Quelle: Universität Bern.

16. September 2019 – ExoMars ist eine Weltraummission der Europäischen Weltraumorganisation ESA in Zusammenarbeit mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos. ExoMars steht für Exobiologie auf dem Mars: Erstmals seit den 1970er-Jahren wird wieder aktiv nach Leben auf dem Mars geforscht. Sogenannte Spurengase, einschließlich Methan und deren Quellen, werden vom ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) untersucht, während das ExoMars-Programm als Ganzes – der TGO in Kombination mit dem Rover «Rosalind Franklin», der nächstes Jahr starten wird – untersuchen wird, wie sich das Wasser und die geochemische Umgebung auf dem Mars im Laufe der Zeit verändert haben.

Das Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) an Bord des TGO wurde von einem internationalen Team unter der Leitung von Nicolas Thomas vom Physikalischen Institut und dem Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern entwickelt. CaSSIS beobachtet seit April 2018 den Mars und liefert hochaufgelöste, farbige Bilder der Marsoberfläche.

Heftige Gasausbrüche in Dünenfeldern
Unter den neusten Bildern von CaSSIS, die heute auch von der ESA veröffentlicht wurden, befindet sich eine Aufnahme von Dünenfeldern in der Nordpolregion des Mars. Dünen gibt es auf dem Mars wie auf der Erde in verschiedenen charakteristischen Formen. Sie liefern Hinweise auf die vorherrschende Windrichtung. «Die kontinuierliche Beobachtung der Dünen liefert Hinweise darauf, wie sich die Dünen entwickelt haben und wie Sedimente auf dem Mars transportiert werden», erklärt Nicolas Thomas.

Im Winter bedeckt eine dünne Schicht Kohlendioxid-Eis die Oberfläche der Polarregionen des Mars. Mit dem ersten Licht des Frühlings taut die Schicht auf. In den Dünenfeldern erfolgt dieses Auftauen im Frühjahr von unten nach oben, wobei das dabei entstehende Gas zwischen der Eisschicht und dem Sand der Dünen eingeschlossen wird. Nicolas Thomas sagt dazu: «Wenn das Eis bricht, erfolgt ein heftiger Gasausbruch, der auch Sand mit sich trägt. Auf dem CaSSIS-Bild, das heute veröffentlicht wird, sind dunkle Flecken und Streifen, die von den Gasausbrüchen verursacht werden, zu sehen.»

Trockene Lawinen, Klimawandel und potenzielle Landeplätze auf dem Mars
Ebenfalls heute erscheint eine Auswahl von Bildern, die von den beeindruckenden wissenschaftlichen Fähigkeiten von CaSSIS zeugen. So zeigt eine Aufnahme von den Hängen in der Region Locras Vallis auf dem Mars markante helle und dunkle Streifen. Der genaue Zusammenhang zwischen diesen Streifen werde noch diskutiert, aber die führende Theorie lege nahe, dass sie durch trockene Lawinenprozesse gebildet werden, so Nicolas Thomas.

Der Gale Crater, heute der Standort des Curiosity Rovers der NASA, hat einen Durchmesser von etwa 150 km und liegt nahe der Grenze zwischen dem südlichen Hochland und dem nördlichen Tiefland des Mars. Auf dem CaSSIS-Bild ist ersichtlich, dass sich im Krater ein massiver zentraler Hügel befindet, der kilometerdicke, geschichtete Sedimentgesteine enthält. Nicolas Thomas erklärt: «Diese Gesteinsschichtungen sind Indikatoren dafür, dass sich das Klima auf dem Mars entwickelt hat von feuchteren Bedingungen, unter denen sich wasserführende Mineralien bildeten, zu den heute beobachteten, trockeneren Klimabedingungen.»

Ein weiteres, heute veröffentlichtes Bild vom Oyama-Krater ist für Nicolas Thomas besonders interessant: «Die verschiedenen Schichten in den Wänden des kleinen Kraters oben im Bild sind freigelegt, was uns gewissermaßen ein Fenster in die Vergangenheit öffnet. Solche Gebiete werden als potenzielle Landeplätze für kommende Einsätze auf dem Mars hoch eingestuft – sie sind besonders interessant für die zukünftige Erforschung des Mars aufgrund des Einflusses von Wasser und damit ihres Potenzials zur Erhaltung von Spuren vergangenen Lebens.»

Die neuen CaSSIS-Bilder und Resultate von den wissenschaftlichen Instrumenten an Bord des TGO werden diese Woche auch am internationalen European Planetary Science Congress and the Division of Planetary Sciences in Genf vorgestellt. Siehe dazu auch die Beiträge mit dem Hashtag #EPSCDPS2019 in den sozialen Medien.

CaSSIS: Spektakuläre Bilder vom Mars
An Bord der ExoMars-Sonde «Trace Gas Orbiter» der Europäischen Weltraumorganistion ESA befindet sich die Berner Kamera CaSSIS – sie liefert die bisher schärfsten Bilder vom Mars in Stereo und Farbe. Die Marskamera wurde von einem Team der Universität Bern unter der Leitung von Prof. Dr. Nicolas Thomas entwickelt. Die Bilder sind wichtig für die Entschlüsselung der Geschichte der Ablagerungen und Schichten auf dem Mars. Kombiniert mit Daten aus anderen Instrumenten, ermöglichen die Bilder den Forschenden, Rückschlüsse zu ziehen auf die verschiedenen chemischen Zusammensetzungen und beispielsweise Regionen zu identifizieren, die durch Wasser beeinflusst wurden. Die CaSSIS-Bilder können auch dabei helfen, zukünftige Landeplätze für Missionen zur Erkundung der Marsoberfläche zu bestimmen. Mehr Informationen: www.cassis.unibe.ch.

Förderung durch das SBFI / Abteilung Raumfahrt
CaSSIS ist ein Projekt der Universität Bern und ist finanziert von der Abteilung Raumfahrt des SBFI durch das PRODEX-Programm (PROgramme de Développement d’Expériences scientifiques) der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Die Entwicklung der Instrumentenhardware wurde auch von der italienischen Weltraumbehörde (ASI), dem INAF/Astronomischen Observatorium Padua und dem Space Research Center (CBK) in Warschau unterstützt. Bei allen Instrumenten, die in der Schweiz entwickelt werden, stammen wesentliche Beiträge und/oder Teillieferungen aus der Schweizer Industrie. Das PRODEX-Programm, in dessen Rahmen wissenschaftliche Instrumente oder Teilsysteme bereitgestellt werden, verlangt eine industrielle Beteiligung und fördert so einen Wissens- und Technologietransfer zwischen Hochschulen und Industrie und verschafft dem Werkplatz Schweiz einen strukturellen Wettbewerbsvorteil – nicht zuletzt auch dank Spill-over-Effekten auf andere Sektoren der beteiligten Unternehmen. Beteiligungen der Schweiz an Programmen der ESA erlauben es Schweizer Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft, sich ideal in entsprechenden Aktivitäten der ESA zu positionieren.

Berner Weltraumforschung: Seit der ersten Mondlandung an der Weltspitze
Als am 21. Juli 1969 Buzz Aldrin als zweiter Mann aus der Mondlandefähre stieg, entrollte er als erstes das Berner Sonnenwindsegel und steckte es noch vor der amerikanischen Flagge in den Boden des Mondes. Dieses Solarwind Composition Experiment (SWC), welches von Prof. Dr. Johannes Geiss und seinem Team am Physikalischen Institut der Universität Bern geplant und ausgewertet wurde, war ein erster grosser Höhepunkt in der Geschichte der Berner Weltraumforschung. Die Berner Weltraumforschung ist seit damals an der Weltspitze mit dabei. In Zahlen ergibt dies eine stattliche Bilanz: 25mal flogen Instrumente mit Raketen in die obere Atmosphäre und Ionosphäre (1967-1993), 9mal auf Ballonflügen in die Stratosphäre (1991-2008), über 30 Instrumente flogen auf Raumsonden mit, und mit CHEOPS teilt die Universität Bern die Verantwortung mit der ESA für eine ganze Mission (Start letztes Quartal 2019). Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern wurde durch die Gründung eines universitären Kompetenzzentrums, dem Center for Space and Habitability (CSH), gestärkt. Der Schweizer Nationalsfonds sprach der Universität Bern zudem den Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS zu, den sie gemeinsam mit der Universität Genf leitet.

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• ExoMars Trace Gas Orbiter + Lander Schiaparelli auf Proton-M/Briz-M

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Quelle: DLR.

5. Juni 2019 – Der Maulwurf HP3 ist eine Art selbstschlagender Nagel, der bisher etwa 30 Zentimeter tief in den Marsboden vorgedrungen ist. Seit dem 28. Februar 2019 war es nicht mehr möglich, tiefer in den Boden zu gelangen. Tests mit dem Maulwurf auf dem Mars sowie Tests mit Nachbauten der Rammsonde beim DLR in Deutschland und am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien gaben Einblicke in die möglichen Ursachen der Situation. Wahrscheinlich ist der Halt des Maulwurfs im umgebenden Boden unter der geringeren Schwerkraft auf dem Mars nicht ausreichend, wobei sich auch kleine spaltförmige Hohlräume zwischen Maulwurf und Boden ausgebildet haben könnten. Nun planen die Wissenschaftler und Ingenieure der InSight-Mission, die auf dem Maulwurf sitzende Stützstruktur mit dem Roboterarm des Landers wegzuheben. Von dem Gehäuse befreit, kann die Situation genauer betrachtet werden und es wird möglich, die Rammsonde beim weiteren Hämmern direkt mit dem robotischen Arm zu unterstützen.

Der Hubvorgang wird im Juni schrittweise kommandiert. Zunächst wird die Stützstruktur gegriffen. Im Laufe einer Woche wird der Arm dann die Struktur in drei Schritten anheben und Bilder aufnehmen. Mit dem behutsamen Vorgehen wollen die Ingenieure sicherstellen, dass der Maulwurf, der bereits zu Dreivierteln im Boden ist, nicht herausgezogen wird.

„Wir wollen die Stützstruktur anheben, weil wir den Maulwurf unter der Hülle und im Boden bisher nicht sehen können und so auch nicht genau wissen in welcher Situation er sich befindet“, sagt der wissenschaftliche Leiter des HP3-Experiments Prof. Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung. „Ziemlich sicher sind wir uns mittlerweile, dass dem Maulwurf der mangelnde Halt im Boden zu schaffen macht, weil die Reibung des umgebenden Regoliths unter der geringeren Schwerkraft des Mars deutlich schwächer ausfällt als erwartet.“ Am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen durchgeführte Tests haben bestätigt, dass dies unter unglücklichen Umständen geschehen kann. Seitlicher Halt und Reibung sind wichtig für den Maulwurf, da der bei jedem Schlag erzeugte Rückstoß durch Reibung am Boden aufgefangen werden muss.

Zudem besteht weiter die Möglichkeit, dass der Marsmaulwurf einen Stein getroffen hat. Die Rammsonde wurde allerdings so konzipiert, dass sie kleinere Steine wegdrücken kann. Sie könnte aber aktuell zwischen einem Stein und der umgebenden Stützstruktur eingeklemmt sein. Wenn dies der Fall ist, kann eine Bewegung der Stützstruktur es ermöglichen, das Hindernis zu überwinden. Der Landeplatz wurde so gewählt, dass er flach ist und so wenige Steine wie möglich an der Oberfläche zeigt. Das bedeutet in der Regel, dass es im Boden ebenfalls weniger Steine gibt. „Wir gehen davon aus, dass die Wahrscheinlichkeit einen zu großen Stein zu treffen nur bei wenigen Prozent liegt“, so Spohn weiter.

Nach anheben des Gehäuses wollen die Forscher entscheiden, wie sie dem Maulwurf am besten helfen können. „Wir planen den Roboterarm zu nutzen, um nah am Maulwurf auf den Boden zu drücken. Durch die zusätzliche Last erhöht sich der Druck auf den Maulwurf und damit die Reibung an seiner Außenwand“, erklärt Spohn. „Unsere Berechnungen am DLR zeigen, dass wir nahe an das Gerät heranmüssen. Unmittelbar über dem Maulwurf, der ja etwas schräg im Boden sitzt, und nahe dran ist die Wirkung am größten. Ohne die Stützstruktur wegzunehmen, hätten wir zu viel Abstand und die Wirkung wäre zu gering.“

Behutsames Wegheben der Stützstruktur
Die Stützstruktur des HP3-Experiments wird schrittweise angehoben, da sich im Inneren des Gehäuses Federn befinden, die möglicherweise noch mit dem hinteren Ende des Marsmaulwurfs in Kontakt stehen. „Wenn das der Fall ist, sollten wir vorsichtig beim Anheben sein, damit wir nicht versehentlich die Rammsonde aus dem Boden ziehen“, sagt NASA-Ingenieur Troy Hudson. „Falls das passiert, können wir sie nicht wieder zurück in ihr Loch setzen oder sie anderweitig direkt mit dem robotischem Arm anheben. Also heben wir die Stützstruktur nach und nach an und prüfen, dass der Maulwurf nicht mitkommt.“ Ein Umsetzen des Maulwurfs würde zudem nicht weiterhelfen, selbst wenn der Arm die Raumsonde greifen könnte. „Wir denken, dass die aktuellen Schwierigkeiten am wahrscheinlichsten einem Mangel an Reibung im Mars-Regolith geschuldet sind. Selbst wenn wir also den Marsmaulwurf umsetzen könnten, würde das vermutlich nicht helfen, denn wir hätten an einer anderen Stelle immer noch das gleiche Reibungsproblem“, ergänzt Hudson.

Das HP3-Instrument auf der NASA-Mission InSight
Die Mission InSight wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, im Auftrag des Wissenschaftsdirektorats der NASA durchgeführt. InSight ist eine Mission des NASA-Discovery-Programms. Das DLR steuert zur Mission das Experiment HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) bei. Die wissenschaftliche Leitung liegt beim DLR-Institut für Planetenforschung, welches das Experiment federführend in Zusammenarbeit mit den DLR-Instituten für Raumfahrtsysteme, Optische Sensorsysteme, Raumflugbetrieb und Astronautentraining, Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Systemdynamik und Regelungstechnik sowie Robotik und Mechatronik entwickelt und realisiert hat. Daneben sind beteiligte industrielle Partner: Astronika und CBK Space Research Centre, Magson und Sonaca, das Institut für Photonische Technologie (IPHT) sowie die Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH. Wissenschaftliche Partner sind das ÖAW Institut für Weltraumforschung und die Universität Kaiserslautern. Der Betrieb von HP3 erfolgt durch das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) des DLR in Köln. Darüber hinaus hat das DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie einen Beitrag des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zum französischen Hauptinstrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) gefördert.

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• InSight auf Atlas V 401

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, ESA

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

Bereits am 12. November 2014 wurde dabei einer der Höhepunkte dieser überaus ambitionierten und erfolgreichen Mission zur Erforschung unseres Sonnensystems erreicht: An diesem Tag wurde der von der Raumsonde mitgeführte Kometenlander Philae von Rosetta abgetrennt (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln), welcher um 16:35 MEZ im Bereich der ursprünglich vorgesehenen Landestelle „Agilkia“ (ehemals als „Landeplatz J“ benannt) die Oberfläche des Kometen 67P erreichte. Allerdings prallte Philae bei dieser Landung von der Oberfläche ab. Es folgte ein etwa zweistündiger Schwebeflug, bevor die Landeeinheit nach zwei weiteren Kontakten mit der Kometenoberfläche an ihrem jetzigen Standort im Bereich der finalen Landestelle „Abydos“ niederging.

