Quelle: Universität Bern.

Bei den Polarlichtern auf der Erde bewegen sich elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes entlang des irdischen Magnetfeldes. Diese treffen bei hohen Breitengraden auf Atome und Moleküle des Stickstoffs und des Sauerstoffs der oberen Erdatmosphäre und bringen diese dabei zum Leuchten. Solche oder ähnliche Aurora-Phänomene wurden aber auch bei anderen Planeten und deren Monden entdeckt. Wie ein internationales Team heute im Fachjournal Nature Astronomy berichtet, konnte das Phänomen nun auch beim Kometen Chury nachgewiesen werden. Auch bei Chury sind für die Aurora die Teilchen des Sonnenenwindes verantwortlich, die auf das Gas um den Kometen, die sogenannte Koma, treffen. «Das dabei entstehende Leuchten ist einzigartig», sagt Marina Galand vom Imperial College London, Hauptautorin der Studie. «Es wird durch einen Mix von Prozessen verursacht, welche auf der Erde, dem Mars aber auch bei den Jupitermonden beobachtet werden.»

Erstmals Aurora im ultravioletten Bereich bei einem Kometen beobachtet
Die Forschenden konnten dank der Analyse von Daten der Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumbehörde ESA nachweisen, dass im Fall von Chury Sonnenwind-Elektronen zum Kometen hin beschleunigt werden und dort auf das Gas in der Koma treffen. «Da dieser Prozess sehr energiereich ist, ist auch das daraus resultierende Leuchten energiereich und daher im ultravioletten Bereich, der für das menschliche Auge unsichtbar ist», wie Martin Rubin, Mitautor der Studie vom Physikalischen Institut der Universität Bern, erklärt.

Diese UV-Emissionen waren zwar bereits früher bei Chury beobachtet worden. Damals hatte man aber fälschlicherweise angenommen, dass diese Emmissionen durch Teilchen des Sonnenlichts, sogenannte Photonen, verursacht werden, ähnlich dem sogenannten Nachthimmelsleuchten auf der Erde. «Unsere Analyse der Rosetta-Daten hat aber gezeigt, dass beim Kometen Chury Sonnenwind-Elektronen der Grund für das Leuchten sind und eben nicht Photonen, wie bislang angenommen», so Galand weiter.

«Rosetta ist die erste Mission die eine Aurora im UV-Bereich bei einem Kometen beobachtet hat», sagt Matt Taylor, wissenschaftlicher Projektleiter bei der ESA. «Aurora sind grundsätzlich schon spannend, wenn man aber so etwas zum ersten Mal beobachten und die Details studieren kann, ist es noch viel aufregender.».

Daten zur Gaszusammensetzung aus Bern
«Die Analyse war kompliziert und bedurfte Daten verschiedener Instrumente», erklärt Kathrin Altwegg, Leiterin des Instruments ROSINA, dem Massenspektrometer der Universität Bern, welches an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen Chury gesammelt hatte und so unter anderem Informationen zur Zusammensetzung und der Dichte der Koma geliefert hatte. Die Studie sei ein Beleg dafür, dass unser Verständnis vertieft und neue Erkenntnisse gewonnen werden können, wenn Daten verschiedener Teams, Instrumente und Computermodelle herangezogen werden. «Und dies auch Jahre nach dem offiziellen Ende der Mission 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury», so Altwegg weiter.

So analysierten die Forschenden um Marina Galand für die aktuelle Studie neben Daten des Rosetta Orbiter Spektrometers für Ionen- und Neutralgas Analyse (ROSINA) solche des Alice UV Spektrographen, des Ionen- und Elektronen Spektrometers (IES) sowie der Langmuir-Sonde (LAP) des Rosetta Plasma Consortiums (RPC), des Mikrowellen Instruments für den Rosetta Orbiter (MIRO) und des Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectromters (VIRTIS).

