% der gesamten Masse, bzw. 93% aller Atome aus. Umso größer ist natürlich das Interesse an der Beantwortung der Fragen bezüglich der inneren Struktur, dem Ursprung und der Entwicklung solcher Planeten.

Eines der grundlegenden Verständnisprobleme des Saturn war seit Jahrzehnten die Tatsache, dass er etwa doppelt soviel Energie an den Weltraum abgibt, als er von der Sonne erhält, was ohne das Vorhandensein einer internen Energieressource kaum vorstellbar wäre.

Als möglichen Kandidaten einer solchen planeteneigenen Energiequelle sieht man nun die Entmischung von Wasserstoff und Helium in großen Teilen des Planeteninneren an.

Im Erdkern herrschen Drücke von etwa 3,5 Millionen Atmosphären und entsprechend hohe Temperaturen. Verschwindend geringe Werte gegenüber dem, was im Inneren des Saturn vor sich geht. Die bei ihm herrschenden Kerndrücke erreichen vermutlich das 70 Millionenfache des irdischen, die Temperatur im tiefen Innenbereich übertrifft mit angenommenen 20.000 °C die der Sonnenoberfläche um das Drei- bis Vierfache.

Unter solchen extremen Bedingungen verkehren sich selbst grundlegende Eigenschaften der Hauptbestandteile des Planeten mitunter ins Gegenteil. Unter gewöhnlichen Bedingungen zeichnen sich Helium und Wasserstoff durch ihre gute Mischbarkeit untereinander aus. Diese Eigenschaft scheint sich bei einem Druck von etwa 1 Million Atmosphären in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur zu verlieren, die Entmischung setzt ein.

Infolge der Entmischung sinken die Heliumtröpfchen, durch die dichte Atmosphäre entsprechend gebremst, langsam in tiefere Schichten ab und geben dabei Gravitationsenergie frei, was der Schlüssel in der Lösung des Energierätsels des Saturn zu sein scheint. Als physikalische Ursache für die Entmischung wird die Leitfähigkeit des Wasserstoffes angesehen, die unter den Extrembedingungen des Saturn einsetzt, währenddessen das Helium nichtleitend verbleibt.

Im Unterschied zum größeren Jupiter sind bei Saturn diese Entmischungsbedingungen bis zum Kern hin erfüllt, beim wärmeren Jupiter findet Endmischung der Hauptbestandteile – wenn überhaupt – lediglich in einer kleinen Schicht statt. Insofern unterscheiden sich die inneren Gegebenheiten der beiden größten Gasplaneten des Sonnensystems doch erheblich voneinander. Eine der zentralen künftigen Fragestellungen in diesem Zusammenhang lautet also, ob die Gasgiganten eine Schichtstruktur besitzen, wie diese aufgebaut sein könnte und in welcher Tiefe die Grenzen zwischen den Schichten verlaufen.

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Autor: Christine Gnahm

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Typische Neutronensterne besitzen eine Masse zwischen ein und zwei Sonnenmassen und einen Radius von etwa 11 km. Man kann sie in fünf Hauptregionen einteilen: Die Atmosphäre, die äußere und innere Kruste und den äußeren und inneren Kern.

Atmosphäre

Atmosphäre und Oberfläche eines Neutronensternes sind nur wenige Zentimeter dick und enthalten einen zu vernachlässigenden Anteil der Neutronensternmasse. Jedoch beeinflusst die Oberflächenschicht maßgeblich den Transport und die Abgabe thermischer Energie, während die Atmosphäre das ausgesandte Photonenspektrum festlegt. Sie besteht aus einem Plasma aus Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff und Eisen, das den extremen Magnetfeldern um 10¹² G und einer enormen Schwerebeschleunigung g=10¹³-10¹⁴ cm/s², eine Billion mal so stark wie die der Erde, ausgesetzt ist. Um dieser Anziehungskraft zu entkommen, müssten sich Teilchen mit einem Drittel der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die Gravitation ist so stark, dass Berge auf Neutronensternen höchstens einige Millimeter hoch sein könnten.

Äußere und innere Kruste

Die äußere Kruste besteht überwiegend aus Atomkernen, die von einem Elektronengas umgeben sind, und ist einige hundert Meter dick. Innerhalb der ersten zehn Zentimeter Tiefe steigt die Dichte bereits um drei Größenordnungen von 10³ g/cm³ auf 10⁶ g/cm³ an. Diese Oberflächenschicht besteht aus Eisen-Kernen, die wie bei Festkörpern in einem Gitter angeordnet sind. Ab einer Dichte von 10⁶ g/cm³ stellt Eisen allerdings nicht mehr den stabilsten Kern dar. Die Protonen des Eisenkerns fangen Elektronen ein und werden zu Neutronen. So entstehen Kerne mit immer höherem Neutronenanteil, die aus bis zu 200 Nukleonen (Neutronen und Protonen) bestehen. Dabei sind nur noch zehn bis zwanzig Prozent der Kernbausteine Protonen. Normalerweise würden Kerne mit einem so großen Neutronenanteil sofort wieder zerfallen – aber bei diesen hohen Dichten sind sie stabil. Da die Fermieenergie mit wachsender Dichte steigt, liegen alle Energieniveaus, die durch den Beta-Zerfall erreichbar wären, unterhalb der Fermi-Energie und sind schon mit Elektronen besetzt – das Pauli-Prinzip verbietet also den Zerfall der Kerne.

Die Tiefe, in der 4.3 ^. 10¹¹ g/cm³ erreicht wird, markiert den Übergang zur inneren Kruste. Diese Dichte wird als „neutron-drip-density“ bezeichnet. Bei dieser Dichte ist die Fermienergie so hoch, dass es keine Energie mehr kostet, ein Neutron aus dem Kern zu entfernen. Die Neutronen beginnen deshalb, aus den Kernen „herauszutröpfeln“. Diese freien Neutronen sind entartet, das heißt, ihre quantenmechanischen Eigenschaften bestimmen ihr Verhalten. Je weiter die Dichte ansteigt, desto mehr Neutronen verlassen die Atomkerne, bis beim Übergang zum Neutronensternkern in mehreren Kilometern Tiefe die gesamte Materie als Flüssigkeit aus entarteten Protonen, Neutronen, Elektronen und Myonen vorliegt.

