Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA.

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem, bei dem eine Distanz von rund 6,4 Milliarden Kilometern zurückgelegt wurde, erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta diesen Kometen auf seinem Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Während der letzten Wochen und Monate wurden dabei von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern auch Daten gewonnen, welche erste Aussagen über die Form und Gestalt, das Volumen, die Masse, die Orientierung der Rotationsachse und die Rotationsdauer dieses Kometen ermöglichten.

Mittlerweile konnten diese Angaben dank genauerer Beobachtungsdaten präzisiert werden…

Der Kern des Kometen 67P setzt sich, wie bereits seit dem Juli 2014 bekannt ist, aus zwei Hauptkörpern zusammen. Die kleinere dieser beiden Komponenten, der ‚Kopf‘ des Kometen, verfügt laut den aktuellsten Analysen über eine Abmessung von 2,5 x 2,5 x 2,0 Kilometern. Der ‚Körper‘ von 67P misst dagegen 4,1 x 3,2 x 1,3 Kilometer. Daraus resultiert ein Volumen von insgesamt 25 Kubikkilometern. Die Masse des Kometenkerns wird nach wie vor mit einem Wert von etwa zehn Milliarden Tonnen angegeben, woraus sich – dementsprechend unverändert zu den vorherigen Aussagen – eine mittlere Dichte von etwa 0,4 Gramm pro Kubikzentimeter ableiten lässt.

Diese Form des Kometenkerns machte es den beteiligten Wissenschaftlern ‚relativ einfach‘, die Rotationsachse des Kometen zu bestimmen und so dessen

Rotationsperiode zu ermitteln. Für eine vollständige Drehung um seine Rotationsachse benötigt 67P demzufolge ziemlich genau 12,4043 Stunden. Eine entsprechende Publikation wurde mittlerweile in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht und kann auf dieser Internetseite aufgerufen werden. Die Rotationsachse des Kometen verfügt über eine Rektaszension von 69 Grad und eine Deklination von 64 Grad.

Weitere Daten stehen über die Freisetzungsrate von Wasserdampf zu Verfügung. Anfang Juni 2014 gab 67P pro Sekunde etwa 300 Milliliter Wasser frei. Im Juli stieg diese Rate auf etwa ein Liter pro Sekunde an – im August wurden laut den Messungen des MIRO-Instruments bereits fünf Liter pro Sekunde freigesetzt. Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, in Kürze auch das Massen-Verhältnis des ’normalen‘ Wasserstoffs zu seiner ’schwereren‘ Variante Deuterium bestimmen zu können. Bei weiteren von dem Kometen freigesetzten und von den Instrumenten der Raumsonde detektierten Gasen handelt es sich bisher um Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Methan und Methanol.

Diese am heutigen Tag im Rosetta-Blog der ESA veröffentlichten Daten sind allerdings nur vorläufiger Natur und werden auch weiterhin durch aktuellere Messdaten und Auswertungen verfeinert. Trotzdem haben diese Angaben letztendlich entscheidenden Einfluss auf die endgültige Auswahl des Landeplatzes für den von Rosetta mitgeführten Komentenlander Philae, der am 12. November 2014 auf dem Kometen 67P niedergehen soll und dessen Oberfläche anschließend mit weiteren zehn Instrumenten eingehend untersuchen wird.

Das nebenstehende Bildmosaik setzt sich aus vier Einzelaufnahmen der Navigationskamera der Raumsonde Rosetta zusammen, welche am 26. September 2014 aus einer Entfernung von 26,3 Kilometern zum Zentrum des Kometen angefertigt wurden. In diesem Zeitraum hat sich die Raumsonde allerdings bereits auch mehrere Kilometer über die Oberfläche von 67P hinweg bewegt. Aus dieser ‚Eigenbewegung‘ resultieren auch die in diesem Mosaik erkennbaren ‚unförmigen‘ Übergänge zwischen den einzelnen Aufnahmen.

Es stellt selbst für die Bildbearbeitungs-Profis der ESA eine Herausforderung dar, diese vier Einzelaufnahmen ‚fließend‘ zusammenzusetzen. Sollten Sie bessere Ergebnisse erzielen, dann nur zu! Die Mitarbeiter der Rosetta-Mission würden sich freuen, wenn Sie Ihre Resultate auf der Internetseite des Rosetta-Blog mit der Öffentlichkeit teilen.

