Quelle: NASA, 3. Juni 2026

3. Juni 2026, Washington / Greenbelt Md. – Die Behörde berief im Februar einen Untersuchungsausschuss ein, um die Bergungsbemühungen zu bewerten und den wahrscheinlichen aktuellen Zustand des Raumfahrzeugs einzuschätzen. Der Untersuchungsausschuss kam zu dem Schluss, dass das MAVEN-Raumfahrzeug nicht mehr rettbar ist und seine wissenschaftliche Mission sowie die Datenübertragung nicht mehr erfüllen kann, was mit den Erkenntnissen des Missionsteams übereinstimmt.

Die Telemetriedaten von MAVEN vor dem Passieren des Raumfahrzeugs hinter dem Mars im Dezember zeigten, dass alle Teilsysteme normal funktionierten. Nachdem das Raumfahrzeug wieder hinter dem Mars hervorkam, konnte das Deep Space Network (DSN) der NASA kein Signal mehr empfangen. Ein kurzer Ausschnitt aus den Telemetriedaten, der aus der Analyse der vom Open-Loop-Empfänger des DSN aufgezeichneten Funksignale gewonnen wurde, deutete darauf hin, dass sich das Raumfahrzeug im Sicherheitsmodus befand und sich mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit drehte, als es hinter dem Mars wieder auftauchte, was auf eine Störung in der Umlaufbahn von MAVEN hindeutete. Der Untersuchungsausschuss kam zu dem Schluss, dass aufgrund dieser Drehung die Batterien des Raumfahrzeugs leerliefen, wodurch das Kommunikationssystem die Stromversorgung verlor und MAVEN in einen nicht mehr wiederherstellbaren Zustand geriet.

Diese vorläufigen Ergebnisse gehen nicht auf eine mögliche Ursache für die Anomalie ein, die noch untersucht wird. Der Untersuchungsausschuss wird voraussichtlich noch in diesem Jahr seinen Abschlussbericht vorlegen. Die NASA hat den offiziellen Prozess zur Stilllegung der MAVEN-Mission eingeleitet und folgt dabei den Standardverfahren zur Archivierung des gesamten Missionsdatensatzes für die Wissenschafts- und Forschungsgemeinschaften.

„Die wissenschaftlichen Erkenntnisse, die uns MAVEN geliefert hat, sind entscheidend dafür, welche Strahlenschutz- und Sicherheitsmaßnahmen wir ergreifen müssen, bevor wir Menschen zum Mars schicken“, sagte Louise Prockter, Direktorin der Abteilung für Planetenwissenschaften im NASA-Hauptquartier in Washington. „Die von MAVEN gesammelten Daten werden auch in den kommenden Jahrzehnten weiterhin wertvolle Einblicke in den Mars liefern.“

Die im November 2013 gestartete MAVEN-Mission erforschte die obere Atmosphäre des Roten Planeten, die Ionosphäre und die Wechselwirkungen mit der Sonne, um den Verlust der Marsatmosphäre ins All zu untersuchen. Das Verständnis des atmosphärischen Verlusts gibt Wissenschaftlern Einblicke in die Geschichte der Atmosphäre und des Klimas des Planeten, in flüssiges Wasser und in die Bewohnbarkeit des Planeten.

„Die MAVEN-Mission hat unser Verständnis der Marsatmosphäre und ihrer Entwicklung wirklich vorangebracht. Dieser Datensatz hat enorme Auswirkungen auf das Fachgebiet gehabt“, sagte Shannon Curry, MAVEN-Projektleiterin und Forscherin am Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der University of Colorado Boulder.

„Unser Wissenschaftsteam ist außerordentlich stolz auf all diese erstaunlichen Entdeckungen.“

Der Einfluss der Sonne auf den Mars

Eines der ersten wichtigen Ergebnisse von MAVEN war, dass die Erosion der Marsatmosphäre während Sonnenstürmen deutlich zunimmt. Das Team untersuchte, wie der Sonnenwind – ein Strom geladener Teilchen, der kontinuierlich von der Sonne ausströmt – und Sonnenstürme die Marsatmosphäre kontinuierlich abtragen, sowie wie dieser Prozess eine entscheidende Rolle dabei spielte, das Marsklima von einer potenziell bewohnbaren Welt in den heutigen kalten, trockenen Planeten zu verwandeln. Die MAVEN-Mission hat unser Verständnis davon, wie die Sonne und das Weltraumwetter den Mars beeinflussen, in beispielloser Weise vorangebracht, da sie das einzige Raumfahrzeug war, das gleichzeitig Messungen sowohl der Sonne als auch der Reaktion der Marsatmosphäre vornehmen konnte.

Lichterspektakel auf dem Mars

Die MAVEN-Mission entdeckte mehrere Arten von Polarlichtern, die aufleuchten, wenn energiereiche Teilchen in die Atmosphäre eintauchen, Gase bombardieren und diese zum Leuchten bringen. Das MAVEN-Team zeigte, dass Protonen auf dem Mars neue Arten von Polarlichtern erzeugen. Auf der Erde treten Protonen-Auroren nur in sehr kleinen Regionen nahe den Polen auf, während sie auf dem Mars überall auftreten können.

Die Marsatmosphäre „sputtert“ ins All

Um besser zu verstehen, wie der Mars den Großteil seiner Atmosphäre verloren hat, hat MAVEN zum ersten Mal bei einem Planeten die atmosphärische Verflüchtigung gemessen. Das Team tat dies durch die Beobachtung von Argon, einem Edelgas, das nur selten mit anderen Bestandteilen der Marsatmosphäre reagiert. Der einzige nennenswerte Weg, auf dem es entfernt werden kann, ist das atmosphärische Sputtering – ein Prozess, bei dem Ionen mit ausreichend hoher Geschwindigkeit in die Marsatmosphäre einschlagen, sodass sie Gasmoleküle aus der Atmosphäre herausspritzen, ähnlich wie bei einem Kopfsprung in einen Pool. Das Team nutzte Daten aus elf Jahren, um das Vorhandensein von gesputtertem Argon in großen Höhen genau an den Stellen nachzuweisen, an denen die energiereichen Teilchen in die Atmosphäre einschlugen, und zeigte so das Sputtering in Echtzeit.

Die staubigen Geheimnisse des Mars entschlüsseln

Im Jahr 2018 entstand durch eine Reihe von Staubstürmen eine Staubwolke, die so groß war, dass sie den Roten Planeten vollständig umhüllte. Das MAVEN-Team untersuchte, wie sich dieser „globale“ Staubsturm auf die obere Marsatmosphäre auswirkte, um zu verstehen, wie solche Ereignisse den Wasserverlust ins All beeinflussen. Es bestätigte, dass die Erwärmung durch Staubstürme Wassermoleküle weit höher in die Atmosphäre befördern kann als gewöhnlich, was zu einem plötzlichen Anstieg des Wasserverlusts ins All führt.

Auf der Jagd nach Kometen

Neben der Marsforschung trug MAVEN zu den Bemühungen der NASA bei, den Kometen 3I/ATLAS am Mars zu beobachten. Im Laufe von 10 Tagen im letzten Jahr entwarf das MAVEN-Team eine neue Beobachtungskampagne, um 3I/ATLAS zu erfassen, indem es mehrere Bilder des Kometen in verschiedenen Wellenlängen aufnahm, ähnlich wie bei der Verwendung verschiedener Filter an einer Kamera. Anschließend nahm es hochauflösende UV-Bilder auf, um den vom Kometen stammenden Wasserstoff zu identifizieren. Durch die Auswertung dieser Bilder können Wissenschaftler eine Vielzahl von Molekülen identifizieren und die Zusammensetzung sowie die Geschichte des Kometen besser verstehen.

Während der gesamten Missionsdauer veröffentlichte das Wissenschaftsteam von MAVEN mehr als 800 Publikationen, und weitere Veröffentlichungen sind geplant.

Neben der wissenschaftlichen Arbeit spielte die MAVEN-Sonde eine entscheidende Rolle im Mars-Relay-Netzwerk der NASA, indem sie Daten von den Marsrovern zur Erde übertrug. Sie hält zudem den Rekord im Sonnensystem für die meisten Daten, die an einem einzigen Tag von einem anderen Planeten übertragen wurden.

Die MAVEN-Mission ist Teil des Mars-Erkundungsprogramms der NASA. Der leitende Wissenschaftler der Mission ist am Labor für Atmosphären- und Weltraumphysik der University of Colorado in Boulder tätig, das auch für die Leitung der wissenschaftlichen Operationen sowie für Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation zuständig ist. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, leitet die MAVEN-Mission. Lockheed Martin Space hat das Raumfahrzeug gebaut und ist für den Missionsbetrieb verantwortlich. Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien stellt die Navigation und die Unterstützung durch das Deep Space Network bereit.

Weitere Informationen zum Mars-Erkundungsprogramm der NASA finden Sie unter:

https://science.nasa.gov/planetary-science/programs/mars-exploration

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 23. Dezember 2022.

23. Dezember 2022 – Kosmische Brocken wie winzige Staubkörner, faustgroße Meteoriten sowie Kometen und Asteroiden gelten als Zeitzeugen der Entstehung unseres Sonnensystems. Bei den Bemühungen, ihnen ihre Geheimnisse zu entlocken, haben Forscherinnen und Forscher in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte gemacht: Mit Hilfe bodengebundener Teleskope haben sie verblüffende Exemplare dieser so genannten kleinen Körper entdeckt; unbemannte Raumsonden haben Kometen und Asteroiden aus der Nähe untersucht und sogar Materialproben zurück zur Erde gebracht; und aufwändige Laboruntersuchungen offenbaren immer präzisere Informationen über ihre Zusammensetzung. Diesen Entwicklungen geht die aktuelle öffentliche Vortragsreihe am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen nach. Von Mitte Januar 2023 bis April 2023 berichten sechs Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von ihren Forschungsergebnissen und -projekten. Der Eintritt ist kostenlos.

Den Auftakt am Donnerstag, 19. Januar 2023, macht Prof. Dr. Thorsten Kleine, der seit etwa einem Jahr die Abteilung für Planetenwissenschaften des MPS leitet. Es ist sein erster öffentlicher Vortrag in Göttingen, der sich an ein breites Publikum richtet. Unter dem Titel „Die Erde oder: Wie entsteht ein lebensfreundlicher Planet?“ präsentiert der Meteoritenforscher und Kosmochemiker den aktuellen Kenntnisstand zur Entstehung und Entwicklung unseres Heimatplaneten. Er erklärt unter anderem, woher das ursprüngliche Baumaterial der Erde stammt, wann und wie es sich zusammenballte und wie das Wasser auf die Erde kam.

Im Folgenden widmen sich gleich zwei Vorträge den Kometen. Einen Blick auf Kometenmissionen im Weltraum wirft am Donnerstag, 2. Februar 2023, Dr. Carsten Güttler vom MPS. In seinem Vortrag „Kometenforschung im All: Von Rosetta bis Comet Interceptor“ spannt er einen Bogen von der ESA-Mission Rosetta, die von 2014 bis 2016 den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko begleitete und zu der das MPS maßgeblich beigetragen hat, bis zur Mission Comet Interceptor. Die gleichnamige ESA-Raumsonde soll 2029 ins All starten, dort zunächst ausharren und dann, sobald sich die Gelegenheit ergibt, einen Kometen vom äußersten Rand des Sonnensystems abfangen. „Sind Kometen ein Schlüssel zum frühen Sonnensystem?“ fragt am 2. März 2023 Prof. Dr. Jürgen Blum von der TU Braunschweig. In seinem Vortrag fasst er zusammen, was Kometen über die Entstehung und die Entwicklung des Sonnensystems verraten.