Äußerer und innerer Kern

Der Kern macht etwa 99% der Neutronensternmasse aus. Am Übergang zwischen Kruste und Kern beginnen die Atomkerne, sich zu berühren: Die Dichte von Atomkernen, 2.8 ^. 10¹⁴ g/cm³, ist erreicht. Der äußere Kern besteht aus einer elektrisch neutralen Flüssigkeit aus entarteten Neutronen, Protonen, Elektronen und Myonen im Beta-Gleichgewicht (es finden gleich viele Beta⁺– wie Beta^–-Zerfälle statt).

Wo die Dichte das Zwei- bis Dreifache der Nukleonendichte übersteigt, beginnt der innere Kern. Es ist unsicher, wie groß die Dichte im Zentrum der Neutronensterne wird. Man vermutet, dass sie auf das Fünf- bis Fünfzehnfache der Nukleonendichte ansteigen kann. Wie sich die Materie bei so extremen Dichten verhält, ist bisher ebenfalls nur Spekulation. Es gibt vier Hauptannahmen, wie der innere Kern aufgebaut sein könnte:

Zum einen könnte es zur „Hyperonisierung“ der Materie kommen, also zur Bildung von Hyperonen. Hyperonen gehören zu den Baryonen, den Teilchen, die aus drei Quarks aufgebaut sind. Auch das Neutron und das Proton sind Baryonen. Bei Hyperonen ist jedoch mindestens eines der drei Quarks ein „strange“-Quark. Exotischere Modelle vermuten die Bildung von Bose-Einstein-Kondensaten aus Pionen oder Kaonen (Teilchen, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen) bzw. einen Phasenübergang zu ungebundener Quarkmaterie. Aber nur sogenannte Hypernuklei – Kerne aus Nukleonen und Hyperonen – wurden bereits im Labor untersucht.

Supraleitung und Superfluidität

Auf der Erde kennt man Superfluidität und Supraleitung nur bei extrem niedrigen Temperaturen. In einem Supraleiter kann Strom ohne Widerstand fließen. Fließt Strom durch einen Ring aus supraleitendem Material, so bricht dieser niemals ab. Ein Superfluid besitzt eine ähnliche Eigenschaft wie der Supraleiter: Die superfluide Flüssigkeit fließt ohne Reibung. Wenn ein Superfluid rotiert, wird es nicht gebremst.

Bei den extremen Dichten in Neutronensternen liegt die kritische Temperatur, unterhalb derer Supraleitung und Superfluidität eintritt, sehr viel höher als auf der Erde: In der Kruste beträgt sie je nach Modell zwischen hundert Millionen und zehn Milliarden Kelvin. Wird die kritische Temperatur unterschritten, könnte die Neutronenflüssigkeit in der inneren Kruste ein Superfluid bilden. Ein solches Superfluid hätte Einfluss auf das Abkühlungsverhalten des Neutronensterns. Auch die Neutronen im äußeren Kern könnten ein Superfluid bilden, während für die Protonen die Bildung eines Supraleiters denkbar ist.

Fermi-Energie und Pauli-Verbot Elektronen sind wie alle Teilchen mit halbzahligem Spin (Fermionen) dem Pauliprinzip unterworfen. Dieses besagt, dass zwei Fermionen nicht in all ihren Eigenschaften (Energie, Drehimpuls und Spin) übereinstimmen dürfen. Wie in einem Atomkern gibt es auch im entarteten Elektronengas eines Neutronensterns diskrete Energieniveaus. Durch das Pauliprinzip passen in jedes dieser Niveaus nicht mehr als zwei Elektronen – und diese beiden müssen sich in ihrem Spin unterscheiden. Die Energieniveaus werden von unten nach oben mit Elektronen aufgefüllt. Die höchste Energie, die noch mit Elektronen besetzt ist, wird Fermienergie genannt. Alle Energienniveaus unterhalb der Fermienergie sind „voll“, es „passt“ kein zusätzliches Elektron mehr hinein.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Caltech/Wikipedia.

Gemeinhin wird angenommen, dass der Urknall alle Spuren von dem ausgelöscht hat, was vor ihm war. Astrophysiker am California Institute of Technology (Caltech) haben in der Dezemberausgabe des Journals Physical Review D nun neue theoretische Interpretationen von Messergebnissen zu diesem Thema vorgelegt. Mark Kamionkowski, Robinson-Professor der Theoretischen und Astrophysik am Caltech, die Doktorandin Adrienne Erickcek und der wissenschaftliche Mitarbeiter Sean Carroll schlagen ein mathematisches Modell vor, mit dem eine Anomalie des Universums bezüglich der Verteilung seiner Strahlung und Materie erklärt werden könnte.

Ihre Forschungen drehen sich um das Phänomen der kosmischen Inflation: Alan Guth schlug schon 1980 vor, dass sich das Universum unmittelbar nach dem Urknall ganz außerordentlich schnell, mit Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt haben könnte, um bestimmte heutige, überraschend homogene Eigenschaften des Universums zu erklären. In ihrer einfachsten Form sagte die Inflationstheorie gar eine völlig homogene Gleichverteilung von Strahlung und Materie voraus. So homogen ist unser heutiges Universum allerdings auch wieder nicht, und genau für diese kleinen Variationen interessieren sich die Forscher.

