Ein Beitrag der Raumfahrer.net Redaktion. Quelle: ESA.

Wie Raumfahrer.net zusammen mit spacelivecast.de heute im Kontrollzentrum für unbemannte Raumfahrt der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA), dem European Space Operations Center (ESOC), in Darmstadt vor Ort in Erfahrungen bringen konnte, wurden Einzelheiten des Landeverfahrens für Rosetta auf dem Kometen 67P festgelegt.

Zur Auswahl standen zwei verschiedene Abstiegsverfahren. Diskutiert wurde ein relativ zügiger Abstiegsvorgang mit einer Dauer zwischen einer und zwei Stunden, bei dem vor dem Kontakt mit dem Kometen eine relative saubere Umgebung der Sonde für gute Arbeitsmöglichkeiten der Instrumente an Bord des Raumfahrzeugs sorgen würde. Der Kontakt selbst würde schließlich mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Meter pro Sekunde – der Geschwindigkeit, mit der auch der Lander Philae die Oberfläche erreichte – erfolgen.

Außerdem wurde ein langsameres Verfahren der Annäherung untersucht, das auf Grund ausgiebigeren Einsatzes der Lageregelungstriebwerke schwierigere Arbeitsbedingungen für die wissenschaftlichen Instrumente bedeutet, aber eine erheblich längere abschließende Phase wissenschaftlicher Untersuchungen möglich machen sollte.

Das Verhalten der Instrumente ist zum Teil so gut bekannt, dass ihre Daten hinsichtlich der durch den Triebwerkseinsatz verursachten Störungen vermutlich gut korrigiert werden können. Sechs bis sieben Stunden Beobachtungszeit sollten bei der langsameren Annäherung möglich sein.

Solarzellenausleger und Akkumulatoren sollen voraussichtlich im Juli 2016 noch einem überprüft werden, um ihren Zustand vor der Einleitung der abschließenden Missionsphase exakt beurteilen zu können. Steht möglicherweise nicht mehr genug Leistung für den gleichzeitigen Betrieb aller einsatzfähigen Instrumente zur Verfügung, sind Entscheidungen hinsichtlich der Abschaltung einzelner Instrumente zu treffen. Ob letzteres erforderlich ist, kann derzeit nicht gesagt werden.

Nach intensiven Besprechungen der Teams, die einerseits unter der Leitung von Matt Taylor die wissenschaftlichen Instrumente an Bord der Sonde betreuen, und den Technikern und Ingenieuren, die sich beim ESOC um die raumflugtechnischen Aspekte der Mission kümmern, wurde beschlossen, der langsameren Annäherung den Vorzug zu geben. Dabei spielte der Wunsch der Wissenschaftler, ihre Instrumente möglichst lange betreiben zu können, um Daten aus extremer Kometennähe erfassen zu können, eine maßgebliche Rolle.

Das angedachte Verfahren kam noch nie zum Einsatz. Die erforderlichen Triebwerke wurden noch nie in der notwendigen Kombination zusammen betrieben. Bisher durchgeführte Simulationen sprechen dafür, dass sich die geplanten Manöver erfolgreich durchführen lassen. Treibstoff steht ausreichend zur Verfügung. Die aufzuwendende Treibstoffmenge ist wegen des bevorstehenden Missionsendes kein limitierender Faktor.

Das konkrete Datum, an dem Rosetta die Oberfläche des Kometen erreichen wird, ist derzeit nicht exakt anzugeben. Die bahndynamische Komplexität der Aufgabe erfordert umfangreiche Vorarbeiten, berichtete Sylvain Lodiot, Spacecraft Operations Manager (SOM). Sie sollen in nächster Zeit am ESOC aufgenommen werden.

Die Mission von Rosetta wird nach derzeitigem Kenntnisstand frühestens zwischen dem 28. September und 1. Oktober 2016 beendet werden. Wenn es soweit ist, wird eine Prozedur greifen, die vorher zur Sonde übermittelt werden muss. Diese soll insbesondere die Abschaltung der Sender an Bord von Rosetta sicherstellen, um die vorher genutzten Funkfrequenzen wieder freizugeben.

Rosetta wird so konfiguriert, dass Anomalien bei der endgültigen Annäherung an den Kometen keinen Wechsel in einen Sicherheitsmodus wie bisher programmiert auslösen, sondern die Abschaltung des Senders veranlassen.

Auslöser der Abschaltung muss ausserdem nicht unbedingt ein anhaltender Kontakt mit dem Kometen sein. Nicht auszuschließen ist, dass die Sonde hüpft wie Philae. An Bord der Sonde kann sensorisch nicht unterschieden werden, was konkret den Abschaltimpuls auslöste, und eine Beurteilung der Situation anhand von Telemetrie ist wegen des abgeschalteten Senders dann nicht mehr möglich. Von den allerletzten aktiven Momenten werden die Menschen keine Kenntnis erhalten können.

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Der Beitrag Heute entschieden – Rosetta-Wissenschaft bis zum Ende erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA. Vertont von Peter Rittinger

Bereits am 12. November 2014 erreichte der von der Kometensonde Rosetta mitgeführte Lander Philae nach einer unerwartet ‚holprig‘ verlaufenden Landung die Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt), wo er in den folgenden Tagen mit acht von seinen zehn wissenschaftlichen Instrumenten erfolgreich eine Vielzahl an Messungen durchführte. Am 15. November 2015 waren jedoch die Energievorräte des Landers so weit aufgebraucht, dass dieser sich um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

In den folgenden sieben Monaten war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren trotz mehrerer entsprechender Kampagnen (Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundene Vorgehensweise) nicht möglich, einen erneuten Kontakt mit Philae zu etablieren.

Am 13. Juni 2015 konnte der für die Kommunikation mit Philae zwingend benötigte ‚Kometenorbiter‘ Rosetta jedoch zur Freude der an der Mission beteiligten Forscher erstmals wieder in Form einer zwar schwachen, aber stabilen Radiotransmission ein Lebenszeichen von seiner Tochtersonde registrieren. Bis zum 19. Juni erfolgten drei Kontakte, in deren Verlauf Telemetriedaten des Landers an das für die Steuerung von Philae zuständige Raumflugkontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln übermittelt werden konnten. Die Auswertung dieser Daten zeigte, dass Philae seinen ‚Winterschlaf‘ offenbar gut überstanden hat, sich in einem guten Allgemeinzustand befindet und betriebsbereit ist (Raumfahrer.net berichtete).

Bisher nur unregelmäßige und zudem kurze und instabile Kontakte
Insgesamt konnte Rosetta bisher an sieben Tagen – am 13., 14., 19., 20., 21., 23. und zuletzt am 24. Juni 2015 – Signale von Philae empfangen. Die entsprechenden Verbindungen waren jedoch immer nur von kurzer Dauer und zudem relativ instabil. Im Rahmen der ersten, am 13. Juni erfolgten und lediglich 85 Sekunden andauernden Kommunikation war es dem Lander möglich, mehr als 300 Datenpakete mit einer Gesamtdatenmenge von 663 kBit via Rosetta an sein Kontrollzentrum auf der Erde zu übermitteln. Die zweite Verbindung am 14. Juni war relativ instabil und dauerte nur wenige Sekunden an, weshalb im Verlauf dieser zweiten Datentransmission auch deutlich weniger Datenpakete die Erde erreichten. Im Rahmen des dritten Kontakts am 19. Juni konnten innerhalb von 19 Minuten zwei jeweils rund zwei Minuten andauernde Funkverbindungen etabliert werden, in deren Verlauf insgesamt 185 weitere Datenpakete von dem Kometenlander empfangen wurden, welche auch aktuelle Telemetriewerte aus der vergangenen Woche enthielten.

Bereits einen Tag später wurden ebenfalls gleich zwei Mal Signale von Philae empfangen. Beide Verbindungen dauerten diesmal allerdings jeweils nur etwa eine Minute an. Auch am 23. Juni meldete sich Philae kurz, konnte aber während des lediglich 20-sekündigen Kontakts keine weiteren Daten transferieren. Bei dem bisher letzten Kontakt am 24. Juni dauerte der Kontakt diesmal zwar 20 Minuten – die Verbindung war aber ebenfalls nicht stabil, und so sendete Philae insgesamt nur 80 weitere Datenpakete.

Zwischen diesen Kontakten gab es allerdings auch mehrfach berechnete Kommunikationsfenster, in deren Verlauf keine Verbindung zwischen Philae und Rosetta aufgebaut werden konnte. Auch bei den Überflügen von Rosetta während der letzten Tage, welche in einer Überflughöhe von rund 180 Kilometern über dem vermuteten Standort von Philae verliefen, kam trotz der erst am 20. Juni 2015 extra für diese Horchkampagnen veränderten Flugbahn des Kometenorbiters kein erneuter Kontakt zustande.

„Wir benötigen allerdings längere und stabile Kontaktzeiten, um mit Philae – wie geplant – wieder wissenschaftlich arbeiten zu können“, so Michael Maibaum, Systemingenieur am Landerkontrollzentrum des DLR in Köln und stellvertretender Operationsmanager der Philae-Mission.
Voraussetzungen für Kontakte
Der Komet 67P benötigt für eine vollständige Rotation um seine Achse einen Zeitraum von ziemlich genau 12,4053 Stunden. Somit ergibt sich aufgrund der aktuellen Flugbahn von Rosetta pro Erdtag etwa zwei Mal die theoretische Gelegenheit einer Kontaktaufnahme zwischen dem Orbiter und dem Lander. Allerdings müssen hierzu gleich mehrere Grundvoraussetzungen erfüllt sein. Zum einen muss der Lander zu den Zeitpunkten, an denen sich mögliche Kommunikationsfenster öffnen, auch tatsächlich in Betrieb sein. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn der für seine Energieversorgung ausschließlich auf das Sonnenlicht angewiesene Lander auch ausreichend von der Sonne beleuchtet wird. Nur dann kann Philae mit seinen Solarpaneelen genügend Energie generieren, um auch eine aktive Kommunikation zu betreiben.