Mit ungewöhnlichen kosmischen Brocken beschäftigen sich die Vorträge am 16. Februar 2023 und am 16. März 2023. Im Februar ist Prof. Dr. Jessica Agarwal von der TU Braunschweig zu Gast. Die Wissenschaftlerin stellt kleine Körper vor, die sich nicht den gängigen Kategorien „Komet“ oder „Asteroid“ zuordnen lassen. Die so genannten aktiven Asteroiden finden sich zwar im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, schmücken sich jedoch mit ausgeprägten, kometenartigen Schweifen. Im März wendet sich die Vortragsreihe einem Besucher von außerhalb des Sonnensystems zu. Vor fünf Jahren flog Oumuamua, das erste bekannte interstellare Objekt, nah an der Sonne vorbei – und verblüffte nicht nur durch seine ausgesprochen längliche Form. Von diesen und anderen Überraschungen erzählt in ihrem Vortrag Prof. Dr. Susanne Pfalzner vom Forschungszentrum Jülich, die an der Auswertung der Beobachtungsdaten des weitgereisten Körpers beteiligt ist.

Den allerkleinsten Brocken im All wendet sich der letzte Vortrag in der Reihe zu. Unter dem Titel „Staubteilchen – Boten ferner Himmelskörper“ führt PD Dr. Harald Krüger vom MPS am Donnerstag, 27. April 2023, in die Erforschung kosmischen Staubs ein. Er berichtet, wie Raumsonden Staubteilchen in situ untersuchen, welche Weltraummissionen anstehen und was Staub über das Sonnensystem verrät.

Die Vorträge finden im Auditorium des MPS statt und beginnen jeweils um 19 Uhr. Sie sind als hybride Veranstaltungen geplant: Interessierte sind vor Ort herzlich willkommen, können die Vorträge jedoch auch von Zuhause per zoom-Webinar verfolgen. Genauere Informationen zur Teilnahme an den zoom-Webinaren veröffentlichen wir rechtzeitig im Internet unter www.mps.mpg.de/kosmisches-urgestein. Der Eintritt für die Vorträge ist kostenlos.

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Quelle: ESON.

Eine neue Studie eines belgischen Teams, das Daten des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) verwendet, hat gezeigt, dass Eisen und Nickel in den Atmosphären von Kometen in unserem gesamten Sonnensystem vorkommen, sogar in denen, die weit von der Sonne entfernt sind. In einer weiteren Untersuchung eines polnischen Teams, das ebenfalls ESO-Daten verwendete, wurde Nickeldampf auch in dem eisigen interstellaren Kometen 2I/Borisov gefunden. Dies ist das erste Mal, dass Schwermetalle, die normalerweise mit heißen Umgebungen assoziiert werden, in den kalten Atmosphären entfernter Kometen gefunden wurden.

„Wir waren sehr überrascht, Eisen- und Nickelatome in der Atmosphäre aller etwa 20 Kometen zu finden, die wir in den letzten zwei Jahrzehnten beobachtet haben, und sogar in solchen, die sich in der kalten Umgebung des Weltraums weit von der Sonne entfernt befinden“, sagt Jean Manfroid von der Universität Lüttich, Belgien, der die neue Studie über Kometen des Sonnensystems leitet, die heute in Nature veröffentlicht wurde.

Astronom*innen wissen, dass Schwermetalle im staubigen und felsigen Inneren von Kometen vorkommen. Aber da feste Metalle bei niedrigen Temperaturen normalerweise nicht „sublimieren“ (gasförmig werden), hatten sie nicht erwartet, sie in den Atmosphären kalter Kometen zu finden, die weit von der Sonne entfernt sind. Nickel- und Eisendämpfe wurden nun sogar in Kometen nachgewiesen, die mehr als 480 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sind, mehr als das Dreifache der Entfernung Erde-Sonne.

Das belgische Team fand Eisen und Nickel in den Atmosphären von Kometen in etwa gleichen Mengen. Material in unserem Sonnensystem, zum Beispiel das in der Sonne und in Meteoriten, enthält normalerweise etwa zehnmal mehr Eisen als Nickel. Dieses neue Ergebnis hat daher Auswirkungen auf das Verständnis der Astronomen über das frühe Sonnensystem. Allerdings ist das Team noch dabei zu entschlüsseln, welche das sind.

„Kometen entstanden vor etwa 4,6 Milliarden Jahren, im sehr jungen Sonnensystem, und haben sich seit dieser Zeit nicht verändert. In diesem Sinne sind sie wie Fossilien für Astronomen“, sagt Studien-Mitautor Emmanuel Jehin, ebenfalls von der Universität Lüttich.

Während das belgische Team diese „fossilen“ Objekte schon seit fast 20 Jahren mit dem VLT der ESO untersucht, hatten sie bisher keine Spuren von Nickel und Eisen in deren Atmosphären entdeckt. „Diese Entdeckung verlief viele Jahre lang unter dem Radar“, sagt Jehin.

Die Forschungsgruppe nutzte Daten des UVES-Instruments (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) am VLT der ESO, das eine Technik namens Spektroskopie verwendet, um die Atmosphären von Kometen in verschiedenen Entfernungen zur Sonne zu analysieren. Diese Technik ermöglicht es den Astronom*innen, die chemische Zusammensetzung kosmischer Objekte zu bestimmen: Jedes chemische Element hinterlässt eine einzigartige Signatur – einen Satz von Linien – im Spektrum des Lichts der Objekte.

Das belgische Team hatte schwache, nicht identifizierte Spektrallinien in ihren UVES-Daten entdeckt und stellte bei näherer Betrachtung fest, dass sie eine Signatur von neutralen Eisen- und Nickelatomen darstellten. Ein Grund, warum die schweren Elemente schwer zu identifizieren waren, ist, dass sie in sehr geringen Mengen vorkommen: Das Team schätzt, dass auf 100 kg Wasser in den Kometenatmosphären nur 1 g Eisen und etwa die gleiche Menge Nickel kommt.

„Normalerweise gibt es 10 Mal mehr Eisen als Nickel. In diesen Kometenatmosphären fanden wir aber ungefähr die gleiche Menge für beide Elemente. Wir kamen zu dem Schluss, dass sie von einer speziellen Art von Material auf der Oberfläche des Kometenkerns stammen könnten, das bei einer ziemlich niedrigen Temperatur sublimiert und Eisen und Nickel in etwa den gleichen Anteilen freisetzt“, erklärt Damien Hutsemékers, ebenfalls Mitglied des belgischen Teams von der Universität Lüttich.

Obwohl das Team noch nicht sicher ist, um welches Material es sich handeln könnte, werden technische Fortschritte in der astronomischen Forschung – wie der Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS) am zukünftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO – es den Forschern ermöglichen, die Quelle der Eisen- und Nickelatome zu identifizieren, die in den Atmosphären dieser Kometen gefunden wurden.

Das belgische Team hofft, dass ihre Studie den Weg für zukünftige Forschungen ebnen wird. „Jetzt werden die Leute nach diesen Linien in ihren Archivdaten von anderen Teleskopen suchen“, sagt Jehin. „Wir denken, dass dies auch neue Arbeiten zu diesem Thema anstoßen wird.“

Interstellare Schwermetalle
Eine weitere bemerkenswerte Studie, die heute in Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass Schwermetalle auch in der Atmosphäre des interstellaren Kometen 2I/Borisov vorhanden sind. Ein Team in Polen beobachtete diesen ersten außerirdischen Kometen, der unser Sonnensystem besuchte, mit dem Spektrographen X-shooter am VLT der ESO, als der Komet vor etwa eineinhalb Jahren vorbeiflog. Sie fanden heraus, dass die kalte Atmosphäre von 2I/Borisov gasförmiges Nickel enthält.

„Zunächst fiel es uns schwer zu glauben, dass in 2I/Borisov so weit von der Sonne entfernt wirklich atomares Nickel vorhanden sein könnte. Es bedurfte zahlreicher Tests und Überprüfungen, bis wir uns schließlich überzeugen konnten“, sagt Studienautor Piotr Guzik von der Jagiellonen-Universität in Polen. Der Befund ist überraschend, denn vor den beiden heute veröffentlichten Studien waren Gase mit Schwermetallatomen nur in heißen Umgebungen beobachtet worden, etwa in den Atmosphären ultraheißer Exoplaneten oder verdampfender Kometen, die zu nahe an der Sonne vorbeizogen. 2I/Borisov wurde beobachtet, als er etwa 300 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt war, was etwa dem doppelten Abstand zwischen Erde und Sonne entspricht.

Interstellare Körper im Detail zu studieren ist für die Wissenschaft von grundlegender Bedeutung, da sie unschätzbare Informationen über die fremden Planetensysteme, aus denen sie stammen, enthalten. „Wir erkannten plötzlich, dass gasförmiges Nickel in Kometenatmosphären auch in anderen Regionen der Galaxie vorkommt“, sagt Co-Autor Michał Drahus, ebenfalls von der Jagiellonen-Universität.

Die polnischen und belgischen Studien zeigen, dass 2I/Borisov und Kometen des Sonnensystems noch mehr gemeinsam haben, als bisher angenommen. „Jetzt stellen Sie sich vor, dass die Kometen unseres Sonnensystems echte Verwandte in anderen Planetensystemen haben – wie cool ist das denn?“, schließt Drahus.

Weitere Informationen
Diese Ergebnisse wurden in zwei Artikeln vorgestellt, die in Nature erschienen sind.

Das Team, das die Studie „Iron and nickel atoms in cometary atmospheres even far from the Sun“ (Eisen und Nickelatome in Kometenatmosphären sogar weit entfernt von der Sonne, DOI: 10.1038/s41586-021-03435-0) durchgeführt hat, besteht aus J. Manfroid, D. Hutsemékers & E. Jehin (STAR Institute, Universität Lüttich, Belgien).

Das Team, das die Studie „Gaseous atomic nickel in the coma of interstellar comet 2I/Borisov“ (Gasförmiges atomares Nickel in der Koma des interstellaren Kometen 2I/Borisov) durchgeführt hat, besteht aus Piotr Guzik und Michał Drahus (Astronomical Observatory, Jagiellonen-Universität, Krakau, Polen).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 16 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Irland, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle.

Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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• Kometen

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Quelle: Universität Stuttgart.

8. März 2021 – Ein Team um Charles „Chick“ Woodward von der University of Minnesota, Minneapolis, analysierte die Daten und findet Hinweise, dass Kometen wie Catalina während der Entstehung unseres Sonnensystems eine wesentliche Quelle für Kohlenstoff auf den inneren Planeten wie Erde und Mars gewesen sein könnten.

Während Kohlenstoff ein wichtiger Baustein von Leben auf der Erde ist, war unser Heimatplanet – ebenso wie andere Gesteinsplaneten – während der Entstehung des Sonnensystems so heiß, dass Elemente wie Kohlenstoff im zentralen Bereich des solaren Urnebels verdampften und verloren gingen. Die kühleren, weiter von der Sonne entfernten Gasriesen wie Jupiter und Neptun dagegen, konnten ihren Kohlenstoff halten. Allerdings gehen Astronomen und Astronominnen davon aus, dass Jupiter diesen Kohlenstoff durch seine große Masse daran gehindert haben sollte, zurück ins Innere des Sonnensystems zu gelangen. Wie haben sich also die inneren Gesteinsplaneten zu den kohlenstoffreichen Welten entwickelt, die sie heute sind?