Aurora als Werkzeug zur Beobachtung des Sonnenwindes
Aurora-Phänomene werden in den unterschiedlichsten Umgebungen in unserem Sonnensystem und auch darüber hinaus beobachtet. «Ein Magnetfled wie auf der Erde wird dazu aber nicht benötigt, der Komet Chury hat selber nämlich keines», erklärt Martin Rubin. Das Aurora-Phänomen bei Chury ist deswegen diffuser als auf der Erde. «Die Beobachtung kometärer Aurora-Phänomene haben durchaus einen ästhetischen Wert. Darüber hinaus könnten die UV-Bobachtungen dereinst von der Erde aus aber auch Rückschlüsse zum Sonnenwind bei eben diesen Kometen bringen – auch ohne dass dabei eine Raumsonde wie Rosetta vor Ort sein muss», wie Martin Rubin erklärt.

Angaben zur Publikation:
M. Galand, P. D. Feldman, D. Bockelée-Morvan, N. Biver, Y.-C. Cheng, G. Rinaldi, M. Rubin, K. Altwegg, J. Deca, A. Beth, P. Stephenson, K. L. Heritier, P. Henri, J. Wm. Parker, C. Carr, A. I. Eriksson, J. Burch: Far-ultraviolet aurora identified at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Nature Astronomy, 21.09.2020.

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Quelle: DLR.

Zweieinhalb Jahre sind seit dem Ende der operativen Phase der Mission Rosetta im September 2016 vergangen. Die wissenschaftliche Auswertung der Unmengen an Daten der Instrumente auf der Raumsonde und dem Lander Philae dauert weiter an. Neue Erkenntnisse zur Oberflächentemperatur und thermischen Effekten der „Badeenten-Form“ des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko veröffentlichte das Wissenschaftlerteam des Instruments VIRTIS am 22. April 2019 in Nature Astronomy. Die deutschen wissenschaftlichen Beiträge zu VIRTIS leitet das Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Das Visible InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS) nahm an Bord des Rosetta-Orbiters von August bis September 2014 Infrarotbilder des Kometen auf; etwa ein Jahr, bevor der Komet seinen sonnennächsten Punkt passierte, den sogenannten Perihel. Im betrachteten Zeitraum war der Komet noch weit von der Sonne entfernt und seine Aktivität war noch gering. Die Forscher überführten die Bilder in thermische Karten.

Die Temperatur ist der wichtigste Parameter zur Ableitung der für Kometen typischen Gas- und Staubaktivität. Zunächst hat das VIRTIS-Team die Durchschnittstemperatur des Kometenkerns auf seiner Tagesseite gemessen. Während die durchschnittliche Oberflächentemperatur in den zwei Monaten circa minus 60 Grad Celsius betrug, stießen die Wissenschaftler auch auf Stellen, die mit etwa minus 43 Grad Celsius deutlich wärmer waren. Dort war eine Grube, eine Absenkung der Oberfläche, in der die Innenwände die Wärmestrahlung reflektierten und so zu einer stärkeren Erwärmung führten, die als Selbsterwärmung bezeichnet wird.

Am „Hals der Ente“, der die beiden Hauptteile des Kometen verbindet, wirkt die Selbsterwärmung ebenfalls. Dort waren die Temperaturen höher als es aus den Gesetzmäßigkeiten einer Schwarzkörperstrahlung folgen würde. Unter der Annahme einer staubdominierten Oberfläche mit wenigen Millimetern Dicke und bei minimaler Sublimation flüchtiger Stoffe ist die Selbsterwärmung auf die Oberflächenrauigkeit zurückzuführen. Am „Hals“ wird die Selbsterwärmung durch die markante konkave Form verstärkt.