Besonders die von der Oberfläche des Kometen ausgehenden „Jets“ stehen bei diesen Aufnahmen derzeit im Fokus der Wissenschaftler, welche die Landung von Philae vorbereiten. Bei dem mehrere Stunden andauernden Flug des Kometenlanders zu der Oberfläche von 67P spielt das inhomogene Schwerkraft-Feld des Kometen eine eher untergeordnete Rolle. Um Philae erfolgreich am vorgesehenen Landeplatz abzusetzen muss die Raumsonde vor dem Abkoppeln mehrere minimale Bahnkorrekturmanöver durchführen. Speziell die exakte Ausführung dieser Manöver ist entscheidend dafür, dass Philae am 12. November 2014 den ausgewählten Landeplatz erreicht.

Aber auch nach der Abtrennung kann die Gasaktivität des Kometen den geplanten ‚Schweb-Flug‘ des Kometenlanders in das gewünschte Landegebiet weit stärker ablenken als das unregelmäßige Gravitationsfeld des Kometen 67P, so der Flugdynamiker Vicente Companys in einem Interview von ESA.de.

Die finale Entscheidung über den Landeplatz von Philae wird am 14. Oktober 2014 getroffen (Raumfahrer.net berichtete).

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Der Beitrag Größe und Masse von Tschurjumow-Gerasimenko – Teil 2 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach einer Flugdauer von mehr als zehn Jahren, in denen eine Entfernung von rund 6,4 Milliarden Kilometern zurückgelegt wurde, nähert sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta ihrem eigentlichen Ziel, dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, gegenwärtig immer weiter an. Um am 6. August 2014 in eine Umlaufbahn um den Kometen eintreten zu können muss die Raumsonde allerdings zuerst noch mehrere Kurskorrekturmanöver (engl. „Orbit Correction Manoeuvre“, kurz „OCM“) durchführen, mit denen die relative Geschwindigkeit der Raumsonde zu 67P/Tschurjumow-Gerasimenko schrittweise weiter reduziert werden soll. Das bisher letzte OCM wurde am 9. Juli absolviert und hatte eine weitere Geschwindigkeitsreduzierung von rund 26 Metern pro Sekunde zur Folge. Seit dem heutigen Tag befindet sich Rosetta in einer Entfernung von weniger als 20.000 Kilometern zu dem Kern des Kometen.

Neue Aufnahmen lassen die unregelmäßige Gestalt des Kometenkerns erahnen
Ebenfalls am heutigen Tag wurden von der ESA drei weitere Aufnahmen des Kometenkerns für die Öffentlichkeit freigegeben, welche bereits am 4. Juli 2014 von der NAC-Kamera, der Telekamera des OSIRIS-Kameraexperiments, angefertigt wurden. Bei OSIRIS handelt es sich um die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta. Zum Zeitpunkt der Anfertigung dieser Aufnahmen befand sich die Raumsonde noch in einer Entfernung von etwa 37.000 Kilometern zu dem Kometen.

Die Aufnahmen wurden dabei in Abständen von jeweils vier Stunden angefertigt und decken somit einen vollständigen Rotationszyklus des Kometenkerns ab. Für eine Drehung um seine Rotationsachse, so ein erstes Resultat der bisherigen Untersuchungen des Kometen, benötigt 67P/Tschurjumow-Gerasimenko eine Zeitdauer von 12,4 Stunden. Trotz der immer noch geringen Auflösung von etwa 700 Metern pro Pixel lassen sich durch diese Fotos erste Erkenntnisse gewinnen.

„In diesen Aufnahmen zeigt sich 67P als unregelmäßig erscheinender Körper“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams.

Obwohl der im Mittel rund vier Kilometer durchmessende Kern des Kometen in diesen Fotos lediglich eine Fläche von etwa 30 Pixeln überdeckt, deutet sich bereits jetzt an, dass 67P/Tschurjumow-Gerasimenko über eine ‚kartoffelförmige‘ Gestalt verfügt. Die Oberfläche, so das Ergebnis einer ersten Auswertung der Aufnahmen, scheint drei ausgeprägte Strukturen aufzuweisen. Die Fotos deuten zudem darauf hin, dass sich auf dem Nukleus auch eine größere Vertiefung befindet.