Eingefroren in der Zeit
Catalina stammt wie andere Kometen aus der Oortschen Wolke, die den äußersten Bereich des Sonnensystems darstellt. In dieser Wolke befindet sich Material, das bei der Entstehung des Sonnensystems nicht in Planeten gebunden wurde und daher relativ ursprünglich erhalten geblieben ist. Kometen frieren dieses Material in der Zeit ein und bieten Forschenden die seltene Gelegenheit, etwas über das frühe Sonnensystem zu erfahren, aus dem sie stammen.

„Kohlenstoff ist der Schlüssel, um etwas über die Ursprünge des Lebens zu erfahren“, sagt Charles Woodward. „Wir sind uns immer noch nicht sicher, ob die Erde während ihrer Entstehung selbst genug Kohlenstoff hätte einfangen können, also könnten kohlenstoffreiche Kometen wichtige Lieferanten für dieses essentielle Element sein, das zu dem Leben geführt hat, wie wir es kennen.“

Frühe Vermischung
Eine leichte Veränderung der Jupiterbahn könnte es kleinen, frühen Vorläufern von Kometen ermöglicht haben, Kohlenstoff aus den äußeren in die inneren Regionen des Sonnensystems zu transportieren, wo sich das Element dann auf den Oberflächen von Planeten wie Erde und Mars ablagern konnte. Die kohlenstoffreiche Zusammensetzung von Catalina hilft zu erklären, wie sich auf dem Planet Erde, der in den heißen, kohlenstoffarmen Regionen des frühen Sonnensystems entstanden ist, kohlenstoffbasiertes Leben entwickeln konnte. „Es ist sicherlich faszinierend, dass Kometen nicht nur Wasser, sondern auch den ebenfalls für die Entstehung von Leben – wie wir es kennen – unabdingbaren Kohlenstoff zurück in das innere Sonnensystem gebracht haben könnten“, so Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operation Deputy Director vom Deutschen SOFIA Institut, das an der Universität Stuttgart SOFIAs Betrieb auf deutscher Seite koordiniert.

Die von Charles Woodward und seinem Team analysierten Daten basieren auf SOFIA-Beobachtungen mit der Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope (FORCAST). Die Ergebnisse wurden kürzlich im Planetary Science Journal veröffentlicht. Beobachtungen anderer Kometen sind notwendig, um zu erfahren, wie viele kohlenstoffreiche Kometen es in der Oortschen Wolke gibt, und welche Rolle sie beim Transport von Kohlenstoff und anderen lebenswichtigen Elementen auf die Gesteinsplaneten wie der Erde tatsächlich spielen.

Originalveröffentlichung:
The Coma Dust of Comet C/2013 US10 (Catalina): A Window into Carbon in the Solar System, Woodward et al., The Planetary Science Journal,2:25(25pp), 2021 February.

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• Stratosphären-Observatorium SOFIA

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Quelle: FWF Wissenschaftsfond.

Kometen werden oft als Fenster in die Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems bezeichnet. Dabei gibt es Anzeichen, dass sie Materie enthalten, die sogar noch deutlich älter ist, wie Kometenforscher Günter Kargl erklärt: „Bei der Kometenmission Rosetta hat man Staubkörner gefunden, die über 4,5 Milliarden Jahre alt sind. In Planeten findet man so altes Material nicht.“ Der Staub in Kometen sei zum Teil noch eine Milliarde Jahre älter als die ältesten auf der Erde gefundenen Gesteine und wie in einer Zeitkapsel konserviert.

Weltraumsonden wie Rosetta, die 2014 den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko besuchte und ihm zwei Jahre lang folgte, sollen diesen uralten Materialien auf die Spur kommen. Doch auch nach dem Erfolg der Rosetta-Mission, die viele neue Daten lieferte, sind Aufbau und Verhalten von Kometen immer noch nicht richtig verstanden. „Einige Messergebnisse von Rosetta waren für die Wissenschaft verwirrend“, sagt Kargl. „Das liegt daran, dass man gewisse Verhaltensmuster an der Oberfläche so nicht erwartet hat.“ Jetzt gehe es darum, die Abweichungen zu analysieren und die Modelle und Entstehungstheorien für Kometen an die neuen Erkenntnisse anzupassen.

Neue Laborversuche
„Um Kometen zu verstehen, braucht es ein Dreigespann an Zugängen: Messdaten von Kometenmissionen, mathematische Simulationen und Labor-Experimente“, sagt Kargl. Doch die Labor-Experimente, die geholfen haben, Rosetta vorzubereiten, sind nach der Mission nicht mehr aktuell. „Als bei der Präsentation der Rosetta-Ergebnisse immer neue Fragen auftauchten, sprach ich mit Kollegen darüber, dass es eigentlich nötig wäre, ein neues Laborprogramm aufzuziehen, nur eben mit Methoden der 2000er Jahre, mit besserer Messtechnik.“ Kargl initiierte daraufhin eine Zusammenarbeit zwischen Forschungseinrichtungen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz, deren österreichischer Part vom Wissenschaftsfonds FWF finanziert und von Kargl geleitet wird. Das neue Projekt weckte die Aufmerksamkeit der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft, seither sei das Interesse daran förmlich explodiert, berichtet Kargl. „Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin ist eingestiegen, das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung aus Göttingen, aber auch die Chinese Academy of Science and Technology.“ Alle diese Institute sind auf eigene Kosten dabei und steuern auch Equipment bei.

Wie Zigarettenasche
Bei Laborversuchen mit Kometen-Material gebe es mehrere Herausforderungen, erläutert der Grundlagenforscher: „Zwangsläufig verwendet man im Labor nicht Material, das von Kometen kommt, sondern muss sich Analog-Materialien suchen. Diese haben nicht den Zweck, das Material eins zu eins abzubilden, sondern müssen für gewisse Prozesse ähnliches Verhalten zeigen.“ Das ist umso schwieriger, als die Konsistenz des Materials sehr stark variieren kann. „Frisches oder sehr trockenes Material von Kometen kann fast so locker wie Zigarettenasche sein. Durch Wärme und andere Prozesse, kann es aber auch so fest wie Beton werden. Es gibt eine unglaubliche Bandbreite“, erklärt der Forscher.

Eines der Ziele des Projekts ist es, einen Standard für andere Laborversuche mit Kometen-Material zu entwickeln. Die Vergleichbarkeit der Ergebnisse verschiedener Teams sei nämlich derzeit nicht gegeben. „Wir wollen hier einen Standard schaffen. Für Mars und Mond hat die Nasa dafür gesorgt, dass es gewisse Standards gibt“, sagt Kargl. Wenn also ein Labor Bedingungen auf dem Mars untersuchen will, kann es auf Richtlinien zurückgreifen, wie Mars-Material auszusehen hat. „Für Kometen gibt es das noch nicht. Diese Lücke wollen wir schließen“, so der Forscher.

An den Grenzen der Physik
Der Fahrplan des seit zwei Jahren laufenden Projekts sieht vor, mit kleineren Experimenten eine Basis zu schaffen und eine Handvoll größerer Experimente vorzubereiten, die in einer großen Vakuumkammer der Projektpartner am Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig durchgeführt werden sollen. Viele kleinere Experimente wurden bereits durchgeführt und es gibt bereits interessante Ergebnisse, wie Kargl erklärt: „Wir sind mit einem Experiment in Graz in einen Bereich vorgedrungen, wo wir an die Grenzen der Physik stoßen. Es geht um den Gasfluss durch poröse Kometen-Materialien.“ Derzeit gebe es zwei verschiedene physikalische Modelle, um solches Verhalten zu beschreiben, doch keines bilde die Situation zufriedenstellend ab. „Beide Modelle brechen in dem Bereich zusammen“, sagt Kargl. Das Experiment liefert hier Daten, die auch außerhalb des eigentlichen Forschungsgebietes von Interesse sind.

Eine weitere Aufgabe des Teams um Kargl ist der Bau eines Penetrometers. Das ist ein Stab, der in der Vakuumkammer von Braunschweig angebracht werden soll und ins Eis gedrückt werden kann, um die Festigkeit zu messen. Ein Team mit Kargl baute auch bereits für Rosetta ein solches Gerät. „Wir gehören zu den wenigen, die hier Erfahrung haben“, so Kargl.

Corona als Hindernis
Doch derzeit sorgt die Corona-Krise für ungewohnte Komplikationen. Manche der Experimente werden deshalb so adaptiert, dass Forschergruppen aus anderen Ländern online darauf zugreifen und sie steuern können. Das Projekt selbst ist dadurch nicht gefährdet, in Kürze steht das erste Groß-Experiment in der Braunschweiger Vakuumkammer an, das über mehrere Wochen laufen soll. Mit dem erst kürzlich entdeckten „Neowise“ ist aktuell wieder ein Komet mit freiem Auge auf dem Nachthimmel sichtbar. Noch immer ist nicht genau geklärt, wie und warum Gas und Staub aus dem Kometen austreten, um dessen typischen, spektakulären Schweif zu bilden. Doch schon bald könnten neue Erkenntnisse unser Verständnis der alten Himmelskörper bereichern.

Zur Person
Günter Kargl ist Weltraumforscher am Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Der studierte Geophysiker und Astronom ist Lektor an der Universität Graz und interessiert sich für experimentelle und Laborarbeit, insbesondere für die Entwicklung von Messgeräten für die Raumfahrt.

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• Kometen

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Quelle: Universität Bern.

Kometen und Asteroiden sind Objekte in unserem Sonnensystem, die sich seit der Entstehung der Planeten nur wenig entwickelt haben. So sind sie in gewisser Weise die Archive des Sonnensystems, und die Bestimmung ihrer Zusammensetzung könnte auch zu einem besseren Verständnis der Entstehung der Planeten beitragen.

Eine Möglichkeit, die Zusammensetzung von Asteroiden und Kometen zu bestimmen, ist, das von ihnen reflektierte Sonnenlicht zu untersuchen, da die Materialien auf ihrer Oberfläche das Sonnenlicht mit bestimmten Wellenlängen absorbieren. Man spricht vom Spektrum eines Kometen, das bestimmte Absorptionsmerkmale aufweist. Von August 2014 bis Mai 2015 hatte der Spektrometer VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) an Bord der Raumsonde Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) die Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, kartiert. Die von VIRTIS gesammelten Daten zeigten, dass die Kometenoberfläche in Bezug auf die Zusammensetzung fast überall einheitlich ist: Die Oberfläche ist sehr dunkel und rötlich gefärbt, bedingt durch komplexe, kohlenstoffhaltige Verbindungen und undurchsichtige Mineralien. Jedoch war die genaue Art der Verbindungen, die für die gemessenen Absorptionsmerkmale von Chury verantwortlich sind, bis anhin nur schwer zu bestimmen.

Nachgebildete Kometen lieferten des Rätsels Lösung
Um festzustellen, welche Verbindungen für die Absorptionsmerkmale verantwortlich sind, haben die Forschenden um Olivier Poch vom Institut für Planetologie und Astrophysik der Université Grenoble Alpes Laborexperimente durchgeführt, in denen sie Kometen nachbildeten und Bedingungen wie im Weltraum simulierten. Poch hatte die Methode gemeinsam mit Berner Forschenden entwickelt, als er noch am Physikalischen Institut der Universität Bern tätig war. Die Forschenden testeten verschiedene in Frage kommende Verbindungen auf den nachgebildeten Kometen und maßen deren Spektren, genauso wie das Instrument VIRTIS es an Bord von Rosetta mit der Oberfläche von Chury getan hatte. Die Experimente zeigten, dass für das bestimmte Spektrum von Chury Ammoniumsalze verantwortlich sind.