Außerdem müssen die Kommunikationsantennen des Landers und des Orbiters dabei mehr oder weniger direkt aufeinander ausgerichtet sein, wobei zudem eine direkte ‚Sichtverbindung‘ bestehen muss. Rosettas Antenne kann ohne größeren Aufwand auf den vermuteten Standort des Landers gerichtet werden. Die Antenne von Philae ist jedoch beim Senden und Empfangen von Daten offenbar beeinträchtigt. Sehr wahrscheinlich behindern hier Felsvorsprünge oder Felsgrate auf der Kometenoberfläche, welche sich in der unmittelbaren Umgebung des Landers befinden, die Kommunikation.

Die Berechnungen der an der Mission beteiligten Mitarbeiter haben ergeben, dass sich die Kommunikationsfenster in den vergangenen Tagen pro ‚Kometentag‘ – abhängig von der Konstellation zwischen dem Lander und dem Orbiter – theoretisch für einen Zeitraum von wenigen zehn Minuten bis hin zu maximal drei Stunden öffneten. Optimalerweise müsste Rosetta den Standort des Landers dabei zu einem Zeitpunkt überfliegen, an dem Philae bereits seit längeren dem Licht der Sonne ausgesetzt war und somit über genügend Energie zum Empfangen eines Signals von dem Orbiter verfügt. Des weiteren müsste die zur Verfügung stehende Energie ausreichen, um anschließend selbst Daten an Rosetta zu transferieren. Für einen optimalen und stabilen Datentransfer müsste der Kontakt zwischen Rosetta und Philae über einen Zeitraum von etwa 50 Minuten aufrecht erhalten bleiben.

Gefahren für Rosetta
Doch bei diesen Kommunikationsversuchen müssen auch noch andere Umstände berücksichtigt werden, welche eine ernsthafte Gefahr für die Raumsonde Rosetta darstellen könnten. Der zunehmend aktiver werdende Komet 67P schleudert zusammen mit seinen Gas-Fontänen auch große Mengen an Staubpartikel ins All. Diese Partikel sorgten bereits Ende März 2015 dafür, dass die Sternsensoren des Orbiters irritiert wurden und die Orientierung von Rosetta im Raum nicht mehr mit der notwendigen Genauigkeit bestimmt werden konnte. Dadurch bedingt versetzte sich die Raumsonde automatisch in einen Sicherheitsmodus, entfernte sich um mehrere hundert Kilometer von dem Kometen und konnte erst in den folgenden Tagen wieder durch neue Kommandos aus seinem Kontrollzentrum in den normalen Betriebsmodus versetzt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Die weiteren Annäherungen an 67P erfolgten daher nur schrittweise und unter der ständigen Beobachtung, ob der Orbiter dabei unbeeinträchtigt blieb. Auch die derzeitige Flugbahn von Rosetta berücksichtigt diese nicht ungefährliche Umgebung des ausgasenden Kometen. So bewegt sich Rosetta zurzeit auf einem sogenannten „Terminator-Orbit“, welcher entlang der Tag-Nacht-Grenze des Kometen verläuft. Der Standort von Philae wird dabei während der ‚Morgenstunden‘ des anbrechenden ‚Kometentages‘ überflogen. Zu diesem Zeitpunkt – so die Annahmen der an der Mission beteiligten Ingenieure – schaltet sich der Lander allerdings gerade erst ein.

„Der Lander wird dann noch nicht optimal von der Sonne beleuchtet“, so Stephan Ulamec vom DLR, der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter. Überflüge zu anderen Kometen-Tageszeiten wurden seit dem Aufwachen von Philae noch nicht durchgeführt.

Eine neue Flugbahn für Rosetta
Bereits in der vergangenen Woche führte Rosetta zwei Kurskorrekturmanöver durch, in deren Verlauf die Raumsonde auf eine neue Flugbahn dirigiert wurde, welche statt in etwas mehr als 200 Kilometern in einer Höhe von aktuell nur noch 180 Kilometern Höhe über der Kometenoberfläche verläuft. Die nur bedingt erfolgreich verlaufenen Versuche einer Kontaktaufnahme mit Philae haben jedoch gezeigt, dass diese Annäherung um 20 Kilometer noch nicht den erwünschten Erfolg erbracht hat. Aus diesem Grund begann die Raumsonde in den Morgenstunden des heutigen Tages mit einer Serie von Manövern, in deren Verlauf sich Rosetta bis zum 30. Juni 2015 um nochmals weitere 20 Kilometer näher an die Kometenoberfläche ‚heranpirschen‘ soll.

Das Team des DLR-Kontrollzentrums hofft, dass die Kontakte zu dem Lander bei einer Distanz von dann 160 Kilometern regelmäßiger und stabiler werden. Es wird sich jedoch erst im Laufe der nächsten Tage zeigen, ob die dabei zu erzielenden Veränderungen in der Geometrie zwischen dem Lander und dem Orbiter die Kommunikation mit Philae tatsächlich verbessern können. Außerdem könnten erneute Probleme mt den Startrackern jederzeit dazu führen, dass Rosetta dieses Annäherungsmanöver abbrechen und wieder einen höheren Orbit einnehmen muss.

Der technische Zustand von Philae
Die bisher von Philae übermittelten Telemetriewerte haben gezeigt, dass sich der Lander offenbar in einem guten Allgemeinzustand befindet. Trotzdem kann aufgrund der immer noch unvollständigen Datenlage nicht mit absoluter Gewissheit gesagt werden, ob wirklich alle Subsysteme des Landers diesen von den Missionsplanern nicht vorgesehenen siebenmonatigen ‚Winterschlaf‘ und die dabei gegebenen tiefen Temperaturen unbeschadet überstanden haben. So könnte zum Beispiel auch ein Ausfall der Kommunikationssysteme von Philae ein möglicher Grund für das derzeitige ‚Schweigen‘ des Landers sein. Die Auswertungen der bisher empfangenen Telemtriedaten haben zu dem Schluss geführt, dass zwar offenbar eine der beiden Kommunikationseinheiten beeinträchtigt ist – die zweite Einheit hat jedoch bisher ohne erkennbare Funktionsstörungen gearbeitet.

„Um mit Philae wieder wissenschaftlich zu arbeiten, sind wir auf längere und vorhersagbare Kontaktzeiten angewiesen“, betont Stephan Ulamec die Notwendigkeit einer stabilen Kommunikation, denn nur wenn der Lander umfangreiche Kommandos sicher empfangen und ausführen sowie die gesammelten Daten speichern und anschließend zu seinem Bodenteam transferieren kann, können seine zehn wissenschaftlichen Instrumente wieder zu einem sinnvollen Einsatz kommen. Derzeit analysieren und diskutieren die verschiedenen Missionsteams intensiv, ob und mit welchen weiteren Maßnahmen in Zukunft eine bessere Kontaktaufnahme mit dem Kometenlander Philae möglich sein wird.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA. Vertont von Peter Rittinger

Bereits am 12. November 2014 erreichte der von der Kometensonde Rosetta mitgeführte Lander Philae nach einer unerwartet ‚holprig‘ verlaufenden Landung die Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt), wo er in den folgenden Tagen mit acht von seinen zehn wissenschaftlichen Instrumenten erfolgreich eine Vielzahl an Messungen durchführte. Am 15. November 2015 waren jedoch die Energievorräte des Landers so weit aufgebraucht, dass dieser sich um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte. Seitdem war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren trotz mehrerer entsprechender Kampagnen (Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundene Vorgehensweise) nicht möglich, einen erneuten Kontakt mit Philae zu etablieren.

Am 13. Juni 2015 konnte der für die Kommunikation mit Philae zwingend benötigte ‚Kometenorbiter‘ Rosetta jedoch zur Freude der an der Mission beteiligten Forscher nach einer Wartezeit von fast sieben Monaten erstmals wieder in Form einer zwar schwachen, aber stabilen Radiotransmission ein Lebenszeichen von seiner Tochtersonde registrieren. Eine Tag später erfolgte ein zweiter, diesmal allerdings kürzerer Kontakt, in dessen Verlauf ebenfalls Telemetriedaten des Landers übermittelt werden konnten. Die Auswertung dieser Daten zeigte, dass Philae seinen siebenmonatigen ‚Winterschlaf‘ offenbar gut überstanden hat, sich in einem guten Allgemeinzustand befindet und betriebsbereit ist (Raumfahrer.net berichtete).

Im Rahmen dieser beiden Datentransmissionen übermittelte der Lander auch Daten, welche bereits Anfang Mai 2015 aufgezeichnet wurden. „Philae war zu diesem Zeitpunkt bereits aufgewacht, konnte uns aber noch nicht erreichen“, so Dr. Stephan Ulamec vom DLR, der für die Philae-Mission verantwortliche Projektleiter vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Eine dritte Datentransmission am 19. Juni 2015
Am gestrigen Tag konnten die für den Betrieb des Landers zuständigen Systemingenieure jetzt zum dritten Mal Daten von Philae empfangen. Im Rahmen von zwei jeweils rund zwei Minuten andauernden Funkverbindungen konnte Rosetta insgesamt 185 weitere Datenpakete von Philae empfangen, welche unter anderem auch aktuellere Telemetriewerte aus der vergangenen Woche enthielten. Die entsprechenden Daten erreichten die Erde am gestrigen Tag um 15:37 MESZ und um 15:54 MESZ. Deren Auswertung zeigte, dass sich die Beleuchtungsverhältnisse an dem gegenwärtigen Standort des Landers immer weiter verbessern. Die letzten Daten belegen, dass mittlerweile vier der Solarpaneele von Philae vom Sonnenlicht erreicht werden und Energie aufnehmen können, wodurch auch die Temperaturwerte im Inneren des Landers steigen.

„Mittlerweile hat der Lander eine Betriebstemperatur von null Grad Celsius erreicht. Das bedeutet, dass die Batterie jetzt sogar ausreichend aufgeheizt ist, um Energie speichern zu können. Damit könnte man dann auch während der Kometennacht mit Philae arbeiten – unabhängig von der Beleuchtung durch die Sonne“, so Michael Maibaum, Systemingenieur am Raumflugkontrollzentrum des DLR in Köln und stellvertretender Operationsmanager.