Eine weitere bedeutende Messung betrifft die thermische Belastung durch plötzliche Schatten, die während der täglichen Sonneneinstrahlung abwechselnd von den beiden Hauptteilen des Kometen auf dem „Hals“ geworfen wurden. Diese lokalen Abschattungen am „Hals“ erzeugten extreme Temperaturunterschiede innerhalb von nur wenigen Minuten, die das Zehnfache dessen betragen können, das normale tageszeitliche Variationen der Temperatur in andern Oberflächenbereichen erreichen. „Um saisonale Temperatureffekte auf den Kern besser zu untersuchen, haben wir uns auf eine Region namens Imhotep konzentriert, die relativ glatt und weit vom ‚Hals‘ entfernt ist und wo der Effekt der Selbsterwärmung erheblich geringer ist“, sagt Gabriele Arnold vom DLR-Institut für Planetenforschung. „Hier verglichen wir die Beobachtungen von VIRTIS mit denen von MIRO, einem weiteren Instrument an Bord des Rosetta-Orbiters. MIRO erlaubte es, die Temperatur in größeren Tiefen des Kometen zu messen. Die Beobachtungen beider Instrumente lassen sich unter der Annahme erklären, dass eine dünne, von losem Staub dominierte Oberflächenschicht in der Region Imohotep vorhanden ist.“

Imhotep wurde auch Monate später beobachtet, als der Komet viel näher an der Sonne war. Die aus VIRTIS gewonnenen Temperaturwerte waren deutlich höher als davor, aber geringer als erwartet, wenn man von einer Oberflächenschicht nur aus losem Staub ausgeht. Dies lässt die Forscher darauf schließen, dass sich die Zusammensetzung in der obersten Schicht im Laufe der Zeit verändert haben muss. Die Menge an flüchtigen Bestandteilen in ihr muss zugenommen haben. Dies führte zu einem erhöhten Sublimationsgrad, und einer stärkeren Aktivität des Kometen. Die wiederum kann die Oberflächentemperaturen im Vergleich zu einer reinen Staubschicht senken.

Alle Beobachtungsnachweise deuten auf einen Kometenkern hin, der aus thermischer Sicht von Phänomenen dominiert wird, die mit der Morphologie und dem chemischen und physikalischen Zustand der obersten dünnen, nur wenige Zentimeter dicken Oberflächenschicht verbunden sind. Im Untergrund sollte der Kern im Wesentlichen noch unverändert und nur schwach von den vorherigen Annäherungen an die Sonne beeinflusst sein.

Gabriele Arnold resümiert: „Die jetzt publizierten Arbeiten zeigen, dass die kontinuierliche Auswertung der großen Menge gewonnener Daten selbst Jahre nach dem Ende der Rosetta-Mission einzigartige Ergebnisse für die Kometenforschung und die Untersuchung des frühen Sonnensystems liefert“.

Kometenmission Rosetta
Nach mehr als 20 Jahren, die Wissenschaftler und Ingenieure mit der Mission Rosetta beschäftigt waren, nach zehnjähriger Reise zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko und knapp 2 Jahren wissenschaftlicher Datenerfassung aus dem Orbit sowie von der Oberfläche durch den Lander Philae, wurde der operative Teil der Mission im September 2016 beendet und es hieß #GoodbyePhilae.

Rosetta war die erste Raumfahrtmission, die einen Kometen auf seiner Reise um die Sonne eng begleitet hat. Unter den vielen Entdeckungen am Kometen 67P erzielte Rosetta auch direkte und wiederholte Messungen der Oberflächentemperatur eines Kometenkerns mit einer beispiellosen räumlichen Auflösung. Daraus können thermische Eigenschaften und Aktivitätsmuster des Kerns abgeleitet werden.

Über VIRTIS
Das VIRTIS-Instrument an Bord des Rosetta-Orbiters nahm Infrarotbilder des Kometenkerns auf, die in thermische Karten umgewandelt wurden. So konnten im Spätsommer 2014, etwa ein Jahr vor der Perihelionpassage, Veränderungen der Kerntemperatur durchgehend über fast zwei Monate untersucht werden.