An diesem finalen Standort bot sich für den bei seiner Energieversorgung auf die Sonnenenergie angewiesenen Lander aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte Philae an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwas mehr als eine Stunde – keine Möglichkeit, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern. Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 56 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November 2014 so weit erschöpft waren, dass sich Philae an diesem Tag um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Seitdem sind die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neben der Auswertung der zwischenzeitlich gesammelten Daten damit beschäftigt, den Ablauf der Landung zu rekonstruieren und auch den exakten Ort, an dem Philae letztendlich im Bereich der Region „Abydos“ zum Stillstand kam, zu identifizieren. Dabei greifen die Kometenforscher auf eine Vielzahl von Informationen wie zum Beispiel Aufnahmen der verschiedenen Kamerasysteme, Messungen des Magnetfeldes und Untersuchungen mit Radiowellen zurück.

Landung in mehreren Etappen

Sowohl die Navigationskamera von Rosetta als auch die OSIRIS-Kamera – die unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord des Kometenorbiters – konnten die erste Landestelle eindeutig identifizieren. Zusätzlich lieferte die ROLIS-Kamera von Philae, die während dieser ersten Landung wie für dieses Manöver vorgesehen senkrecht nach unten blickte, aus einer Entfernung von lediglich neun Metern hochaufgelöste Aufnahmen von dieser Stelle.

Nach dem Abprallen von „Agilkia“ konnte der jetzt weiterfliegende Lander zudem in weiteren Aufnahmen, welche ebenfalls sowohl von der Navigationskamera als auch von der OSIRIS-Kamera angefertigt wurden, ausgemacht werden. Eine weitere Aufnahme von OSIRIS, welche einige Zeit später entstand, zeigt einen hellen Fleck über dem Horizont der großen „Hatmehit“-Vertiefung auf dem ‚Kopf‘ des Kometen. Hierbei, so die Wissenschaftler, handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls um Philae.

Die Messdaten des ROMAP-Instruments an Bord von Philae, mit denen primär das Magnetfeld von 67P untersucht werden sollte, liefern weitere Einzelheiten, welche auch präzise Zeitangaben zu dem weiteren Verlauf des Schwebefluges beinhalten (Raumfahrer.net berichtete). So halten es die Wissenschaftler aufgrund dieser Daten für wahrscheinlich, dass der Lander um 17:20 MEZ zunächst eine Oberflächenstruktur streifte und dadurch bedingt ins Schlingern geriet. Zu einem dritten Bodenkontakt kam es um 18:25 MEZ. Hierauf folgte ein weiterer, allerdings deutlich kürzerer ‚Hüpfer‘, welcher nur sieben Minuten andauerte. Um 18:32 setzte Philae schließlich an seinem jetzigen Standort im Bereich der Landestelle „Abydos“ auf. Insgesamt dürfte sich Philae im Rahmen dieses ungeplanten Weiterfluges mehr als einen Kilometer von dem Ort des ersten Bodenkontakts entfernt haben.

Aber wo genau befindet sich Philae jetzt?

Aufnahmen, welche die Lander-Kamerasysteme ROLIS und CIVA während der jetzt folgenden fast 60-stündigen wissenschaftlichen Messungen anfertigten, ermöglichten den beteiligten Wissenschaftlern einen ersten Einblick in diese finale Landestelle. Philae befindet sich demzufolge in einem sehr rauem Terrain. Der Lander ist möglicherweise gegen eine Klippe gekippt und befindet sich definitiv während der meisten Zeit der 12,4 Stunden andauernden Rotationsperiode des Kometen um seine Achse weitestgehend im Schatten.

In den Tagen und Wochen nach der Landung bemühte sich das von Dr. Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen geleitete OSIRIS-Team, Philae in den inzwischen neu angefertigten Aufnahmen der vermuteten Landeregion aufzuspüren. Dies erwies sich jedoch als eine äußerst komplizierte Aufgabe, welche sowohl durch das zerklüftete Terrain und die schlechten Beleuchtungsverhältnisse, aber auch durch die geringen Abmessungen der Landeeinheit und durch die relativ großen Entfernung zwischen Rosetta und der Kometenoberfläche erheblich erschwert wurde.

Die am höchsten aufgelösten Aufnahmen dieser Landeregion, welche nach dem 12. November 2014 angefertigt wurden, stammen von Mitte Dezember 2014. Zu dieser Zeit bewegte sich der Orbiter in einer Entfernung von etwa 18 Kilometern zu 67P. Bei dieser Distanz bietet die Telekamera des OSIRIS-Komplexes eine Auflösung von 34 Zentimetern pro Pixel. Der Lander Philae verfügt dagegen über eine Abmessung von lediglich 1 x 1 x 1 Metern. Und auch die drei Beine des Landergestells erstrecken sich – ausgehend vom Mittelpunkt der Unterseite des Landers – über jeweils nur 1,4 Meter. Unter der Berücksichtigung der Abmessungen des Landers, seiner Reflektivität und dessen berechnete Orientierung auf der Oberfläche sowie dem Auflösungsvermögen der Kameraoptik dürfte Philae in diesen OSIRIS-Aufnahmen eine Fläche von lediglich einigen wenigen Pixeln überdecken.

In den entsprechenden Aufnahmen von der ‚Kopf‘-Region des Kometen 67P konnte das OSIRIS-Team trotz dieser komplizierten Voraussetzungen dennoch einige potentielle Kandidaten entdecken. Hierbei handelt es sich um verschiedene helle Flecken, welche jeweils nur wenige Pixel einnahmen. Dabei war – und ist immer noch – allerdings unklar, ob einer dieser Flecken – und wenn ja welcher – wirklich den gesuchten Lander darstellt, denn derartige helle Flecken treten auf der Oberfläche des Kometenkerns relativ häufig auf und viele dieser Strukturen sind dabei nicht von Dauer. So können etwa kleinere Strukturen des Kometenkerns unter günstigen Belichtungsbedingungen kurzzeitig ‚aufblitzen‘. Zu späteren Zeitpunkten sind diese dann jedoch nicht mehr erkennbar.

Um dieses Problem zu lösen analysierten mehrere Wissenschaftler unter der Leitung des OSIRIS-Team-Mitarbeiters Phillipe Lamy vom Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM) und vom Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) in Frankreich verschiedene Aufnahmen der gleichen Regionen, welche vor und nach der Landung unter vergleichbaren Beleuchtungsverhältnissen aufgenommen wurden. Dadurch verringerte sich die Gefahr, bei der Suche nach Philae durch das flüchtige Aufblitzen von Oberflächenstrukturen in die Irre geführt zu werden. Die Wissenschaftler suchten auf diese Weise eine weite Region ab, welche auch die erwartete Landestelle einschloss, und identifizierten tatsächlich einen vielversprechenden Kandidaten. Die betreffende Struktur ist in zwei am 12. und 13. Dezember 2014 angefertigten Aufnahmen zu sehen, nicht aber auf einer vorherigen Aufnahme vom 22. Oktober 2014.

„Obwohl die ‚Vorher‘- und ‚Nachher‘-Bilder mit verschiedenen räumlichen Auflösungen aufgenommen wurden, stimmen verschiedene topographische Details gut überein – bis auf einen hellen Fleck. Diesen schlagen wir als einen vielversprechenden Kandidaten für Philae vor“, so Phillipe Lamy. „Der Fleck zeigt sich in zwei verschiedenen Aufnahmen von Dezember 2014. Es kann sich folglich nicht um einen Detektorfehler oder um ein Staubkorn [aus der Koma des Kometen] handeln.“

Allerdings lässt sich nicht mit Sicherheit sagen, ob diese Vermutung tatsächlich zutrifft. Wegen der vergleichsweise langen Zeitspanne, welche zwischen den ‚Vorher‘- und den ‚Nachher‘-Aufnahmen verstrichen ist, könnte dieses Objekt auch auf eine rein physikalisch bedingte Veränderung direkt auf der Kometenoberfläche – etwa die zwischenzeitlich erfolgte Freilegung von ‚frischem‘ Material – zurückzuführen sein. Die geringe Sonneneinstrahlung an dieser Stelle macht derartige Veränderungen zwar unwahrscheinlich, jedoch keineswegs unmöglich.

Die Landezone ist zumindestens eingegrenzt

Glücklicherweise stehen den Wissenschaftlern jedoch noch weitere Informationen zur Verfügung. Aus den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera konnte die Flugbahn ermittelt werden, auf der Philae die erste Landestelle verließ. Radiosignale, welche das CONSERT-Experiment nach der Landung zwischen Rosetta und Philae austauschte, schränken die Möglichkeiten für Philaes endgültigen Standort weiter ein. Aus den Messungen der Signallaufzeiten zwischen Rosetta und Philae, der exakt bekannten Flugbahn von Rosetta und dem derzeit genauesten zur Verfügung stehenden Modell der äußeren Gestalt des Kometen konnte das CONSERT-Team durch zahlreiche Computersimulationen den endgültigen Standort auf eine Ellipse eingrenzen. Diese befindet sich direkt am Rand des „Hatmehit“-Beckens und verfügt über eine Ausdehnung von etwa 16 x 160 Metern.

„Wir haben mehrere mögliche Lander-Kandidaten in den OSIRIS-Aufnahmen identifiziert, sowohl grob in der Region, die CONSERT vorgibt, als auch in der Umgebung“, so Dr. Holger Sierks. „Während unserer Suche im Dezember lag ein Winkel von 90 Grad zwischen Rosetta und der Verbindungslinie zwischen Sonne und Komet. Rosetta flog somit entlang der Tag-Nacht-Grenze. Es ist daher möglich, dass Philaes Solarpaneele zwar beleuchtet, wegen des rauen Terrains aus Rosettas Perspektive jedoch nicht zu sehen waren. Dadurch sind sie schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu finden.“

Die CONSERT-Ellipse schließt die Mehrheit der zuvor beobachteten Kandidaten mit einer großen Wahrscheinlichkeit aus. Allerdings gibt es mindestens einen verbliebenen Kandidaten in der unmittelbaren Nähe dieser Ellipse – hierbei handelt es sich tatsächlich um den bereits von Phillipe Lamy und dessen Team vorgeschlagenen Kandidaten – sowie weitere Objekte in der näheren Umgebung, welche ebenfalls immer noch in Frage kommen.

Für eine gewisse Unsicherheit sorgt dabei die Tatsache, dass sich alle verbliebenen Kandidaten etwas außerhalb der vorhergesagten Landeellipse befinden. Allerdings hängt die genaue Lage der Ellipse letztendlich entscheidend von der genauen Form des Kometen ab. Das entsprechende Modell wird von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern fortwährend verfeinert. Kleinere Korrekturen bezüglich der exakten Lage und Ausrichtung der Ellipse sind deshalb durchaus noch möglich.

Letztendlich werden höher aufgelöste Aufnahmen – und somit auch weitere nahe Vorbeiflüge an der Oberfläche des Kometen – nötig sein, um den Kometenlander Philae zweifelsfrei aufzuspüren. Wegen der in den letzten Monaten immer weiter zunehmenden Aktivität von 67P dürfte dies jedoch zumindestens in der näheren Zukunft erst einmal nicht möglich sein (Raumfahrer.net berichtete). Derzeit bewegt sich Rosetta auf einer Bahn, welche in einem Abstand von mehr als 200 Kilometern zu der Oberfläche des Kometen verläuft. Im weiteren Verlauf der Mission sollte die Raumsonde jedoch spätestens gegen Ende des Jahres 2015 wieder in der Lage sein, sich auch ohne größere Gefahren wieder näher an den Kometenkern heran zu bewegen und weitere Detailaufnahmen zu erstellen.

Eine weitere Horchkampagne

Zu der endgültigen Klärung der Frage über seinen Standort könnte jedoch bereits in den kommenden Tagen und Wochen der Lander selbst beitragen. Bedingt durch die zunehmende Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des jetzigen Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen immer weiter. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem derzeitigen ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Das CONSERT-Experiment könnte dann weitere Messungen durchführen und die bisherigen Unsicherheiten bezüglich des Aufenthaltsortes von Philae deutlich verringern.

Eine weitere entsprechende Horchkampagne nach einem ‚Lebenszeichen‘ von dem Lander begann bereits am 30. Mai 2015. Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundenen Aktivitäten sowie über die Bedingungen, welche für eine erneute Aktivierung des Landers erfüllt sein müssen.

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• Mission Rosetta
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Der Beitrag Mission Rosetta – Die Suche nach Philae dauert an erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Oliver Karger. Quelle: Raumfahrer.net

Einen wunderschönen guten Morgen wünscht das Raumfahrer.Net Team aus dem Pressecenter des ESOC in Darmstadt. Es ist kurz nach sieben in der Früh und die Stimmung hier ist noch ganz entspannt. Im Kontrollraum werden die letzten Vorbereitungen vor der finalen Go/NoGo Entscheidung getroffen, die zwischen 7:35 und 8:35 getroffen werden soll.

Pressekonferenz um 7:30 Uhr

„Während der Nacht gab es ein Problem mit dem Kaltgas-System an Bord von Philae“, erklärt Stephan Ulamec, Philae Lander Manager des DLR, gleich zu Beginn der Pressekonferenz. „Wir werden uns also auf das Harpunensystem verlassen müssen.“ Einige Prozeduren mussten während der Systemüberprüfung wiederholt werden, um den vorprogrammierten Ablauf auf dem Lander den neuen Gegebenheiten anzupassen. Alle anderen System sind auf Go.

Die Trajektorienbestätigung wurde bereits gestern Abend mit dem ersten Go bestätigt. Während der Nacht wurden der Orbiter und der Lander nochmal überprüft.

Um 7:30 Uhr hat es bereits die Trajektorienänderung gegeben, um Philae auf die richtige Flugbahn für die Landung zu bringen. Momentan wird darauf gewartet, die Telemetriedaten dieses Manövers zu empfangen und auswerten.

Die finale Go/NoGo-Entscheidung wird in etwa einer halben Stunde erwartet. Wenn die Entscheidung auf No Go fallen sollten, wird Rosetta wieder auf einen 2 Wochen dauernden Orbit um 67P zurückkehren. „Allerdings“, so erläutert Paolo Ferri, Leiter der Mission Operation am ESOC, „müssen unsere Flugdynamiker dann nochmal ran und einen neue Trajektorie für den Anflug berechnen.“

Eine weitere Herausforderung ist momentan wohl, dass das Kaltgastriebwerk von Philae momentan nicht funktioniert. Noch ist unklar, worin die Ursache besteht. Das verspricht etwas Spannung für die finale Go/NoGo Entscheidung.

Die Landeprozedur, die Philae in den folgenden Stunden durchlaufen wird, hat unser Kollege Roland Rischer zusammengefasst. Er wird ab heute Mittag live aus dem Landerkontrollzentrum am DLR in Köln berichten.

8:07 Uhr:

Flight Dynamics hat bestätigt, dass die Trajektorienänderung erfolgreich und sehr genau erfolgt ist. Damit ist alles bereit für das Aussetzen des Landers.

Die ehemaligen Rosetta-Projektwissenschaftler Gerhard Schwehm und der jetzige Projektwissenschaftler Matt Taylor berichten über ihre Arbeit. „Die Landung heute ist wie ein erster Kuss“, schwärmt Gerhard Schwehm, wohingegen Matt Taylor, der vor 18 Monaten die Aufgabe des Projektwissenschaftlers übernahm, beschreibt die Herausforderung alle Experimente und ihre Bedürfnisse gleich zufrieden oder wenigstens gleich unzufrieden zu stellen. „Dabei kommen mir die 18 Monate manchmal wie 18 Jahre vor“ gibt er zwinkernd zu.

Damit sind die wichtigen Entscheidungen vor der Landung getan. Es kann losgehen. In gut einer Stunde gegen 10 Uhr soll die Bestätigung der Abtrennung von Philae geben. Dann heißt es für Rosetta: Farwell Philae!