Die am gestrigen Tag erfolgte Verbindung wurde zwar einige Mal unterbrochen, war ansonsten aber relativ stabil und erstmals über einen längeren Zeitraum möglich. „Wir benötigen allerdings längere und stabile Kontaktzeiten, um mit Philae wie geplant wieder wissenschaftlich arbeiten zu können“, so Michael Maibaum weiter. Sobald diese Rahmenbedingungen erfüllt sind könnten auch die zehn Instrumente an Bord von Philae wieder eingesetzt werden.

Zwecks der Etablierung einer solchen stabilen Funkverbindung wurde jetzt die Flugbahn des Kometenorbiters Rosetta angepasst. Ein erstes Kurskorrekturmanöver, mit dem der Abstand der Raumsonde auf eine Entfernung von 180 Kilometern zur Kometenoberfläche reduziert wurde, konnte bereits am vergangenen Mittwoch Vormittag erfolgreich abgeschlossen werde. Ein zweites Manöver erfolgte heute am frühen Morgen. Hierbei sollte der Abstand auf 177 Kilometer verringert werden. Außerdem soll die Flugbahn von Rosetta in Zukunft direkter über dem Standort des Kometenlanders verlaufen, wodurch sich längere, jeweils etwa alle 12 Stunden öffnende Kommunikationszeitfenster ergeben sollten.

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

Am 12. November 2014 erreichte der von der Raumsonde Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae die Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Dort kam Philae schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen Beleuchtungsverhältnisse keine Möglichkeit bot, die begrenzten Energiereserven zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus seiner auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Primärbatterie versorgt – in den folgenden Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November so weit erschöpft waren, dass sich Philae in einen „Schlafmodus“ versetzte.

CASSE zeichnete die Geräusche der ersten Landung auf
Bei einem der Instrumente von Philae handelt es sich um das akustische Seismometer CASSE (kurz für „Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment“), welches zusammen mit zwei weiteren Einzelinstrumenten den SESAME-Instrumentenkomplex bildet. CASSE besteht aus drei in den Landerbeinen untergebrachten piezoelektrischen Wandlern zur Erzeugung von akustischen Signalen und einem Empfänger, welcher ebenfalls auf der Basis piezoelektrischer Elemente arbeitet. Dies entspricht dem Prinzip eines Lautsprechers und eines Mikrofons.

CASSE wurde bereits während des Landeanfluges an 67P aktiviert und hat dabei die Vibrationen eines Schwungrades wahrgenommen, welches den ‚Flug‘ von Philae während der Abstiegsphase zu der Kometenoberfläche stabilisierte. Bei der ersten von insgesamt drei Landungen auf dem Kometen registrierte das Instrument zudem deutlich den ersten Kontakt der Landerbeine mit der Kometenoberfläche. Diese lediglich etwa zwei Sekunden lange, aber wissenschaftlich und zudem auch historisch bedeutsame Audiosequenz dokumentiert den allerersten Bodenkontakt eines Raumfahrzeuges mit einem Kometen und kann auf dieser Internetseite des DLR abgerufen werden (MP3-Datei, 88 kB). Diese Sequenz ist für die Wissenschaftler deutlich aufschlussreicher, als es sich für den Laien anhört.

„Es war ein komplizierter Bodenkontakt, aber wir können die Daten wissenschaftlich auswerten“, so Dr. Martin Knapmeyer, Geophysiker am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und einer der Mitarbeiter des CASSE-Teams. „Erst setzt der Lander Philae auf einer mehreren Zentimeter dicken, weichen Schicht auf, dann treffen die Füße einige Millisekunden später auf eine harte, vielleicht eisige Schicht auf Tschurjumow-Gerasimenko“, erläutert Dr. Klaus Seidensticker vom DLR, der für das komplette SESAME-Instrument zuständige leitende Wissenschaftler, den hier hörbaren kurzen und scharfen Ton.

Nach dem ersten Bodenkontakt prallte Philae zunächst wieder von der Kometenoberfläche ab, da die beiden zur Verankerung des Landers auf der Oberfläche gedachten Harpunen nicht ausgelöst wurden. Aus den Daten des CASSE geht hervor, dass nach dieser ersten Landung innerhalb der folgenden 30 Minuten kein weiterer Bodenkontakt erfolgte. Dies deckt sich mit den Telemetriewerten des Landers und den Daten von anderen Instrumenten, welche belegen, dass Philae seinen endgültigen Standort vielmehr erst zwei Stunden nach dieser ersten Landung erreichte.

Nach dem Erreichen dieses finalen Landeortes wurde auch CASSE erneut aktiviert und registrierte dabei unter anderem das Hämmern der Thermalsonde MUPUS. Vermutlich führten die dabei aufgetretenen Vibrationen dazu, dass die Landefüße von Philae während dieses Vorgangs zeitweise den Kontakt mit dem Untergrund verloren, denn das MUPUS-Signal wurde von CASSE nicht in allen Füßen gleichzeitig registriert.

Kein Staub, dafür aber Wassereis
Auch die beiden anderen Instrumente des SESAME-Experiments konnten während der Betriebsphase von Philae aktiviert werden und Daten zur Erde übermitteln. Die Daten des DIM-Instruments (kurz für „Dust Impact Monitor“) lassen nach ersten Auswertungen darauf schließen, dass der Komet 67P am finalen Standort des Landers derzeit nicht aktiv ist, denn die Wissenschaftler konnten mit dem DIM kein einziges Staubteilchen registrieren. Das PP-Instrument (kurz für „Permittivity Probe“) schickte von einer der Fußsohlen der Landerbeine Wechselströme unterschiedlicher Frequenz durch den Kometenboden und konnte dabei feststellen, dass sich unterhalb von Philae offenbar eine größere Menge Wassereis befindet.

Als am 12. November 2014 bereits kurz nach dem ersten Aufsetzen klar war, dass die Harpunen den Lander nicht verankert hatten und Philae sehr wahrscheinlich von der Oberfläche abgeprallt war, befürchtete Dr. Seidensticker zunächst einen ungünstigen Ausgang der Mission. „Aber jetzt haben wir viel mehr Messdaten, als ich mir zu diesem Zeitpunkt auch nur erhofft hatte.“ Deren Auswertung wir die beteiligten Wissenschaftler noch lange Zeit beschäftigen.

Eis unter einer lockeren Staubschicht
Weitere Messdaten stammen von dem Instrument MUPUS. Diese Thermalsonde hat mit mehreren Sensoren die Oberflächentemperatur und oberflächennahen Temperaturprofile, die thermische Leitfähigkeit des Oberflächenmaterials sowie die Festigkeit und die Dichte der kometaren Materie ermittelt. In der Nacht vom 13. auf den 14. November 2014 wurde MUPUS dazu aus seiner Instrumentenbucht an der hinteren Seitenwand des Landers ausgefahren und sollte sich rund 40 Zentimetern tief in den Kometenboden ‚hämmern‘. Dies misslang jedoch, obwohl die Hammerleistung der Sonde schrittweise auf die höchstmögliche Stufe erhöht wurde.

„Aus Vergleichsmessungen im Labor haben wir abgeschätzt, dass die Thermalsonde wahrscheinlich unter einer zehn bis 20 Zentimeter dicken Staubschicht auf eine Schicht gestoßen sein muss, die eine Festigkeit wie die von Eis haben sollte“, so Prof. Tilman Spohn vom DLR, der das MUPUS-Team leitet. Der Infrarotsensor von MUPUS hat dabei eine geringe thermische Trägheit der aufliegenden Staubschicht festgestellt. Die Kometenforscher gehen davon aus, dass sich unter einer die Oberfläche bedeckenden sehr porösen Staubschicht Eis befindet. Dieses Eis enthält wahrscheinlich ebenfalls Staub und könnte ursprünglich ebenfalls porös gewesen sein. Über Zeiträume von Jahrhunderten bis Jahrmillionen wurde dieses Eis jedoch durch auftretende Temperaturschwankungen immer mehr gesintert und dabei zunehmend verfestigt und ‚zusammengebacken‘.

Temperaturmessungen
Des weiteren konnte MUPUS eine Temperaturmessung durchführen. Im Bereich der Landestelle des Landers herrscht demzufolge eine Oberflächentemperatur von circa minus 170 Grad Celsius, was die ‚Härte‘ des im Untergrund befindlichen Eises erklären könnte.

„Das ist eine Überraschung! Mit solch hartem Eis im Boden haben wir nicht gerechnet“, so Prof. Tilman Spohn. „Wir sind sehr glücklich darüber, dass viele Messungen möglich waren und werten die Daten derzeit aus. MUPUS könnte wieder zum Einsatz kommen, wenn wir ausreichend Energie aufladen können. Dann können wir die Schicht untersuchen, auf der die Sonde steht, und beobachten, wie sich der Komet auf dem Weg näher zur Sonne entwickelt.“

Es besteht durchaus die eventuelle Möglichkeit, dass der Lander seinen derzeitigen Schlafmodus beendet, sobald sich die an seinem derzeitigen und im Detail immer noch unbekannten Aufenthaltsort gegebenen schlechten Lichtverhältnisse verbessern. Im Frühjahr oder spätestens im Sommer 2015 könnten sich dabei eine Beleuchtungs- und Temperatursituation ergeben, welche ein Aufladen der Batterien und damit eine Weiterführung der Philae-Mission ermöglicht.
Neuer Missionsschwerpunkt: Die Arbeiten des Orbiters
Bis auf weiteres werden sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler jedoch mit den Daten zufrieden geben müssen, welche die elf wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde Rosetta liefern. Dank voll funktionsfähiger Systeme und Instrumente befindet sich der Kometenorbiter auch weiterhin in einem hervorragenden Zustand. Rosetta soll den Kometen 67P auch weiterhin umkreisen und dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei bis mindestens zum Ende des Jahres 2015 auf seinem Weg in das innere Sonnensystem begleiten und auch weiterhin intensiv untersuchen.

„Nun, da Rosetta ihren Lander abgesetzt hat, wird sie ihre wissenschaftliche Beobachtungsroutine wieder aufnehmen und zur Kometen-Begleitphase übergehen. Diese wissenschaftliche Datenerfassungsphase wird bis ins nächste Jahr andauern, wobei sich Sonde und Komet immer weiter an die Sonne annähern und am 13. August 2015 ihren Periheldurchgang, das heißt ihre engste Sonnenannäherung mit 186 Millionen Kilometern, bestreiten werden“, so der für die Rosetta-Mission verantwortliche Flugdirektor Andrea Accomazzo von der ESA.