VIRTIS (Visible InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) ist das visuell-infrarote Spektrometer an Bord der ESA-Sonde Rosetta. Es lieferte Informationen zur Zusammensetzung des Kometenkerns sowie über die Verteilung des Materials an der Oberfläche, der Gase und Moleküle in seiner Koma. VIRTIS wurde von einem Konsortium unter der wissenschaftlichen Leitung des Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali of INAF in Rom (Italien) gebaut, das auch den wissenschaftlichen Betrieb leitet. Zum Konsortium gehören das Laboratoire d’Études Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique of the Observatoire in Paris (Frankreich) und das Institut für Planetenforschung des DLR (Deutschland).

Die Entwicklung des Instruments wurde gefördert und koordiniert durch die nationalen Raumfahrtagenturen: Agenzia Spaziale Italiana (ASI, Italien), Centre National d’Études Spatiales (CNES, Frankreich) und des DLR (Deutschland). Unterstützt wurde die Mission vom Rosetta Science Operations Centre und dem Rosetta Mission Operations Centre.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2014, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

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 finale 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.

Bei einem dieser Instrumente handelt es sich um das Mikrowellenradiometer MIRO (kurz für „Microwave Spectrometer for the Rosetta Orbiter“), welches sich aus einem 30-Zentimeter-Teleskop und zwei Heterodyn-Empfängern, die in den Frequenzbereichen 190 beziehungsweise 562 GHz arbeiten, zusammensetzt. Das MIRO kam bereits bei den Vorbeiflügen von Rosetta an den Asteroiden (2867) Steins und (21) Lutetia erfolgreich zum Einsatz. Diese beiden Asteroiden-Flybys fanden am 5. September 2008 und am 10. Juli 2010 statt.

Das Instrument soll im Verlauf der weiteren Mission bei dem Kometen 67P folgende Fragestellungen beantworten:

• In welchen Mengen entweichen flüchtige Gase wie Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Ammoniak oder Methanol aus dem Kometenkern in das umgebende Weltall?
• Welche Wasserisotope werden dabei freigesetzt?
• Wie verändert sich die Freisetzungsrate dieser Gase bei zunehmender Annäherung an die Sonne?
• Mit welchen Geschwindigkeiten bewegen sich die Gaspartikel innerhalb der Koma des Kometen?
• Welche Temperaturen herrschen innerhalb der Koma?
• Welche Temperaturen herrschen direkt auf der Kometenoberfläche bis zu einer Tiefe von wenigen Zentimetern?
• Wie verändern sich diese Temperaturwerte bei zunehmender Annäherung des Kometen an die Sonne?

Die Identifizierung der einzelnen Gase erfolgt dabei anhand der Auswertung der für jede Gasart typischen Emissionen beziehungsweise Absorptionen, welche sich durch das Lichtspektrum erkennen lassen und die durch die Änderung des Rotationszustandes der einzelnen Gasmoleküle beeinflusst werden.

Die von dem durch das MIRO in den Frequenzbereichen 190 und 562 GHz empfangene Strahlung des Kometen wird dabei zuerst auf eine niedrigere Zwischenfrequenz heruntergerechnet. Die so erzeugten Zwischenfrequenz-Signale werden anschließend von einem Echtzeit-Spektrometer – dem so genannten „Chirp Transformations Spektrometer“ (kurz „CTS“) – weiterverarbeitet. Das CTS-Spektrometer rechnet die Spektren der empfangenen Signale aus und ermittelt im Rahmen einer erfolgenden Messperiode pro Sekunde den Mittelwert aus 50.000 solcher Spektren.