Update 9:10 Uhr

Die Ursache für den Verlust des Kaltgastriebwerks ist noch nicht bekannt. Das System wurde ursprünglich entwicklet, um bei der Landung auf dem ursprünglichen Zielkometen Wirtanen, dessen Gravitation um ein Vielfaches geringer ist als von Tschurjumov-Gerasimenko, nach dem aufsetzen nicht wieder zurück zu federn. Diese zusätzliche Sicherheit scheint man für die heutige Landung auf 67P aufgeben und nur auf die Harpunen zu vertrauen zu können.

9:30 Uhr

Noch etwa 30 Minuten bis zur Bestätigung der Abtrennung von Philae. Die nun automatisierte Prozedure kann nicht mehr gestoppt werden, da aufgrund der Trajektorie momentan keine Kontakt zuu Rosetta besteht. Paolo Ferri erklärt aus dem Kontrollraum: „Die Abtrennung ist hoffentlich bereits vor zwei Minuten geschehen.“ Wegen der langen Signallaufzeit erfolgt die Bestätigung etwa 28 Minuten später und wird für 10:03:20 erwartet.

10:00 Uhr

Die Anspannung im Kontrollraum steigt, während auf das Trennungssignal gewartet wird!

10:03 Uhr

Andrea Accomazzo, Flight Director, bestätigt die erfolgreiche Separation von Philae! Philae ist unterwegs zu 67P – den Landeplatz fest im Blick. Fast jedenfalls, denn der Kometenkern wird sich während des 7-stündigen Abstiegs noch etwa um eine halbe Umdrehung rotieren wird.

Nun folgt auch die offizielle Bestätigung aus dem Kontrollraum von Andrea Accomazzo. „Nach 10 Jahren gemeinsamen Wegs ist Philae nun alleine unterwegs. Nun sitzt Isaac Newton am Steuer.“ In zwei Stunden, als gegen 12 Uhr MEZ sollen die ersten Signal eingehen.

Im Pressezentrum macht sich deutliche Erleichterung bemerkbar. Nach zunächst sehr angespannter Ruhe herrscht jetzt schon eine ausgelassene und zuversichtliche Stimmung bei den versammelten Projektwissenschaftlern.

Für eine informative Beschreibung des Landesplatzes und des Landevorgangs, verweise ich an dieser Stelle auch nocheinmal auf die Beschreibung Philea-Kometenlandung – das ist der Plan unseres Kollegen Roland Rischer. Dort wird er ab etwas 12 Uhr live vom Lander Kontrollzentrum vom DLR in Köln berichten.

Ebenfalls ab 12 Uhr werden unsere Freunde von Spacelivecast live aus dem ESOC streamen.

Update zur Kaltgastriebwerk

In einem kurzen Gespräch mit Paolo Ferri vor wenigen Minuten konnten wir erfahren, dass die Situation um das Kaltgastriebwerk, dass im Moment des Aufsetzen Philae an die Kometenoberfläche drücken soll, unklar ist. Ein Drucksensor zwischen dem mit 60 bar bedrückten Tank und der Düse hat bei der nächtlichen Überprüfung bei geöffnetem Tankventil keine Druckänderung angezeigt. Ob nun das Ventil nun nicht geschaltet hat oder ein Sensorfehler vorliegt, ist nicht bekannt. Da sich an der Situation jedoch auch nichts ändern lässt, wurde die Landesequenz wie geplant eingeleitet. Alle Prozeduren werden wie vorgesehen ablaufen, wobei nun gehofft werden musst, dass das Triebwerk funtioniert.

„Das es für den weiteren Verlauf der Rosetta-Mission imminent wichtig war, die zusätzliche Masse des Landers loszuwerden, war der zweite Grund, die Landung dennoch zu versuchen“, so Paolo Ferri. Doch sollte der spektakulärsten Teil der Mission nicht erfolgreich sein, die Rosetta-Mission an sich ist es in jedem Fall schon!

12:00 Uhr

Erneut ist gespannte Stille im Kontroll- sowie im Presseraum, ob es erste Signale von Philae gibt. Paolo Ferri hebt gerade zuversichtlich den Daumen in die Kamera und wartet genauso gespannt wie Flight Director Andrea Accomazzo und wir alle auf das Signal.

12:05 Uhr

ROS – Recieve of Signal war erfolgreich. Erste Bilder von Philae erreichen die Bodenstation in Kürze. Paolo Ferri berichtet aus dem Kontrollraum: „Die Telemetrie von Philae ist da, nun haben wir für den Rest des Abstiegs immer wieder Kontakt. Die ersten Bilder sollten in der nächsten Zeit hereinkommen!“

Das sind gute und wichtige Neuigkeiten für den Rest der Mission! So kann es weitergehen!

Dr. Philllipe Gaudon, ehemaliger Rosetta Projekt Manager von CNES, und Bernd Feuerbach geben einen Einblick in die schwierige Anfangsphase des Rosetta/Philae-Projekt zu Beginn der 1990er Jahre, als eine Mission zu einem Komenten innerhalb des Horzion 2000 Programms definiert werden sollte.

12:25 Uhr

Stephan Ulamec berichtet aus dem Main Control Room: „Alles ist so, wie es sein sollte! Wir empfangen Telemetrie, die Landebeine sind ausgefahren, das Drallrad zur Lageregulierung läuft!“

12:32 Uhr

Während des Abstiegs sind bereits einige Instrumente, SESAME, CivaRolis und CONSERT, aktiv und mit Kalibrationsmessungen beschäftigt. Dies geschieht bereits jetzt, um nach der Landung sofort mit Messungen beginnen zu können.

CONSERT wird während des Abstiegs den Abstand zwischen Rosetta und Philae kontinuierlich per Radar messen, um einen Abgleich mit dem nominellen Abstand vorzunehmen. Die eigentliche Aufgabe von COSNERT besteht in der Vermessung der dreidimensionalen inneren Struktur des Komentenkerns.

Das Instrument ROLIS, das am Boden des Landers angbracht ist, wird die letzten drei Kilometer des Anflugs dokumentieren. Da die Auflösung von ROLIS im Zehntelmillimeterbereich liegt, können mit ihr nach der Landung einzelne Staubschichten unter dem Lander untersucht werden. Wenn kleine Risse in der Eiskruste vorhanden sein sollten, lassen sich diese mit ROLIS nachweisen und ein Stück weit die Frage klären, wie Staub in die Koma des Kometen gelangt.

Ein kleiner Zeitvertreib zwischendurch:

Wie wir feststellen konnten hat Prof. Mark McCoughrean selbst bei einer Flugbahnabweichung im Anflug auf 67P eine Lösung zur Bahnkorrektur parat: er greift einfach selber ein! (siehe obiges Bild)

Das erste Bild der CIVAS Kamera ist eingetroffen und wir momentan verarbeitet, um mehr Details herauszuarbeiten.

15:00 Uhr

Der Nachmittag wird nicht mit einem technischem Update eingeleitet, sondern mit dem Film Ambitious. „Die Rosetta-Mission ist ambitioniert, voller Erwartungen und Neugier“, begrüßt Thomas Reiter als Leiter des ESOC die anwesenden Gästen und Presse. „Heute scheint ein wichtiger Tag zu sein, an dem etwas geschieht, was niemand zuvor gewagt hat“ führt ESA-Generaldirektor Jean-Jacques Dordain fort, gibt das Wort jedoch gleich an Prof. Jean-Pierre Bibring weiter. „Wir haben das erste Bild, dass 50 Sekunden nach der Separation von Rosetta aufgenommen wurden.“ Es zeigt den Rosetta-Orbiter mit seinen Solarpanelen, das erste und letzte Fotos, das Philae von seinem langjährigen Mutterschiff angefertigt hat.

15:24 Uhr

Inzwischen wurde die Genauigkeit des Orbits zum Aussetzung von Philae bekannt. Rosetta befand sich 30 mm abseits der vorgesehenen Trajektorie, was in Anbetracht der Entfernung eine sehr beeindruckende Leistung ist. Die Geschwindigkeitsabweichung zur Separation betrug wenige mm/s. Die erzielten Werten sind deutlich besser als die zuvor erwarteten. Philae wurde präzise dort ausgesetzt, wo er ausgesetzt werden sollte! Wir finden, das ist eine unglaubliche Leistung – Glückwunsch an das Rosetta Spacecraft Operation Team für diese präzise Manöverplanung und -durchführung.

15:36 Uhr

Andrea Accomazzo berichtet aus dem MCC, dass alle Telemetriewerte von Philae und Rosetta momentan sehr gut ausschauen. „Es gibt bereits erste OSIRIS-Fotos, die zeigen, dass Philae exakt auf Kurs ist.“ Stephan Ulamec, ebenfalls im MCC erklärt, dass „es nur noch 1:20 h bis zur Landung sind, langsam steigt die Aufregung auch hier. Wir bekommen Bilder und Daten der anderen Experimente herein und wollen mit der Auswertung zugange.“

Einer der beiden Entdecker des Kometen des heutigen Tags, Prof. Klim I. Tschurjumov ist heute ebenfalls am ESOC zu Gast. „Die Entdeckung damals mit einem kleinen Teleskop war schon ein besonderer Moment. Wir haben vielen Kometen beobachtet und dabei diesen einen, noch unbekannten auf den Fotoplatte entdeckt. Nach fünf Beobachtungen konnten wir den Orbit bestimmen und dabei feststellen, dass er bisher noch nicht katalogisiert war. Das er dann nach uns beiden, Svetlana Gerasimenko und mir benannt wurde, war eine große Freude. Astronomie ist die wichtigste Wissenschaft für die Zivilisation. Sie kann uns zeigen, wie wir überleben können, wenn unsere Resourcen zu Neige gehen.“

Svetlana Gerasimenko ist nun live zugeschaltet aus dem DLR Köln. An ihre Entdeckung vor 45 Jahre erinnert sie sich folgendermaßen: „Als erstes nach der Entdeckung wussten wir erst nicht, was wir davon halten sollten, später war die Freude groß. Seit August wissen wir nun, wie der Komet aussieht. Ich mag ihn sehr, er erinnert mich an eine Wurzel.“

15:50 Uhr

Es gibt erste Fotos von OSIRIS, die Philae zeigen., Alle drei Beine und die beiden Kommunikationsantennen sind ausgeklappt – ein sehr gute Bestätigung der Telemetriedaten. Ein sichtlich begeisterter Holger Sierks zeigt stolz die Bilder, die vor wenigen Minuten auf der Erde angekommen sind.

16:16 Uhr

Rosetta sollte inzwischen wieder einen stabilen Orbit um 67P erreicht haben, nachdem der Orbiter gut eine dreiviertel Stunde nach dem Aussetzen von Philae ein weiteres Manöver geflogen hat.

„Da Rosetta Ende 2015 des größten Teil des Treibstoffvorrats aufgebraucht hat und der Orbit dann wieder soweit von der Sonne entfernt ist“, berichtet ESA Projektmanager für Rosetta, „wird die Mission Ende 2015 enden. Vielleicht werden wir Rosetta abschließend auch auf 67P landen, um die beiden Schiffe wieder zu vereinigen.“

Und Matt Taylor schließt die letzten Minuten vor der Landung mit den Worten, dass „wir nach einer lange, ereignisreichen Reise kurz vor dem entscheidenen Kuss sind“ – Matt wie er immer war und immr sein wird.

Stephan Ulamec berichtet recht entspannt aus dem Kontrollraum, dass der Lander bereit für den Kontakt mit der Oberfläche ist. „In 36 Minuten sollten wir ein Signal von der Komentenoberfläche erhalten. Mit der Signallaufzeit findet die Landung also in 8 Minuten statt.“

Die letzten Minuten bis zur Landung wird es hier am ESOC nun ganz ruhig und die zwischenzeitlich heitere und lockere Stimmung weicht doch einer gewissen Anspannung.

17:02 Uhr

Philae ist gelandet!!!! 500 Millionen Kilometer von uns entfernt ist ein Meilenstein in der Erforschung des Sonnensystems gelungen! Die Harpunen haben Philae fest verankert, die Bohrer haben sich festgesetzt! Eine große Erleichterung und Freude im MCC und hier im Pressesaal.

17:18 Uhr

Die Bestätigung im LCC am DLR in Köln hat etwas länger gedauert, jetzt ist dort auch die Freude und der Jubel groß.

17:41 Uhr

Ein neues Update aus dem LCC am DLR in Köln von Koen Geurts gibt neue Informationen zum Zustand von Philae. Es werden Telemetriedaten gesendet, Philae ist weicher als erwartet gelandet. Das aufgetretende Problem mit dem Kaltgastriebwerk hat sich bestätigt, es hat nicht gezündet. Trotzdem gibt es etwas Grund zur Sorge, da die Harpunen nicht ausgelöst haben und Philae damit momentan nicht verankert ist. Ob die Landbeine verschraubt sind, ist uns noch nicht bekannt. „Es ist zu vermuten, dass auf den kommenden Fotos zu sehen sein wird, dass sich Philae relativ zur Oberfläche bewegt. Daher untersuchen wir momentan die Möglichkeit die Harpunen nochmal zu zünden.

19:38 Uhr

Weitere Informationen über die Situation von Philae am Landeort sind momentan nicht zu erhalten. Wir warten auf den Beginn des nächsten Media Briefings. Bis dahin können wir nur auf die Aussage vom DLR Köln von etwa 18:10 Uhr hinweisen.

Gerade wurde die Pressekonferenz auf 20:00 Uhr verschoben, um etwas mehr Zeit für die Analyse der bisherigen Daten zu haben.

20:10 Uhr

Jean-Jacques Dordain gibt einen erste Einschätzung der Lage auf 67P. Philae ist gelandet, es gibt eine Datenverbindung und Energie ist auch vorhanden. Die bereits laufenden Experimente nehmen bereits Daten.

ROLIS hat bereits aus 3 km Höhe mit der Aufnahme begonnen, weitere Bilder werden noch analysiert.

Stephan Ulamec erläutert: „Wir sind gelandet, haben ein klares Signal erhalten, die Harpunen haben nicht gefeuert. Wir bekommen aber Telemetriedaten und Daten von den Instrumenten. Verwunderlich ist, dass die Radiosignale Fluktuationen zeigten, die möglicherweise dadurch resultieren, dass Philae wieder etwas hochgesprungen ist. Da mit dem ersten Kontakt auch das Drallrad ausgeschaltet wurde, began Philiae mit einer leichten Rotation, die jedoch wieder stoppte. Dies könnte ein Indikator für ein weiteres Aufsetzen auf der Kometenoberfläche sein. Währenddessen gab eine einen beständigen Datenstrom an Wissenschafts- und Telemetriedaten. Diese Aussage ist momentan noch sehr spekulativ, da wir die Daten noch nicht komplett verstehen: eventuell sind wir heute nicht einmal, sondern gleich zweimal auf 67P gelandet! Für eine genauere Erklärung müssen wir jedoch noch weitere Daten analysieren und interpretieren.“

Planmäßig gibt es momentan keinen Kontakt zu Philae, da Rosetta inzwischen hinter dem Kometenhorizont untergegangen ist. Der Radiolink soll morgen früh wieder hergestellt werden.

Das nächste Media Briefing vom ESOC wird es morgen um 14:00 Uhr MEZ geben, in dem es hoffentlich neue Erkenntisse zur Landungsprozedur geben wird.

Heute war erfolgreicher Tag für die planetare Raumfahrt. Zum ersten Mal wurde ein Raumfahrzeug auf einem Komenten gelandet. Möglicherweise nicht nur einmal, sondern sogar zweimal! Die Landung war äußerst präzise und es gibt wissenschaftliche Daten von einer Kometenoberfläche. Das ist ein großartiger Erfolg aller am Rosetta-Projekt beteiligten, der so nicht unbedingt erwartet werden konnte.

Raumfahrer.net wird in den kommenden Tagen weiter aktuelle für sie berichten und die Ereignisse auf der Oberfläche und im Orbit von 67P/Tschurjmov-Gerasimenko begleiten.