Die kosmische Hintergrundstrahlung (auch genannt CMB, Cosmic Microwave Background) ist eine Form von elektromagnetischer Strahlung, von der man annimmt, dass sie schon 400.000 Jahre nach dem Urknall aufzutreten begann. Noch heute kann man sie weitgehend gleichmäßig aus allen Richtungen empfangen. Die Hintergrundstrahlung wurde in den letzten Jahren hauptsächlich mit dem Satelliten WMAP (Wilkinson Microwace Anisotropy Probe) untersucht. „Wenn Ihre Augen Radiofrequenzen sehen könnten, würden Sie den gesamten Himmel glühen sehen. Das ist es, was WMAP sieht“, erläutert Kamionkowski. Die Hintergrundstrahlung wird heute als ein Nachglühen des Urknalls interpretiert, das zu einer schwachen Mikrowellenstrahlung abgeklungen ist, während das Universum sich 13,7 Milliarden Jahre lang ausgedehnt hat.

Bis vor Kurzem waren diese Messungen konsistent mit Guths Inflationstheorie – minimale Fluktuationen waren zwar messbar, schienen aber überall dieselben zu sein. Vor ein paar Jahren sahen sich einige Forscher, darunter eine Gruppe um Krzysztof Gorski vom JPL der NASA, die WMAP-Daten einmal genauer an. Sie entdeckten, dass die Fluktuationen der Hintergrundstrahlung eben nicht in allen Richtungen symmetrisch sind: Die Messungen der Sonde enthüllen interessanterweise in der einen Hälfte des Himmels ausgeprägtere „Sprenkelungen“ als in der anderen.

„Dies ist eine beglaubigte Anomalie“, merkt Kamionkowski an. Sie widerspricht der Inflationstheorie. „Aber da diese Theorie alles Andere so gut erklärt, dürfte es noch zu früh sein, sie zu verwerfen.“ Stattdessen suchte das Team die Theorie so in ihre Mathematik einzubeziehen, dass sie die Asymmetrie erklären kann.

Schon Guth ging von einem skalaren Quantenfeld namens „Inflaton“ als Motor der Inflation des sehr frühen Universums aus. Die Kamionkowski-Gruppe testete nun zunächst, ob die Intensität dieses Feldes möglicherweise auf beiden Seiten des Universums unterschiedlich gewesen sein könnte. Dies funktionierte aber nicht – sie fanden heraus, dass, wenn sie den Mittelwert des Inflatons änderten, sich dadurch sowohl der Mittelwert als auch die Amplitude der Energievariationen im Raum änderten. So wandten sie sich einem zweiten Energiefeld zu, dem sogenannten „Curvaton“, das zuvor schon als hauptverantwortliche Komponente der Fluktuationen der Hintergrundstrahlung vorgeschlagen worden war. Sie führten eine Perturbation des Curvatonfeldes ein, also kleine Abweichungen durch Störeinflüsse, und es erwies sich, dass dies nur die Variationen der Temperatur von Punkt zu Punkt beeinflusste, während sich ihr Mittelwert diesmal nicht änderte.

Das neue Modell sagt laut Kamionkowski mehr kalte als warme Flecken in der Hintergrundstrahlung voraus. Erickcek ergänzt, dass diese Voraussage durch den Satelliten Planck überprüft werden wird, eine internationale Mission unter Führung der ESA mit wesentlicher Beteiligung der NASA. Der Start von Planck ist für April 2009 geplant.

Die Perturbation, die die Forscher einführten, könnte nun einen flüchtigen Blick auf das eröffnen, was vor dem Urknall war. Unser Universum, dessen Zeit und Raum mit dem Urknall begannen, könnte hier eine letzte schwache Ahnung von Verhältnissen geerbt haben, die in einer Zeit vor unserer Zeit geherrscht haben mögen. „Egal was da war, es ist natürlich beobachtungstechnisch wie hinter einem Schleier verborgen“, sagte Kamionkowski. „Wenn unser Modell sich als zutreffend erweisen sollte, haben wir hier eine Chance, hinter diesen Schleier zu sehen.“

Raumcon:

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Autor: Gero Schmidt und Martin Ollrom.

Es gibt zwei Grundtypen: nuklear-thermische Triebwerke mit festem und mit gasförmigem Kern (Solid Core Nuclear Rocket-SCNR und Gas Core Nuclear Rocket-GCNR). Hier soll vor allem auf solche mit festem Kern eingegangen werden, da deren Entwicklung sehr viel weiter fortgeschritten ist, als die von Triebwerken, die einen gasförmigen Kern nutzen. Bis heute wurde kein Prototyp eines Triebwerks mit gasförmigem Kern gebaut und viele technische Fragen sind noch ungeklärt. Nuklear-thermische Triebwerke mit Festkernreaktor funktionieren folgendermaßen: Der Treibstoff (in aller Regel flüssiger Wasserstoff; aufgrund seines geringen Molekülgewichts lassen sich mit ihm die höchsten Ausströmungsgeschwindigkeiten erreichen) wird mittels einer Turbopumpe zur Kühlung zuerst durch alle Triebwerkskomponenten, die nicht zum Reaktorkern gehören, gepumpt; zum Beispiel durch die Schubdüse, die andernfalls bei den auftretenden Temperaturen schmelzen würde (regenerative Kühlung wie beim chemischen Triebwerk). Dann gelangt er in den Kern selbst; er fließt durch die Zwischenräume der heißen Brennelemente, wo er augenblicklich gasförmig wird und auf eine Temperatur von 2000-3000° C erhitzt wird und expandiert. Durch die Düse wird die thermische Energie des Treibstoffs in kinetische Energie umgewandelt und das mit hoher Geschwindgkeit ausströmende Gas erzeugt Schub. Ein Teil des Wasserstoffs wird abgezweigt, um den Gasgenerator anzutreiben, der wiederum die Turbopumpe antreibt. Die erreichten Ausströmungsgeschwindigkeiten bei nuklear-thermischen sind etwa doppelt so hoch wie bei chemischen Triebwerken, die besten bisher gebauten Triebwerke erreichten einen spezifischen Impuls von etwa 900s. Der Massendurchsatz ist jedoch geringer, so dass chemische Triebwerke trotzdem den höheren Schub aufweisen. Die Eigenschaften der verwendeten Materialien setzen den Temperaturen, auf die der Treibstoff aufgeheizt werden kann, Grenzen, und damit den erreichbaren Ausströmungsgeschwindigkeiten.
Bei Triebwerken mit gasförmigem Kern versucht man eben dieses Problem zu umgehen: Der Kernbrennstoff wird gasförmig (damit fällt die Temperaturgrenze weg) und die bei der Spaltung des Gasatome entstehende Hitze wird genutzt um den durchströmenden Treibstoff durch direkten Kontakt zu erhitzen, wobei sich Kernbrennstoff und Treibstoff vermischen und durch eine Düse ausströmen. Die Schwierigkeit besteht unter anderem in den enormen Drücken, die bei diesem Prozess auftreten, und darin, die Verluste an Kernbrennstoff gering und seinen Zustand stabil zu halten. Solche Triebwerke hätten aber, sollten sie eines Tages gebaut werden, herausragende Eigenschaften: Ausströmgeschwindigkeiten um 50 km/s würden einen spezifischen Impuls von 5000-6000s ermöglichen.