Antoine Pommerol vom Physikalischen Institut der Universität Bern ist einer der Ko-Autoren der Studie, die heute im Journal Science erscheint. Er erklärt: «Während Olivier Poch an der Universität Bern arbeitete, haben wir gemeinsam Methoden und Vorgehen entwickelt, um Nachbildungen von Oberflächen von Kometenkernen herzustellen.» Unter simulierten Weltraumbedingungen seien die nachgebildeten Kometenoberflächen verändert worden, indem das Eis auf diesen Oberflächen sublimiert worden sei. «Diese realistischen Laborsimulationen ermöglichen es uns, Laborergebnisse und Daten zu vergleichen, die von den Instrumenten auf Rosetta oder anderen Kometenmissionen aufgezeichnet wurden. Die neue Studie baut genau auf diesen Methoden auf, um das stärkste spektrale Merkmal zu erklären, welches das VIRTIS Spektrometer bei Chury beobachtet hat», so Pommerol weiter.

Nicolas Thomas, Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Bern und ebenfalls Ko-Autor der Studie, sagt: «Unser Labor in Bern bietet ideale Möglichkeiten, um mit Experimenten Ideen und Theorien zu testen, die aufgrund von Daten formuliert worden sind, die Instrumente auf Weltraummissionen gesammelt haben. So kann sichergestellt werden, dass die Interpretationen der Daten wirklich plausibel sind.»

Lebensbaustein «versteckt» sich in Ammoniumsalzen
Die Ergebnisse decken sich mit denjenigen des Berner Massenspektrometers ROSINA, das ebenfalls an Bord von Rosetta Daten zu Chury gesammelt hatte. Eine im Februar in Nature Astronomy publizierte Studie unter der Leitung der Berner Astrophysikerin Kathrin Altwegg hatte erstmals Stickstoff, einen der Grundbausteine des Lebens, bei einem Kometen nachgewiesen. Dieser hatte sich in der nebulösen Hülle von Chury in Form von Ammoniumsalzen «versteckt», deren Vorkommen man bisher nicht messen konnte.

Obwohl die genaue Salzmenge anhand der vorhandenen Daten nach wie vor schwer abzuschätzen ist, ist es wahrscheinlich, dass diese Ammoniumsalze den größten Teil des im Kometen Chury vorhandenen Stickstoffs enthalten. Die Ergebnisse tragen gemäß den Forschenden auch dazu bei, die Entwicklung von Stickstoff im interstellaren Raum und seiner Rolle in der präbiotischen Chemie besser zu verstehen.

Angaben zur Publikation:
O. Poch, I. Istiqomah, E. Quirico, P. Beck, B. Schmitt, P. Theulé, A. Faure, P. Hily-Blant, L. Bonal, A. Raponi, M. Ciarniello, B. Rousseau, S. Potin, O. Brissaud, L. Flandinet, G. Filacchione, A. Pommerol, N. Thomas, D. Kappel, V. Mennella, L. Moroz, V. Vinogradoff, G. Arnold, S. Erard, D. Bockelée-Morvan, C. Leyrat, F. Capaccioni, M. C. De Sanctis, A. Longobardo, F. Mancarella, E. Palomba, F. Tosi: Ammonium salts are a reservoir of nitrogen on a cometary nucleus and possibly on some asteroids

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Rätsel um Stickstoff dank nachgebildeten Kometen gelöst erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Die Salze können ein weiterer Hinweis darauf sein, dass Kometeneinschläge Leben auf der Erde überhaupt erst möglich gemacht haben.

Vor mehr als 30 Jahren flog die Europäische Kometenmission Giotto am Kometen Halley vorbei. An Bord war das Berner Ionenmassen-spektrometer IMS, das von Prof. em. Hans Balsiger geleitet wurde. Eine wichtige Erkenntnis der Messungen dieses Instruments war, dass in der der Koma von Halley – der nebulösen Hülle des Kometen, die sich bildet, wenn ein Komet nahe an der Sonne vorbeizieht – scheinbar Stickstoff fehlt. Stickstoff (N) wurde zwar in Form von Ammoniak (NH₃) und Blausäure (HCN) entdeckt, aber die Häufigkeit war weit von der erwarteten kosmischen Häufigkeit entfernt. Mehr als 30 Jahre später und dank eines glücklichen Zufalls sind die Forschenden der Lösung dieses Rätsels auf die Spur gekommen. Dies dank der Auswertung von Daten des Berner Massenspektrometers ROSINA, welches an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, gesammelt hatte (siehe Infobox unten).

Riskanter Flug durch die Staubwolke des Kometen Chury
Weniger als einen Monat vor Ende der Rosetta-Mission befand sich die Raumsonde nur 1,9 km über der Oberfläche von Chury, als sie durch eine Staubwolke des Kometen flog. Dies führte zu einem direkten Einschlag von Staub in die Ionenquelle des von der Universität Bern geleiteten Massenspektrometers ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Doppel-Fokussierendes Massenspektrometer). Kathrin Altwegg, die leitende Forscherin von ROSINA und Ko-Autorin der neuen Studie, die heute im renommierten Journal Nature Astronomy publiziert wurde, sagt: «Dieser Staub hat beinahe unser Instrument zerstört und Rosettas Lageregelung verwirrt.»

Dank des Flugs durch die Staubwolke konnten Substanzen festgestellt werden, die normalerweise in der kalten Umgebung des Kometen auf den Staubkörnern verbleiben und deswegen nicht gemessen werden können. Die Menge von zum Teil vorher nie bei einem Kometen gemessenen Molekülen war erstaunlich. Insbesondere war die Häufigkeit von Ammoniak, der chemischen Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff mit der Formel NH3, plötzlich um ein Vielfaches grösser. «Wir kamen auf die Idee, dass die Häufigkeit von Ammoniak in den ROSINA-Daten möglicherweise auf das Vorkommen von Ammonium-Salzen zurückzuführen sein könnte», erklärt Altwegg. «Als Salz hat Ammoniak eine viel höhere Verdampfungstemperatur als das Eis und ist deshalb in der kalten Umgebung des Kometen meist in der festen Form vorhanden, die man bis jetzt weder durch Fernerkundung mit Teleskopen noch vor Ort messen konnte.»

Ammoniumsalz und seine Rolle in der Entstehung von Leben
Ausgedehnte Laborarbeiten waren nötig, um die Präsenz dieser Salze im kometären Eis nachzuweisen. «Das ROSINA-Team hat Spuren von fünf verschiedenen Ammonium-Salzen gefunden: Ammoniumchlorid, Ammoniumcyanid, Ammoniumcyanat, Ammoniumformat und Ammoniumacetat», sagt die Chemikerin im ROSINA-Team und Mitautorin der aktuellen Studie, Dr. Nora Hänni. «Bislang war das scheinbare Fehlen von Stickstoff bei Kometen ein Rätsel. Unsere Studie zeigt nun, dass sehr wohl Stickstoff bei Kometen vorhanden ist, nämlich in der Form von Ammonium-Salzen», so Hänni weiter. Unter den entdeckten Ammoniumsalzen sind einige astrobiologisch relevante Moleküle, die zum Aufbau von Harnstoff, Aminosäuren, Adenin und Nukleotiden führen können. Kathrin Altwegg sagt: «Dies ist durchaus ein weiterer Hinweis, dass Kometeneinschläge mit der Entstehung von Leben auf der Erde verknüpft sein könnten.»

Angaben zur Publikation:
K. Altwegg, H. Balsiger, J.-J. Berthelier, C. Briois, M. Combi, H. Cottin, J. De Keyser, F. Dhooghe, B. Fiethe, S. A. Fuselier, T. I. Gombosi, N. Hänni, M. Rubin, M. Schuhmann, I. Schroeder, T. Sémon, S. Wampfler: Evidence of ammonium salts in comet 67P as explanation for the nitrogen depletion in cometary comae. Nature Astronomy, 20.01.2020.

Blogbeitrag von Kathrin Altwegg zur Publikation:
https://communities.springernature.com/channels/behind-the-paper

Die Europäische Weltraumorganisation ESA
Europa ist seit Beginn des Weltraumzeitalters in der Raumfahrt und der Weltraumforschung aktiv. 1975 wurde die Europäische Weltraumorganisation ESA gegründet, in der die beteiligten Staaten ihre Aktivitäten bündelten und koordinierten. Die Schweiz gehörte zu den zehn Gründungsmitgliedern der ESA; diese besteht heute aus 22 Mitgliedsstaaten. Berner Forschende wurden dank ihrer ausgewiesenen Expertise schon sehr früh in die Beratungskommissionen der ESA berufen. So haben sie auch Einfluss, welche Weltraumprojekte und Missionen aus den Vorschlägen der Wissenschaftsgemeinde ausgewählt werden.

Rosetta-Mission
Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission der ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta-Orbiter Spektrometer für Ionen- und Neutralgasanalyse) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Grossteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen. ROSINA trug so massgeblich dazu bei, neue Erkenntnisse zur Entstehung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Die aktive Phase der Mission ging 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury zu Ende. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

Berner Weltraumforschung: Seit der ersten Mondlandung an der Weltspitze
Als am 21. Juli 1969 Buzz Aldrin als zweiter Mann aus der Mondlandefähre stieg, entrollte er als erstes das Berner Sonnenwindsegel und steckte es noch vor der amerikanischen Flagge in den Boden des Mondes. Dieses Solarwind Composition Experiment (SWC), welches von Prof. Dr. Johannes Geiss und seinem Team am Physikalischen Institut der Universität Bern geplant und ausgewertet wurde, war ein erster grosser Höhepunkt in der Geschichte der Berner Weltraumforschung.
Die Berner Weltraumforschung ist seit damals an der Weltspitze mit dabei. In Zahlen ergibt dies eine stattliche Bilanz: 25mal flogen Instrumente mit Raketen in die obere Atmosphäre und Ionosphäre (1967-1993), 9mal auf Ballonflügen in die Stratosphäre (1991-2008), über 30 Instrumente flogen auf Raumsonden mit, und mit CHEOPS teilt die Universität Bern die Verantwortung mit der ESA für eine ganze Mission.
Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern wurde durch die Gründung eines universitären Kompetenzzentrums, dem Center for Space and Habitability (CSH), gestärkt. Der Schweizer Nationalsfonds sprach der Universität Bern zudem den Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS zu, den sie gemeinsam mit der Universität Genf leitet.

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Das Salz des Kometen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Neue Sterne und Planetensysteme entstehen in wolkenähnlichen Regionen aus Gas und Staub zwischen Sternen. So sind diese interstellaren Wolken der ideale Ort, um mit der Suche nach den Bausteinen des Lebens zu beginnen. «Leben entstand vor etwa 4 Milliarden Jahren auf der Erde, aber wir wissen immer noch nicht, welche Prozesse dies überhaupt möglich gemacht haben», sagt der Hauptautor der aktuellen Studie, Víctor Rivilla vom Nationalen Institut für Astrophysik INAF in Florenz. Die Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, zeigt, dass Phosphormonoxid ein Schlüsselteil im Puzzle der Entstehung des Lebens ist.
Beteiligt an der Studie waren auch Forschende der Universität Bern, unter anderen die emeritierte Professorin Kathrin Altwegg vom Physikalischen Institut und Maria Drozdovskaya vom Center for Space and Habitability (CSH).

Blick mit Riesenteleskop dorthin, wo Sterne entstehen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die Europäische Südsternwarte ESO gemeinsam mit internationalen Partnern das Riesenteleskop Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array ALMA (siehe Infobox unten). Die Beobachtungsstation besteht aus 66 Präzisionsantennen, die zu einem sogenannten Interferometer-Radioteleskop zusammengeschaltet werden. ALMA erlaubt einen detaillierten Blick in die Sternentstehungsregion AFGL 5142.