Damit verabschieden wir uns aus dem Europäischen Satelittenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt. Bleiben Sie uns gewogen und treu, bis zum nächsten Mal.

Der Beitrag Philae ist gelandet – live aus dem ESOC erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-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. Die bisherigen Untersuchungen dienten unter anderem auch dazu, um einen geeigneten Landeplatz für den von Rosetta mitgeführten Kometenlander Philae auszuwählen.

Kometenlander Philae: Landung am 12. November 2014 bei dem Landeplatz „J“

Bereits am 15. September 2014 gab die ESA bekannt, dass hierfür eine Stelle auf dem etwa 2,6 x 2,4 x 1,6 Kilometer abmessenden ‚Kopf‘ des Kometen vorgesehen ist (Raumfahrer.net berichtete). Seitdem wurde diese auch als Landeplatzkandidat „J“ bezeichnete Stelle von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren weiter ausführlich bezüglich ihrer Tauglichkeit für die Landung von Philae analysiert. Diese Arbeiten sind mittlerweile abgeschlossen und am heutigen Tag teilte die ESA mit, dass der Landeplatz „J“ endgültig als das Landegebiet für den Kometenlander Philae ausgewählt wurde.

An diesem Landeplatz befindet sich eine abwechslungsreiche, aber nicht zu stark zerklüfteten Landschaft, welche über nur wenige steile Hänge verfügt und wo zudem eine gute Beleuchtung durch die Sonne gegeben ist. „Der Landeplatz hat ausreichend Sonne und relativ flaches Gelände“, so Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der Projektleiter für den Kometenlander Philae.

Der genaue Zeitplan

Ebenfalls bestätigt wurde der bereits Ende September bekannt gegebene vorläufige Zeitplan für den Ablauf des Landemanövers (Raumfahrer.net berichtete). Wie die ESA heute bestätigte soll Philae am Vormittag des 12. November 2014 um 09:35 MEZ von Rosetta abgetrennt werden. Die Raumsonde wird sich dabei in einer Entfernung von etwa 22,5 Kilometern zum Zentrum des Kometen befinden. Nach der Separation wird sich der Kometenlander dann im Rahmen einer vorprogrammierten Kommando-Sequenz autonom zur Kometenoberfläche bewegen, welche etwa sieben Stunden später erreicht werden soll.

Bereits während dieser ‚Abstiegsphase‘ werden die wissenschaftlichen Instrumente des Landers wissenschaftliche Daten aus der unmittelbaren Umgebung des Kometen gewinnen. Neben der Anfertigung verschiedener Fotoaufnahmen der Kometenoberfläche ist dabei die Sammlung von Daten über die von dem Kometen ausgehenden Staub- und Gaspartikel sowie über das dort befindliche Plasma und über das Magnetfeld von 67P geplant.

Während des Landemanövers werden sich der Komet 67P und die ihn umkreisende Raumsonde Rosetta, welche zugleich als Kommunikationsrelais für den Lander fungiert, in einer Entfernung von rund 509,5 Millionen Kilometern zur Erde befinden. Aufgrund der sich daraus ergebenden Signallaufzeit von 28 Minuten und 20 Sekunden werden die Telemetriedaten von Philae, welche die erfolgreiche Landung bestätigen sollen, gegen 17:00 MEZ auf der Erde eintreffen.

Etwa eine Stunde nach der Landung wird Philae mit der ersten wissenschaftlichen Kampagne beginnen, bei der dann auch alle Instrumente auf dem Lander in Betrieb genommen werden sollen. Unter anderem soll dabei ein ‚Rundum‘-Panorama des Landeplatzes angefertigt werden.

Diese erste Phase der ‚InSitu‘-Untersuchung des Kometen wird – abhängig vom Ladezustand der Batterien des Landers – etwa 64 Stunden andauern. Die weitere Untersuchung des Kometen 67P könnten dagegen unter optimalen Bedingungen bis zum März 2015 fortgesetzt werden. Spätestens ab diesem Zeitpunkt – so die Erwartungen der beteiligten Wissenschaftler – wird die Temperatur im Inneren des Landers so weit ansteigen, dass wichtige Systeme beschädigt werden und dauerhaft ausfallen.

Die endgültige Entscheidung erfolgt erst wenige Stunden vor der Abtrennung

Doch zunächst muss am 12. November 2014 erst einmal die überaus anspruchsvolle Landung gelingen. Noch am Tag zuvor sowie in der Nacht zum 12. November 2014 werden dabei mehrfach ‚Go/No-Go‘-Entscheidungen getroffen, bei denen entschieden wird, ob der Landevorgang tatsächlich ausgelöst werden soll. Sofern die Entscheidung dabei auf ein ‚Go‘ fällt werden dem Lander wenige Stunden vor der Abtrennung die entsprechenden Kommandos übermittelt.

Erst rund zwei Stunden vor der Separation des Landers wird die Rosetta-Raumsonde zudem durch ein kurzes Korrekturmanöver auf die entsprechende Flugbahn gesteuert. Erst nachdem bestätigt ist, dass dieses Manöver wie geplant ausgeführt wurde und dass sich die Raumsonde auf dem korrekten Kurs befindet erhält Philae das finale ‚Go‘ für die Einleitung der Landesequenz.

Sollten im Rahmen dieses finalen Entscheidungsprozesses allerdings unerwartete Probleme auftreten, so müsste die Landung von Philae verschoben werden. „Sollte jedoch eine dieser Entscheidungen zu einem ‚No-Go‘ führen, dann müssen wir abbrechen und den Zeitplan für einen zweiten Versuch überarbeiten“, so Fred Jansen, der Rosetta-Missionsmanager der ESA.

Nicht nur die eigentliche Landung von Philae sondern bereits auch die Stunden unmittelbar vor diesem nächsten Höhepunkt der Rosetta-Mission dürften also überaus spannend werden…

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Der Beitrag Kometenlander Philae: Landeort und Zeitplan bestätigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 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 den Kometen, ohne sich dabei jedoch zunächst in einer wirklichen Umlaufbahn um 67P zu befinden.

Seitdem waren die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, den Kometen mit den elf Instrumenten an Bord der Raumsonde genauer zu untersuchen und zu charakterisieren. Neben den verschiedenen Messinstrumenten wird hierfür die OSIRIS-Kamera – die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – eingesetzt. Weitere Aufnahmen des Kometenkerns liefert die Navigationskamera der Raumsonde.

Der Kometenlander Philae – Landeplatz gesucht…

Neben der allgemeinen Charakterisierung des Kometen dienen diese Daten allerdings auch dazu, um einen geeigneten Landeplatz für den von der Raumsonde mitgeführten Kometenlander Philae zu finden. Philae soll nach dem derzeitigen Planungsstand am 11. November 2014 auf der Oberfläche von 67P niedergehen und dort anschließend über einen Zeitraum von mindestens zwei Tagen mit den zehn mitgeführten Instrumenten weitere Daten direkt von der Kometenoberfläche aus sammeln.

Zwecks einer Vorauswahl für das zukünftige Landegebiet von Philae trafen sich am vergangenen Wochenende die Mitarbeiter der „Landing Site Selection Group“ in Toulouse/Frankreich, um aus einem ersten, vorläufigen Kreis von zehn Kandidaten die fünf vielversprechendsten Landeplätze auszuwählen.

Aufgrund der ‚Unebenheit‘ des Geländes – auf der Oberfläche von 67P befinden sich nicht nur relativ ‚flache‘ Regionen, sondern auch zahlreiche Risse, Hänge, Krater und größere Felsblöcke – kommen hierfür allerdings nur wenige Regionen in Frage.

Verschiedene Kriterien müssen hierbei bedacht werden…

Hierbei mussten von den beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren verschieden Kriterien berücksichtigt werden. Aus rein wissenschaftlicher Sicht ist dabei natürlich eine Landezone erstrebenswert, welche ein möglichst aktives, ausgasendes, aber auch ursprüngliches Gebiet beinhaltet, in dem die Oberfläche von 67P seit seiner Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren nur geringfügige Veränderungen erfahren hat.

Allerdings muss die Landezone auch verschiedenen anderen Kriterien entsprechen. Unter anderem müssen hierbei die Beleuchtungsverhältnisse bedacht werden, welche in der ausgewählten Landezone vorherrschen. Philae ist mit einer Batterie ausgestattet, welche genügend Energie liefert, um die mitgeführten Instrumente über einen Zeitraum von zunächst mindestens zwei Tagen zu betreiben. Weitere Energie wird durch Solarzellen gewonnen, welche sich an der Außenhülle des Landers befinden.

Kann in der Folgezeit durch die Solarzellen nicht genügend Energie generiert werden, weil der Lander zum Beispiel im Inneren eines tiefen Kraters oder unmittelbar am Rand eines Hanges niedergegangen ist, so hat dies negative Auswirkungen auf die geplante „Long term science phase“, jener Phase, in der die Instrumente des Landers die Entwicklung des Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem über einen möglichst langen Zeitraum weiter untersuchen sollen. Angepeilt ist hierzu, dass der Lander an seinem Landeort pro Tag mindestens für einen Zeitraum von sechs Stunden direkt von der Sonne beschienen wird.

Aber auch ‚zu viel Sonnenlicht‘ muss vermieden werden, da eine permanente Sonnenlichteinstrahlung ein Überhitzen des Landers zur Folge haben könnte, wodurch die Lebensdauer von Philae beziehungsweise einzelner Instrumente unter Umständen deutlich reduziert werden könnte.

Und auch die Zeitspanne, welche zwischen der Trennung des Landers von der Raumsonde Rosetta bis zur eigentlichen Landung auf der Kometenoberfläche vergeht, hat Auswirkungen auf die geplanten Untersuchungen. Je länger der Landevorgang dauert, desto weniger Energie steht Philae nach seiner Landung für die erste wissenschaftliche Phase auf der Kometenoberfläche zur Verfügung. Optimalerweise sollten die Energiereserven der Bordbatterie ausreichen, um die Instrumente zunächst über einen Zeitraum von rund 64 Stunden unabhängig von der Sonnenenergie zu betreiben.

Ein weiterer Faktor ist die weitflächige Beschaffenheit der Oberfläche im Landegebiet, da dieses nur mit einer Genauigkeit von etwa einem Kilometer festgelegt werden kann. Somit darf die Landezone nicht zu sehr zerklüftet sein und zudem nur über eine begrenzte Anzahl von Vertiefungen, größeren Felsbrocken oder steilen Hängen verfügen, da eine Landung ansonsten zumindestens riskant wäre. Setzt der Lander nicht exakt in einem angepeilten flachen Gebiet auf, so könnte er in dem angrenzenden Gelände auf eine für die Landung ungeeignete Umgebung treffen.

Nicht zuletzt muss die Landezone von Philae auch mit dem Rosetta-Orbiter erreichbar sein. Selbst unter der Berücksichtigung aller denkbaren Geschwindigkeiten, Flugbahnen und Orientierungen der Raumsonde relativ zu dem Kometen im Moment des Abdockens des Landers sowie die verschiedenen möglichen Ablösegeschwindigkeiten der Landeeinheit selbst können nicht alle Punkte der Oberfläche von 67P durch Philae erreicht werden. Und auch in der Folgezeit muss Rosetta diese Region regelmäßig überfliegen und dabei mit Philae kommunizieren können. Da der Lander nicht direkt mit der Erde kommunizieren kann, sondern Rosetta als ‚Realissation‘ benötigt, können die gewonnenen Daten nur auf diese Weise zur Erde gelangen beziehungsweise neue Betriebskommandos den Kometenlander erreichen.

Fünf Kandidaten bestanden das bisherige Auswahlverfahren

67P setzt sich aus einem kleineren ‚Kopf‘, einem größeren ‚Körper‘ und einem schmalen, aber anscheinend sehr aktiven ‚Hals‘ zusammen. „Wenn man die außergewöhnliche Form und die globale Topografie des Kometen sieht, ist es sicherlich keine Überraschung, dass viele Gebiete gleich aus der Auswahl herausfielen“, so Dr. Stephan Ulamec, der Philae-Projektleiter vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).“Es waren schwierige Beratungen, aber wir haben einige Stellen identifizieren können, mit denen sowohl die Flugingenieure als auch die Wissenschaftler sehr zufrieden sind“, ergänzt Dr. Hermann Böhnhardt vom MPS, der wissenschaftlicher Leiter der Landemission.

Erfolg versprechende Landeplatzkandidaten befinden sich laut der Meinung der beteiligten Wissenschaftler demzufolge auf den beiden Hauptteilen des Kometen. Gleich drei mögliche Landezonen befinden sich auf dem ‚Kopf‘, zwei weitere auf dem ‚Körper‘. Die ‚Halsregion‘, welche vielen Wissenschaftlern aufgrund ihrer auffälligen hellen Färbung besonders interessant erscheint, bietet dagegen nicht die nötigen Voraussetzungen für eine sichere Landung und dem anschließenden erfolgreichen Betrieb des Landers.

Hier eine kurze Auflistung der am vergangenen Wochenende ausgewählten fünf Kandidaten, welche jetzt in den nächsten Wochen zunächst noch eingehender analysiert werden sollen:

• Die potentielle Landestelle „A“ befindet sich in einer interessanten Region auf dem größeren Kometenteil, welche einen direkten Blick zum Kometenkopf ermöglicht. Das schmale Gebiet zwischen diesen beiden Bereichen des Kometen ist sehr wahrscheinlich auch im November aktiv, denn dort gast der Komet bereits jetzt schon aus. Zunehmend höher aufgelöste Aufnahmen sollen nun genauere Untersuchungen ermöglichen, um die Risiken durch kleineren Vertiefungen und Hänge bei der Landung besser einschätzen zu können. Auch die Beleuchtungsbedingungen müssen noch detaillierter analysiert werden.
• Landestelle „B“ befindet sich einer kraterähnlichen Struktur am Kopf des Kometen und bietet für die Landung sehr wahrscheinlich ein relativ großes und flaches Gelände im Inneren des Kraters. Allerdings fällt an dieser Stelle das Tageslicht, welches Philae erreicht, geringer aus als es ideal wäre. Dies könnte zu einem Problem bei den geplanten längerfristigen wissenschaftlichen Untersuchungen führen. Mit weiteren Aufnahmen der Kometenoberfläche sollen zudem die Gefahren genauer abgeschätzt werden, welche sich durch die Gesteinsbrocken im Kraterinneren ergeben. Die Gesteinsbrocken in diesem Gebiet deuten zudem daraufhin, dass es sich um verändertes und somit nicht ursprüngliches Material handelt, wie es an anderen Orten auf dem Kometen untersucht werden könnte.
• Landestelle „C“ liegt auf dem ‚Hauptkörper‘ des Kometen. Die Wissenschaftler identifizierten hier diverse unterschiedliche Strukturen wie Vertiefungen, Klippen, Hügel und ebene Gebiete. Außerdem befindet sich hier auch Material, welches auf den Kameraaufnahmen heller als gewöhnlich erscheint und somit besonders interessant ist. Doch speziell diese unterschiedlichen Oberflächenstrukturen müssen jetzt noch genauer analysiert werden, um die Risiken für eine sichere Landung einzuschätzen. Die Landestelle „C“ verfügt allerdings über genügend Tageslicht, von dem die späteren wissenschaftlichen Untersuchungsphasen profitieren würden.
• Landestelle „I“ befindet sich in einem relativ ebenen Gebiet und könnte zudem verhältnismäßig ‚frisches‘ Material enthalten. Mit Kameraaufnahmen soll in den nächsten Wochen die dortige Oberfläche im Detail betrachtet werden, um das Ausmaß der vorhandenen rauen Strukturen exakter bestimmen zu können. Die Beleuchtung der Landestelle hingegen ist günstig und gestattet eine länger andauernde wissenschaftliche Phase auf der Kometenoberfläche.
• Die potentielle Landestelle „J“ hat große Ähnlichkeit mit „I“. Diese Region befindet sich ebenfalls auf dem kleineren Kometenteil, weist interessante Oberflächenstrukturen auf und verfügt über eine gute ‚Beleuchtung‘ bei der Rotation des Kometen. Speziell für das Philae-Experiment CONSERT, bei dem Radiowellen von dem Lander durch das Innere des Kometen zu dem Orbiter gesendet und empfangen werden sollen, ist diese Landestelle günstiger als die Landestelle „I“. Da allerdings auch im Bereich von „J“ einige größere Brocken und terrassenartige Geländeabstufungen zu erkennen sind, sind auch hier höher aufgelöste Kameraaufnahmen notwendig, um die Details des Geländes genauer zu charakterisieren.