Bei der Kernspaltung, die die Energie liefert, läuft folgender Prozess ab: Atome, oder genauer gesagt, Isotope (Atome mit abweichender Kernstruktur; die Isotope eines bestimmten Elements enthalten im Kern alle dieselbe Anzahl von Protonen aber eine abweichende Anzahl von Neutronen, haben also ein anderes Atomgewicht) mit einer besonders hohen Anzahl von Kernteilchen (Nukleonen) werden mit Hilfe von Neutronen gespalten. Das Uran-Isotop U235 ist das einzige natürlich vorkommende Nuklid, bei dem schon die beim bloßen „Andocken“ eines Neutrons freiwerdende Bindungsenergie ausreicht, es zu spalten. Dieselbe Eigenschaft weisen sonst nur noch U233 und Pl239 auf, die jedoch nicht in der Natur vorkommen, sondern synthetisch hergestellt werden müssen. Bei der Kernspaltung wird die Bindungsenergie, die vorher die Protonen und Neutronen im Kern zusammenband, zum Teil in Form von Wärme freigesetzt. Außerdem werden weitere Neutronen frei, die nun ebenfalls Atomkerne spalten, so dass eine Kettenreaktion in Gang kommt.
Grundsätzlich unterscheidet man zwei verschiedene Reaktortypen: schnelle und thermische Reaktoren. Der Hauptunterschied ist der, dass schnelle Reaktoren im Gegensatz zu thermischen Reaktoren ohne einen Moderator arbeiten. Ein Moderator ist ein Material, welches die bei Kernspaltungsreaktionen auftretenden Neutronen abbremsen und somit die Wahrscheinlichkeit erhöhen soll, dass sie „eingefangen“ werden und so weitere Spaltungen auslösen. Schnelle Reaktoren brauchen somit weit mehr Brennstoff/spaltbares Material, um die Kettenreaktion am laufen zu halten als thermische Reaktoren, welche wie gesagt einen Moderator nutzen. Man sagt: Sie brauchen eine höhere kritische Masse spaltbaren Materials.
Nun gibt es auch noch zwei verschiedene Arten von thermischen Reaktoren: homogene thermische und heterogene thermische Reaktoren. Bei homogenen Reaktoren liegt der Moderator in unmittelbarer Nähe zum Kernbrennstoff, d.h. er muss sehr hohen Temperaturen widerstehen können. Hier kommt ausschließlich Graphit in Frage, doch auch dieser Soff braucht einen Schutzüberzug, um dem vorbeiströmenden heißen Wasserstoff standzuhalten.
Eine Standardanordnung für einen heterogenen Reaktor sieht folgendermaßen aus: Der Moderator (in diesem Fall identisch mit dem Reflektor, einem Material, das dem Kern entwichene Neutronen diesem wieder zuführt) umschließt den Kern und ist thermisch von diesem isoliert. Somit können auch andere (effektivere) Moderatormaterialien zum Einsatz kommen, da die Eingrenzung durch Temperaturwiderstandsfähigkeit wegfällt; es können z.B. leichtes und schweres Wasser oder Beryllium als Moderator verwendet werden. Der Moderator/Reflektor sorgt wie gesagt dafür, dass möglichst wenige Neutronen aus dem Kern entweichen und erfüllt somit dieselbe Aufgabe wie ein Moderator in einem homogenen Reaktor: Die Wahrscheinlichkeit für Kernspaltungen erhöhen.
Die Steuerung der Kettenreaktion erfolgt in nuklear-thermischen Triebwerken mit Hilfe von Steuerstäben, die, je nachdem, ob die Leistung des Reaktors erhöht oder gesenkt werden soll, mehr oder weniger tief in den Kern eingeführt werden. Sie sind aus einem Material gefertigt, welches Neutronen besonders gut absorbiert und somit die Anzahl der Kernspaltungen senken kann. Eine weitere wichtige Komponente des nuklear-thermischen Triebwerks ist eine wirksame Abschirmung gegen schnelle Neutronen und Gammastrahlen, die bei Kernspaltungen entstehen. Als Neutronenschild fungiert der Treibstoff, also Wasserstoff, und gegen Gammastrahlen eignen sich schwere Elemente wie Blei als Schild.