Nachdem die Flugbahn von Rosetta seit deren Ankunft bei 67P am 6. August 2014 zunächst ganz auf die Anforderungen des Landers ausgerichtet war, wird diese ab der kommenden Woche ganz darauf ausgelegt sein, die wissenschaftlichen Untersuchungen der elf Instrumente des Orbiters zu unterstützen. In den letzten Tagen wurden bereits mehrere kleinere Kurskorrekturmanövern durchgeführt, mit denen die Flugbahn der Kometensonde für den zukünftigen Einsatz der dort befindlichen Instrument optimiert wurde. Durch zwei weitere Zündungen der Triebwerke, welche am 22. und am 26. November erfolgen werden, soll Rosetta auf eine Flugbahn befördert werden, welche in einer Höhe von etwa 30 Kilometern über 67P verläuft.

20 Kilometer über der Oberfläche
Am 3. Dezember 2014 wird Rosetta dann für einen Zeitraum von etwa zehn Tage auf eine Höhe von 20 Kilometern ‚absinken‘ bevor erneut ein in etwa 30 Kilometern Höhe verlaufender Orbit eingenommen werden soll.

„Das Ziel ist es, die Sonde so nah wie möglich an den Kometen heranzubringen, bevor die Aktivität so hoch wird, dass kleine [enge] Orbits nicht mehr aufrechtzuerhalten sind“, so Laurence O’Rourke von der ESA. „Die wissenschaftlichen Teams werden die Flugbahnsenkung auf 20 Kilometer dazu nutzen, große Teile des Kometenkerns in hoher Auflösung zu kartieren und bei ansteigender Aktivität Gas, Staub und Plasma zu untersuchen.“

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

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

Rosetta wird die erste Sonde in der Weltraumgeschichte der Menschheit sein, welche die Entwicklung einer Koma und des daraus resultierenden Kometenschweifs, der sich gegebenenfalls Millionen von Kilometer durch das Weltall ziehen kann, ‚direkt‘ mitverfolgen wird. Im weiteren Missionsverlauf wird Rosetta während des Jahres 2015 deshalb wohl auch einen größeren Abstand zu dem Kometen einnehmen müssen, um zu verhindern, dass ihre Flugbahn durch die Koma beeinträchtigt wird oder dass mit der Raumsonde kollidierende Staubpartikel deren Instrumente beschädigen.

Die gegenwärtigen Planungen der zukünftigen Umkreisungen des Kometen beinhalten deshalb zwei verschiedene Flugbahnen – „Bevorzugt“ und „Hoch aktiv“. Zwar wird von den Beteiligten angestrebt, in Zukunft so lange wie möglich die ‚bevorzugte‘ Flugbahn einzuhalten, doch für den Fall, dass die Kometenaktivität zu sehr ansteigt und es damit für Rosetta zu ‚riskant‘ wird, kann die Raumsonde gegebenenfalls in die für das Szenario „Hoch aktiv“ vorgesehene, in größerer Entfernung zum Kometen verlaufende Umlaufbahn ausweichen.

Hoffnung für Philae
Ein ‚Nebeneffekt‘ der zunehmenden Aktivität des Kometen besteht darin, dass sich mit einer zunehmenden Annäherung an die Sonne auf dessen Oberfläche in Zukunft auch die derzeit gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen verbessern werden. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem Winterschlaf erwacht und sich reaktiviert. Dieses Szenario könnte allerdings frühestens ab dem Frühjahr 2015 eintreten. Unabhängig von den ungewissen Erfolgsaussichten wird Rosetta bereits Anfang des nächsten Jahres in einen Modus versetzt, in dem die Raumsonde automatisch in regelmäßigen Abständen nach Funksignalen von Philae lauschen wird.

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Der Beitrag Rosetta hat den Kometen 67P auch weiterhin im Visier erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2013, DLR, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Vertont von Peter Rittinger.

Am 2. März 2004 begann die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Kometensonde Rosetta nach zwei Startverschiebungen ihre rund 10 Jahre dauernde Reise zu dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. Das Hauptziel der Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.

Die zu ermittelnden chemischen und physikalischen Eigenschaften von 67P/Tschurjumow-Gerasimenko werden den Planetologen dabei wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung des prä-solaren Nebels liefern, aus dem sich vor rund 4,55 Milliarden Jahren unser Sonnensystem entwickelt hat. Außerdem sollen Daten darüber gesammelt werden, wie sich die Aktivität eines Kometen beim Erreichen des inneren Sonnesystems verändert.

Während des Fluges zu dem Zielkometen hat die Raumsonde Rosetta dreimal die Erde und einmal den Mars passiert und dabei im Rahmen dieser Swing-by-Manöver Schwung für die weitere Reise genommen. Außerdem wurden bei zwei nahen Vorbeiflügen, welche am 5. September 2008 und am 10. Juli 2010 erfolgten, die beiden Asteroiden (2867) Steins und (21) Lutetia mit verschiedenen Instrumenten näher untersucht. Am 8. Juni 20011 wurde die Raumsonde schließlich in einen rund 31 Monate andauernden, energiesparenden Tiefschlafmodus versetzt, welcher noch bis zum 20. Januar 2014 anhalten wird (Raumfahrer.net berichtete).

Nach dem „Aufwachen“ aus dem Tiefschlafmodus wird sich Rosetta dem Kometen weiter langsam annähern und damit beginnen, ihr Ziel mit den 11 Instrumenten, welche sich an Bord der Raumsonde befinden, eingehend untersuchen. Im August 2014 wird Rosetta schließlich ihr Ziel erreichen. In den folgenden Monaten soll neben weiteren Analysen eine globale Kartierung der Kometenoberfläche erfolgen.

Die dabei zu gewinnenden Daten sollen unter anderem dazu verwendet werden, um ein Landegebiet für den von Rosetta mitgeführten Kometenlander Philae zu bestimmen. Dieser etwa 100 Kilogramm schwere Lander soll am 11. November 2014 voraussichtlich im Bereich der südlichen Hemisphäre auf dem Kometen aufsetzen (Raumfahrer.net berichtete) und das Landegebiet anschließend über einen Zeitraum von mindesten 60 Stunden mit insgesamt 10 Instrumenten noch eingehender erforschen.

Erforschung der zunehmenden Kometenaktivität
Im Rahmen der Untersuchungen soll Rosetta 67P/Tschurjumow-Gerasimenko auf dessen Weg in das innere Sonnensystem begleiten und dabei bis mindestens zum Dezember 2015 weitere Daten sammeln, mit denen unter anderem die zunehmende Aktivität und die dadurch bedingte Entwicklung der Koma und des Schweifes dieses Kometen dokumentiert werden sollen.

Den Großteil ihrer Existenz fristen Kometen fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet der Sonne nähert, setzt eine Verwandlung ein. Aufgrund der steigenden Temperaturen verdampfen die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns und reißen dabei regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine sogenannte 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.

Allerdings sind die dabei ablaufenden Prozesse längst noch nicht bis ins letzte Detail verstanden. Welche Faktoren setzen dieses Ausstoß von Gas und Staub in Gang? Wie entwickelt sich die Aktivität? Und welche Prozesse auf der Oberfläche und im Kern des Kometen spielen dabei welche Rolle? Die Rosetta-Mission bietet den Planetenforschern die bisher einzigartige Möglichkeit, alle Phasen der einsetzenden Kometenaktivität aus der unmittelbaren Nähe zu beobachten.
Was erwartet Rosetta?

Obwohl sich Rosetta während der letzen zwei Jahre in einem Tiefschlafmodus befunden hat, waren die an der Mission beteiligten Wissenschaftler in der Zwischenzeit nicht untätig. Vielmehr wurden verschiedene Studien durchgeführt, welche sich unter anderem mit den physikalischen Parametern des Kometen, den vermutlichen Oberflächeneigenschaften, der zu erwartenden Ausgasungsrate, der Staubentwicklung in der sich bildenden Koma sowie den Eigenschaften dieses Staubes auseinandersetzen, die durch die verschiedenen Instrumente des Orbiters und des Landers ermittelt werden können. Einige dieser Arbeiten wurden am heutigen Tag auf dem European Planetary Science Congress 2013, einer gegenwärtig in London stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

„Auf diesem Meeting haben wir alles mögliche diskutiert“, so Matt Taylor, der für diese Mission verantwortliche Projektwissenschaftler der ESA. „Von der Beschaffenheit der den Kometenkern bedeckenden Oberfläche über die zu erwartende Staubproduktionsrate bis hin zu der Größe und Geschwindigkeit dieser Teilchen und deren Interaktion mit dem Magnetfeld der Sonne… Es gibt eine Menge Dinge, die wir wissen und verstehen müssen.“

Weitere Studien beschäftigten sich mit der zu erwartenden Aktivität des Kometen, welche sich auf dessen Weg in das innere Sonnensystem verändern wird und mit eventuell damit verbundenen Veränderungen in der Roationsgeschwindigkeit oder der Ausrichtung der Rotationsachse. Außerdem wurde diskutiert, inwieweit die sich verändernde Oberflächentemperatur des Kometenkerns dessen Ausgasungsrate beeinflusst.

Der Komet wird früher aktiv als ursprünglich erwartet

Neue Ergebnisse deuten außerdem darauf hin, dass 67P/Tschurjumow-Gerasimenko bereits im März 2014 – und somit deutlich früher als ursprünglich angenommen – damit beginnen wird, eine Koma auszubilden. Die Wissenschaftler stützen ihre Vorhersagen auf insgesamt 31 Datensätze, welche von verschiedenen Forschungsgruppen im Zeitraum zwischen 1995 und 2010 mit verschiedenen Teleskopen gewonnen wurden. Die Aufnahmen zeigen den Kometen an verschiedenen Stellen seiner Umlaufbahn um die Sonne und somit in verschiedenen Phasen seiner Aktivität.