„Jede Landestelle unter diesen Kandidaten hat das Potenzial für einmalige wissenschaftliche Entdeckungen“, so Dr. Stephan Ulamec. Vor der entgültigen Entscheidung über den tatsächlichen Landeort werden in den kommenden Wochen noch diverse weitere Analysen erfolgen.

Bis zum 14. September wird die „Landing Site Selection Group“ aus den Kandidaten ein primäres Landeziel auswählen und zudem eine zweite Stelle als ‚Ersatz-Landestelle‘ einstufen. Diese beiden dann noch verbliebenen Kandidaten sollen dann in den folgenden vier Wochen von Rosetta aus Überflughöhen von etwa 20 bis 30 Kilometern noch weiter studiert werden. Am 12. Oktober wird eine abschließende Empfehlung abgegeben, wo die Landung erflogen soll. Basierend auf dieser Empfehlung soll die endgültige Entscheidung am 14. Oktober getroffen werden.

Nochmals vier Wochen später soll am 11. November die Landung von Philae erfolgen. Dabei wird erstmals ein Raumfahrzeug direkt auf der Oberfläche eines Kometen niedergehen und diesen anschließend direkt untersuchen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich 67P in einer Entfernung von etwa 450 Millionen Kilometern zur Sonne.

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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, 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 den Kometen, ohne sich dabei jedoch zunächst in einer wirklichen Umlaufbahn um 67P zu befinden (Raumfahrer.net berichtete).

Vielmehr folgt die Raumsonde derzeit einer Flugbahn, welche in etwa die Form eines Dreiecks aufweist und die im Mittel in einer Höhe von 100 Kilometern über der Oberfläche des Kometenkerns verläuft. An jedem der drei Scheitelpunkte dieser Bahn müssen die Triebwerke der Raumsonde für kurze Zeit aktiviert werden, damit der nächste Abschnitt der Flugbahn erreicht werden kann. Derzeit erfolgen diese Manöver etwa alle drei bis vier Tage. Der Abstand zur Kometenoberfläche soll dabei in den kommenden Wochen noch weiter verringert werden, bis sich Rosetta Anfang September 2014 in einer Höhe von dann nur noch etwa 30 Kilometern über dem Kometen befindet.

Ab dieser Entfernung, so die Erwartungen der beteiligten Mitarbeiter des Rosetta-Flugkontrollteams, wird sich die Gravitation von 67P so stark auf Rosetta auswirken, dass die Raumsonde von dem Kometen ‚eingefangen‘ wird und diesen anschließend auf einer schwerkraftgebundenen polaren Umlaufbahn umläuft. Abhängig von der in den kommenden Monaten zunehmenden Aktivität des Kometen soll die Höhe dieser Umlaufbahn noch weiter abgesenkt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt ist dabei eine Höhe von etwa zehn Kilometern vorgesehen.

Weitere Fotos zeigen Details der Oberfläche

Derzeit sind die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, den Kometen mit den elf Instrumenten an Bord der Raumsonde genauer zu untersuchen und zu charakterisieren. Neben den verschiedenen Messinstrumenten wird hierfür die OSIRIS-Kamera – die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – eingesetzt. Weitere Aufnahmen des Kometenkerns liefert die Navigationskamera der Raumsonde.

Diese Fotos zeigen, dass 67P im Allgemeinen über eine sehr raue Oberfläche verfügt. Dabei lässt sich bereits jetzt erkennen, dass die Gestalt der Oberfläche von Region zu Region unterschiedlich ausfällt.

Bereits im Juli 2014 angefertigte Aufnahmen legten erstmals die Vermutung nahe, dass es sich bei dem Kern von 67P um einen so genannten „contact binary“ handeln könnte – ein Objekt, bei dem zwei Einzelkörper durch gravitative Kräfte mehr oder weniger stabil aneinander gebunden sind. Spätere Abbildungen erhärteten den Verdacht, dass 67P aus zwei Teilen bestehen könnte: einem kleineren ‚Kopf‘, welcher durch einen ‚Hals‘ mit einem deutlich größeren Körper verbunden ist.

Die in den letzten Tagen aus Entfernungen von rund 100 Kilometern angefertigten Aufnahmen zeigen unterschiedliche Gebiete, auf denen sich steil abfallenden Hänge, kraterähnlichen Vertiefungen, Felsbrocken, ausgedehnten Ebenen und zerklüftete Gebiete befinden. Auf dem ‚Kopf‘ des Kometen (in den hier gezeigten Aufnahmen jeweils in der oberen Bildhälfte erkennbar) befinden sich parallel verlaufenden Linien. Der schmale Verbindungsgrat – der ‚Hals‘ – ist mit einer Vielzahl an Felsblöcken bedeckt, der ‚Körper‘ des Kometen (untere Bildhälfte) scheint dagegen stark zerklüftet zu sein.

„Die Oberfläche des Kometen ist bei weitem nicht so unverändert, wie wir uns das zu Beginn gedacht hatten“, interpretiert Dr. Ekkehard Kührt, Kometenforscher am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verantwortlich für die wissenschaftliche Beteiligung des DLR an der Rosetta-Mission, die Aufnahmen. „Dafür ist die Vielfalt an Strukturen zu groß. Zu klären ist nun, wie sich diese Formen entwickelt haben. Wahrscheinlich hat die kometare Aktivität einen wichtigen Anteil daran.“

Der Kometenlander Philae – Landeplatz gesucht…

Neben der allgemeinen Charakterisierung des Kometen sind die an der Mission beteiligten Wissenschaftler gegenwärtig damit beschäftigt, einen geeigneten Landeplatz zu suchen, an dem am 11. November 2014 der von Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae die Oberfläche von 67P erreichen soll. Aufgrund der ‚Unebenheit‘ des Geländes kommen hierfür wohl nur wenige Regionen in Frage. Derzeit wird noch eine Landung an der ‚Spitze‘ des ‚Kopfes‘ favorisiert – die endgültiger Entscheidung soll aber erst Mitte Oktober nach der Auswertung weiterer Daten getroffen werden. Nach der Landung soll Philae die Oberfläche des Kometen mit weiteren zehn Instrumenten über einen Zeitraum von mindestens zwei Tagen direkt untersuchen.

Unabhängig von der Landung von Philae wird die Raumsonde Rosetta ‚ihren‘ Kometen noch bis zum Ende des Jahre 2015 auf dessen Weg durch das innere Sonnensystem begleiten und auch weiterhin untersuchen.

„Wir haben dadurch die einzigartige Möglichkeit mitzuverfolgen, wie die Aktivität des Kometen seine Oberfläche formt und verändert“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Teams.

Weitere Aufnahmen der Kameras von Rosetta können Sie in der Rosetta-Bildgalerie sowie im Rosetta-Blog der ESA einsehen und auf Ihren Computer herunterladen. Die Veröffentlichung der Aufnahmen der Navigationskamera erfolgt dabei gegenwärtig auf einer täglichen Basis, wobei jeweils eine Aufnahme vom Vortag um 15:00 MESZ freigegeben wird. Und vielleicht möchten Sie sich auch selbst an einer Nachbearbeitung dieser Aufnahmen versuchen?

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter, Quelle: Arizona State University, JPL.

Der von der NASA geplante Rover soll im Juli/August 2020 zum Mars starten, diesen im Februar 2021 erreichen und anschließend über einen Zeitraum von mindestens 24 Monaten erkunden.

Dabei wird der Rover in weiten Teilen auf der Technologie des aktuell auf unserem Nachbarplaneten operierenden Marsrovers Curiosity basieren. Neben einem vergleichbaren Aufbau des Roverchassis und des Antriebssystems soll auch dieser zukünftige Rover für seine Energieversorgung mit einem Radioisotopengenerator ausgestattet werden. Und wie bereits sein Vorgänger soll auch der nächste Marsrover der NASA mittels des „Sky Crane“-Verfahrens auf die Oberfläche des Mars gelangen.

Durch die Verwendung von bereits in der Praxis erprobten Systemkomponenten erhofft sich die NASA, die Kosten für die nächste Rovermission auf etwa 1,5 Milliarden US-Dollar zu begrenzen. Diese vergleichsweise geringen Kosten – für die Entwicklung und den Bau von Curiosity wurden noch 2,5 Milliarden US-Dollar benötigt – kommen unter anderem auch dadurch zustande, weil für die zukünftige Rovermission auf zahlreiche noch vorhandene Reserveteile zurückgegriffen werden kann, welche bei dem Bau von Curiosity nicht benötigt wurden.

Lediglich bei der Ausstattung mit wissenschaftlichen Instrumenten wird die NASA teilweise neue Wege beschreiten, welche auf den Zielen der Mission Mars 2020, so der vorläufige Name für diesen neuen Rover, beruhen. Die Mars 2020-Mission soll auf den Erkenntnissen der Rover Spirit, Opportunity und Curiosity sowie der verschiedenen Marsorbiter aufbauen. Ergänzend zu den Zielen der Curiosity-Mission soll Mars 2020 allerdings nicht nur die Frage beantworten, ob der Mars einstmals Umweltbedingungen aufwies, welche theoretisch die Entstehung von einfachen Lebensformen ermöglicht haben könnten.

Die Ziele der Mission Mars 2020

Vielmehr soll dieser Rover auch direkt nach Anzeichen für eventuell einstmals oder sogar noch gegenwärtig auf dem Mars existierende Mikroorganismen suchen und zudem die Durchführung einer in drei Stufen zu absolvierenden Sample-Return-Mission vorbereiten, in deren Rahmen Bodenproben von der Marsoberfläche zur Erde befördert werden sollen. Einen ausführlichen, 154 Seiten umfassenden Bericht über die vorgeschlagenen Ziele und den dafür notwendigen Aufbau des geplanten Rovers, welcher am 1. Juli 2013 von dem Mars 2020 Science Definition Team veröffentlicht wurde, finden Sie hier (engl., 9 MB).

Bereits im März 2013 konnte der Rover Curiosity nachweisen, dass auf dem Mars einstmals Bedingungen vorherrschten, welche die Entstehung von Leben prinzipiell begünstigt haben könnten (Raumfahrer.net berichtete). Die Suche nach den Spuren dieses in der Vergangenheit möglicherweise einmal vorhandenen Lebens ist für das Science Definition Team der nächste logische Schritt bei der Erkundung des „Roten Planeten“. In dem Bericht wird detailliert beschrieben, wie der zukünftige Rover mittels seiner Instrumente fotografische, chemische und mineralogische Untersuchungen durchführen könnte, um die Umgebung seiner Landestelle zu analysieren und dabei auch die Signaturen von früherem Leben zu detektieren.

„Das Konzept der Mission Mars 2020 geht nicht davon aus, dass es auf dem Mars einstmals Leben gab“, betont Jack F. Mustard, der Leiter des Science Definition Teams. „Allerdings erscheint es nach den jüngsten Funden von Curiosity zumindestens denkbar, dass Leben auf dem Mars früher einmal möglich war und wir sollten mit der schwierigen Aufgabe beginnen, nach Spuren davon zu suchen. Unabhängig davon, was wir dabei feststellen werden, sollten wir auf diese Weise signifikante Fortschritte bei dem Verständnis der Umstände machen, unter denen früher Leben auf der Erde entstehen konnte. Außerdem sollten wir so auch etwas über die Möglichkeit von außerirdischem Leben in Erfahrung bringen können.“

Die Instrumente sind noch nicht ausgewählt

„Die Festlegung der wissenschaftlichen Ziele ist ein bedeutender Meilenstein für die Vorbereitung unserer nächsten großen Marsmission“, so John M. Grunsfeld, der für das Wissenschaftsprogramm der NASA zuständige Administrator anlässlich der Vorstellung dieses Reports im Juli 2013. „Die von der NASA festgelegten Vorgaben bilden – zusammen mit den Erkenntnissen dieses Teams – die Grundlage für die Ausschreibung der Instrumente, die als wissenschaftliche Nutzlast bei diesem nächsten Schritt der Marserkundung dabei sein werden.“

Bis zum 15. Januar 2014 gingen bei der NASA insgesamt 58 Vorschläge für die Ausstattung des zukünftigen Rovers mit wissenschaftlichen Instrumenten ein, wovon 17 Vorschläge von nicht in den USA ansässigen Instituten oder Industrieunternehmen stammen. Diese ungewöhnlich große Anzahl von Vorschlägen wird von der NASA auch als ein Indikator für das außerordentliche Interesse an der Erforschung des Mars interpretiert. Derzeit ist die NASA noch mit der Prüfung dieser Vorschläge beschäftigt, um eine möglichst optimale Kombination an verschiedenen Instrumenten und Experimenten auszuwählen.

Im Rahmen des Festlegung der Missionsziele für die Mars 2020-Mission hatte das Science Definition Team unter anderem vorgeschlagen, bis zu 31 Bodenproben zu sammeln, welche dann im Rahmen einer späteren Mission zur Erde gebracht werden könnten. Die Instrumente, mit denen der Rover ausgestattet werden soll, werden bei der Auswahl der entsprechenden Proben von großer Bedeutung sein.

Die Landeplatzsuche hat begonnen

Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes. Obwohl die endgültige Ausstattung mit Instrumenten noch nicht festgelegt wurde begann deshalb bereits jetzt die Suche nach einem möglichen Landeplatz für Mars 2020. Zwecks der Erfüllung der gestellten wissenschaftlichen Aufgaben, aber auch um eine möglichst sichere Landung auf der Marsoberfläche zu ermöglichen, muss das zukünftige Landegebiet verschiedene Voraussetzungen erfüllen.

Eine potentiellen Landestelle sollte sich vorzugsweise in einem Gebiet befinden, in dem die Marsoberfläche allem Anschein nach in früheren Zeiten über längere Zeiträume hinweg mit Wasser in Kontakt gestanden hat, denn Wasser im flüssigen Aggregatzustand – so die allgemein anerkannte Meinung – ist eine der Grundvoraussetzung für die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben. Daher konzentriert sich der Auswahlprozess in erster Linie auf Regionen, in denen sich Minerale befinden, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet haben konnten, was auf eine „feuchte Vergangenheit“ dieser Gebiete hindeutet.

Bei den für Mars 2020 in Frage kommenden Regionen richtete sich das Augenmerk deshalb auf solche Bereiche der Planetenoberfläche, welche aus geologischer Sicht betrachtet über ein sehr hohes Alter verfügen. Denn nur in seiner Frühzeit, so der aktuelle Wissensstand, verfügte der Mars über eine dichte Atmosphäre, welche das Vorhandensein von flüssigem Wasser über einen längeren Zeitraum ermöglichte.

Vom 14. bis 16. Mai 2014 trafen sich in Arlington/Virginia mehr als 100 Planetologen von verschiedenen Instituten, um sich im Rahmen eines ersten „Landing Site Selection Meetings“ über das zukünftige Operationsgebiet von Mars 2020 zu beraten. Im Rahmen des Treffens wurden 27 potentiellen Landeplatz-Kandidaten vorgestellt, diskutiert und anschließend bezüglich ihrer Tauglichkeit für die Mission bewertet und eingestuft.