Aus den Intensitäten sowie aus den Dopplerverschiebungen der Spektren werden die vorherrschenden Temperaturen bestimmt. Die gemessenen Gase ermöglichen einen Einblick in die chemische Zusammensetzung des Kometenkerns. Aus den gemessenen Oberflächentemperaturen und deren Veränderung mit zunehmender Tiefe sowie den gemessenen Ausgasungsraten sollen in Kombination mit Modellrechnungen zudem konsistente Angaben über die physikalische Eigenschaften des Kometenkerns ermittelt werden. Zudem können durch das MIRO-Experiment Schlüsselprozesse, welche das Ausgasungsverhalten und die damit verbundene Entwicklung der Kometenkoma beeinflussen, untersucht werden.

Erste Ergebnisse
Bereits im Juni 2014 gelang dem MIRO-Instrument der Nachweis, dass 67P Wasserdampf freisetzt (Raumfahrer.net berichtete). Weitere Resultat wurden am heutigen Tag im Rahmen des diesjährigen European Planetary Science Congress, einer gegenwärtig in Portugal stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

Demzufolge nahm die Aktivität des Kometen nach der ersten Detektion von Wasserdampf am 6. und 7. Juni 2014 weiter zu. Am 6. Juli 2014 wurde dabei pro Sekunde bereits eine Menge von 500 Gramm Wasser freigegeben, welches mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 bis 700 Metern pro Sekunde von der Kometenoberfläche entwich. Ersten Analysen zufolge konnten dabei drei verschiedene Wasserisotope nachgewiesen werden.

Des weiteren gelang mit dem MIRO der Nachweis von Ammoniak und Methanol. Kohlenmonoxid konnte dagegen noch nicht eindeutig detektiert werden. Samuel Gulkies, der für das MIRO-Experiment zuständige wissenschaftliche Leiter vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien, weist allerdings darauf hin, dass sich die wissenschaftliche Untersuchung noch in einer sehr frühen Phase befindet. Viele der bisher erhaltenen Daten, welche durch die Anfertigung von bisher mehr als 20.000 Spektren gewonnen wurden, müssen noch ausgewertet und in einen Kontext versetzt werden.

Das MIRO-Experiment für die Kometensonde Rosetta wurde von einem Konsortium von verschiedenen Instituten aus Deutschland, Frankreich und den USA unter Leitung des wissenschaftlichen und instrumentellen Projektleiters Dr. Samuel Gulkis vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA entwickelt. Für die Entwicklung des „Chirp Transformations Spektrometers“, welches im Rahmen dieses Instruments einen entscheidenden Rolle spielt, war das mittlerweile in Göttingen beheimatete Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) verantwortlich. Weitere CTS-Partner sind das JPL, das CIT, das Observatoire de Paris, das Observatoire de Bordeaux, die National Central University in Taiwan, das DLR und die University of Massachusetts.

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EPSC 2014:

• Rosetta Special Session (engl.)
• Comets: Getting Ready for the Rosetta Mission (Oral Program) (engl.)
• Comets: Getting Ready for the Rosetta Mission (Poster Program) (engl.)

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

Momentan befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta in einer Entfernung von weniger als 60.000 Kilometern zu ihrem Ziel, dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. Um am 6. August 2014 in eine Umlaufbahn um den rund vier Kilometer durchmessenden Kometen eintreten zu können muss Rosetta in den kommenden Wochen jedoch zunächst noch weitere sechs Kurskorrekturmanöver (engl. „Orbit Correction Manoeuvre“, kurz „OCM“) durchführen, mit denen die relative Geschwindigkeit der Raumsonde zu 67P/Tschurjumow-Gerasimenko auch weiterhin schrittweise reduziert und der Verlauf der Flugbahn von Rosetta zu dem Kometen angeglichen werden soll.

Das nächste Korrekturmanöver, das OCM-5 ist für den morgigen Tag vorgesehen und wird um 14:05:57 MESZ beginnen. Durch eine über einen Zeitraum von 93 Minuten und 13 Sekunden andauernde Zündung der Triebwerke, so die Zielsetzung für dieses Manöver, soll eine Geschwindigkeitsveränderung von 58,7 Metern pro Sekunde erzeugt werden.