„Es ist uns gelungen, Daten aus dem kompletten Aktivitätszyklus von Tschurjumow-Gerasimenko mit ein und derselbe Methode auszuwerten und somit vergleichbar zu machen“, so Dr. Colin Snodgrass vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung im niedersächsischen Katlenburg-Lindau (MPS). „Wir erhalten dadurch erstmals ein umfassendes Bild, wie sich die Aktivität des Kometen auf seinem Weg um die Sonne entwickelt“, ergänzt seine Kollegin Dr. Cecilia Tubiana. Einen besonders genauen Blick richteten die Wissenschaftler dabei auf die vorherige Anflugphase dieses Kometen auf die Sonne, welche in den Jahren 2007 und 2008 erfolgte – für einen kompletten Umlauf um die Sonne benötigt dieser Komet sechs Jahre und 203 Tage.

Als die ESA den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zum Ziel der Rosetta-Mission erklärte, hatte dies eine Vielzahl von Beobachtungskampagnen zur Folge. „Allerdings haben die meisten der Daten aus dem Jahr 2007, als der Komet noch weit weg von der Sonne war, einen entscheidenden Schwachpunkt“, so Cecilia Tubiana. Zu diesem Zeitpunkt befand sich der Komet von der Erde aus betrachtet vor dem Hintergrund des Galaktischen Zentrums – dem Massenzentrum unserer Milchstraße. Deshalb hob sich der zu diesem Zeitpunkt vergleichsweise lichtschwache Komet kaum von den unzähligen in dieser Himmelsregion befindlichen Hintergrundsternen ab.
In ihrer neuen Studie konnten die Forscher nun viele der Aufnahmen, welche bisher unbrauchbar waren, trotzdem auswerten. Der Schlüssel hierfür war eine spezielle Methode der Bildauswertung. Dabei werden Aufnahmen, welche in kurzen Zeitabständen angefertigt wurden, voneinander abgezogen. Auf diese Weise „verschwindet“ der unübersichtliche Sternenhintergrund und nur Objekte, welche in diesem Zeitraum ihre Position verändert haben, kommen zum Vorschein. Hierdurch lässt sich die sich stetig verändernde Helligkeit des Kometen genau bestimmen. Aus dem gesamten Helligkeitsverlauf während eines Sonnenumlaufs lässt sich so rekonstruieren, wie aktiv der Komet zu welchem Zeitpunkt war.

Die aufwändigen Berechnungen lieferten unerwartete Resultate. Zur Überraschung der beteiligten Wissenschaftler zeigte 67P/Tschurjumow-Gerasimenko im Jahr 2007 bereits in einem Abstand von 4,3 Astronomischen Einheiten zur Sonne, dies entspricht einer Entfernung von etwa 643 Millionen Kilometern, einen deutlichen Helligkeitsanstieg. Bis dahin galt als Faustformel, dass Kometen erst ab einem Abstand von etwa drei Astronomischen Einheiten (etwa 450 Millionen Kilometern) damit beginnen, Gas und Staub in deutlich erkennbaren Mengen freizusetzen, denn erst in dieser Entfernung erwärmt die Sonne die Kometenoberfläche so stark, dass zum Beispiel dort befindliches gefrorenes Wasser in den gasförmigen Zustand übergeht. Sehr wahrscheinlich, so die beteiligten Forscher, ist für das „verfrühte“ Einsetzen der Aktivität somit ein anderes Gas verantwortlich.

„Da sich Tschurjumow-Gerasimenko von Umlauf zu Umlauf recht ähnlich verhält, können wir die Ereignisse im nächsten Jahr gut vorhersagen“, so Dr. Hermann Böhnhardt vom MPS, welcher ebenfalls an dieser Studie beteiligt war. Derzeit wird davon ausgegangen, dass 67P/Tschurjumow-Gerasimenko nach dem im März 2014 erfolgenden „Auftakt“ den Höhepunkt seiner Aktivität etwa zur Mitte des Jahres 2015 erreicht – etwa einen Monat nachdem er in seinem geringsten Abstand an der Sonne vorbeigeflogen ist.

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• Mission Rosetta
• Kometen

EPSC 2013:

• Comets on the eve of Rosetta: Observations, laboratory Simulations and modelling (Oral Program) (engl.)
• Comets on the eve of Rosetta: Observations, laboratory Simulations and modelling (Poster Program) (engl.)

Der Beitrag Kometensonde Rosetta: Vier Monate bis zum Erwachen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittimger.

Am Valentinstag, dem 14. Februar 2011 wird Stardust bei der Passage von Tempel 1 den geringsten Abstand zu dem Kometen haben. Dann wird Stardust in rund 200 Kilometern Abstand am Nukleus des Kometen vorbeiziehen. Die jüngst aufgenommenen Bilder des Kometen entstanden in Abständen von 26,3 und 25,4 Millionen Kilometern am 18. und 19. Januar 2011.

Aus einer Reihe von Einzelbildern der Navigationskamera von Stardust wurde das Kompositbild zusammengesetzt, dass das JPL veröffentlichte. Neue Bilder will man benutzen, um Stardusts Kurs exakter als bisher zu bestimmen. Rund 950.000 Kilometer pro Tag verringert sich der Abstand der Sonde zu Tempel 1 derzeit. Am Tag des Vorbeiflugs möchte man die Navigationskamera 72 hochauflösenden Bilder der Oberflächenstrukturen des Kometen schießen lassen. Im Juli 2005 hatte die NASA-Sonde Deep Impact Tempel 1 bereits besucht, und man ist daran interessiert, zu erfahren, wie sich die Oberfläche des Kometen in den letzten fünfeinhalb Jahren verändert hat.

Seit dem 7. Februar 1999 ist Stardust im Weltraum unterwegs. Am 15. Januar 2006 gelang es der Sonde, eine Rückkehrkapsel mit Proben aus der Koma des Kometen Wild 2 abzusetzen, deren Landung auf der Erde erfolgreich verlief. Da Stardust nach Abschluss ihrer Primärmission weiter einsatzfähig war, wurde beschlossen, sie auf eine Bahn Richtung Tempel 1 zu steuern. In Anbetracht der neuen Aufgabe wurde der Name der Sonde ergänzt. In der Missionsbezeichnung Stardust-NExT steht NExT für New Exploration of Tempel, übersetzt neuerliche Erkundung von Tempel.

Neben den hochauflösenden Bildern von der Oberfläche Tempels erwarten die Wissenschaftler auf der Erde auch Daten aus der Koma des Kometen. Die Zusammensetzung, die Verteilung der Partikelgrößen und der Fluss des Staubes, der von der Kometenoberfläche auf der sonnenzugewandten Seite des Kometen in die Koma sublimiert, sollen gemessen werden. Davon verspricht man sich Erkenntnisse über den Entwicklungsprozess und die Entstehung von Kometen wie Tempel 1 vor rund 4,6 Milliarden Jahren.

Der Beitrag Stardust hat Tempel 1 im Visier erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Dabei raste die Sonde mit 12,3 km/s oder etwa 44.000 Kilometern pro Stunde am nur etwa 2,2 km langen Kometenkern vorbei. Die direkte Passage dauerte also nur etwa 0,2 Sekunden. Im Gegensatz zum Vorbeiflug an Tempel 1 im Juli 2005 war diesmal aber die Hochgewinnantenne während der größten Annäherung nicht direkt auf die Erde ausgerichtet.

Deep Impact startete am 12. Januar 2005 zum Kometen Tempel 1, traf dort am 3. Juli ein und fotografierte die Auswirkungen des Einschlags eines zuvor ausgesetzten Projektils (ca. 730 kg), welches große Mengen Kometenmaterials aufwirbelte. Über die eingebauten Instrumente konnte die Zusammensetzung dieses Materials sehr gut bestimmt werden. Dies war auch eine der Zielsetzungen der Mission.

Danach blieb die Raumsonde weitgehend inaktiv. 2007 entschied man, ihre Ressourcen für weitere Forschungen zu nutzen. Im Rahmen der EPOCh-Mission wurden Untersuchungen zur Beobachtung bereits bekannter Exoplaneten angestellt. EPOCh steht für Extrasolar Planet Observation and Characterization (Beobachtung und Charakterisierung extrasolarer Planeten). Daran schlossen sich die Deep Impact eXtended Investigations (DIXI) an. Aus beidem wurde das Kunstwort EPOXI, die gegenwärtige Missionsbezeichnung.

Nach Abwurf des Impaktors hat die Raumsonde noch eine Masse von etwa 600 kg bei Abmessungen von 3,3 mal 1,7 mal 2,3 Metern. Hinzu kommen zwei Solarzellenausleger mit knapp 8 m² Fläche und einer mittleren Leistung um 750 W.

Die wissenschaftliche Ausrüstung besteht aus einem hochauflösenden abbildenden System mit einem 30-cm-Spiegel, dessen gesammeltes Licht simultan auf einen optischen Sensor mit 1 MPixel und ein Infrarot-Spektrometer zur Materialanalyse gelenkt wird. Ihm zur Seite steht ein abbildendes System mittlerer Auflösung (12-cm-Spiegel) mit größerem Sichtfeld, in dem der Komet auch bei der größten Annäherung von etwa 700 Kilometern komplett erscheint. Außerdem werden auch Teile der Coma erfasst.

Kometen bestehen vorwiegend aus Wassereis, gefrorenem Kohlenstoffdioxid und Silikaten. Sie vagabundieren weitgehend in sehr kalten Bereichen unseres Sonnensystems, weshalb sich ihre Zusammensetzung seit ihrer Entstehung vor Jahrmilliarden kaum verändert hat. Daher kann man über sie, viel über die Materie lernen, aus der sich unser Sonnensystem bildete.

Hartley 2 wurde als neues Ziel ausgewählt, da er sich von den bisher genauer untersuchten Kometen Halley, Borely, Tempel 1 und Wild 2 deutlich unterscheidet. Hartley 2 ist mit einer Länge von 2,2 Kilometern, einer länglichen Form und einer Masse von „nur“ 280 Megatonnen relativ klein.