Unregelmäßige Formen sind bei realtiv kleinen kosmischen Objekten wie Asteroiden und Kometen nicht unüblich. Bisher wurden fünf Kometen – 1P/Halley, 19P/Borrelly, 81P/Wild, 9P/Tempel und 103P/Hartley – von Raumsonden besucht und im Rahmen von Vorbeiflügen eingehender untersucht. All diese Kometen verfügen über eine unregelmäßige Form. Zuletzt präsentierte sich der Komet Hartley den Kamerasystemen der NASA-Raumsonde Deep Impact am 4. November 2010 als ein in die Länge gestreckter Körper.

Öffentlichkeitsarbeit und zeitnahe Freigabe der Aufnahmen
„Zu sehen wie 67P seine einzigartiges Aussehen nach und nach enthüllt, ist ein unglaubliches Abenteuer“, so der OSIRIS-Wissenschaftler Jean-Baptiste Vincent vom MPS zu den am heutigen Tag veröffentlichten Aufnahmen.

Mit dieser Aussage liegt der Planetologe absolut richtig. Leider ist es jedoch ebenfalls richtig, dass die interessierte Öffentlichkeit von diesem wirklich großen Abenteuer bisher weitgehendst ausgeschlossen ist. Sowohl die vom MPS betriebene OSIRIS-Kamera als auch die Navigationskamera von Rosetta haben während der letzten Monate immer wieder Aufnahmen von dem Zielkometen angefertigt, welche allerdings – von wenigen Ausnahmen abgesehen – nicht im Internet veröffentlicht werden. Selbst diese wenigen Aufnahmen sind dabei in der Regel bereits eine Woche alt. Gerade in der jetzigen Phase der Annäherung an den Kometen wäre es überaus interessant, die von ihrer Auflösung her täglich besser werdenden Aufnahmen ‚in Echtzeit‘ im Internet zu betrachten.

Laut dem aktuellen Stand der Planungen sollen weitere Aufnahmen des Kometen jedoch lediglich in einem wöchentlichen Abstand für die Öffentlichkeit ‚freigegeben‘ werden. Diese – wahrscheinlich eher wenigen – Fotos sollen in der Rosetta-Bildgalerie sowie im Rosetta-Blog der ESA erscheinen.

Es wäre wirklich wünschenswert, wenn die für den Betrieb der Navigationskamera verantwortliche ESA und die Mitarbeiter des OSIRIS-Kameraexperiments diese derzeitig angedachte Politik der Bildfreigabe neu überdenken und die von Rosetta angefertigten Aufnahmen in Zukunft mit einer höheren Frequenz und zudem zeitnah im Internet zur Verfügung stellen. Dies wäre ein wichtiger Schritt, um die Öffentlichkeit auch in den kommenden Monaten für den weiteren Verlauf der Rosetta-Mission zu begeistern.

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Erstellt von Karl Urban. Quelle: ESA

Der Halley‘sche Komet zieht bedächtig seine exzentrische Bahn um die Sonne. Lange Zeit verbringt er in der Düsternis des Alls, sein äußerlich pechschwarzer Nukleus ist dann völlig unsichtbar für viele Teleskope. Meist nur einmal in der Lebensspanne eines Menschen kommt er der wärmenden Sonne so nah, dass der Komet einen hellen Schweif aus Gas und Staub hinter sich her zieht.

Eine solche Chance tat sich zuletzt vor 25 Jahren auf. Entsprechend wollten auch die Forscher bei der nur wenige Jahre jungen europäischen Raumfahrtagentur mit dabei sein. Über die Mission zum Kometen Halley wurde 1980 entschieden. Lange war ein Doppelstart geplant gewesen – eine größere Sonde sollte die NASA beitragen, während die ESA mit einer kleineren mitfliegen durfte. Da jedoch die Raumfahrzeuge mit dem Space Shuttle starten sollten, dessen Entwicklung sich über mehrere Jahre verzögerte, sattelten die noch unerfahrenen Europäer kurzerhand um. „Nicht aus Wut, aber mit einer eigenen Vision“, beteuert Roger Bonnet, damals Wissenschaftsdirektor der ESA. Am 2. Juli 1985 startet schließlich Giotto an Bord einer Ariane-1-Rakete.