Die ALMA-Beobachtungen zeigten nun erstmals, dass sich phosphorhaltige Moleküle wie etwa Phosphormonoxid bilden, wenn neue Sterne entstehen. Maria Drozdovskaya erklärt: «Gasflüsse von jungen massereichen Sternen öffnen Hohlräume in den interstellaren Wolken, und entlang der Wände dieser Hohlräume entstehen dank fotochemischer Prozesse phosphorhaltige Moleküle».
Die Forschenden konnten auch zeigen, dass Phosphormonoxid das dort am häufigsten vorkommende phosphorhaltige Molekül ist.

In den Regionen, wo neue Sterne entstehen kann das Phosphormonoxid ausfrieren und im Eis, das die Staubkörner in der interstellaren Wolke umgibt, gefangen werden. Noch bevor sonnenähnliche Sterne voll ausgewachsen sind, verbinden sich die eisigen Staubkörner zu Kieselsteinen, zu Bausteinen von Planeten als auch zu Kometen.

Interstellare Reise von den Sternen über Kometen bis zur Erde
Um die interstellare Reise von Phosphormonoxid zu verfolgen, kombinierten die Forschenden die ALMA-Daten mit Daten des Berner Massenspektrometers ROSINA, das an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gesammelt hatte (siehe Infobox unten).
Kathrin Altwegg, die leitende Forscherin von ROSINA und Ko-Autorin der neuen Studie, erklärt: «Wir hatten zuvor in den ROSINA-Daten Hinweise auf Phosphor gefunden, wussten aber nicht, welches Molekül den Phosphor zum Kometen gebracht hatte.» Auf einer Konferenz sei sie von einer Astronomin, die mit ALMA Entstehungsgebiete von Sternen untersucht, angesprochen worden: «Die Forscherin sagte, dass Phosphormonoxid ein sehr wahrscheinlicher Kandidat wäre; also ging ich zurück zu unseren ROSINA-Daten, und da war es!»
«Phosphor ist essenziell für das Leben, wie wir es kennen», fügt Altwegg hinzu. «Kometen haben höchstwahrscheinlich große Mengen an organische Verbindungen zur Erde gebracht. Die Dokumentation der Reise von Phosphormonoxid stärkt diese Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde».

Die interstellare Reise des Phosphormonoxids aus den Sternenentstehungsgebieten bis zur Erde konnte dank interdisziplinärer Zusammenarbeit dokumentiert werden, wie Altwegg betont: «Der Nachweis von Phosphormonoxid war nur möglich dank der Kombination von ESO-Daten vom Teleskop ALMA am Boden mit solchen von ESA-Daten vom ROSINA-Instrument im Weltraum».

Angaben zur Publikation:
V. M. Rivilla, M. N. Drozdovskaya, K. Altwegg, P. Caselli, M. T. Beltrán, F. Fontani, F.F.S. van der Tak, R. Cesaroni, A. Vasyunin, M. Rubin, F. Lique, S. Marinakis, L. Testi, and the ROSINA team:
ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,
https://arxiv.org/pdf/1911.11647

Die Europäische Südsternwarte ESO
Die Europäische Südsternwarte, kurz ESO, ist in der Astronomie eine herausragende zwischenstaatliche Wissenschafts- und Technologieorganisation. Sie führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf Planung, Bau und Betrieb von leistungsfähigen, bodengebundenen astronomischen Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die wichtige wissenschaftliche Entdeckungen ermöglichen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die ESO eine maßgebliche Rolle. Die Teleskope der ESO befinden sich an drei Standorten in der Atacama-Wüste in Chile: auf La Silla, auf dem Paranal und auf Chajnantor.

ALMA: Auf der Suche nach unseren kosmischen Ursprüngen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die ESO zusammen mit internationalen Partnern das Atacama Large Millimeter Array, kurz ALMA. Der neue Teleskopverbund soll das Licht einiger der kältesten Objekte im Universum auffangen. Die Wellenlänge der untersuchten Strahlung liegt bei etwa einem Millimeter, im Grenzbereich zwischen Infrarot- und Radiostrahlung. Das Licht wird dementsprechend Millimeter- bzw. Submillimeterstrahlung genannt. ALMA besteht aus 66 Präzisionsantennen, die bis zu 16 Kilometer voneinander entfernt stehen können und ist derzeit das größte bodengebundene Astronomieprojekt.

Die Europäische Weltraumorganisation ESA
Europa ist seit Beginn des Weltraumzeitalters in der Raumfahrt und der Weltraumforschung aktiv. 1975 wurde die Europäische Weltraumorganisation ESA gegründet, in der die beteiligten Staaten ihre Aktivitäten bündelten und koordinierten. Die Schweiz gehörte zu den zehn Gründungsmitgliedern der ESA; diese besteht heute aus 22 Mitgliedsstaaten. Berner Forschende wurden dank ihrer ausgewiesenen Expertise schon sehr früh in die Beratungskommissionen der ESA berufen. So haben sie auch Einfluss, welche Weltraumprojekte und Missionen aus den Vorschlägen der Wissenschaftsgemeinde ausgewählt werden.

Rosetta-Mission
Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission der ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta-Orbiter Spektrometer für Ionen- und Neutralgasanalyse) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Großteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen. ROSINA trug so maßgeblich dazu bei, neue Erkenntnisse zur Entstehung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Die aktive Phase der Mission ging 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury zu Ende. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

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• Kometen

Der Beitrag Interstellare Reise des Grundbausteins Phosphor enthüllt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

14. September 2019 – Ähnlich wie der faszinierende zigarrenförmige ʻOumuamua, der 2017 an uns vorbei flog, handelt es sich bei diesem hellen Objekt auch um einen Kometen, der jedoch eine völlig andere Form am Himmel annimmt. Der Hobbyastronom Gennady Borisov entdeckte das neue Objekt mit der Bezeichnung C/2019 Q4 (Borisov) am 30. August 2019.

Rund eine Woche später erhielt Marco Micheli vom ESA-Koordinationszentrum für erdnahe Objekte Aufnahmen über das International Scientific Optical Network und führte verschiedene Positionsmessungen mit Daten aus dem Canada-France-Hawaii Teleskop auf Hawaii durch. Die Daten bestätigten die ungewöhnliche Umlaufbahn des Objekts. Diese wurde erstmals vom Scout-System der NASA, einem Echtzeit-Monitor für neu entdeckte Asteroiden und Kometen, gemeldet.

Die ESA analysiert nun alle verfügbaren Daten und plant weitere Beobachtungen, um den Weg des Objekts durch den Weltraum zu präzisieren. Trotz der Beobachtungen durch viele Teleskope und Astronomen auf der ganzen Welt besteht immer noch eine gewisse Unsicherheit über den Weg und die Herkunft dieses interessanten Objekts.

Ähnlich wie die Entwicklung von ʻOumuamua – zuerst als Asteroid und dann als Komet eingestuft – wird auch dies eine spannende wissenschaftliche Untersuchung eines ungewöhnlichen Besuchers sein, die unser Wissen über die Entstehung des Sonnensystems erweitert.

Zwischen den Sternen
Bei einem interstellaren Objekt handelt es sich um ein Objekt „zwischen den Sternen“, das durch den Weltraum wandert und gravitativ nicht an einen Stern gebunden ist.

Astronomen können viel über ein Objekt an der Form seiner Umlaufbahn erkennen, insbesondere an seiner Exzentrität – d.h. daran, wie stark es „gedehnt“ ist. Die Erde zum Beispiel, sowie Planeten die in nahezu perfekten kreisförmigen Umlaufbahnen um ihren Stern kreisen, weist eine Exzentrizität nahe Null auf.

Kometen und Asteroiden in der Umlaufbahn um einen Körper mit langen Bahnen werden als exzentrisch zwischen Null und Eins definiert, und Objekte mit einer Exzentrizität größer als Eins, mit sogenannten „hyperbolischen“ Bahnen, werden als interstellar eingestuft. Aktuelle Beobachtungen deuten stark darauf hin, dass C/2019 Q4 interstellar ist. Seine Umlaufbahn ist mit einer Exzentrizität von etwa drei sehr ausgedehnt.

Die Ungewissheit in diesen frühen Beobachtungen ist allerdings hoch, da das Objekt in der Nähe der Sonne am Himmel und in der Nähe des Horizonts aufgenommen wurde – zwei Faktoren, die die Qualität der Beobachtungen negativ beeinflussen.

Um den Weg eines Objekts wirklich zu bestimmen, um zu verstehen, woher es kommt und wohin es führt, müssen Messungen über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden. Wenn ein Komet oder Asteroid zum ersten Mal erkannt wird, handelt es sich nur um einen winzigen Lichtpunkt. Aber im Laufe der Zeit erlauben mehrere Beobachtungen den Astronomen, einen Bogen am Himmel zu zeichnen, aus dem die Umlaufbahn des Objekts abgeleitet werden kann.

„Derzeit arbeiten wir daran, weitere Beobachtungen dieses ungewöhnlichen Objekts zu erhalten“, sagt Marco Micheli vom ESA-Koordinationszentrum für erdnahe Objekte. „Es dauert ein paar Tage, bis wir seinen Ursprung tatsächlich mit Beobachtungen feststellen können. Diese werden entweder die aktuelle These beweisen, dass er interstellar ist, oder unser Verständnis grundlegend ändern“.

Dreckige Schneebälle
Wir wissen bisher, dass C/2019 Q4 ein relativ großer aktiver Komet mit einem Durchmesser von wenigen Kilometern ist. Es wird erwartet, dass er sich Anfang Dezember der Sonne am nächsten nähert und etwa 300 Millionen Kilometer von unserem Stern entfernt ist. In dieser Entfernung gilt es nicht als erdnahes Objekt (NEO) – ein Komet oder Asteroid, der sich auf einem Weg bewegt, der ihn der Erde näher bringen könnte. Derzeit sind mehr als 20 000 erdnahe Objekte bekannt.

Ein Komet ist ein kalter, zerbrechlicher und unregelmäßiger Körper, der aus gefrorenen Gasen und Staubkörnern besteht. Normalerweise reisen sie in stark verlängerten – oder gestreckten – Umlaufbahnen um die Sonne, verbringen die meiste Zeit weit weg bei eisigen Temperaturen, kommen aber kurz an unserem stürmischen Stern vorbei – und überleben die Begegnung nicht immer.

Wenn sie nah genug an der Sonne vorbeiziehen, bewirkt die Strahlung der Sonne, dass die flüchtigen Gase eines Kometen „sublimieren“ – sie gelangen in einem Schritt vom festen Eis zum Dampfgas, nehmen kleine Stückchen Feststoff mit und erzeugen enorme „Schweife“. Diese Schweife fließen in die entgegengesetzte Richtung zur Sonne und werden vom Sonnenwind angetrieben.

Kometenabscheider
Wäre der Komet C/2019 Q4 einige Jahre später in unser Sonnensystem eingedrungen, hätte er ein potenzieller Kandidat für die ESA-Mission „Comet Interceptor“ sein können. Comet Interceptor besteht aus drei Raumfahrzeugen und hat das primäre Ziel, einen unberührten Kometen in der Oortschen Wolke zu besuchen. Ein interstellares Objekt könnte jedoch auch Ziel sein, wenn es seine Reise in das innere Sonnensystem beginnt.

Die Entdeckung zweier solcher Objekte in nur zwei Jahren kann darauf hindeuten, dass diese Objekte weitaus häufiger vorkommen als bisher vermutet.

Planetenschutz
Es werden ständig neue erdnahe Objekte entdeckt, die teilweise in die „Risikoliste“ der ESA aufgenommen und von der NEO-Koordinationsstelle der ESA überwacht werden. Mehr über diese Arbeiten, einschließlich der geplanten Hera-Mission zur Prüfung der Asteroidenablenkung, erfahren Sie hier.