Geschichte
Schon sehr früh machte man sich Gedanken über den Einsatz nuklearer Energiequellen in der Raumfahrt. Der erste war wohl Robert Goddard (1906/7) wenn auch der Franzose Robert Esnault-Pelterie solche Ideen erstmals in der Öffentlichkeit vertrat. Andere Pioniere der Raumfahrt wie Oberth oder Ziolkowsky ignorierten die Möglichkeiten nuklearer Antriebe oder hatten große Zweifel, was ihre praktische Umsetzung anbelangte. Konkreter war schon die Idee einer Nuklearrakete von Krafft Ehricke (1939).
Nach dem zweiten Weltkrieg dachte man über die Nutzung von Nukleartriebwerken in Langstreckenraketen nach, was sich jedoch durch die fortschreitende Verbesserung chemischer Triebwerke erübrigte.
Die tatsächliche Entwicklung begann in den USA 1956 mit dem Start des ROVER-Programms. Ziel war es, einen Kernreaktor für den Einsatz in einem entsprechenden Triebwerk zu entwickeln. 1963 startete das NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)-Programm, welches auf ROVER aufbaute und das bis heute am weitesten entwickelte nuklear-thermische Triebwerk hervorbrachte und zahlreiche erfolgreiche Tests am Boden durchführte (NERVAs Vorgänger waren Triebwerke namens KIWI, die von Anfang an ausschließlich zu Testzwecken dienten und niemals fliegen sollten). Ursprünglich sollte NERVA oder eine weiterentwickelte Version dann als Oberstufe (dritte Stufe in diesem Fall) einer Saturn V zum Einsatz kommen. Die Testflüge sollten Mitte der 70er Jahre beginnen und schließlich interplanetare bemannte Missionen in den 80er Jahren ermöglichen, doch Budgetkürzungen und Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Umweltverträglichkeit verhinderten dies. Das Programm wurde 1972 endgültig eingestellt.
Während der kurzlebigen Weltraumerforschungs-Initiative (Space Exploration Initiative, 1989-1992) von Präsident Bush Sr. gab es einige Studien und auch das US-Militär startete Ende der 80er Jahre ein Entwicklungsprogramm namens „Timberwind“. Einsatzfähige Triebwerke wurden aber nach NERVA in den USA nicht mehr entwickelt. Auch in Russland bzw. der früheren Sowjetunion gab es Anstrengungen, nuklear-thermische Triebwerke zu bauen, doch auch hier wurden die Prototypen lediglich am Boden getestet. Das einzige Triebwerk, das bis zu einer mit NERVA vergleichbaren Stufe entwickelt wurde, trug die etwas kryptische Bezeichnung RD-0410. Die Entwicklungsarbeiten liefen von 1965-1994. Dessen geplanter Nachfolger, RD-0411, ein Triebwerk, das für russische bemannte Marsmissionen eingesetzt werden sollte, wurde nie gebaut. Momentan gibt es nirgends auf der Welt Entwicklungsprogramme für nuklear-thermische Triebwerke, doch könnte sich das bald ändern, nun da die NASA wieder ernsthaft über bemannte Mond- und Marsmissionen nachdenkt.

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Ein Beitrag von Roman Polak. Quelle: SpaceFlight Now.

Ende nächsten Monat schickt die NASA ein neues Teleskop in die Umlaufbahn. Auf eine Höhe von ca. 600 km wird das neue Teleskop, das den Namen Swift trägt, die Erde umkreisen und ständig auf der Suche nach Gamma-Strahlen sein.

Wenn Swift einen Gamma-Strahl findet, misst es dessen Helligkeit und Entfernung. Noch dazu wird es dann einen Blick zu der Ausbruchsstelle der Gamma-Strahlen und in die nähere Umgebung werfen, um festzustellen wie dieser Ausbruch zu Stande kam. „Gamma-Strahlen Ausbrüche gelten als das größte Geheimnis in der Astronomie, seit ihrer Entdeckung vor 35 Jahren“, meint Dr. Neil Gehrels, Leitender Wissenschaftler des Swift-Projekts vom NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Das Schwierige beim Auffinden von Gamma-Strahlen Ausbrüchen ist, dass sie nur wenige Millisekunden bis maximal ein paar Minuten sichtbar sind und danach nie wieder am selben Fleck auftauchen. Die Energie, die Gamma-Strahlen Ausbrüche ausstoßen, ist 100 Milliarden mal größer als die Energie, die unsere Sonne im ganzen Jahr erzeugt. Nach diesem Ausbruch kann es passieren, dass er noch Tage oder Wochen nachglüht, das ist allerding nur bei einem kleinen Teil der Ausbrüche der Fall.

Astrophysiker haben derzeit zwei Theorien, wie es zu solchen Gamma-Strahlen-Ausbrüchen kommen kann, beiden Theorien stehen mit Schwarzen Löchern in Verbindung. Die erste Theorie wäre, dass durch das Sterben eines massereichen Sterns – auch Supernova genannt – ein Schwarzes Loch entsteht, durch dieses kommen dann die Ausbrüche zustande. Die zweite Theorie wäre, dass zwei Neutronensterne jeweils im Orbit des anderen sind und schließlich einmal kollidieren. Dadurch würde dann wieder ein Schwarzes Loch entstehen und dieses sollte dann zu dem Ausbruch führen. Die Wissenschaftler hoffen, dass das 250 Millionen Dollar teure Projekt endlich eine richtige Lösung liefert, und dass man herausfinden kann, warum ein Ausbruch kürzer oder länger dauert als ein anderer.
„Swift ist genau das richtige Instrument, welches wir brauchen, um dieses Geheimnis zu lüften. Eines der Instrumente wird den Ausbruch entdecken, währenddessen werden zwei Teleskope hochauflösende Bilder des Ausbruchs machen und herumschwenken, um genau Aufnahmen liefern zu können. Ebenfalls zur gleichen Zeit, wird Swift den Wissenschaftlern und Observatorien eine „E-Mail“ schicken, damit diese den Ausbruch in Echtzeit bewundern können“, sagt Gehrels.