Die unmittelbare Beobachtung von Hartley 2 durch die Instrumente von EPOXI begann am 5. September. Seit dem 1. Oktober wurde er nicht mehr aus den Augen gelassen. Die heiße Beobachtungsphase im Autonavigationsmodus dauerte die letzten 18 Stunden an. Dreißig Minuten nach dem Vorbeiflug wird sich die Sonde neu orientieren, so dass die Hochgewinn-Antenne in Richtung Erde zeigt. Dann sollen über 3 Stationen des Deep Space Network der NASA erste Daten vom unmittelbaren Vorbeiflug empfangen werden. Insgesamt sind in den drei Tagen der größten Annäherung 5.788 Bilder mit 1,5 GByte geplant. Da der Speicher, der den beiden PowerPC-Prozessoren zur Verfügung steht, nur 1 GByte beträgt, muss dessen Inhalt zwischendurch mehrmals zur Erde entleert werden. Die Nachbeobachtung soll insgesamt 3 Wochen dauern.

Raumcon:

• EPOXI

Der Beitrag EPOXI bei Hartley 2 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Eigene Recherche.

Es muss eine klare Nacht gewesen sein, als der deutsch-französische Kunstmaler und Astronom Hermann Goldschmidt am 15. November 1852 auf seinen Pariser Balkon tritt und sein Teleskop aufbaut. Die Stadt ist noch nicht elektrifiziert, Lichtverschmutzung kein Thema. Ein paar Jahre zuvor hatte er einen Vortrag des Uranusentdeckers Urbain Le Verrier gehört – und seine Leidenschaft für die Astronomie entdeckt. Angeblich verkaufte er zwei Portraits von Galileo Galilei, um sich sein erstes Teleskop zu kaufen.

An jenem Abend also, so will es die Geschichtsschreibung, entdeckt Goldschmidt den Asteroiden, der nach dem Entdeckungsort mit dem lateinischen Namen für Paris bedacht wurde: Lutetia.

Die scharfen Augen zweier Sonden
Am kommenden Samstag, dem 10. Juni 2010 wird Rosetta mit einer Geschwindigkeit von 15 Kilometern pro Sekunde an Lutetia vorbeifliegen. Die Raumsonde ist auf dem Weg zum Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, den sie im Mai 2014 erreichen soll. Huckepack trägt sich die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte Landesonde Philae. Auch an Bord von Philae werden gleich drei Instrumente an der Generalprobe teilhaben und die Muttersonde bei der Untersuchung unterstützen.

Um 17:44 Uhr (MESZ) wird Rosetta die dichteste Annäherung an Lutetia erreichen. Da sich das Raumfahrzeug derzeit in einem Abstand von 450 Millionen Kilometern von der Erde befindet (dem dreifachen Abstand zwischen Sonne und Erde), trifft das Signal erst gegen 18:10 Uhr auf der Erde ein. Erste Aufnahmen werden gegen 23:00 Uhr erwartet. Auf Raumfahrer.net können Sie das Ereignis mit Ticker und Videostream direkt aus dem ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt live verfolgen. Auch über Twitter werden wir Neuigkeiten sofort bekanntgeben.

Ein seltsamer Brocken?
Lutetia ist eine widersprüchliche Welt. Der Asteroid gehört zum Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter, ist jedoch mit einer Größe von rund 100 Kilometern bei weitem nicht der größte. Historisch wurde er als metallischer M-Typ-Asteroid klassifiziert, vor allem wegen seiner großen Albedo, der Rückstrahlfähigkeit der Oberfläche. Stimmt diese Annahme, wäre Lutetia der erste Körper dieser Gruppe, der jemals von einer Raumsonde besucht wird. Jedoch spricht das bisher gemessene Spektrum eher für einen chondritischen (kohlenstoffbasierten) C-Typ-Asteroiden.

Die französische Astronomin Irinia Belskaja hatte Lutetia mit Kollegen im Jahr 2007 genauer untersucht und auf dieser Basis eine Vorhersage über die Beschaffenheit gewagt: Danach dürfte es in der nördlichen Hemisphäre eine größere Unregelmäßigkeit seiner Form geben, die rund 20 Prozent seiner Oberfläche einnimmt. Das könnte etwa ein großer Krater sein. Die Oberfläche ist vermutlich heterogen und zum Teil von feinem Staub bedeckt.

Ebenfalls 2007 hatte ein Forscherteam um Bernhard Schläppi von der Universität Bern durch Simulationen gezeigt, dass sich neutrales Natrium und Sauerstoff zu einer dünnen Exosphäre um Lutetia angesammelt haben könnten. So könnten der Sonnenwind und der Vaporisation eingeschlagener Mikrometeoriten zur Entstehung der extrem dünnen Atmosphäre beigetragen haben. Rosetta kann diese Simulation nun direkt bestätigen.

Vor knapp zwei Jahren hatte Rosetta seinen ersten Asteroiden besucht (Raumfahrer.net berichtete): (2.876) Šteins ist mit einer Größe von 6,67 mal 5,81 mal 4,47 Kilometern ungleich kleiner als (21) Lutetia. Der Himmelskörper hatte die Forscher mit seiner völlig kraterübersäten, diamantähnlichen Form überrascht. Sein großer Bruder Lutetia wartet sicher mit ähnlichen Überraschungen auf.

Raumcon:

• Rosetta
• Asteroidengürtel

Der Beitrag Rosettas Ritt zum Exoten Lutetia erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA/JPL.

Das EFB 3 genannte Manöver gelang wie vorausberechnet, gegen 22:03 Uhr GMT passierte Deep Impact am 27. Juni 2010 den Bahnpunkt mit dem geringsten Erdabstand von etwa 30.400 Kilometern über dem Südatlantik. Der nächste Himmelskörper, dem die Sonde sehr hahe kommen soll, ist der Komet Hartley 2. Wie exakt die nach dem Erdvorbeiflug von Deep Impact eingeschlagene Flugbahn Richtung Hartley 2 weist, untersucht man am JPL gerade. Der durch den Vorbeiflug zu erzielende Geschwindigkeitsgewinn wird mit rund 1,5 Kilometern pro Sekunde angegeben.

Wenn Deep Impact gegen Ende des Jahres die nähere Umgebung des Kometen erreicht, soll sie mit einem DIXI für Deep Impact eXtended Investigation genannten Untersuchungsprogramm beginnen. Dabei will man die drei Instrumente an Bord der Sonde, zwei Teleskope mit digitalen Bildsensoren und ein Infrarotspektrometer, einsetzen. Den geringsten Abstand zu Hartley 2 wird Deep Impact beim Vorbeiflug am Kometen nach derzeitigem Planungsstand am 4. November 2010 erreichen.

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Raumcon:

• EPOXI (ehemals Deep Impact)

Der Beitrag Deep Impact: Right on track nach Erdflyby erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Mit dem Manöver wurde die Sonde weiter in Richtung auf ihr Ziel beschleunigt. Am 04. November 2010 soll der Komet Hartley 2 passiert werden. Im Dezember 2009 wird es zum dritten Flyby an der Erde kommen. In der Zwischenzeit wird sich die Sonde im Schlafmodus befinden, nachdem die Beobachtungen von Exoplaneten im Rahmen der EPOCh-Mission abgeschlossen wurden.
Die Sonde, die jetzt den Namen EPOXI trägt, ist als Deep Impact am 12. Januar 2005 gestartet und hat am 4. Juli desselben Jahres den Einschlag eines Impaktors mit einer Masse von 372 kg auf dem Kometen Tempel 1 beobachtet.

Raumcon:

• EPOXI-Thread

Der Beitrag EPOXI – Flyby an Erde durchgeführt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA. Vertont von Karl Urban.

Rosettas zweiter Swing-By
Heute früh um 3.57 Uhr (MEZ) hielten die Wissenschaftler am Europäischen Weltraum-Kontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt den Atem an, als ihre 700 Millionen Euro teure Raumsonde Rosetta in den Schatten des Mars´ eintrat und in einem Abstand von nur 250 Kilometern und mit mehr als 30.000 Kilometern pro Stunde über ihn hinwegflog. Dabei wurde Rosetta wie geplant um 7887 Kilometer pro Stunde abgebremst.

Rosetta ist keine Marsmission. Die Sonde gehört zu den komplexesten interplanetaren Missionen, welche die europäische Raumfahrt bisher unternahm. Gestartet am 2. März 2004 flog die Sonde bereits am 4. März 2005, also ein Jahr nach dem Start, wieder an der Erde vorbei, um in einem Swing-By-Manöver zu beschleunigen.
Das Ziel von Rosetta ist der für mitteleuropäische Zungen kaum aussprechbare Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, den die Sonde erst 2014 erreichen wird. Bis dahin werden ihre vielseitigen Instrumente bereits an den Vorbeiflug-Objekten ausprobiert. So konnte die Kamera OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System), die im Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbaren Bereich arbeiten, gestochen scharfe Aufnahmen vom Roten Planeten machen, welche selbst die Qualität von Marsaufnahmen vom Hubble-Teleskop übertreffen. Mit an Bord ist der Lander Philae, der auf dem Zielkometen abgesetzt werden soll. Auch seine autonomen Bordsysteme wurden während des Mars-Manövers getestet.
Das Swing-By-Manöver kann als das wichtigste „Antriebssystem“ der modernen Raumfahrt bezeichnet werden. Dabei fliegt die Sonde in geringem Abstand an einem Planeten vorbei und wird dabei durch seine Anziehungskraft beschleunigt. Die partielle Kreisbahn, die dann durchflogen wird, bewirkt eine Zentrifugalkraft, die zusätzlich beschleunigend wirkt. Je nachdem wie man die Bahnkurve wählt, kann die Sonde dabei auch abgebremst werden, wie gestern bei Rosetta geschehen.

Gestern abend nun verloren die Wissenschaftler in Darmstadt für 25 Minuten den Kontakt zur Sonde, die eigentlich dazu ausgelegt ist, ständig über ihre Solarpaneele mit einer Fläche von 62 Quadratmetern bzw. 34 Metern Spannweite Sonnenlicht in Strom umzuwandeln.

Doch es ging alles gut: Rosetta begann um 3.57 Uhr wieder Daten zur Erde zu senden und einen guten Gesundheitszustand zu vermelden.