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• Interstellare Objekte

Der Beitrag Interstellar 2.0 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Innsbruck.

22. Mai 2019 – Sebastian Zieba und Konstanze Zwintz vom Institut für Astro- und Teilchenphysik detektierten gemeinsam mit Kollegen aus Leiden (Niederlande) und Warwick (UK) erstmals mithilfe der TESS-Daten drei Kometen um den 63 Lichtjahre entfernten Stern Beta Pictoris außerhalb unseres Sonnensystems.

Nur etwa ein Jahr nach dem Start der NASA-Mission TESS wurde in den Daten des Weltraumteleskops die ersten drei Kometen im Orbit des nahen Sterns Beta Pictoris außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Das Hauptziel von TESS ist es, nach Exoplaneten – also Planeten, die um andere Sterne kreisen – zu suchen. Die Erkennung der Signale der im Vergleich zu Planeten viel kleineren Exokometen erfordert die Analyse einer präzisen Lichtkurve, die nun dank der technischen Ausgereiftheit des neuen Weltraumteleskops erfasst werden kann. Sebastian Zieba, Masterstudent im Team von Konstanze Zwintz am Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck, entdeckte das Signal der Exokometen, als er im März dieses Jahres die TESS-Lichtkurve von Beta Pictoris untersuchte. „Die Daten zeigten einen deutlichen Abfall der Intensität des Sternenlichts. Diese Schwankungen aufgrund der Verdunkelung durch ein Objekt im Orbit des Sterns können eindeutig auf einen Kometen zurückgeführt werden“, freuen sich Sebastian Zieba und Konstanze Zwintz über die sensationelle Entdeckung.

In Zusammenarbeit mit Matthew Kenworthy von der Universität Leiden (Niederlande) und Grant Kennedy von der Universität Warwick (UK) analysierten und interpretierten sie die Signale der Exokometen. Die Ergebnisse werden nun in der internationalen Fachzeitschrift „Astronomy and Astrophysics“ veröffentlicht. Drei ähnliche Exokometen-Systeme wurden kürzlich bereits im Zuge von Datenanalysen der NASA-Mission Kepler um drei andere Sterne gefunden. Die Forscherinnen und Forscher gehen davon aus, dass Exokometen prinzipiell eher rund um noch junge Sterne gefunden werden. „Das Weltraumteleskop Kepler konzentrierte sich auf ältere Sterne ähnlich der Sonne in einem relativ kleinen Bereich am Himmel. TESS hingegen beobachtet Sterne am ganzen Himmel, darunter auch junge Sterne. Wir gehen daher von weiteren Entdeckungen dieser Art in Zukunft aus“, erklärt Konstanze Zwintz. Die Forscherin beschäftigt sich vor allem mit jungen Sternen und gilt als international führende Expertin auf dem Gebiet der Asteroseismologie.

Berühmter Stern
Der junge und sehr helle Stern Beta Pictoris ist unter Astronominnen und Astronomen aus vielen Gründen eine „Berühmtheit“: „Bereits in den 1980er Jahren lieferten Untersuchungen von Beta Pictoris überzeugende Beweise für Planetensysteme um andere Sterne als unsere Sonne – ein Jahrzehnt, bevor Exoplaneten überhaupt zum ersten Mal entdeckt wurden. Außerdem gab es bereits damals indirekte Belege für Kometen aufgrund von Beobachtungen einer speziellen Form des Verdampfens von Gas, das für Kometen charakteristisch ist“, erklärt Konstanze Zwintz. Beta Pictoris ist mit einem Alter von etwa 23 Millionen Jahren ein relativ junger Stern, „ein junger, erwachsener Stern im Vergleich zum menschlichen Alter“, so die Astronomin. Die Entdeckung von Exokometen um Beta Pictoris wurde bereits 1999 in einem Beitrag der Astrophysiker Alain Lecavelier des Etangs, Alfred Vidal-Madjar und Roger Ferlet vorhergesagt. „Wir freuen uns gemeinsam mit unseren Kollegen aus Leiden und Warwick, diese Theorie nun endlich bestätigt zu haben“, sagen Zieba und Zwintz. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erwarten, in diesem Bereich noch zahlreiche weitere Kometen und Asteroiden zu entdecken, da es sich um einen jungen Stern handelt. „Wir wollen künftig Antworten darauf finden, wie häufig Exokometen vorkommen und ob ihre Anzahl mit zunehmendem Alter eines Sterns wirklich weniger wird. Informationen darüber sind deshalb wichtig, da wir durch die Analyse der Kometen rund um einen jungen Stern auch Rückschlüsse auf die Geschichte unseres eigenen Sonnensystems ziehen können. Denn wir wissen, dass unser Sonnensystem in ‚jungen Jahren‘ wesentlich mehr Kometen aufwies“, verdeutlicht Konstanze Zwintz. Die Forscherinnen und Forscher wollen künftig die Zusammensetzung der Exokometen beispielsweise auf ihren Wassergehalt untersuchen. Die Kometen selbst sind kleiner als Exoplaneten, haben aber sehr große Schweife, die bis zu viele Millionen Kilometer lang sein können. „Was wir sehen, ist nicht der Kometenkern selbst, sondern das Material, das vom Kometen abgeht. Die TESS-Daten sagen uns daher nicht, wie groß die Kometen waren: Das Ausmaß des Staubschweifes könnte sehr groß und nicht sehr dicht oder aber weniger groß und dafür dichter sein. Beide Situationen würden die gleiche Lichtkurve ergeben“, so Zwintz abschließend.

Publikation:

• A transiting exocomet detected in broadband light by TESS in the β Pictoris system. Sebastian Zieba, Konstanze Zwintz, Matthew A. Kenworthy, Grant M. Kennedy. arXiv:1903.11071v1 [astro-ph.SR]

Der Beitrag Drei Exokometen um den Stern Beta Pictoris entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Simon Marius Gesellschaft.

Die Veröffentlichung folgt der Ausrufung des „Simon-Marius-Jubiläum 2014“ durch die Nürnberger Astronomische Gesellschaft (NAG) in Zusammenarbeit mit einer Reihe von Partnern und ist gleichzeitig Abschluss der Aktivitäten rund um das Jubiläum – in einer Schrift mit dem Titel „Mundus Iovialis“ (Die Welt des Jupiter) hatte Marius die Entdeckung der Jupitermonde im Jahre 1614 festgehalten.

„Simon Marius und seine Forschung“, das im Amazon-Buchhaus CAMPE in Nürnberg vorgestellt wird, will über die Arbeit von Simon Marius als Beobachter von Kometen, Sonnenflecken, Jupitermonden und Venusphasen, als Kalendermacher und Protagonist im Weltbildstreit informieren. Die Herausgeber und Astronomiehistoriker Hans Gaab und Pierre Leich schließen mit den anlässlich einer Tagung zusammengetragenen Aufsätzen Lücken in der Astronomiegeschichte und haben es sich dabei auch zum Ziel gesetzt, mit der einen oder anderen Legende aufzuräumen.

Das neue Werk erscheint als Band 57 der Reihe „Acta Historica Astronomiae“ sowie als Nummer 6 der Schriftenreihe der Nürnberger Astronomischen Gesellschaft und Band 1 der neubegründeten „Edition Simon Marius“ der Simon Marius Gesellschaft. Es umfasst 481 Seiten und wird von der Akademischen Verlagsanstalt Leipzig verlegt. Die ISBN lautet 978-3-944913-49-0, der Preis liegt bei 34 Euro.

Im Rahmen der Veranstaltung bei Thalia in Nürnberg will man die einzelnen Beiträge des Werkes jeweils kurz vorstellen. Besucher der Veranstaltung sind herzlich eingeladen, im Anschluss über Simon Marius und seine Rolle in der Astronomiegeschichte zu diskutieren. Der Eintritt ist frei.

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• Simon Marius

Der Beitrag Sammelband „Simon Marius und seine Forschung“ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, JPL, Astronomy & Astrophysics.Vertont von Peter Rittinger.

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 weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten aus Entfernungen zwischen acht bis hin zu einigen hundert Kilometern.

Bei einem der dabei zum Einsatz kommenden Instrumente handelt es sich um ein abbildendes Spektrometer namens „ALICE“, welches in erster Linie die chemische Zusammensetzung der Koma des Kometen 67P im ultravioletten Wellenlängenbereich analysieren soll. Dies beinhaltet unter anderem Messungen zur Bestimmung der Häufigkeit der Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Aus den relativen Häufigkeiten dieser Gase lassen sich Informationen über die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Kometenentstehung ableiten. Des weiteren sucht ALICE in der Kometenkoma nach atomarem oder ionisiertem Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sowie nach signifikanten Molekülverbindungen wie Wasser, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid. Eine ausführlichere Beschreibung des ALICE-Spektrometers finden Sie auf dieser Internetseite der ESA in englischer Sprache.

Zweistufige Aufspaltung der Gasmoleküle in der Koma
Ein von Paul D. Feldman, Professor für Physik und Astronomie an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland, geleitetes Team hat jetzt die Prozesse untersucht, welche zu dem rapiden Zerfall von Wasser- und Kohlenstoffdioxidmolekülen in der Koma des Kometen 67P führen. Hierfür analysierte das Team die Daten, welche von dem ALICE-Instrument zwischen August und November 2014 gewonnen wurden. In diesem Zeitraum umkreiste die Raumsonde Rosetta den Kometen 67P in Entfernungen zwischen lediglich acht bis hin zu etwa 80 Kilometern zu dessen Oberfläche.

Mit dieser Studie analysierten die beteiligten Wissenschaftler somit realtiv ’nahe am Kometenkern‘ die Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, welche durch die Aufspaltung von Wassermolekülen freigesetzt werden. Ebenfalls untersucht wurden die ursprünglich in Kohlenstoffdioxidmolekülen enthaltenen Kohlenstoffatome. Dabei stellte sich heraus, dass die zugrunde liegenden Moleküle in einem zweistufigen Prozess aufgebrochen werden. Letztendlich werden die von dem Kometen 67P abgegebenen Gasmoleküle jedoch durch Elektronen und nicht – wie es bislang allgemein angenommen wurde – durch solare Photonen aufgespalten.

Zunächst trifft laut dieser Studie ein von der Sonne ausgehendes Photon ein in der Kometenkoma befindliches Wassermolekül und ionisiert dieses. Im Rahmen dieses Vorganges löst das Photon ein Elektron aus dem ‚getroffenen‘ Molekül heraus. Erst diese freigesetzten Elektronen treffen anschließend auf weitere Wassermoleküle in der Koma. Durch die dabei erfolgende Energieübertrag werden die Moleküle in einzelne Molekülbruchstücke oder gänzlich in jeweils zwei Wasserstoff- sowie ein Sauerstoffatom aufgespalten. Alle so freigesetzten Molekülbruchstücke und Atome befinden sich jetzt in einem angeregten Zustand und geben ihre überschüssigen Energien dabei in Form von ultravioletter Strahlung ab, deren charakteristische Wellenlängen von dem ALICE-Instrument registriert werden können. Gleichermaßen führt der Aufprall eines Elektrons auf ein Kohlenstoffdioxidmolekül zu dessen Aufspaltung in einzelne Atome, was die ebenfalls von ALICE beobachteten Kohlenstoffemissionen verursacht.

„Durch die Analyse der relativen Intensitäten der von uns beobachteten atomaren Emissionen konnten wir feststellen, dass wir tatsächlich die ursprünglichen Moleküle beobachten, die von Elektronen in der unmittelbaren Nähe des Kometenkerns – lediglich etwa einen Kilometer von diesem entfernt – aufgebrochen werden“, so Prof. Paul Feldman.