Das Swift-Teleskop hat seinen Namen von Vögeln, weil er sehr flink sein muss um so einen Ausbruch zu finden und aufzeichnen zu können. Es wird geschätzt, dass Swift in seiner zwei Jahre andauernden Mission ca. 200 Ausbrüche aufzeichnen wird. Das Projekt wird nicht nur von den USA allein, sondern auch von Großbritannien und Italien unterstützt. Ursprünglich sollte Swift am 7.Oktober starten, die Schäden, die Hurrikan „Frances“ hinterlassen hat, haben die Wissenschaftler aber gezwungen den Starttermin zu verschieben.

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Autor: Martin Ollrom und Felix Korsch und Gero Schmidt

Diese Antriebe werden seit längerer Zeit in Raumsonden zur Lageregelung eingesetzt, aber erst seit 1998 als Primärantrieb. Damals startete Deep Space 1 als die erste mit Ionenantrieb ausgestattete Raumsonde. Die Mission war ein voller Erfolg. Jedoch befinden sich viele Konzepte dieser noch recht jungen Technologie in Entwicklung. Europa zog im Jahre 2003 nach und stattete die Mondsonde SMART–1 mit einem Ionenantrieb aus.

Der Ionenstrahl besteht aus einem leicht ionisierbaren Gas. Hier sind zum Beispiel Ammoniak und Xenon geeignet. Das Gas wird beschleunigt und ausgestoßen. Dabei wird das Gas zunächst ionisiert. Dies geschieht meist durch ein „Elektronen-Bombardement“ oder mittels Berührung einer heißen Metalloberfläche. Das ionisierte Gas kann dann in einem elktrischen Feld beschleunigt werden (zwischen 30 und 200 Kilometer pro Sekunde). Die thermische Barriere der Ausstoßgeschwindigkeit der Partikel kann hier um das Vielfache überschritten werden, während sie beim chemischen Antrieb bereits erreicht ist. Die zur Ionisierung nötige Energie muss von Solarzellen oder von einem Kernreaktor zugeführt werden. Jedoch ist der Kernreaktor eine umstrittene Energiequelle, vor allem dann, wenn die Raumsonde, die ihn verwendet, einige Swing-By Manöver an der Erde vornehmen soll. Solarzellen oder sonstige Energiequellen wiegen meist mehr als der Antrieb selbst. Die Effektivität des Ionenantriebes hängt also zum großen Teil von der benutzten Energiequelle ab.

Umsetzung
Man unterscheidet beim Ionenantrieb zwischen sechs Arten:

• Elektrostatische Antriebe: Als Treibstoff wird hier ein Gas verwendet, das ein hohes Molekulargewicht hat, leicht verdampfbar und leicht ionisierbar ist. Alkalielemente wie Cäsium und Rubidium, Edelgase wie Xenon, Krypton sowie Quecksilber erfüllen diese Eigenschaften. Hier ist Xenon der absolute Favorit, weil es bereits gasförmig vorliegt. Das ionisierte Gas wird hier in einem elektrischen Feld beschleunigt. Hier wird ein Wirkungsgrad von 75 Prozent erreicht oder eine maximale Auströmungs-Geschwindigkeit von 40.000 Metern pro Sekunde.
• Elektrothermische Antriebe: Dieser Antrieb ist dem chemischen Antrieb am nächsten verwandt. Es findet keine Verbrennung statt, sondern der Brennstoff wird über einen Lichtbogen auf bis zu 20.000 Kelvin erhitzt. Auch hier erfolgt der Austritt über Düsen, ähnlich dem chemischen Antrieb. Die erreichbare Ausströmungs-Geschwindigkeit von 20.000 Metern pro Sekunde liegt hier um ein Vielfaches höher als bei chemischen Antrieben, bleibt aber in Vergleich zu anderen Elektrischen Antrieben deutlich zurück. Hier wird als Brennstoff sehr häufig Wasserstoff benutzt, da hier die höchsten Ausströmungs-Geschwindigkeiten erreichbar sind. Trotzdem bleibt der Wirkungsgrad mit maximal 20 Prozent relativ gering.
• Elektromagnetische Antriebe: Dieser Antrieb stellt die Weiterentwicklung des Elektrothermischen Antriebes dar. Allerdings wird das Plasma nicht über eine Düse herausgeleitet, sondern wird durch ein magnetisches Feld abermals beschleunigt. So lässt sich die Ausströmungs-Geschwindigkeit auf bis zu 70.000 Meter pro Sekunde steigern, der Wirkungsgrad wächst auf 50 Prozent.

Entwicklung
Der Ionenantrieb wurde in den 1990er Jahren erstmals als Haupttriebwerk auf Raumsonden eingesetzt, wie zum Beispiel Deep Space 1 und SMART-1. Erste Pläne eines Ionenantriebes gehen aber schon auf den US-Raketenpionier Robert Goddard zurück. Nach Herrn Goddard wurde schließlich auch das NASA Goddard Space Flight Center benannt. Nicht nur Goddard sondern auch Hermann Oberth und Wernher von Braun wird ein gewichtiger Teil der Ionenantrieb-Forschung zugeschrieben. Damals erkannte man allerdings, dass noch viele Basistechnologien zur bemannten Raumfahrt fehlten und so bekam die bemannte Raumfahrt erst höhere Priorität. Erste Tests wurden in den 70er Jahren durchgeführt, die unter der Regie des Militärs stattfanden. Der Erfolg war aber eher mäßig und der große Durchbruch gelang damals noch nicht. Das Cäsium und das Quecksilber, das verwendet wurde, griffen die Apparaturen zu stark an, so dass sie nicht wieder verwendbar waren. Nach der Umstellung auf Edelgase, wie zum Beispiel Xenon, konnte in dieser Beziehung eine deutliche Verbesserung vermeldet werden. In den 80er Jahren kam diese Technologie dann in Militärsatelliten zum Einsatz, in West wie Ost. Geostationäre Satelliten benutzen heute vorzugsweise diesen Antrieb, denn wegen kleinen Bahnkorrekturen braucht man keinen chemischen Antrieb. Neue Triebwerke die auf der alten Version des Ionenantriebes aufbauen, sind noch in Entwicklung wie zum Beispiel der:
RITA Antrieb, bei dem Radiofrequenzen zur Ionisierung verwendet werden und der so genannte
Kaufmann Antrieb, der eine Weiterentwicklung des Lichtbogentriebwerkes darstellt. Die NASA entwickelt unter dem Codenamen VASIMR einen neuen Plasma-Antrieb, der den Nachteil des Ionen-Antriebes, nämlich den geringen Schub, ausgleichen soll.