Fotos vom Mars
Bereits während der Annäherung am 24. März machte OSIRIS aus einer Entfernung von 240.000 Kilometern eine Aufnahme mit dem sogenannten OH-Filter, der einmal Wasserdampf am Zielkometen entdecken soll. Der Mars offenbarte, so fotografiert, komplexe Wolkenstrukturen, darunter auch gut erkennbare sehr hoch hängende Wolken.

Etwa vier Minuten vor der minimalen Annäherung an den Mars aktivierten die Missionswissenschaftler die optische Kamera an Bord des Landers Philae, der bis dahin „geschlafen“ hatte. Darin ist neben der Marsregion Syrtis ein Teil des Solarpaneels von Rosetta zu erkennen. Dies war eine vollständig autonome Aktion von Philae, der seine Kamera mithilfe seiner eigenen Batterien betrieb. Dies gilt als wichtiger Test für den Abstieg des Landers nach der Ankunft am Zielkometen in rund sieben Jahren.

Die Reise geht weiter
Nach dem erfolgreichen Swing-By können sich Rosetta und Philae nun wieder ausruhen. So ist das nächste derartige Manöver erst für November 2007 geplant. Dann wird das Gespann ein zweites Mal an der Erde Schwung holen. Ein weiterer Swing-By wird 2009 erfolgen. Dann dürfte die Sonde eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht haben, um fünf weitere Jahre später in eine Umlaufbahn um 67P/Churyumov-Gerasimenko eintreten zu können. Bis dahin dürfen Sonde und Lander noch zweimal die Erde fotografieren.

Der Beitrag Rosetta: Kometensonde am Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: NASA.

Am 7. Februar 1999 startete die NASA-Raumsonde Stardust mit dem Ziel Wild 2. Dabei handelt es sich um einen Kometen, dessen Zusammensetzung die Sonde untersuchen und schließlich Proben zur Erde zurückbringen sollte. Fünf Jahre später erreichte sie den Kometen. Die Proben wurden mithilfe einer Aerogel genannten Substanz eingefangen. Nachdem Stardust dort seine Aufgaben erfüllt hatte, kehrte sie zur Erde zurück und setzte eine Landekapsel ab, die am 15. Januar 2006 im US-Bundesstaat Utah landete.

Inzwischen wurden die zurückgebrachten Proben analysiert. Man kam zu dem Ergebnis, dass Kometen aus mehr chemischen Zusammensetzungen bestehen, als man bisher annahm. Darunter finden sich organische Verbindungen und Stoffe, die sich bei höheren Temperaturen als die auf dem Kometen gebildet haben müssen.

Interessant ist, dass einige Mineralien gefunden wurden, die höchstwahrscheinlich im Inneren unseres Sonnensystems oder nahe eines anderen Sternes gebildet wurden. Das wirft einige Fragen auf, denn der derzeitigen Theorie nach werden Kometen am äußeren Rand unseres des Sonnensystems gebildet.

Eine Erklärung dafür lässt sich in einem bestimmten Modell finden: Als die Sonne noch ein Protostern war, könnte sie an den Polen starke Gasstrahlen ausgestoßen haben. Dieses Phänomen, das bei Protosternen auftritt, heißt „bipolarer Ausfluss“ oder „protostellarer Jet“. Die austretenden Gase bewegten nun Mineralien, die sich nahe der Sonne gebildet hatten, weiter nach außen.

Unter den Proben befanden sich auch organische Verbindungen, die sich jedoch von bisher auf Meteoriten gefundenen Stoffen deutlich unterscheiden.

Ein weiterer Bereich der Analyse war der Vergleich von Kometenstaub und interstellarem Staub. Dabei zeigten sich größere Unterschiede in der Dichte als von manchen Forschern vermutet.

Am Beispiel Wild 2 wird klar, dass die Entstehung von Kometen weit komplexer ist, als bisher angenommen wurde.

Der Beitrag Kometenstaub – vielfältiger als angenommen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Axel Orth.

In den letzten fünf Jahren haben die drei Raumfahrtmissionen Deep Impact, Deep Space 1 und Stardust gänzlich neuartige Informationen über Kometen geliefert. Anstelle aber, wie erhofft, endlich die wahre Natur von Kometen zu enthüllen, haben die manchmal widersprüchlichen Daten dieser Missionen Wissenschaftler fast alles in Frage stellen lassen, was sie über diese faszinierenden und potenziell gefährlichen Objekte zu wissen glaubten.

Nun schlägt das Team, das die spektakuläre Deep Impact-Mission schuf, zwei neue Missionen vor, die weitere Erkenntnisse bringen und so das immer noch ziemlich wolkige Wissen über Kometen in ein solides, konsistentes Bild zusammenfließen lassen sollen. Es soll geklärt werden, wie sich Kometen formten, wie sie sich entwickelten und welche Rolle sie möglicherweise bei der Entwicklung des Lebens auf der Erde spielten.

Beide Missionen würden auf der hoch erfolgreichen Deep Impact-Mission aufbauen, die im Juli 2005 ein weit über 300 Kilogramm massiges Kupfergeschoss auf den Kometen „Tempel 1“ stürzen und eine begleitende Raumsonde den Crash filmen ließ. Die gleißende Explosion beim Aufprall setzte in einer riesigen Wolke überraschend große Mengen des Kometeninneren frei und enthüllte so die flockige, nur schwach gebundene Struktur dieses Kometenkerns. Deep Impact war der erste aktiv eingreifende statt „nur“ passiv beobachtende Großversuch mit einem Kometen.

Die jetzt vorgeschlagenen neuen Missionen werden bisher als DeepR und DIXI bezeichnet. DeepR ist technisch als exakte Kopie von Deep Impact geplant, mit identischen Flyby- und Impactor-Sonden. Das Ziel dieser Mission soll allerdings nicht erneut „Tempel 1“ sein, sondern diesmal der Komet „67P/Churyumov-Gerasimenko“. Churyumov… Tschurjumov… Moment mal, diesen Namen haben wir doch schon einmal gehört?! Richtig, das ist jener Komet, zu dem die europäische Raumsonde Rosetta derzeit unterwegs ist und den sie ab 2014 über ein Jahr lang eingehend erforschen soll. Daher steht das „R“ in „DeepR“ auch für „Rosetta“.

DIXI heißt ausgeschrieben „Deep Impact eXtended Investigation“, stellt also die Erweiterungsmission von Deep Impact dar: Deren überlebendes „Flyby“-Raumfahrzeug mit seinen drei noch arbeitenden Instrumenten (zwei Kameras und ein Infrarotspektrometer) soll zu einem Vorbeiflug am Kometen „Boethin“ im Dezember 2008 genutzt werden.

Wie schon Deep Impact würden auch die beiden neuen Missionen unter der Federführung der Universität von Maryland (UMD) in Zusammenarbeit mit dem JPL der NASA und der Firma Ball Aerospace durchgeführt werden.

„Eine der großen Überraschungen der Kometenforschung ist das weite Spektrum der bisher fotografierten Kometenoberflächen“, sagte Michael A’Hearn von der UMD, Chef der Deep Impact-Mission, der für DIXI als Forschungsleiter und für DeepR als stellvertretender Forschungsleiter arbeiten würde. „Schon allein ‚Tempel 1‘, der bisher bestfotografierte aller Kometen weist eine schockierende Vielgestaltigkeit seiner Oberfläche auf. Es ist klar, dass diese verschiedenen Oberflächentypen sich auch unterschiedlich entwickelt haben müssen.“

„Beide vorgeschlagenen Missionen sind sehr kosteneffektiv und versprechen, neue Ergebnisse zu liefern, die direkt mit den Ergebnissen von Deep Impact und auch Deep Space 1 und Stardust verglichen werden können“, betonte A’Hearn weiter.

Jessica Sunshine, außerordentliche Astronomie-Professorin der UMD, würde für DeepR als Forschungsleiterin und für DIXI als stellvertretende Forschungsleiterin arbeiten. Sie sagte: „Die neuen Missionen über zwei zusätzliche Kometen der Jupiter-Klasse werden uns helfen zu verstehen, welche Charakteristiken alle Kometen gemeinsam haben und welche mehr individuell ausgeprägt sind.“

A’Hearn, Sunshine und die anderen Wissenschaftler der UMD, die Teil der neuen Missionsteams sein würden, sagten ferner, dass man anhand der neuen Daten auch beurteilen könnte, welche Charakteristiken von Kometen immer noch ursprünglich sind, also den Zustand des sich formenden Sonnensystems von vor 4,5 Milliarden Jahren widerspiegeln, und welche das Ergebnis von Kräften sind, die in dieser Zeit auf einen Kometen einwirkten, wie etwa die langsamen Temperaturwechsel beim Umlauf um die Sonne, oder Einschläge anderer Himmelskörper.

Rosetta ergänzen

Die Vorstellung, dass eine europäische und eine amerikanische Mission zeitgleich den selben Kometen untersuchen, aber auf gänzlich verschiedene Weise, ist im ersten Moment faszinierend und beunruhigend zugleich. „Tschungenbrecher-Gerasimenko“ mag einen noch so unaussprechlichen Namen haben, trotzdem ist er jetzt doch irgendwie uns, den Europäern ans Herz gewachsen, und einen Klon von Deep Impact im Anmarsch zu wissen, weckt doch erstmal den Territorialinstinkt. Da ist es gut zu wissen, wie die Spezialisten der UMD sich ihre Mission eigentlich vorstellen.

Der Impactor von DeepR soll laut Planung am 29. Juli 2015 auf „67P/Churyumov-Gerasimenko“ (kurz C-G) einschlagen. Zu diesem Zeitpunkt wird Rosetta den Kometen bereits über ein Jahr untersucht und auch längst ihr Landemodul Philae abgesetzt haben. Der Einschlag von DeepR soll kurz vor dem Perihelion stattfinden, also dem sonnennächsten Bahnpunkt, den C-G im August 2015 erreicht. Rosetta wird ihre Untersuchungen anschließend noch mindestens bis Dezember 2015 fortsetzen.

Die Kollision soll wie schon bei „Tempel 1“ Material aus dem Kometeninneren sprengen, das dann mit dem kombinierten Instrumentensatz von beiden Raumsonden, Rosetta und DeepR, aus einander ergänzenden Blickwinkeln gleichzeitig durchleuchtet werden könnte. Außerdem hätte Rosetta die einmalige Möglichkeit, die Entwicklung der Eis- und Staubwolke sowie des Einschlagskraters noch monatelang weiter zu verfolgen – eine bestechende Vorstellung.