Bei einem der zur Diskussion gestellten Vorschläge handelt es sich um die östlich der Valles Marineris gelegenen Region Margaritifer Terra – einer ausgedehnten Ebene, die verschiedene Chaotische Gebiete und Ausflusstäler beherbergt. In dieser Region konnten durch spektroskopische Untersuchungen der NASA-Marsorbiter in der Vergangenheit verschiedene Salze und Tonminerale nachgewiesen werden. Durch diese Minerale, so Philip Christensen von der Arizona State University in Tempe/USA, ergeben sich optimale Bedingungen, um Biosignaturen dauerhaft zu konservieren.

Ein weiterer Vorschlag hat dagegen den Gusev-Krater zum Ziel, wo der Marsrover Spirit in der Vergangenheit deutliche Anzeichen für früher dort aktive hydrothermale Quellen nachweisen konnte. Viele Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen halten es für wahrscheinlich, dass vergleichbare Regionen auf unserem Heimatplaneten einstmals eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Leben auf der Erde eingenommen haben könnten.

Bei dem jetzt durchgeführten Treffen wurde allerdings noch kein endgültiger Beschluss gefasst. Die nächste Zusammenkunft der „Landing Site Selection Group“ ist für den Sommer 2015 vorgesehen. Das endgültige Landegebiet von Mars 2020 wird sehr wahrscheinlich sogar erst im Jahr 2019 ausgewählt werden.

In der Zwischenzeit werden die an der Landeplatzauswahl beteiligte Wissenschaftler weitere Daten von den bisherigen Landeplatzkandidaten analysieren, diese erneut bewerten und die Liste der potentiellen Landestellen dabei im Rahmen der zukünftigen Treffen Schritt für Schritt ‚zusammenstreichen‘.

„Die Mars 2020-Mission wird es uns ermöglichen, der großen Frage nach der Bewohnbarkeit und nach Leben im Sonnensystem nachzugehen“, so Jim Green, der Direktor der Planetary Science Division der NASA. „Diese Mission stellt einen wichtigen Schritt bei der Entwicklung von Methoden dar, die der Gewinnung und Untersuchung von Bodenproben dienen, welche schließlich im Rahmen von Probenrückholmissionen zur Erde gelangen werden.“

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• Neuer NASA-Marsrover in 2020
• Aktuelle Diskussion zu Curiosity

Der Beitrag Mars 2020 – Wo wird der nächste NASA-Rover landen? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Gertrud Felber und Günther Glatzel. Quelle: Air&Space Smithsonian, Lunar and Planetary Institute, Journal of Geophysical Research, CCTV.

Er befindet sich im Mare Imbrium bei etwa 19,5 Grad westlicher Länge und 44,1 Grad nördlicher Breite, ziemlich genau 50 km südlich des Kraters Laplace F und etwa 15 km nordnordöstlich des Kraterpaares Helicon/Le Verrier. Der Krater Laplace A, über den zuvor als Zielort spekuliert wurde, liegt etwa 300 Kilometer weiter westlich. Der Lander steht in unmittelbarer Nähe eines etwa 300 Meter breiten Kraters. Möglicherweise hat das Hinderniserkennungssystem ein Ausweichmanöver initiiert.

Nachdem das Fahrzeug Yutu die Rampe herunter gefahren war, hatte es ich umgedreht und den Lander abgelichtet. Ebenso wurde ein Bild von Yutu gezeigt. Mittlerweile hat Yutu den Lander umfahren und Bilder von mehreren Seiten gemacht.

Im Verlaufe der Mission will man den Bodenradar einsetzen, um neue Erkenntnisse über die Bodenschichtung gewinnen. Mare sind große Tiefebenen, in denen Lavaströme wesentlich die Oberflächenbeschaffenheit mitgestaltet haben. Mondlava gilt als viskoser, man weiß aber noch nicht, wann der Vulkanismus auf dem Mond beendet war, man schätzt vor etwa 1 bis 2,5 Milliarden Jahren. Interessant sollte auch sein, wo es in der Tiefe Kontakte zwischen Lavaströmen und Grundgestein gibt.

Das Mare Imbrium enthält einige der mächtigsten Lavaströme auf dem Mond. Die Fließfronten sind bereits auf Teleskop-Bildern von der Erde aus sichtbar, die bisher besten Aufnahmen wurden allerdings durch Sonden aus Mondumlaufbahnen erstellt. Überlappende Lavaströme wurden durch Eruptionen 700 Kilometer südlich des Landeplatzes erzeugt. Die Lava floss nordwärts in das zentrale Imbrium-Becken. Messungen der Dicke und Länge dieser Ströme lassen auf den Erguss großer Mengen Lava von sehr niedriger Viskosität schließen. Man schätzt, dass die Fließfähigkeit etwa der von warmem Motoröl entspricht.

Da die Erosionsrate auf dem Mond extrem niedrig ist, bewahrten sich die vergleichsweise jungen Lavaströme viel von ihrer ursprünglichen Morphologie. Die Lava im Mare Imbrium ist nicht nur wegen ihrer physikalischen Eigenschaften bemerkenswert, sondern auch aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung. Durch Spektren, die u.a. mit der NASA-Sonde Clementine aufgenommen wurden, ist bekannt, dass sich dort titanreiche Basalte angesammelt haben. Außerdem hat dieser Teil des Mondes eine hohe Konzentration des radioaktiven Elemente Thorium. Die Anwesenheit von Thorium ist überraschend, da eine derartige Anreicherung normalerweise nicht in eisenreichen Basaltlaven erwartet wird.

Diese ungewöhnliche Chemie ist wahrscheinlich das Ergebnis besondere Umstände. Die Laven in diesem Gebiet sind stark mit den Komponenten Kalium, seltene Erden und Phosphor angereichert. Auf dem Mond wird diese Zusammensetzung mit der letzten Phase der Krustenbildung verbunden und ist ein Schlüssel für das Verständnis der Entstehung und Entwicklung der Mondkruste.

Die Lava nördlich der Landestelle weist hingegen nur einen geringeren Gehalt an Titan auf. In der Nähe des Landeplatzes befindet sich ein komplexer Faltenrücken. Derartige tektonische Merkmale bilden sich, wenn sich basaltischen Lava zunächst abgekühlt und dann zusammengezogen hat. Die Bodenradarprofile von Yutu könnten bei einer Überquerung dieses Faltenrückens dessen Komplexität erfassen. Die Daten des abbildenden Spektrometers an der Vorderseite des Fahrzeugs könnte zusammen mit Untersuchungen einzelner Proben mittels Röntgenspektrometer am Instrumentenarm von Yutu könnten die Elementzusammensetzung der Oberfläche erfassen. Mit den Daten des Rovers Yutu wären die Wissenschaftler in der Lage, die vulkanische Stratigraphie dieser Region des Mondes zu rekonstruieren.

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• Chang`e 3

Der Beitrag Landeplatz von Chang`e 3 identifiziert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, EPSC 2013.

Am 20. August 2012 gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt, dass im Jahr 2016 eine weitere Mission zu unserem äußerem Nachbarplaneten starten soll. InSight – so der Name der Mission – steht als Abkürzung für „Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport„. Es handelt sich hierbei um ein Gemeinschaftsprojekt des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, von Lockheed Martin Space Systems, der französischen Weltraumagentur CNES, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedener weiterer Institute.
Geleitet wird die Mission von Dr. Bruce Banerdt vom JPL – einem der renommiertesten US-amerikanischen Marsforscher. Das Design von InSight beruht auf dem Aufbau der Marslander-Mission Phoenix, welche im Jahr 2008 über einen Zeitraum von fünf Monaten auf unserem Nachbarplaneten aktiv war. Im Gegensatz dazu soll InSight allerdings über einen Zeitraum von 24 Monaten, dies entspricht in etwa einem kompletten Marsjahr, Daten sammeln. Der Marslander soll im Frühjahr 2016 zu unserem Nachbarplaneten aufbrechen und nach seiner Landung im September 2016 den inneren Aufbau des Mars untersuchen.

Das Ziel der Mission
Das wissenschaftliche Ziel der InSight-Mission besteht darin, zum ersten Mal überhaupt durch direkte Messungen einen Einblick in das Innere des Planeten Mars zu gewinnen. Der Mars dient hierbei allerdings lediglich als ein Vertreter der Klasse der terrestrischen Planeten. Durch das Studium der Struktur und der Zusammensetzung des Marsinneren erhoffen sich die Planetenforscher fundamentale Erkenntnisse über die Prozesse, welche bei der Entstehung und Entwicklung eines erdähnlichen Planeten ablaufen.

Die Auswahl der Landezone
Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes.

„Die Ziele der Mission stehen nicht mit einem speziellen Ort auf dem Mars in Zusammenhang, da wir den Planeten als Ganzes untersuchen wollen – bis hinunter zu seinem Kern“, so Dr. Bruce Banerdt. „Die Sicherheit der Mission und ihr fortlaufender Betrieb haben daher bei der Auswahl der Landestelle höchste Priorität.“

Da der Lander InSight ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden wird, muss sich dessen Landeplatz in der Äquatorregion des Mars befinden. Nur hier besteht die Möglichkeit, dass die Solarpaneele des Landers auch während der Wintermonate auf dem Mars und dem damit verbundenen niedrigen Sonnenstand über dem Horizont genügend Energie generieren können, um den fortlaufenden Betrieb der wissenschaftlichen Instrumente und der an Bord befindlichen Hardware zu gewährleisten.

Des weiteren muss die auszuwählende Landezone auf einer Fläche von mehreren Dutzend Quadratkilometern über ein sehr ebenes Terrain verfügen, auf dem sich außerdem nur eine begrenzte Anzahl von größeren Steinen befinden darf. Um eine erfolgreiche Landung zu ermöglichen muss sich das ausgewählte Gelände zudem mindestens 2.500 Meter unterhalb des durchschnittlichen Höhenniveaus der Marsoberfläche befinden. Nur so kann gewährleistet werden, dass der Lander bei seinem Abstieg durch die Marsatmosphäre ausreichend abgebremst wird.

Die hier angesprochenen Bedingungen finden sich prinzipiell lediglich in drei Bereichen auf dem Mars: In der Tiefebene Elysium Planitia, im südlichen Bereich des etwa 1.200 Kilometer durchmessenden Einschlagbecken Isidis Planitia und in Inneren des Valles Marineris, welches sich über eine Länge von fast 4.000 Kilometern parallel zum Marsäquator erstreckt.

Noch vier mögliche Landeplätze
Am 4. September 2013 hat die NASA offiziell bekannt gegeben, dass jetzt aus den zuvor in Betracht gezogenen 22 potentiellen Landeplätzen vier Landestellen ausgewählt wurden, welche in den kommenden Monaten eingehender auf ihre Eignung hin überprüft werden sollen. Alle vier Landestellen befinden sich im Bereich der Region Elysium Planitia – einer ausgedehnten Ebene im nördlichen Tiefland des Mars – und dort unmittelbar nördlich des Marsäquators. Jede der vier potentiellen Landestellen umfasst einen ellipsenförmigen Bereich, welcher in Ost-West-Richtung über eine Ausdehnung von 130 Kilometern und in Nord-Süd-Richtung über eine Ausdehnung von 27 Kilometern verfügt. Wenn man das Zentrum dieser Ellipse als vorgesehenen Landeplatz festlegt, so besteht nach den Berechnungen der Ingenieure eine Wahrscheinlichkeit von 99 Prozent, dass InSight dann auch wirklich innerhalb dieser Ellipse aufsetzt.

„Wir haben die vier Stellen ausgesucht, die uns am sichersten erscheinen“, so der Planetologe Matt Golombek vom JPL, der das für die Auswahl des endgültigen Landeplatzes von InSight verantwortliche Team leitet. „Alle Plätze weisen ein meist sehr ebenes Gelände mit nur wenigen Felsen und kaum Gefälle auf.“

In den anderen zuvor in Betracht gezogenen Bereichen, das zeigen Aufnahmen der HiRISE-Kamera des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), befinden sich dagegen zu viele größere Felsen, die ein erfolgreiches Aufsetzen des Marslanders auf der Oberfläche verhindern könnten. Außerdem herrschen hier in den verschiedenen Schichten der Marsatmosphäre oftmals zu starke Seitenwinde, welche das Landemanöver von InSight behindern könnten. Im schlimmsten Fall könnte der Lander seine vorgesehene Landeellipse verfehlen. Das Valles Marineris schied zudem deshalb aus, weil sich hier keine ausreichend große Fläche befindet, die über den benötigten ebenen Untergrund verfügt.

Weitere Analysen
In den nächsten Monaten sollen die jetzt noch verbliebenen vier Kandidaten mit den Kamerasystemen des MRO noch eingehender untersucht werden. Das Ziel der an der InSight-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure besteht dabei darin, noch mehr Details über den Untergrund in Erfahrung zu bringen. Nach der Landung soll ein mit verschiedenen Messinstrumenten ausgerüsteten elektromechanischen „Maulwurf“ zum Einsatz kommen, welcher vollautomatisch bis zu fünf Meter tief in den Marsboden vordringen soll. Mit seinen Sensoren soll das als „Heat Flow and Physical Properties Package“ oder kurz „HP3“ bezeichnete Instrument den Wärmefluss, die elektrische Leitfähigkeit, die Temperaturverteilung, die physikalischen Eigenschaften und den Wassergehalt Marsboden bestimmen (Raumfahrer.net berichtete ausführlich über die verschiedenen Instrumente des Marslanders).

Für ein möglichst tiefes Eindringen in den Marsuntergrund ist es jedoch wichtig, dass sich im Bereich der Landestelle möglichst nicht bereits wenige Zentimeter unter der aus einer Schicht aus Staub, Sand und Lockergestein bestehenden Oberfläche eine Schicht aus kompakten Felsgestein befindet. Ausführliche Tests haben gezeigt, dass der Hammermechanismus des HP3 lockeren Untergrund durchdringen kann. Unter der Oberfläche gelegene größeren Gesteinsbrocken oder massiver Fels würde den Einsatz des HP3 jedoch zumindestens beeinträchtigen.

„Für die Auswahl einer geeigneten Landestelle müssen wir diesmal auch unter die Oberfläche blicken“, so Matt Golombek. Zwecks dessen analysieren die beteiligten Wissenschaftler derzeit diverse Aufnahmen der in Frage kommenden Landeplätze, wobei sie ein besonderes Augenmerk auf dort befindliche Impaktkrater und das bei den zugrunde liegenden Asteroideneinschlägen freigelegte Material werfen. Durch eine Untersuchung der freigelegten Bereiche und des Auswurfmaterials lassen sich Rückschlüsse über die geologische Zusammensetzung der obersten Meter der Marsoberfläche tätigen.

Weitere Arbeiten
Aber auch die an den einzelnen Instrumenten beteiligten Wissenschaftler sind derzeit nicht untätig. Ein Team um Naomi Murdoch vom Institut Supèrieur de l’Aeronautique et de l’Espace in Frankreich hat jetzt eine Studie vorgestellt, welche sich speziell mit den Messungen des Seismometers auseinandersetzt. Dabei wird auf verschiedene umweltbedingte Störeinflüsse wie sich verändernder Atmosphärendruck oder abweichende Umgebungstemperaturen, thermoelastische Störungen oder Winde und deren Auswirkungen auf die Messungen des Seismometers eingegangen. Zugleich schildert Naomi Murdoch, welche Schutzmaßnahmen gegen diese Einflüsse getroffen wurden und inwieweit eventuell fehlerhafte Ergebnisse durch entsprechende Computerprogramme korrigiert werden können.

Diese hier lediglich kurz vorgestellte Studie wurde am heutigen Tag auf dem European Planetary Science Congress 2013, einer gegenwärtig in London stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, präsentiert.

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• InSight
• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)
• Planet Mars

EPSC 2013:

• Enviromental noise contributors on the InSight seismometers (engl.)