Die größte Aktivität fand bisher in der ‚Halsregion‘ statt
„Durch die Analyse der Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, die von den Wassermolekülen abgespalten werden, können wir außerdem die Position und die Struktur der Wasserschwaden, die aus der Kometenoberfläche heraustreten, bestimmen“, so Joel Parker vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado und einer der an dieser Studie beteiligten Forscher.

Hierbei zeigte sich, dass zum Zeitpunkt der zugrunde liegenden ALICE-Messungen in erster Linie der schmale ‚Halsbereich‘, welcher die beiden Hauptkörper des Kometenkerns miteinander verbindet, Wasserdampf freisetzte. Diese Beobachtung konnte durch die Aufnahmen der an Bord von Rosetta befindlichen Kamerasysteme sowie mit den Instrumenten MIRO, ROSINA, VIRTIS und RPC-IES bestätigt werden. Die Freisetzung von Wasserdampf erfolgt laut den Messergebnissen anscheinend kontinuierlich und weist keine größeren Schwankungen auf. Die Freisetzungsraten von Kohlenstoffdioxid variiert dagegen zeitlich.

„Diese frühen Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, einen Kometen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und mit unterschiedlichen Technologien zu untersuchen, um so verschiedene Aspekte der Kometenumwelt zu erforschen“, so Matt Taylor, der für die Rosetta-Mission zuständige Projektwissenschaftler der ESA. „Wir verfolgen derzeit, wie sich der Komet entwickelt, während er auf seinem Orbit der Sonne immer näher kommt, bis er im August sein Perihel erreicht. Wir sehen, wie die Schwaden wegen der zunehmenden Sonnenwärme immer aktiver werden und untersuchen die Auswirkungen der Interaktion des Kometen mit dem Sonnenwind.“

Während der vergangenen Monate konnten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler eine durch die fortschreitende Annäherung an die Sonne bedingte kontinuierlich zunehmende Aktivität des Kometen 67P beobachten. Obwohl es noch etwa zwei Monate dauern wird, bis 67P auf seiner Umlaufbahn um die Sonne am 13. August 2015 in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne das Perihel – den Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – durchlaufen wird, ist der Komet bereits jetzt von einer deutlich erkennbaren Koma aus Gas und Staubpartikeln umgeben.
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse über die Molekülaufspaltung in der Koma des Kometen 67P wurden von Prof. Paul Feldman et al. am 2. Juni 2015 in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics unter dem Titel „Mesaurements of the near-nucleus coma of Comet 67/P Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta“ publiziert.

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Fachartikel von Paul D. Feldman et al.:

• Mesaurements of the near-nucleus coma of Comet 67/P Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta (PDF, Volltext, engl.)

Der Beitrag Rosetta untersucht die Koma des Kometen 67P erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA. Vertont von Peter Rittinger.

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 weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Mitte September 2014 bewegte sich Rosetta dabei in einer Umlaufbahn um den Kometen, welche in einer Entfernung von etwa 30 Kilometern zu dessen Zentrum verlief. Während dieser „Global Mapping Phase“ (kurz „GMP“) wurden die abbildenden Instrumente der Raumsonde dazu genutzt, um die Oberfläche von 67P zu verschiedenen ‚Tageszeiten‘ und somit unter unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen abzubilden und zu charakterisieren. Auf den Aufnahmen zeigte sich, dass der Komet 67P über eine stark variierende Oberfläche verfügt, welche größtenteils von einem rauen Gelände dominiert wird, auf dem sich eine Vielzahl von teilweise sehr stark geneigten Berghängen, scharfkantige Klippen, Vertiefungen, kraterähnliche Strukturen sowie parallel verlaufenden Rillen und Gräben, aber auch Gesteinsbrocken und Felsblöcke befinden. Der größte dieser Felsblöcke – der in der „Imhotep-Region“ gelegene Felsen „Cheops“ – verfügt dabei über eine Ausdehnung von bis zu 45 Metern (Raumfahrer.net berichtete).

Aber auch in anderen Regionen der Kometenoberfläche stießen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler bei der Auswertung der Aufnahmen der OSIRIS-Kamera – der vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord der Raumsonde – auf relativ große und zugleich ungewöhnliche Felsblöcke.

Eine außergewöhnliche Felsformation wurde so zum Beispiel in der Region „Aker“ entdeckt. In einer Gruppe von drei größeren Felsen sticht dort der größte dieser Felsblöcke nicht nur wegen seines Durchmessers von etwa 30 Metern besonders hervor. Unter günstigen Beleuchtungsverhältnissen zeigt sich, dass dieser Felsen offenbar nur über eine kleine Auflagefläche verfügt und sozusagen am Rand einer unmittelbar benachbarten Vertiefung ‚balanciert‘. Die entsprechenden, hier gezeigten Aufnahmen wurden ebenfalls bereits im September 2014 aus einer Entfernung von 29 Kilometern zur Kometenoberfläche angefertigt, aber schließlich erst am gestrigen Tag veröffentlicht.

Wackelsteine auf der Erde
Derartige geologische Formationen kommen auch auf der Erde vor. Diese zum Teil riesigen Gesteinsbrocken berühren den Untergrund nur mit einem vergleichsweise winzigen Teil ihrer Oberfläche und erwecken so den Eindruck, als könnten sie jeden Moment umkippen oder einen Abhang herunter rollen. Einige dieser Felsen lassen sich in der Tat bereits mit einem minimalen Kraftaufwand bewegen und werden deshalb auch als Wackelsteine bezeichnet. In Deutschland finden sich diese zum Beispiel im Bayrischen Wald oder im Fichtelgebirge. Imposante ’nicht-wackelnde‘ Beispiele sind dagegen unter anderem aus Australien oder dem Südwesten der USA bekannt. Oftmals wurden diese Felsbrocken im Rahmen eines glazialen Transports während der Eiszeiten von Gletschern zu ihren heutigen Standorten verfrachtet. In anderen Fällen haben Wind und Wasser weicheres Gestein in der Umgebung abgetragen und dabei die irdischen Wackelsteine freigelegt.

Wie entstand der Wackelstein auf 67P?
Auf dem Kometen 67P gibt es jedoch weder eine Atmosphäre noch flüssiges Wasser, welches die Oberfläche erodieren lassen könnte. Und auch ein glazialer Transport durch Eisgletscher kann ausgeschlossen werden. Entsprechende Entstehungsmechanismen scheiden für die Entstehung des ‚Wackelsteins‘ auf der Oberfläche des Kometen 67P somit aus.

„Wie der mögliche Wackelstein auf dem Kometen entstanden ist, lässt sich noch nicht sagen“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Kamerateams. Es sei jedoch denkbar, so Dr. Sieks weiter, dass auch auf dem Kometen 67P gewisse Transportprozesse eine Rolle bei der Verfrachtung von Gesteinsblöcken spielen können.

Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab des Zentralgestirns unseres Sonnensystems als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa einer Distanz von 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende ‚Verwandlung‘ ein.

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen auf der Kometenoberfläche sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich, was zu einer Umgestaltung der Kometenoberfläche führt. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein Schweif, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Bei jeder erneuten Annäherung an die Sonne verliert der Komet 67P somit aufgrund der dabei zunehmenden kometaren Aktivität einen Teil seiner Oberfläche. Bedingt durch diese Abtragung von Oberflächenmaterial ist es möglich, dass kompaktere Bestandteile der Oberfläche – wie etwa ’solide‘ Felsblöcke – ihre ursprüngliche Basis fast vollständig verlieren und sich in der Gegenwart als ‚Wackelsteine‘ präsentieren. Durch eine Fortsetzung dieses erosiven Prozesses können diese Felsen auch endgültig ihren Halt verlieren, Abhänge herunter rutschen und so schließlich an einen neuen Standort gelangen. Derartige Vorgänge könnten auch verschiedenen ‚Rutschspuren‘ von Felsen auf der Oberfläche von 67P erklären.

Komplizierte Interpretation der OSIRIS-Aufnahmen
„Schon in früheren Aufnahmen war uns diese Formation aufgefallen“, so Sebastien Besse von der ESA – der Mitarbeiter des OSIRIS-Teams, welcher den Wackelstein entdeckt hat. „Die Brocken schienen sich jedoch zunächst nicht grundlegend von anderen zu unterscheiden.“ An vielen Stellen auf der Oberfläche von 67P finden sich vereinzelte, zum Teil sehr große Brocken. Andere Regionen der Kometenoberfläche erinnern sogar an Geröllhalden und sind von Felsblöcken geradezu übersät. In einer bestimmten Region wurden zum Beispiel auf einer Fläche von etwa einem Quadratkilometer mehr als 300 Felsblöcke gezählt, welche über einen Durchmesser von teilweise deutlich mehr als drei Metern verfügen.

„Aufnahmen von der Oberfläche des Kometen richtig zu interpretieren, ist eine schwierige Aufgabe“, so Dr. Sierks. Je nach dem Beobachtungsstandort der Raumsonde zum Zeitpunkt der Aufnahme, den dadurch vorgegebenen Beleuchtungsverhältnissen und der Auflösung können sehr unterschiedliche und zum Teil auch irreführende Eindrücke entstehen. So erwecken die Aufnahmen der ‚Wackelstein-Formation‘ vom 16. August 2014, welche aus einer größeren Entfernung von 105 Kilometern entstanden, den Anschein, als rage der mittlere Brocken säulenartig von der Oberfläche empor. Weitere Aufnahmen vom 19. September 2014 vermitteln dagegen einen anderen Eindruck.

Die Mitarbeiter des OSIRIS-Kamerateams wollen den ‚Wackelstein-Kandidaten‘ deshalb auf jeden Fall auch weiterhin genau beobachten. Dabei müssen sich die Kometenforscher jedoch bis auf weiteres mit Abbildungen zufrieden geben, welche aus deutlich größeren Entfernungen angefertigt werden müssen (Raumfahrer.net berichtete). Weitere Aufnahmen dieses Felsblocks könnten trotzdem Aufschluss über dessen wahres Wesen und möglicherweise auch über seine Entstehung liefern.

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Erstellt von Roland Rischer. Quelle: ESA, DLR, Raumcon

Wenn man bedenkt, dass von Kennedys Mondlande-Rede 1961 bis zur bemannten Mondlandung mit Apollo 11 nur acht Jahre vergingen, merkt man, was politischer Rückhalt bewirken kann. Davon konnte man seit der Zeit danach in den USA nur träumen – und schon immer in Europa. Folge knapper Budgets sind meist erheblich längere Projektplanungszeiten. Die Rosetta-Mission gibt ein Beispiel davon. 1984 wurde ein Kometen-Projekt in die langfristige Planung „Horizon 2000“ der Europäischen Raumfahrtagentur ESA aufgenommen. 30 Jahre später steuert es nun auf seinen Höhepunkt zu: die sanfte Landung auf einem Kometen. Die Anfänge waren nicht einfach. Von deutscher und französisch/US-amerikanischer Seite wurden zunächst getrennt zwei Teilprojekte für ein von Rosetta zu tragendes Kometen-Landegerät vorangetrieben: RoLand (für Rosetta Lander) und Champollion (französischer Ägyptologe, der u.a. mit Hilfe des Steins von Rosetta die Hieroglyphen entzifferte). Ab Mitte der neunziger Jahre mutierten diese Lander-Projekte zu einem gemeinsamen internationalen Projekt mit Namen Philae (Tempel-Insel im Nil). Am 02. März 2004 wurde Rosetta mit Philae auf einer Ariane 5G+ auf den Weg gebracht. Weitere zehn Jahre später, im August 2014, erreichte Rosetta ihr Ziel.