Die Jahrhundertgelegenheit nutzt eine ganze Flotte von Raumsonden, die als „Halley Armada“ in die NASA-Historie eingeht. Die USA sind dabei die einzige Raumfahrtnation, die sich nicht direkt beteiligt. Denn die eigene ambitionierte Mission wurde schließlich gestrichen. So flogen im März 1986 fünf Sonden dem ausladenden Kometenkoma von Halley entgegen: Voran die japanischen Suisei und Sakigake und zwei sowjetische Vegasonden, welche ein Jahr zuvor noch Lander auf der Venus abgesetzt hatten und das Gravitationsfeld der Venus als Sprungbrett nutzten. Nur anhand der international ausgetauschten Messwerte der Erstkommer ließ sich die Bahn von Giotto nun genau einstellen. Denn die europäische Sonde verfolgte beinahe eine Kamikazemission: Die Spezialisten versuchten, dem Kometennukleus so nah wie nur möglich zu kommen.

Heute wäre ein solcher Präzisionsanflug problemlos möglich, weil sich die Flugbahn mit den Bordkameras und aufwendigen Simulationen am Boden extrem verbessern lässt. Damals jedoch gab es diese Methode der optischen Navigation noch nicht. Giotto musste anhand der dürftigen Daten also möglichst genau auf den Punkt gelenkt werden, andem die Forscher anhand der dürftigen Daten den Kern errieten.

Das ungenaue Zielen geriet überraschend genau: Giotto flog am 14. März 1986 nur 596 Kilometer entfernt am Nukleus vorbei. Eine völlig fremde Welt eröffnete sich vor den Kameras: Der Kometenkern zeigte starke Höhenunterschiede, aus dessen kartoffelförmiger Oberfläche an mehreren Stellen lange Strahlen Gas- und Staub mit mehr als 30 Tonnen pro Sekunde in die Umgebung verströmten. Spektrometer an Bord der Sonde wiesen unter anderem Wasser, Kohlenmon- und -dioxid, aber auch Methan oder Cyanwasserstoff nach, die als Grundbausteine des Lebens gelten.

Seine letzte Ruhe sollte Giotto eigentlich genau hier finden: Die Umgebung des aktiven Kometenkerns hielten die Planer für so gewalttätig, dass die Sonde im Schweif vermutlich verloren gehen dürfte. Zwar hatte man die Sonde in Flugrichtung mit einem Schild ausgestattet, der in den dichten Staubwolken des Kometenkomas einen gewissen Schutz bildete. Doch bei einer Relativgeschwindigkeit von fast 70 Kilometern pro Sekunde waren bereits kleinste Geschosse missionsgefährdend. Tatsächlich wurde Giotto nach erfolgreicher Datensammlung von etwas getroffen, wodurch die Kamera und mehrere Instrumente ausfielen und der Kontakt zur Erde kurz abbrach. Doch der Rest des Raumfahrzeugs blieb intakt, so dass die Sonde vier Jahre später nach langer Ruhephase in einem energiesparenden Hibernation-Modus erneut an einem Kometen vorbeiflog. Auch von hier konnte sie noch spärliche wissenschaftliche Daten übertragen.

Für die europäische Raumfahrt war Giotto der Aufbruch ins Sonnensystem. Nach ihr folgten Sonden zu Titan, Mars oder Venus. Bis heute gelang es keiner zweiten Raumsonde, auf einer Mission zwei Kometen zu besuchen (Halley und Grigg-Skjellerup). Seither macht bei der direkten Erforschung von Kometen vor allem die ESA von sich reden. Mit ihrer Flaggschiffmission Rosetta wird sie ab 2014 erneut einen Kometen besuchen und dort einen Lander absetzen. Erst letzte Woche hat sie die Sonde dafür in einen mehrjährigen Ruhemodus versetzt – die nötigen Erfahrungen für so einen Schritt sammelten die Ingenieure mit Giotto.

Verwandte Links

• Interview mit Gerhard Schwehm: „Wir sind sehr ambitioniert“
• Raumcon: Kometen

Der Beitrag Vor 25 Jahren: Die Halley-Armada im Anflug erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Florian Stremmel. Quelle: ESA.