Der Beitrag Marsmission InSight: Landezone eingegrenzt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona. Vertont von Peter Rittinger.

Am 20. August 2012 gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt, dass im Jahr 2016 eine weitere Mission zu unserem äußeren Nachbarplaneten starten soll. InSight – so der Name der Mission – steht als Abkürzung für „Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport“ und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, von Lockheed Martin Space Systems, der französischen Weltraumagentur CNES, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedener weiterer Institute.
Die Mission wird von Dr. Bruce Banerdt vom JPL, einem der renommiertesten US-amerikanischen Marsforscher, geleitet. Das Design von InSight beruht auf dem Aufbau der Marslander-Mission Phoenix, welche im Jahr 2008 über einen Zeitraum von fünf Monaten auf unserem Nachbarplaneten aktiv war. Im Gegensatz dazu soll InSight allerdings über einen Zeitraum von 24 Monaten Daten sammeln.

Der Marslander soll im Frühjahr 2016 zu unserem Nachbarplaneten aufbrechen und nach seiner Landung im September 2016 den inneren Aufbau des Mars untersuchen.

Das Ziel der Mission
Das wissenschaftliche Ziel der InSight-Mission besteht darin, zum ersten Mal überhaupt durch direkte Messungen einen Einblick in das Innere des Planeten Mars zu gewinnen.
Der Mars dient hierbei als ein Vertreter der Klasse der terrestrischen Planeten. Durch das Studium der Struktur und der Zusammensetzung des Marsinneren erhoffen sich die Planetenforscher fundamentale Erkenntnisse über die Prozesse, welche bei der Entstehung und Entwicklung eines erdähnlichen Planeten ablaufen.

Die Auswahl der Landezone
Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes.

Da der Lander InSight ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden wird, muss sich dieser Landeplatz in der Äquatorregion des Mars zwischen einem Grad nördlicher und 14 Grad südlicher Breite befinden. Nur in diesen Breiten besteht die Möglichkeit, dass die Solarpaneele des Landers auch während der Wintermonate auf dem Mars und dem damit verbundenen niedrigen Sonnenstand über dem Horizont genügend Energie generieren können, um den Betrieb der wissenschaftlichen Instrumente und der an Bord befindlichen Hardware zu gewährleisten.

Des Weiteren muss die auszuwählende Landezone auf einer Fläche von mehreren Dutzend Quadratkilometern über ein sehr ebenes Terrain verfügen, auf dem sich außerdem nur eine begrenzte Anzahl von größeren Steinen befinden darf. Um eine erfolgreiche Landung überhaupt zu ermöglichen muss sich das ausgewählte Gelände zudem mindestens 2.500 Meter unterhalb des durchschnittlichen Höhenniveaus der Marsoberfläche befinden.

Detailaufnahmen des MRO
Bei der Auswahl einer geeigneten Landezone für die Mission InSight kommt dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) eine Schlüsselrolle zu. Der MRO umkreist unseren Nachbarplaneten bereits seit dem März 2006 und liefert seitdem sowohl den in die Marsforschung involvierten Wissenschaftlern als auch der interessierten Öffentlichkeit fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten.

Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Eine zweite Kamera an Bord des Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht zwar lediglich eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel. Durch das bei den CTX-Aufnahmen erreichte größere Gesichtsfeld kann das durch die HiRISE abgebildete Gebiet dabei jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten wissenschaftlichen Kontext versetzt werden.
Aufnahmen dieser beiden Kameras waren bereits maßgeblich für die Auswahl des Landeplatzes für den Marsrover Curiosity verantwortlich, welcher am 6. August 2012 erfolgreich im Inneren des Gale-Kraters die Marsoberfläche erreichte.

Am 15. Mai 2013 wurde von der University of Arizona eine Aufnahme der HiRISE-Kamera veröffentlicht, welche eine potentielle Landezone für den Marslander InSight zeigt. Die abgebildete Region befindet sich bei 1,284 Grad südlicher Breite und 142,038 Grad östlicher Länge am südlichen Rand des Elysium Planitia. Hierbei handelt es sich um eine Tiefebene, welche sich unmittelbar südlich der aus den drei Marsvulkanen Hecates Tholus, Elysium Mons und Albor Tholus bestehenden Elysium-Vulkanregion befindet.

Die hier gezeigte Aufnahme wurde am 27. März 2013 angefertigt. Aus einer Überflughöhe von 270,3 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von 27 Zentimetern pro Pixel. Auf dem Bild können somit Objekte auf der Marsoberfläche erfolgreich aufgelöst werden, welche über eine Ausdehnung von mindestens etwa 81 Zentimetern verfügen. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 28.700 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

Bis zu der endgültigen Entscheidung, an welcher Stelle auf dem Mars InSight letztendlich im September 2016 landen wird, werden allerdings noch mehrere Jahre vergehen. Neben weiteren Detailaufnahmen der Marsoberfläche werden die an dem Auswahlverfahren beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure dabei auch auf Daten zurückgreifen, welche durch andere Orbitermissionen aufgezeichnet wurden beziehungsweise erst noch gesammelt werden müssen.

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Der Beitrag Landeplatzsuche für die Marsmission InSight erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: The Rocketry Block, Wamore Inc..

Das dafür einesetzte System besteht aus einem Fallschirm und einem speziellen Lenksystem der US-amerikanischen Firma Wamore Inc. aus Phoenix, Arizona. Wamore entwickelt und stellt Frachtfallschirmsysteme zum präzisen Absetzen großer Lasten einschließlich der Leittechnik her. Weitgehend werden diese Systeme im militärischen Bereich verwendet.

Armadillo Aerospace hat nun ein derartiges System in den Rückführungsmechanismus seines zweiten Suborbital Transport Inertially Guided-Systems (STIG) integriert und erfolgreich getestet. Entwickelt wurde der Komplex, um eine Landegenauigkeit von 80 Metern einzuhalten. Die aktuelle Landung erfolgte nur 55 Meter vom geplanten Punkt entfernt. Dies ermöglichte es, den Vorgang von Start und Landung mit einer einzigen Kameraeinstellung festzuhalten.

Armadillo und andere Firmen entwickeln im Auftrag der NASA aber auch für kommerzielle Nutzer zumindest teilweise wiederverwendbare und kostengünstige ballistische Raketen, in deren Nutzlastraum Experimente unter kurzzeitiger Mikrogravitation durchgeführt werden können. Dabei will man deutlich unter den Kosten bleiben, die eine ähnliche Mission auf der ISS oder einem anderen Raumfahrzeug hätten.

Der 40 cm durchmessende und 9 Meter lange STIG-B arbeitet mit der Treibstoffkombination Alkohol/Sauerstoff und ist für eine Gipfelhöhe von etwa 100 Kilometern und eine Schwerelosigkeit von 2 bis 3 Minuten konzipiert. Geplant sind aber auch Cluster von STIGs, die aus 3, 6 oder 7 gebündelten Stufen bestehen und mit denen wahlweise die Nutzlast auf bis zu 250 kg oder die Gipfelhöhe auf 450 km und damit die Dauer der Schwerelosigkeit auf bis zu 10 Minuten gesteigert werden kann.

Armadillo entwickelt mit Sub-Orbital Space Transport (SOST) für Space Adventures auch eine größere, vollständig wiederverwendbare Nutzlastkapsel mit einem Durchmesser von 2,50 m und einer Höhe von 6 Metern, die auf größeren Raketen zum Einsatz kommen soll.

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Der Beitrag Armadillos STIG-B kehrt zum Startpunkt zurück erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA/JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Nachdem gestern dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) bereits ein außergewöhnliches Foto vom am Landefallschirm hängenden Mars-Rover Curiosity gelungen war, konnte heute eine erste Aufnahme der Landezone gemacht werden. Das Foto mit einer Auflösung von rund 40 cm je Pixel zeigt deutlich, wie verschieden stark die einzelnen Komponenten des Mars Science Laboratorys Curiosity bei ihrem Sturz auf den Marsboden den Staub an der Oberfläche aufgewühlt haben, wodurch dunkleres Bodenmaterial darunter zum Vorschein gekommen ist. Um diese ersten Aufnahme vom Landegebiet des Rovers anfertigen zu können musste MRO mit 41° sehr stark seitlich relativ zur Flugrichtung geneigt werden, um das Areal mit seiner starr im Orbiter eingebauten HiRISE-Kamera aufnehmen zu können. Dies hat zur Folge, dass die Aufnahme weniger kontrast- und detailreich ist, als sie es unter idealen Bedingungen – eine klare Marsatmosphäre und günstige Beleuchtungsverhältnisse bei direktem Flug über die Landestelle – sein könnte: wir werden zukünftig also mit hoher Wahrscheinlichkeit noch deutlich brillantere Aufnahmen des Landegebiets sehen können.
Die Absturzstelle des sogenannten Sky Cranes (dt. „Himmelskran“), der mit vier seiner acht Triebwerke die Sinkgeschwindigkeit während der Landung soweit reduzierte, dass der Rover sanft auf dem Marsboden abgesetzt werden konnte, ist dabei besonders gut sichtbar. Ebenfalls ist rund um die Landeposition von Curiosity ein recht großes Gebiet erkennbar, in dem die Triebwerke des Sky Cranes den Staub auf dem Marsboden aufgewirbelt haben.

Der Effekt dieser Triebwerke ist ebenfalls im ersten, qualitativ noch recht schlichten und doch spektakulären Video von der Landung sehr gut zu erkennen. Auch dieses aus knapp 300 Fotos zusammengesetzte Video ist heute veröffentlich worden. Die einzelnen Aufnahmen sind von der an der Unterseite des Rovers montieren MARDI-Kamera aufgenommen worden und zeigen die letzte Landephase von der Abtrennung des Hitzeschildes bis zur Landung. Heute wurden mit Hilfe des als Relais-Satelliten fungierenden MRO nur 297 kleine Vorschaubilder mit einer Auflösung von 192 x 144 Pixel zur Erde übertragen. Das Video beginnt mit einer Aufnahme, die den etwa drei Sekunden zuvor abgetrennten Hitzeschild in 15 Metern Distanz zu Boden stürzend zeigt, und endet unmittelbar vor der Landung.

Auf den letzten Aufnahmen des Videos ist gut zu sehen, wie die vier aktiven Bremstriebwerke des Sky Cranes den Staub auf dem Marsboden aufwirbeln. Auch die teilweise heftige Rotation von Curiosity während der Phase, als der Rover am Landefallschirm Richtung Mars schwebt, ist auf dem Video gut zu erkennen. Insgesamt hat die MARDI-Kamera etwa 1.500 Aufnahmen mit einer Auflösung von 1.600 x 1.200 Pixel während des Landevorgangs angefertigt, die sich derzeit noch im acht Gigabyte großen internen Speicher der Kamera befinden. Diese Aufnahmen in voller Auflösung werden erst in den kommenden Wochen und Monaten sukzessive zur Erde übermittelt, so dass es bis zur Präsentation des Landefilms in seiner vollen Pracht noch eine Weile dauern kann. Das jetzt von der NASA veröffentliche erste Video der Landung können Sie auf dieser NASA-Seite anschauen.

Zu guter Letzt präsentierte die NASA heute auch das erste Farbfoto, das Curiosity nach seiner Ankunft auf dem Roten Planeten gemacht hat. Aufgenommen wurde dieses Foto mit der am Instrumentenarm des Rovers angebrachten MAHLI-Kamera, die eigentlich für die detaillierte optische Untersuchung der Marsoberfläche – und weniger für die Anfertigung von Panorama-Aufnahmen – bei dieser Mission dabei ist. Das ungewöhnliche Bildformat resultiert aus der Tatsache, dass der Instrumentenarm des Rovers mitsamt der daran angebrachten MAHLI-Kamera derzeit noch auf dem „Oberdeck“ von Curiosity ruht und die Kamera daher schräg auf die Marsoberfläche blickt. In der Ferne ist der nördliche Rand des Gale-Kraters zu sehen. Auch hier ist wieder der Effekt der Bremstriebwerke des Sky Cranes unübersehbar, ist dieses Foto doch durch die offensichtlich erheblich mit bei der Landung aufgewirbeltem Staub bedeckte transparente Staubschutzhaube der Kamera hindurch aufgenommen worden.

Insgesamt zeigen sowohl das Abstiegsvideo wie auch Curiositys erste Farbaufnahme, dass die NASA mit der Entscheidung für die Landung per Sky Crane eine gute Wahl getroffen hat. Durch das Abseilen des Rovers in der letzten Landephase sind die Triebwerke des Sky Cranes dem Marsboden nicht näher als etwa 7,5 Meter gekommen, was jedoch offensichtlich immer noch für erhebliche Staubaufwirbelungen gesorgt hat. Ein Landeverfahren ähnlich wie bei den amerikanischen Viking-Marslandern der 1970er Jahre, bei denen die Landetriebwerke erst wenige Dutzend Zentimeter über dem Marsboden ausgeschaltet worden sind, hätte die aufgewirbelte Staubmenge noch einmal deutlich erhöht und damit auch das Risiko anwachsen lassen, dabei Beschädigungen am Rover bzw. seinen Instrumenten zu verursachen.

Der Beitrag Curiosity: Foto der Landestelle und ein Abstiegsvideo erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Der nächste Marsrover der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der 899 Kilogramm wiegende Rover Curiosity, soll nach seiner Landung die Oberfläche und die Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten für die Dauer von mindestens einem Marsjahr – dies entspricht in etwa 23 Monaten – eingehend untersuchen. Dabei sollen mehrere wissenschaftlichen Zielsetzungen erfüllt werden, welche letztendlich alle der Beantwortung einer entscheidenden Frage dienen sollen: Gab oder gibt es Leben auf dem Mars? Herrschten auf unserem Nachbarplaneten einstmals „lebensfreundliche“ Bedingungen, welche die Entstehung von mikrobakteriellen Lebensformen ermöglichten und ist es vielleicht sogar möglich, dass die momentanen Umweltbedingungen auf dem Mars auch noch in der Gegenwart die Existenz solcher Lebensformen ermöglichen?

Zwecks der Beantwortung dieser Fragen ist Curiosity in der Lage, mittels seiner wissenschaftlichen Instrumente eventuell vorhandene komplexe organische Verbindungen auf der Marsoberfläche oder in oberflächennahen Gesteinsablagerungen nachzuweisen und Lebensbausteine wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel zu detektieren. Ein weiteres Ziel der Rover-Mission besteht darin, die Geologie und Geochemie der ausgewählten Landeregion durch die Untersuchung der chemischen, isotopischen und mineralogische Zusammensetzung der Oberfläche zu analysieren und die Prozesse, welcher zur Bildung der Böden und Gesteine geführt haben, näher zu charakterisieren. Das dritte Ziel besteht darin, die gegenwärtigen Kreisläufe von Wasserdampf und Kohlendioxid auf der Oberfläche und in der Marsatmosphäre zu untersuchen. Durch die Bestimmung von deren gegenwärtigen Mengenanteilen und der Verteilung sollen Rückschlüsse über deren Bedeutung in der Vergangenheit gezogen werden. Ein viertes Ziel ist es, das breite Spektrum der kosmischen Strahlung zu untersuchen, welche die Planetenoberfläche gegenwärtig erreicht und dabei eventuell vorhandene organische Verbindungen zersetzt.

Die Wissenschaftler der NASA gehen allerdings davon aus, dass die Antworten auf die gestellten Fragen nicht an jedem beliebigen Ort auf dem Mars zu finden sein werden. Um die Instrumente des Rovers in den kommenden Jahren optimal einsetzen zu können, stellte die Auswahl des richtigen Landeortes eine der Schlüsselszenen dar, welche maßgeblich für den Erfolg der Mission entscheidend sein wird.