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

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

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

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

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

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

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

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

Update 08:40 Uhr

Das „final go“ liegt vor.

Update 13:10 Uhr

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

Update 13:20 Uhr

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

Update 13:50 Uhr

Svetlana Gerasimenko ist vor Ort und begrüßt die Medienvertreter.

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

Update 13:55 Uhr

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

Update 14:15 Uhr

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

Update 14:20 Uhr

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

Update 14:45 Uhr

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

Update 14:55 Uhr

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

Update 15:20 Uhr

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

Update 15:35 Uhr

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

Update 16:20 Uhr

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

Update 17:05 Uhr

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

Update 17:10 Uhr

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

Update 17:14 Uhr

Jetzt gibt es auch Jubel im LCC.

Update 17:45 Uhr

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

Update 18:10 Uhr

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

Update 18:40 Uhr

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

Update 20:15 Uhr

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

last Update

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

Sehen Sie die Live-Berichterstattung von Spacelivecast und Raumfahrer.net:

• 12.11.2014 – Landung auf dem Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko

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• PHILAE – die Landung am 12. Nov. 2014

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Der Beitrag Philae-Landung – der Plan und Updates aus dem DLR erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Roman van Genabith. Quelle: AMSAT-DL, NASA, Space College, UniverseToday.

Sonne-Erde Erkundung
Das ISEE-Programm war ein von der US-amerikanischen Luft-und Raumfahrtbehörde NASA und der Europäischen Raumfahrtagentur ESA in den Jahren 1977-1978 begonnenes Programm, bestehend aus drei Raumsonden, den 1977 gestarteten ISEE 1 und ISEE 2, sowie der 1978 gestarteten ISEE 3. Ziel war die Erforschung der Wirkung des Sonnenwindes und dessen Wechselwirkung mit der äußeren Magnetosphäre der Erde.

Alle drei Fahrzeuge trugen europäische und amerikanische Instrumente gleichermaßen. Alle ISEE-Sonden verfügten über Solarzellen als primäre Energiequelle. Während ISEE 1 und 2, ursprüngliche Projektnamen ISEE a und b, in stark elliptischen Erdumlaufbahnen verblieben und nach einem Betrieb deutlich über der projektierten Einsatzzeit von drei Jahren 1987 in der Atmosphäre verglühten, trat ISEE eine interessante Reise an.

Sonne, Erde und Kometen
Nachdem ISEE 3, die am 22. August 1978 mit einer Startmasse von 469 kg vom Launch Complex 17B der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) an Bord einer von McDonnell Douglas gebauten Delta 2914 Rakete gestartet wurde, als erste Raumsonde drei Jahre in einem Orbit um den Lagrange-Punkt L1 in etwa 1,5 Millionen km Entfernung zur Erde gearbeitet hatte, leitete die NASA schließlich am 10. Juni 1982 verschiedene Manöver ein, die die Raumsonde aus dem Erde-Mond-System hinausführen sollten. Hierfür waren verschiedene FlyBys (auch Gravity Assist Manöver genannt) notwendig.

Der erste FlyBy am Mond erfolgte am 16. Oktober 1982. Am 8. Februar passierte ISEE 3 schließlich L2, näherte sich dann wieder dem Mond, wo sie am 30. März 1983 einen weiteren FlyBy ausführte und anschließend die Erde mehrfach in niedrigerer Umlaufbahn umkreiste. Nach weiteren SwingBy-Manövern am Mond erreichte sie im Zuge eines letzten FlyBys am 22. Dezember die Fluchtgeschwindigkeit des Erde-Mond-Systems und trat in den interplanetaren Raum ein. Die Sonde wurde nun in ICE (International Cometary Explorer) umbenannt und ging auf Kurs zu Giacobini-Zinner, dessen Schweif sie am 11. September 1985 erreichte und ihn rund 7800 km hinter dem Kometenkern durchflog, während sie wertvolle Messungen durchführte.

Die Sonde hatte ihre minimal projektierte Missionsdauer zu diesem Zeitpunkt bereits um drei Jahre überschritten. Da sich ISEE 3 / ICE aber noch immer in einem einwandfreien technischen Zustand befand, beschloss die NASA eine Weiternutzung, insbesondere, da eine gemeinsame Mission mit der ESA zur Erforschung des Halleyschen Kometen aufgrund von Etatkürzungen bei der NASA im Jahre 1981 scheiterte und diese Kometenerforschung ohne amerikanische Beteiligung zu bleiben drohte. ISEE 3 / ICE bot die nötigen Voraussetzungen: ausreichende Reichweite und passende wissenschaftliche Instrumentierung, sodass sie schließlich nach einer bereits erfolgreich erledigten Kometenerkundung Richtung Halleyscher Komet in Marsch gesetzt wurde.

Der Vorbeiflug im März 1986 erfolgte schließlich in rund 31 Millionen km Entfernung und lieferte so nur begrenzt hilfreiche Ergebnisse. Doch der Weg von ICE war auch jetzt noch keineswegs zu Ende. Ab 1991 erforschte ICE ergänzend zur europäisch-amerikanischen Sonnensonde Ulysses unser Zentralgestirn von einer Umlaufbahn um die Sonne aus.

Der wissenschaftliche Betrieb von ICE durch die NASA endete im Jahr 1997, wie viele Raumfahrzeuge wurde sie am Ende ihrer Einsatzbetriebszeit jedoch nicht ausgeschaltet. Vergleichbares gilt z.B. für die Zwillingsmarsrover Spirit und Opportunity, deren Funktionsdauer hauptsächlich durch ihre technische Betriebsfähigkeit limitiert wird. Ein beabsichtigtes Herunterfahren der Gefährte wird häufig nicht implementiert, um einen versehentlichen Shutdown zu verhindern, nach dem kein erneutes Inbetriebnehmen mehr möglich wäre. Da die Flugbahn von ICE eine Rückkehr zur Erde im August 2014 vorsah, wurden Antennen des Deep Space Network im Jahr 2008 auf die erwartete Position von ICE ausgerichtet, 11 Jahre nach Außerdienststellung und 19 Jahre nach ihrem Start. Aufgefangene Telemetrie lies erkennen, dass die Sonde noch immer in Betrieb ist, sowie 12 von 13 ihrer wissenschaftlichen Instrumente. Nur fehlte der NASA nun die Möglichkeit zur aktiven Kommunikation mit der Sonde, da die hierfür benötigten Sender bereits 1999 abgebaut worden waren.

Mission Rückkehr
Seit bekannt war, dass ICE noch immer aktiv ist, weitgehend funktionsfähig und zudem noch über ausreichend Treibstoff für weitere Triebwerkszündungen verfügt, wurden verschiedentlich Überlegungen angestellt die Sonde wieder unter Kontrolle zu nehmen und einer neuen Aufgabe zuzuführen. Dabei muss auf die Infrastruktur der NASA verzichtet werden, obwohl die Sonde noch immer deren Eigentum ist.

So gelang es Anfang März 2014 einer Gruppe von Funkamateuren, Signale von ICE, welche zwei 5 Watt S-Band-Sender an Bord hat, an der Sternwarte Bochum zu empfangen, und es wurde in Betracht gezogen, dort einen Uplink einzurichten.

Erste Schritte in diese Richtung unternahm schließlich die Space College Foundation, eine nicht gewinnorientierte Stiftung, die weltweit Studierenden und Jungforschern durch die Teilnahme an akademischen Kursen und Projekten einen Einstieg in eine Laufbahn in der Raumfahrt und Weltraumforschung ermöglichen möchte. Schlüsselaspekte ihrer Tätigkeit bilden dabei Konzepte wie Open Source, Open Data oder Crowd Sourcing, die eine Beteiligung und Einbeziehung weiter Teile der interessierten Allgemeinheit adressieren. Das ICE Reboot Project wird die erste größere Unternehmung der Stiftung und kann schon jetzt als bemerkenswerte Leistung betrachtet werden.

Status und Ausblick
Am 29. Mai 2014, vor bald zwei Wochen, gelang es Studenten des Space College eine Zwei-Wege-Kommunikation mit ICE herzustellen. Die Studenten hatten ihr Hauptquartier in einem geschlossenen Schnellrestaurant auf dem Gelände des NASA Ames Research Park aufgeschlagen. In diesem sog. Building 596 hatte sich zuvor bereits das Lunar Orbiter Image Recovery Project eingerichtet, dessen Ziel es ist, 50 Jahre alte Bandaufzeichnungen eines frühen NASA Mondorbiters zu digitalisieren. Von dieser auch als McMoons bezeichneten provisorischen Kommandozentrale kommunizieren die Space College-Studenten seit Kurzem über ihre Laptops mit dem über 30 Jahre alten Raumfahrzeug.

Als Bodenstation für das ICE Reboot Project fungiert das Radioteleskop in Arecibo. Um überhaupt mit dem Versuch der Rückholung von ICE beginnen zu können, benötigte Space College zunächst eine Genehmigung der NASA. Dieser mit der Firma SkyCorp Inc., die als Partner von SpaceCollege.org auftritt, abgeschlossene „Non-Reimbursable Space Act Agreement“ (NRSAA), der am 21. Mai 2014 unterzeichnet wurde, erlaubt die Kontaktaufnahme und ggf. Steuerung von ICE bis zum 25. Juni 2014.

In den folgenden Tagen wurde eine Auswertung der empfangenen Telemetrie vorgenommen. Die erreichte Bitrate lag bei 512 Bit pro Sekunde. Mit einer ihrer ersten Aktionen versetzten die Amateur-Spacecraft Operators ICE in den Engeneering Telemetry Mode, um den Zustand von Sonde und Instrumenten besser diagnostizieren zu können. Bei den ersten Kontakten mit ICE kam unter anderem ein eigens angepasster Transmitter der deutschen Dirk Fischer Elektronik zum Einsatz.

Laut empfangener Telemetrie verfügt ICE derzeit über eine Eigenrotation von 19,16 Umdrehungen pro Minute (rpm), die Missionsspezifikation lag bei 19,75 rpm bei einer Abweichung von +-0,2. Die Ausrichtung zur Ekliptik beträgt derzeit 90,71 Grad, der Missionsparameter sieht hier einen Wert von 90 Grad bei einer Abweichung von +-1,5 Grad vor. Die empfangenen Werte zeigen die Sonde somit vergleichsweise nah an den ursprünglichen Vorgaben, und das nachdem ICE inzwischen 14 Jahre auf sich selbst gestellt ist. Ferner konnten erste Erkenntnisse über den Status der wissenschaftlichen Nutzlast gewonnen werden, welche hier im Detail nachzulesen sind. ICE verfügt über eine Power Margin von +28 Watt, ein Wert, der für einen Zeitpunkt nach vier Jahren im Einsatz projektiert wurde.

Als ein nächster Schritt ist der Versuch eines Bahnkorrekturmanövers für den 17. Juni 2014 geplant, wie UniverseToday berichtet. Das wird u.A. nötig, um sicherzustellen, dass ICE nicht auf dem Mond zerschellt, da sich die Sonde nicht am vom JPL vorausberechneten Punkt befunden hat, als Space College den Kontakt wiederherstellte. Auch ein Einschlag auf der Erde, bzw. in diesem Fall das Verglühen der Sonde, läge im Bereich des Möglichen, auch wenn die Wahrscheinlichkeiten für beide Szenarien gering sind.

Ziel des ICE Reboot Project ist es, ISEE 3 / ICE wieder in eine stabile Umlaufbahn um die Erde zu bringen und ihre wissenschaftlichen Instrumente der weltweiten akademischen Öffentlichkeit als freie Forschungsplattform zur Verfügung zu stellen.

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