Das fortwährende Auseinanderbrechen des im Jahre 1930 entdeckten Kometen kann die europäische Raumfahrtagentur nun mit Hilfe der optischen Bodenstation in Teneriffa verfolgen, zu deren Ausstattung eine neue Kamera zählt. Diese ermöglichte es, Drehungen einzelner Fragmente des Kometen detailreich zu beobachten.

Bei der von der ESA entwickelten, supraleitenden Kamera SCAM (superconducting camera) handelt es sich um eine Photonen zählende Kamera, die fast bis auf den absoluten Nullpunkt (-273,15 °C), genauer gesagt, Dreihundert-Tausendstel Grad darüber, gekühlt wird. Dies ermöglicht ihren empfindlichen Elektronen-Detektoren (auch supraleitende Tunnel-Detektoren), beinahe jedes einzelne Licht-Teilchen (Photon) zu registrieren, das einfällt. Damit ist die Kamera ein sehr gutes Instrument, um schnelle und schwache Veränderungen der Komet-Fragmente zu entdecken.
Das nach seinen Entdeckern benannte Objekt 73P/Schwassmann-Wachmann, auch Schwassmann-Wachmann 3, ist ein kurz-periodischer Komet, der sich alle 5,4 Jahre der Sonne nähert. Vor zwei Annäherungen, sprich im Jahre 1996, zerbrach der Kometenkern in fünf Stücke (Fragmente A, B, C, D und E) von denen drei (B, C und E) bei seiner Wiederkehr 2001 immer noch sichtbar waren.

Als der Komet in diesem Jahr der Sonne wieder näher kam, waren anfangs sieben Bruchstücke zu sehen, folglich geht der Prozess des Auseinanderbrechens weiter. Und so konnten Astronomen beobachten, wie sich weitere Fragmente abtrennten; allein Fragment B produzierte mindestens sieben neue Einzelteile. Insgesamt sind zur Zeit ungefähr 40 Bruchstücke sichtbar, von denen die meisten sehr klein und von unregelmäßiger und kurzlebiger Aktivität sind.

SCAM wurde am 7. Mai 2006 an das Einmeter-Teleskop der optischen Bodenstation der Europäer angebracht, um kurz danach 73P/Schwassmann-Wachmann unter die Lupe zu nehmen. Alle paar Mikrosekunden wertet die Kamera die Anzahl der Photonen, die es berührt haben, sowie deren Farbe aus. Die ESA-Wissenschaftler nutzten die zuvor nicht da gewesene Genauigkeit des Instruments, um die Entwicklung von Staub- und Gashüllen in Verbindung mit jedem einzelnen Bruchstück zwei Stunden lang aufzuzeichnen. Nun müssen die Ergebnisse analysiert werden. Speziell wird nach Unterschieden hinsichtlich der Größe und Form sowie nach Farbdifferenzen der einzelnen Teilobjekte untereinander gesucht. Dies könnte Hinweise auf unterschiedliche Zusammensetzungen geben.

Die hohe Auflösung hinsichtlich der Zeit ermöglichte zusätzlich weitere Untersuchungen. Von jedem Fragment können Brüche und andere Aktivitäten verfolgt werden, bis hin zu Veränderungen, die sich innerhalb einer Minute ereignen. Zusätzlich ermöglichen es die Beobachtungen, Wechselwirkungen zwischen den Gas- und Staubströmen der zwei sich zueinander am nächsten befindlichen Fragmente zu studieren. Deren Partikel werden bei einer Geschwindigkeit zwischen 0,5 und einem Kilometer pro Sekunde freigesetzt.

73P/Schwassmann-Wachmann gehörte zur engeren Auswahl derjenigen Kometen, die als mögliches Ziel von ESA’s Rosetta-Mission betrachtet wurden. 1995, kurz vor dem ersten Auseinanderbrechen, fiel die Entscheidung gegen ihn und zu Gunsten von 46P/Wirtanen. Auch nach der Startverschiebung im Jahr 2003 wollte die Raumfahrtagentur 73P/Schwassmann-Wachmann nicht zum Ziel der Mission machen, weil sein Verhalten zu unbeständig war und damit ein zu großes Risiko dargestellt hätte. Im Jahr 2014 wird Rosetta den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko erreichen und das Landegerät Philae absetzen.

Der Beitrag Neue Kamera beobachtet zerbrechenden Kometen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.