Noch in der Anfangsphase der Planung der Curiosity-Mission wurden deshalb Wissenschaftler und Planetenforscher dazu aufgerufen, der NASA Vorschläge über den zukünftigen Landeort des nächsten Marsrovers zu unterbreiten und diese zu begründen. Aus den eingereichten Vorschlägen wurde zunächst eine Liste von rund 60 Landeplatz-Kandidaten erstellt, welche im Mai 2006 im Rahmen eines NASA-Workshops durchgearbeitet wurde. Hierbei musste sich zeigen, ob die vorgeschlagenen Landeplätze bestimmte Anforderungen erfüllten, welche von den Planetologen als zwingend notwendig angesehen wurden.

Die Landeplatz-Kandidaten sollten sich vorzugsweise in Gebieten befinden, in denen die Marsoberfläche allem Anschein nach in früheren Zeiten über längere Zeiträume mit Wasser in Kontakt gestanden hat, denn Wasser im flüssigen Aggregatzustand, so die heute allgemein anerkannte Meinung, ist eine der Grundvoraussetzung für die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben. Daher konzentrierten sich die an dem Auswahlprozess beteiligten Wissenschaftler in erster Linie auf vermeintliche ehemalige Flussläufe und Flussdeltas auf dem Mars sowie auf Regionen, in denen sich Minerale befanden, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet haben konnten und somit auf eine „feuchte Vergangenheit“ dieser Gebiete hindeuten. Bei den in Frage kommenden Regionen richtete sich das Augenmerk der Wissenschaftler zudem auf solche Bereiche der Planetenoberfläche, welche aus geologischer Sicht betrachtet über ein sehr hohes Alter verfügen. Denn nur in seiner Frühzeit, so der aktuelle Wissensstand, verfügte der Mars über eine dichte Atmosphäre, welche das Vorhandensein von flüssigem Wasser über einen längeren Zeitraum ermöglichte.

Bei ihrer Auswahl griffen die Wissenschaftler auf Daten zurück, welche in den vergangenen Jahren durch die Spektrometer und Kameras der diversen Marsorbiter der NASA und der ESA gesammelt wurden. Es wurde Wert darauf gelegt, dass die Kandidaten eine reichhaltige Geomorphologie und Stratigrafie mit geschichteten Sedimentablagerungen und einer möglichst großen Vielzahl unterschiedlicher Minerale aufweisen.

Aber auch die für die Konstruktion und den Betrieb des Marsrovers verantwortlichen Techniker und Ingenieure der NASA hatten ihre ganz speziellen Anforderungen an das Landegebiet. Dieses muss in einem Bereich zwischen 45 Grad nördlicher und 45 Grad südlicher Breite gelegen sein, denn je näher sich der Rover in Richtung zu den Polen befindet, desto tiefer sinken die Umgebungstemperaturen während der Nächte und während des Marswinters ab. Sowohl die Instrumente als auch die verschiedenen Hardware-Komponenten wie der Bordcomputer, die Funkanlage oder das Antriebssystem von Curiosity müssen permanent auf einer bestimmten Betriebstemperatur gehalten werden. Je tiefer die Umgebungstemperaturen absinken, desto öfter und intensiver müssen die internen Komponenten des Heizsystems des Rovers aktiv sein und benötigen dabei ein bestimmtes Maß an Energie. Je näher Curiosity am Äquator operiert, desto geringer fallen die täglichen und jahreszeitlich bedingten Temperaturschwankungen aus. Dadurch ergibt sich dann auch ein geringerer Stromverbrauch für die diversen Heizelemente des Rovers. Diese Energie kann stattdessen für andere Aktivitäten des Rovers genutzt werden.

Ein weiterer aus technischer Sicht entscheidender Punkt war die Höhe der angepeilten Landestelle. Diese durfte sich nicht mehr als maximal einen Kilometer über die durchschnittliche Höhe der Marsoberfläche erheben. Anderenfalls würde die Marsatmosphäre den Rover bei seinem Landemanöver nicht ausreichend abbremsen. Außerdem musste die Gestaltung der Landschaft in dem angepeilten Landegebiet im Auge behalten werden. In einem Radius von zehn Kilometern um den Landeort dürfen die dort vorhandene Berghänge nur über Neigungen von maximal 15 Grad verfügen. Auch die Größe der im Landegebiet befindlichen Gesteinsblöcke war entscheidend. Da Curiosity über eine Bodenfreiheit von 60 Zentimetern verfügt, durften sich im Landegebiet nur eine bestimmte Anzahl von Felsblöcken mit mehr als 55 Zentimetern Höhe befinden.

Im Rahmen des ersten Workshops zur Auswahl des zukünftigen Landegebietes von Curiosity wurde die Liste der potentiellen Kandidaten auf 39 Landeorte eingeschränkt. Durch zwei weitere Workshops in den Jahren 2007 und 2008 reduzierte sich deren Zahl auf schließlich nur noch 4 potentielle Landeplätze:

Bei dem rund 65 Kilometer durchmessenden Eberswalde-Krater wurde ein fossiles Flussdelta als potentielles Forschungsziel ins Auge gefasst. Orbitaufnahmen haben gezeigt, dass die Landschaft um das ehemalige Flussdelta herum stärker erodiert und vom Wind abgetragen wurde als das eigentliche Flussbett mit seinen vielschichtigen Sedimenten und Ablagerungen. Das sich so über die Umgebung erhebende Delta beinhaltet Gesteinsstrukturen mit einer Vielzahl von Mineralen.

Der 154 Kilometer durchmessende Gale-Krater zeichnet sich durch einen Zentralberg aus, welcher sich bis zu einer Höhe von rund 5.500 Metern über den Boden des Kraters erhebt. An seinen Flanken konnten mit Hilfe der HiRISE-Kamera an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) geschichtete Gesteinsablagerungen nachgewiesen werden, welche unterschiedliche Minerale enthalten. Direkt am Fuß des Berges wurden so zum Beispiel Tonminerale entdeckt, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser bilden konnten.

In dem 152 Kilometer durchmessenden Holden-Krater befinden sich ebenfalls geschichtete Ablagerungen und Geländestrukturen, welche in eine Vielzahl einzelner Platten zerbrochen sind. Die Ursache hierfür war wahrscheinlich eine gigantische Flutwelle, welche sich vor mehr als 3 Milliarden Jahren aus dem südwestlich gelegenen Uzboi Vallis in das Innere des Holden-Kraters ergossen hat.

Der vierte verbliebene Kandidat war das Mawrth Vallis, welches sich in der Übergangszone zwischen dem Hochland des Mars und der nördlichen Tiefebene befindet und in das Acidalia Planitia mündet. Es handelt sich hierbei um ein selbst in geologischen Zeiträumen gesehen sehr altes Gebiet. Ähnlich wie im Eberswalde-Krater zeigen sich hier eine Vielzahl von invertierten Flussläufen. Diese aus der Landschaft herausragenden versteinerten Flussbetten könnten von Curiosity relativ leicht erreicht und untersucht werden.

Bei zwei weiteren Meetings im September 2010 und im Mai 2011 diskutierten die Wissenschaftler und Ingenieure das Potential dieser vier Kandidaten erneut. Trotz der Verwendung neuester Daten von den aktuell drei aktiven Marsorbitern zeichnete sich keine Entscheidung ab. Alle vier Kandidaten wurden aus wissenschaftlicher Sicht als sehr erfolgversprechend eingestuft und auch die an der Mission beteiligten Ingenieure versicherten, dass die erforderlichen Sicherheitsstandards an allen vier Landeplätzen eingehalten würden. Bei einer nach dem letzten Meeting abgehaltenen Abstimmung votierten die meisten der direkt an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler jedoch für eine Landung im Gale-Krater. Direkt dahinter platzierte sich der Eberswalde-Krater. Die beiden anderen Kandidaten waren somit aus dem Rennen.

Nach weiteren internen Diskussionen und einer erneuten Abwägung aller Fakten gab die NASA im Juli 2011 das endgültige Landegebiet des nächsten Marsrovers bekannt. Curiosity, so die Entscheidung, wird am 6. August 2012 im nordwestlichen Bereich des Gale-Kraters bei 4,5 Grad südlicher Breite und 137,4 Grad östlicher Länge landen. Der für die Landung vorgesehene Bereich umfasst eine Ellipse mit einer Ausdehnung von 7 x 20 Kilometern.

„Unsere Wissenschaftler sind der Meinung, dass es sich bei dem Gale-Krater um das Ziel handelt, bei dessen Untersuchung die ambitionierten Ziele dieser neuen Rover-Mission am besten erfüllt werden können“, so Jim Green, der Direktor der Planetary Science Division der NASA im Juli 2011. „Die gewählte Landestelle stellt eine bereits mit dem bloßen Auge gut erkennbar beeindruckende Landschaft dar und bietet das Potential für bedeutende wissenschaftliche Erkenntnisse.“

Der endgültigen Ausschlag für die Wahl des Gale-Kraters ergab sich durch die Tatsache, dass sich hier verschiedene, aus wissenschaftlicher Sicht potentiell interessante Strukturen direkt innerhalb des vorgesehenen Landebereiches beziehungsweise in dessen unmittelbarer Umgebung befinden. Curiosity kann seine Forschungstätigkeit somit – im Gegensatz zu einer Landung im Eberswalde-Krater – unmittelbar nach der Landung beginnen. Am äußeren Rand der Landezone befindet sich so zum Beispiel ein Schwemmfächer. Diese fächerförmige Struktur, so die Meinung der Wissenschaftler, könnte durch die Ablagerung von durch Wasser transportierten Sedimenten entstanden sein.

Deutlich interessanter erscheint den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern jedoch der 5,5 Kilometer hohe Zentralberg Aeolis Mons im Mittelpunkt des Gale-Kraters. Die geschichteten Sedimentablagerungen am Fuß des Zentralberges beinhalten laut den spektroskopischen Messungen der verschiedenen Marsorbiter Tonminerale und verschiedene wasserhaltige Sulfate. Das Vorhandensein dieser Stoffe deutet zweifelsfrei auf eine in der Vergangenheit erfolgte längerfristige Interaktion der dortigen Marsoberfläche mit Wasser hin. Jede einzelne Sedimentschicht steht dabei für eine andere Phase in der Entwicklungsgeschichte unseres Nachbarplaneten. Analysen bezüglich der Befahrbarkeit des Geländes durch den Rover führten zudem zu dem Schluss, dass diese aus wissenschaftlicher Sicht äußerst interessanten Bereiche sehr wahrscheinlich relativ „einfach“ und gefahrlos von Curiosity erreicht werden können.

„Der Gale-Krater ist unter anderem deshalb so faszinierend, weil es sich um einen gewaltigen Krater innerhalb einer relativ niedrig gelegenen Region auf dem Mars handelt und wir wissen alle, dass Wasser immer bergab fließt“, so der Kommentar von John Grotzinger vom California Institute of Technology in Pasadena/Kalifornien, dem leitenden Projektwissenschaftler für die Curiosity-Mission. „In Anbetracht des erkennbaren vertikalen Profils und der geringen Höhe des Geländes erscheint der Gale-Krater ähnlich interessant wie die berühmten Valles Marineris, das größte bekannte Canyon-System innerhalb unseres Sonnensystems.“

„Der Krater hat eine sehr abwechslungsreiche Topographie“, so Ernst Hauber vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. „Der Landeplatz in der Kraterebene selbst besteht vermutlich aus sehr altem Gestein.“

Nach seiner Landung soll Curiosity zuerst den Bereich am Fuß des Zentralberges untersuchen und sich diesem dabei immer weiter annähern. Indem der Rover diesen Berg anschließend immer weiter hinauffährt und die dabei erreichbaren unterschiedlichen Sedimentschichten mit seinen verschiedenen Instrumenten analysiert, öffnet sich den Wissenschaftlern eine Art Zeitfenster in die geologische Vergangenheit des Mars, wie es sich auf der Erde zum Beispiel am Grand Canyon im US-Bundesstaat Colorado darstellt. „Der Gale-Krater bietet uns vielfältige Möglichkeiten zum Aufspüren von organischen Verbindungen“, so Michael Meyer von der NASA. „Aber egal, ob wir dort solche Verbindungen finden werden oder nicht – im Inneren des Kraters existieren diverse Strukturen, welche uns die Untersuchung der wechselnden Umweltbedingungen auf dem Planeten erlauben und uns so ein besseres Bild von der Lebensfreundlichkeit des urzeitlichen Mars vermitteln.“

„Wir haben den Mars fest im Blick. Curiosity wird uns nicht nur neue wichtige wissenschaftliche Informationen liefern. Vielmehr stellt diese Mission auch eine Art Vorläufermission für die direkte Erforschung des Roten Planeten durch die Menschheit dar“, so die Zusammenfassung des NASA-Administrators Charles Bolden. Zum einen dient die Curiosity-Mission dabei der Vorbereitung einer Sample-Return-Mission, in deren Rahmen Gesteinsproben von der Oberfläche des Mars zur Erde transportiert und in irdischen Labors ausführlich untersucht werden sollen. Zum anderen ist sie auch eine vorbereitende Mission für die erste bemannte Landung auf dem Mars.

Sie können die Landung des Rovers Curiosity, welcher die Marsforschung während der kommenden Jahre wesentlich beeinflussen wird, am kommenden Montag im Rahmen einer deutschsprachigen Internet-Übertragung verfolgen. Spacelivecast.de wird am 6. August 2012 um 06:30 MESZ auf Sendung gehen und Sie neben den aktuellen Bildern von NASA-TV mit entsprechenden Kommentaren und vielen interessanten Hintergrundinformationen versorgen.

Verwandte Webseiten

• USGS: Landeplatzkandidaten
• JPL: Landeplatz Gale-Krater

Diskussion zu diesem Artikel

• Marsrover Curiosity
• MSL Rover Curiosity auf Atlas V (541)
• Planet Mars

Der Beitrag Der Gale-Krater erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA.

Auf den Bildern sind die genauen Wege zu erkennen, die die Astronauten auf der Mondoberfläche zurückgelegt haben. „Wir können die Schritte der Astronauten nun mit größerer Klarheit nachvollziehen, um zu sehen, wo sie die Gesteinsproben entnommen haben.“, sagte Noah Petro, ein Mondgeologe am Goddard Space Flight Center.

Alle drei Aufnahmen zeigen deutlich die Fußspuren der Astronauten, die diese hinterließen, als sie den Mond erkundeten. Auf dem Bild der Apollo-17-Landestelle ist auch die Spur des mitgeführten Mondautos LRV (Lunar Roving Vehicle). Hier ist ebenso der Weg der Astronauten auf dem Mond zu sehen, bevor sie sich wieder in die Mondlandefähre begaben.

An allen Landestellen ist das sogenannte ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package) zu erkennen, wissenschaftliche Instrumente, die die Aufgabe hatten, die Mondoberfläche und sein Inneres zu erforschen. Mit ihnen wurde der innere Aufbau des Mondes erforscht sowie der Druck und die Zusammensetzung der sehr dünnen Mondatmosphäre zu bestimmt.

Um die Bilder aufzunehmen, wurde der Orbit der Sonde, der normalerweise in einer Höhe von etwa 50 Kilometern liegt, so abgesenkt, dass der tiefste Punkt bei fast 21 Kilometern lag. In diesem Orbit blieb die Sonde 28 Tage lang, so dass der Mond sich einmal komplett drehen konnte.

„Diese Bilder erinnern uns an die fantastische Geschichte des Apollo-Programms und gibt uns ein Zeichen, uns in der Erforschung des Sonnensystems vorranzukommen.“, sagte Jim Green, Direktor der Planetary Science Division im NASA-Hauptquartier in Washington.

Der Lunar Reconnaissance Orbiter wurde am 18. Juni 2009 gestartet und befindet sich seit dem 23. Juni 2009 im Mondorbit.

Mehr Bilder gibt es in unserer Mediengalerie.

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