„Das DeepR-Experiment wird der mehr als 1 Milliarde Dollar teuren Rosetta-Mission der ESA mit ihren 11 Orbiter- und 10 Lander-Experimenten zum Durchbruch verhelfen und das bisher umfassendste Wissen über einen Kometen überhaupt liefern“, sagte Jessica Sunshine. Ob die Staubwolke von der Explosion Rosetta womöglich auch beschädigen könnte, ist bislang allerdings nicht bekannt. Für Philae besteht die Gefahr, beim Einschlag zerstört zu werden, in jedem Fall – allerdings sollte deren Mission zum Einschlagszeitpunkt ohnehin längst abgeschlossen sein.

Der Wettbewerb der zahlreichen Missionsvorschläge um die Anerkennung als tatsächlich durchgeführte NASA-Missionen geschieht in zwei Schritten. Die erste Runde wird im September dieses Jahres stattfinden. Falls DeepR diese Runde überstehen sollte, würde das Team eine neue, größere Konzeptstudie entwerfen, die die NASA in einem zweiten Auswahlprozess dann endgültig beurteilen würde.

Deep Impact recyceln

„Die Unterschiede zwischen ‚Tempel 1‘ und dem wesentlich jüngeren ‚Wild 2‘, den Stardust besucht hatte, sind offensichtlich“, sagte A’Hearn. „Nun, Deep Impacts ‚Flyby‘-Teil und dessen Instrumente sind immer noch voll einsatzfähig. Wir schlagen vor, diese Raumsonde zu einem Vorbeiflug am Kometen ‚Boethin‘ im Dezember 2008 zu schicken, um mit denselben Instrumenten wie bei ‚Tempel 1‘ zu untersuchen, ob die Ergebnisse von ‚Tempel 1‘ einzigartig waren oder bei einem anderen Kometen mit ähnlicher Entstehungsgeschichte wiederholt werden können. Die Hälfte der Daten von ‚Tempel 1‘ stammten von der ‚Flyby‘-Raumsonde, somit könnte DIXI bei ‚Boethin‘ immerhin halb so viele Daten liefern wie damals Deep Impact, und das für weniger als 10 Prozent der Kosten“, sagte er. „Unter dem Aspekt der Kosteneffektivität ist eine erweiterte Mission wie DIXI unschlagbar.“ Der Vollständigkeit halber sei aber erwähnt, dass DIXI natürlich keinen neuen Impactor auf „Boethin“ stürzen lassen kann.

Die Entscheidung der NASA für oder gegen DIXI wird ebenfalls für September 2006 erwartet.

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Der Beitrag Deep Impact, Teil 2 und 3 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: NASA. Vertont von Dominik Mayer.

Einige Partikel des Kometen Wild 2 wurden von der Sonne ausgestoßen und vom Kometen aufgenommen, jedoch war zu diesem Zeitpunkt die Sonne noch viel jünger. Die Partikel wurden in der Stardust – Landekapsel gefunden, welche diese im Januar 2006 sicher durch die Erdatmosphäre transportierte. Es steht außer Zweifel, dass das Material vom Sonnensystemzentrum – der Sonne – in das äußere Sonnensystem gelangte, wo auch die meisten Kometen entstanden sind. Dies könnte die Sichtweise von Kometenentstehungen der Forscher revolutionieren. Dadurch kann die Zusammensetzung von Kometen jetzt noch besser bestimmt werden und man weiß, worauf besonders geachtet werden sollte und wonach besonders gesuchen werden sollte.

„Das Interessante dabei ist, dass wir diese heißeren Mineralien in den Materialien gefunden haben, die von den kältesten Plätzen unseres Sonnensystems stammen“, wundert sich Donald Brownlee, Stardust Teammitglied der Universität von Seattle, Washington. Forscher haben lange Zeit gedacht, dass Kometen nichts anderes als kalte, eisige Felsbrocken im Weltall seien, die aus Gas und Staub im äußeren Sonnensystem entstanden. Aber Kometen können scheinbar nicht so einfach erklärt werden! Jeder einzelne scheint eine eigene Vergangenheit zu haben und sich anders zusammenzusetzen. Der Komet Wild 2 hat eine sehr komplexe Vergangenheit. „Wir haben wärmere Mineralien gefunden, die vermutlich von starken bipolaren Strömen, ausgehend von der Sonne, ins äußere Sonnensystem gelangten“, erklärt Michael Zolensky, ebenfalls Stardust Teammitglied, die neuen Erkenntnisse. „Es scheint so, als ob Kometen aus Materialien bestehen, die verschiedene Temperaturen haben. Außerdem scheinen sie auch nicht komplett aus flüchtigen Materialien zu bestehen.“

Ein Mineral, das gefunden wurde, ist Olivin, eine Hauptkomponente des grünen Sandes auf den Stränden Hawaiis. Es ist ein häufig auftretendes Mineral im Universum, jedoch sind die Forscher überrascht, es in Kometenstaubpartikel zu finden. Olivin ist eine Zusammensetzung aus Eisen, Magnesium und einigen anderen Elementen. Neben Olivin wurden in den Wild 2 Staubpartikeln noch Calcium, Aluminium und Titanium gefunden.

Stardust passierte den Kometen Wild 2 in einer Entfernung von 149 Meilen im Januar 2004. Dabei hat er Kometenstaubpartikel gesammelt, welche er im Januar 2006 in Utah ablieferte. Die Partikel wurden auf etwa 150 Wissenschaftlerteams aufgeteilt. „Die Sammlung von Partikeln ist großartiger als wir bisher dachten“, freut sich Peter Tsou vom JPL, über die erfreulichen Nachrichten. „Die Sammlung beinhaltet etwa zwei Dutzend große Stücke, die sogar mit bloßem Auge zu sehen sind.“ Sie sind sehr klein, die meisten kleiner als eine Haarlänge. Alle anderen sind mit bloßem Auge nicht sichtbar – sie haben etwa eine Größe von einem hundertstel Millimeter. Allein ein solches Partikel kann in hunderte Stücke für Forscher geteilt werden.

Neben den Staubpartikeln des Kometen hat Stardust während seiner siebenjährigen Reise auch noch interstellare Staubpartikel gesammelt. Forscher im Johnson Center haben bereits begonnen, diese interstellaren Staubpartikel detailliert zu überprüfen.

Wer weiß, welche Geheimnisse die Stardust-Staubpartikel noch beherbergen? Es sind vermutlich noch sehr viele, die nur darauf warten, von den Forschern entdeckt zu werden. Bereits jetzt kann man den wissenschaftlichen Wert der Stardust-Mission nicht hoch genug einschätzen.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: ESA.

Rosettas Geschwindigkeit relativ zur Erde betrug rasante 38.000 Kilometer pro Stunde. Noch interessanter war aber der äußerst geringe Abstand: Im Moment der größten Annäherung, um 22:09:14 MEZ, überflog Rosetta den Pazifik westlich von Mexiko in einer Höhe von nur 1.954,74 Kilometer! Es war der dichteste Erd-Vorbeiflug in den Annalen der ESA. Zur Verdeutlichung zwei Vergleiche: Geostationäre Satelliten umkreisen die Erde in viel höheren Bahnen von 36.000 Kilometer. Und Cassinis Vorbeiflüge am Titan sind in absoluten Zahlen zwar noch etwas näher, um die 1.200 Kilometer, aber Titan ist auch deutlich kleiner als die Erde. Relativ gesehen ist Rosetta also wesentlich dichter an der Erde vorbei geflogen als Cassini am Titan.

Entsprechend stark änderte sich dabei die Bahn der Raumsonde: Die Gravitation der Erde schwang die drei Tonnen schwere Raumsonde annähernd im rechten Winkel um unseren Planeten herum Richtung Mars, wo sie ihren nächsten Vorbeiflug am 26. Februar 2007 haben wird. Von da kehrt sie noch zweimal zur Erde zurück. Mit dieser verwickelten Serie von Vorbeiflügen, bei denen sie jedesmal deutlich an Geschwindigkeit gewinnt, ohne auch nur einen Tropfen Treibstoff zu benötigen, holt Rosetta ordentlich Schwung, um auf das selbe Geschwindigkeitsniveau wie ihr Zielkomet 67P/Churyumov-Gerasimenko („Churi“) zu kommen. Anders wäre es nicht möglich, im Jahre 2014 in einen Orbit um den Kometen einzutreten und ihn gründlich zu untersuchen.

Die ESA hatte Amateur- und Profiobservatorien aufgerufen, Aufnahmen der vorbei ziehenden Sonde zu machen. Die Beobachtungs-Bedingungen waren nicht besonders gut, aber einige zur Verfügung gestellte Fotos und Animationen wurden bereits veröffentlicht. Auch das hier gezeigte Bild von R. Ligustri stammt von dieser Seite.

Der gestrige Vorbeiflug war auch eine willkommene Gelegenheit, einige Instrumente der Sonde zu kalibrieren. Indem sie den Erdmond als Asteroiden „missbrauchten“, konnte das Rosetta-Team den „Asteroiden-Vorbeiflug“-Modus testen, als Generalprobe für die Rendezvous der Sonde mit den Asteroiden Steins 2008 und Lutetia 2010. Außerdem machten die Kameras eine Reihe von Bildern von Mond und Erde, die später heruntergeladen werden und wahrscheinlich am 8. März verfügbar sein werden.

Voraussichtlich am 11. März wird ESA TV Bilder des Erd-Vorbeiflugs ausstrahlen, zusammen mit einigen wissenschaftlichen Ergebnissen.

Und in fast genau drei Monaten, am 4. Juli, wird Rosetta in einer guten Position sein, um den spektakulären Auftritt der Konkurrenz zu beobachten: An diesem Tag wird das 380-Kilogramm-Projektil von Deep Impact in den Kometen „Tempel 1“ einschlagen. Verschiedene Instrumente von Rosetta sollten in der Lage sein, wichtige Beiträge zu der amerikanischen Mission zu liefern.

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