Ausblick

Die Perspektiven des Ioneantriebes sind gut. Die bisher entwickelten Antriebe können erst als Basis des Potenzials angesehen werden. In Zukunft werden viele Raumsonden mit diesem Antrieb ausgestattet sein, sobald das Handicap mit dem geringen Schub aus der Welt geschafft ist. Leider ist er nicht für alle Missionen geeignet, da er erst auf langen Distanzen sein Potenzial ausspielen kann und so ist die Mondsonde SMART 1 vielleicht nicht gerade die beste Prüfung für diesen Antrieb. Außerdem ist im äußeren Sonnensystem die Sonneneinstrahlung schon so gering, dass mit heutigen Solarpaneelen kaum genug Energie erzeugt werden kann. Der elektrische Antrieb hat sicher beste Aussichten, das Erbe des chemischen Antriebes anzutreten…

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: UniverseToday.

Das passiert auch wenn auf der Sonne gewaltige Sonnenflecken umherwandern. So auch letzten Oktober als die gewaltigsten Sonnenflecken waren die jemals gemessen wurden. Damals wurde das Sonnenlicht sogar um 0.3 Prozent weniger. So war es auch beim Venustransit 2004, wenn auch nicht so extrem. Die Venus hielt wohl einiges an der Energie die die Erde normalerweise treffen auf. Am meisten merkte es der SORCE Satellit als die Venus direkt in einer Linie zwischen Erde und Sonne war. Ein Venustransit tritt alle 122 Jahre auf mit zwei achtjährigen Einschüben. Tatsächlich sind wir gerade bei einem solchen Einschub und der nächste wird im Jahre 2012 stattfinden. „Man könnte sagen die Venus hat sich zwischen uns und der Energiequelle geschoben und einiges abgeblockt“, erklärt Gary Rottman, Teamchef des SORCE Teams. Das wurde auch gemessen als letzten Oktober die vielen Sonnenflecken auf der Sonne waren.

Damals hielt die Abweichung von 0.3 Prozent vier Tage an. Scheinbar wurde viel Energie abgeblockt als die Sonnenfleckengruppen über die Sonne wanderten. Der NASA Satellit SORCE steht natürlich weit im Schatten der großen Hubble, Spitzer und Chandra leistet aber genausoviel auf seinen Sektor. Er untersucht jeden Tag die Erdatmosphäre und die Sonnenenergie die auf sie trifft. So lässt sich ziemlich genau die Aktivitäten auf der Sonne abstoppen. So haben die Wissenschaftler einen nicht ganz unscheinbaren Zusammenhang zwischen Sonnenflecken und Venustransits gefunden.

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Ein Beitrag von Andreas Tramposch. Quelle: Spaceflight Now.

Bisher gab es zwei Theorien, welche die Eigenschaften des Weltalls beschreiben sollten: die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie. Beide sind jedoch unvollständig und lassen einige Fragen unbeantwortet. Die Stringtheorie versucht die große (gravitationsbezogene) und kleine (atomare) Physik zu vereinigen.
Kritiker jedoch vorspotteten die Stringtheorie als Philosophie, die nicht getestet werden kann. Wie auch immer kann sich Richard Easther und sein Wissenschaftlerteam von der Yale Universität vorstellen, dass sich Beweise für die Stringtheorie mittels genauer Beobachtung und sorgfältiger Messung und Auswertung des Cosmic Microwave Background (CMB) (kosmische Hintergrundstrahlung) finden würden.

Die Stringtheorie offenbart sich nur bei extrem kurzen Distanzen und extrem hohen Energien. Die Planck-Konstante ist die theoretisch kürzesete Distanz, die gefunden werden kann. Mit einer Strecke von 10^-30 Meter ist zehn Billionen Billionen Mal größer als ein winziges Wasserstoffatom. Die größten Teilchenbeschleuniger erzeugen mit 10^-15 elektronischen Volt bei kollidierenden subatomaren Teilchen hohe Energien. Dieses Energielevel könnte die Quantentheorie offenbaren, aber ist immer noch um ganze ein Billiarden Mal geringer, als die Energie, die erforderlich ist um die Stringtheorie zu beweisen. Wissenschaftler erkennen, das sie weder diese extrem kurze Distanz noch die extrem hohe Energie aufbringen können um die Stringtheorie zu beweisen.

Wissenschaftler behaupten, dass die fundamentalen Kräfte des Weltalls, das sind die Gravitation (von der allgemeinen Relativitätstheorie definiert), Elektromagnetismus, schwache radioaktive und starke Nuklearkräfte (alle von der Quantentheorie definiert), bei dem extremen Energieausstoß beim Urknall vereinigt waren und die ganze Materie und Energie auf einem subatomaren Maßstab beschränkt war. Obwohl der Urknall beinahe 14 Milliarden Jahre vergangen ist, hat die kosmische Hintergrundstrahlung die ersten Momente der Zeit aufgenommen.

Die Wilkinson Microwave Anistropy Probe (WMAP) studierte die kosmische Hintergrundstrahlung und entdeckte feinste Temperaturunterschiede der Hintergrundstrahlung bei einer Temperatur von nur 2,73 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt. Diese Einheitlichkeit ist Beweis für eine Periode in der sich die Expansion das Weltall nur 10^-33 Sekunden nach dem Urknall rapide beschleunigte. Während dieser Periode wuchs das Weltall von einem subatomaren in einen kosmischen Maßstab und vergrößerte sich um 100 Billionen Billionen Mal. Das Energiefeld, welches die Ausbreitung verursachte, bleibt wie alle Quantenfelder als Energieschwankungen erhalten. Diese Schwankungen, die wie Wellen an einem gefrorenen Teich in der kosmischen Hintergrundstrahlung ersichtlich sind, könnten den Beweis für die Stringtheorie beinhalten.

Professor Easther und seine Kollegen heben hervor, dass die Stringtheorie messbare Effekte in der kosmischen Hintergrundstrahlung in Form von einem feinen Muster aus heißen und kalten Punkten hinterlassen könnte. Die Stringtheorie ist so schwierig experimentell zu bestimmen, dass die einzige Chance daraus besteht sie mittels mühelosen Versuchen zu bestätigen.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Anfang Oktober wurde das so genannte Mars Express Lander Communications (MELACOM)-System an Bord der europäischen Raumsonde erstmals während der interplanetaren Reise getestet. Das MELACOM-System ist nach dem Eintreffen beim Roten Planeten dafür zuständig, die Kommunikation zwischen dem Mars-Lander Beagle 2 und der Erde zu ermöglichen. Es besteht aus einem Sender und Empfänger, so dass die im Mars-Orbit kreisende Mars Express (MEX)-Sonde als Relaisstation dienen und Daten von dem Lander zur Erde sowie Befehle der Bodenstation zum Lander übermitteln kann.
Bei dem Test übernahm eine 34 Meter-Parabolantenne in Stanford (USA) zunächst die Rolle von Beagle 2. Mit ihrer Hilfe wurden die beiden möglichen Szenarien beim MELACOM-Betrieb durchgespielt. Zuerst wurden von „Beagle 2“ (d.h. der Antenne in Stanford) aus Daten zu Mars Express gesendet, die dann vom MELACOM-System empfangen wurden. Der Empfang der simulierten Beagle 2-Daten wurde von Mars Express bestätigt, indem ein entsprechendes Signal mit Hilfe der MEX-Hauptantenne Richtung Erde geschickt und von der 35 Meter-Antenne der ESA-Bodenstation New Norcia empfangen wurde. Zwei Stunden später erfolgt dann Teil zwei der Übung, als das MELACOM-System Richtung Erde ausgerichtet wurde und das Weiterleiten von Befehlssequenzen an Beagle 2 simulierte. Die dabei von dem Kommunikationssystem ausgestrahlten Signale wurden von der Stanford-Antenne schwach, aber deutlich empfangen.

Ein anderes wichtiges Etappenziel der letzten Wochen war die Entwicklung von Prozeduren, um trotz des verringerten Energiebudgets von Mars Express so viel von der geplanten Mission wie möglich durchführen zu können. Wie berichtet steht dem Orbiter aufgrund einer fehlerhaften Kabelverbindung nur etwa 70 Prozent der von den Solarpaneelen erzeugten elektrischen Energie zur Verfügung. Eine aus ESA-Ingenieuren und Mitarbeitern des MEX-Herstellers Astrium bestehende Arbeitsgruppe hat in den vergangenen Wochen nach Wegen gesucht, um die Auswirkungen dieses Problems so gering wie möglich zu halten. Die nun gefundene Lösung ist typisch für die gleichermaßen unkonventionellen wie genialen Improvisationen, zu denen Missionsspezialisten in der Raumfahrt immer wieder gezwungen werden.

Im Fall von Mars Express haben sich die Ingenieure folgende Improvisation einfallen lassen: Auf einer Seite der Raumsonde befindet sich ein silberner Ring, der während des Starts die Verbindung zwischen Trägerrakete und MEX herstellte. Wie sich nun zeigte führt auf diesen Ring fallendes Sonnenlicht zu einer Erwärmung im Inneren der Raumsonde, so dass einige Heizelemente, die für die Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur eingebaut sind, ausgeschaltet werden können. Durch ein entsprechendes Ausrichten der Raumsonde steht mehr Energie für den Betrieb der wissenschaftlichen Instrumente und Kameras zur Verfügung, so dass für 85 Prozent der Missionsdauer trotz der „Energiekrise“ an Bord von Mars Express alle Instrumente wie geplant aktiviert werden können. Während der übrigen Zeit wird es Einschränkungen geben, doch angesichts der relativ herben Energie-Minderversorgung ist dies ein sehr gutes Ergebnis. „In der derzeitigen Situation bin ich zuversichtlich, dass wir alle Missionsziele erreichen können“, so Projektleiter Dr. Rudolf Schmidt.

Als Resümee dieser Aktion betonte er gegenüber Raumfahrer.net weiterhin die Notwendigkeit von Sicherheitsmargen: „Es bestätigt sich hier wieder: Ein Grundprinzip der Raumfahrt ist, soviel Reserven als irgendmöglich mitzunehmen.“ Allerdings machte er auch klar, dass es sich in diesem Fall um eine ungeplante Reserve handelt – hätte man sie schon beim Design der Raumsonde entdeckt, so Rudolf Schmidt weiter, dann würde es sie wahrscheinlich nicht geben. Insoweit kann das Mars Express-Team also von Glück reden, dass allen Bemühungen um eine möglichst effiziente Verwendung der knappen Gelder zum Trotz den Konstrukteuren immer wieder einmal mögliche Einsparpotentiale entgehen. Angesichts der nicht nur bei dieser Mission notwendig gewordenen Nutzung brachliegender Potentiale stellt sich die Frage, ob eine absolut perfekte Optimierung von Raumsonden letztendlich wirklich erstrebenswert ist, oder ob für einen Missionserfolg nicht auch das Vorhandensein solcher ungeplanter Reserven förderlich ist.
Um 00:00 Uhr (UTC) am heutigen Tag war Mars Express noch 14.967.224 Kilometer vom Roten Planeten entfernt.

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