Der Komet setzt Wasserdampf frei
Obwohl sich die Raumsonde somit immer noch in ihrer ‚Annäherungsphase‘ an den Kometen befindet werden bereits seit einigen Wochen einige der insgesamt 21 mitgeführten Instrumente – elf davon befinden sich direkt auf Rosetta, weitere zehn auf dem im November 2014 zum Einsatz kommenden Kometenlander Philae – dazu genutzt, um Daten von 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zu gewinnen.

Eines dieser Instrumente, das auf Rosetta befindliche Mikrowellenradiometer MIRO, hat dabei kürzlich erstmals Wasserdampf nachgewiesen, der trotz der immer noch großen Entfernung zwischen dem Kometen und der Sonne von der Oberfläche des Kometen entweicht. Der Nachweis erfolgte bereit am 6. Juni 2014, als sich die Raumsonde noch in einer Entfernung von etwa 350.000 Kilometern zu ihrem Ziel befand. Der Komet selbst befand sich dabei noch in einer Entfernung von etwa 583 Millionen Kilometer zu der Sonne. Seitdem konnte das Instrument dieses Gas jedes Mal, wenn es sich im Betriebsmodus befand und auf den Kometen gerichtet war, identifizieren.

„Wir wussten, dass wir das Ausgasen von Wasserdampf würden beobachten können. Allerdings waren wir überrascht, wie früh wir das Gas detektiert haben“, so Sam Gulkis vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-amerikanischen Weltraumagentur NASA in Pasadena/Kalifornien, der wissenschaftliche Leiter des MIRO-Teams.

Neben Kohlenmonoxid, Methanol und Ammoniak ist Wasser einer der wichtigsten flüchtigen Bestandteile eines Kometen. Nähert sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne, so verdampfen diese Gase aufgrund der dabei steigenden Temperatur von seiner Oberfläche und speisen die so genannte Koma, eine den Kometenkern umgebende Hülle aus Gas und mitgerissenem Staub.

Das MIRO-Instrument kann diese Gase identifizieren und dabei auch ihre aktuellen Freisetzungsraten ermitteln. Dafür analysiert das Instrument die Mikrowellenstrahlung, welche von den Gasmolekülen ausgeht. Wasser und andere flüchtige Stoffe hinterlassen in diesem Wellenlängenbereich charakteristische und dementsprechend verhältnismäßig leicht zu identifizierende ‚Fingerabdrücke‘.

„Die Signale, die Wassermoleküle in unseren Messdaten hinterlassen, sind besonders gut zu detektieren“, erklärt Dr. Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS ) in Göttingen, einer der Mitarbeiter des MIRO-Teams. Es ist zu erwarten, dass der Komet gegenwärtig auch andere Gase, welche bei geringeren Temperaturen als Wasser sublimieren, ausgast. Aus der bisherigen großen Entfernung zwischen Raumsonde und Komet konnten diese aufgrund ihrer geringen Menge bisher jedoch noch nicht aufgespürt werden. Der aktuelle Nachweis von Wasserdampf aus einer solch großen Entfernung sei jedoch ein eindrucksvoller Beweis für die Leistungsfähigkeit von MIRO, so Dr. Hartogh – und findet hierfür einen anschaulichen Vergleich: Es sei, als würde man von der Erde aus das Verdampfen einer Tasse heißen Tees auf dem Mond entdecken.

Mit den MIRO-Messungen gelang nicht nur der Nachweis von Wasserdampf. Vielmehr konnte auch die dabei gegebene Freisetzungsrate ermittelt werden. Pro Sekunde ‚verlor‘ 67P/Tschurjumow-Gerasimenko demzufolge am 6. Juni 2014 rund 300 Milliliter Wasser.

„Mit dieser Rate würde es etwa 100 Tage dauern, um ein für olympische Wettkämpfe zu nutzendes Schwimmbecken komplett zu füllen. Je weiter sich der Komet der Sonne nähert, desto mehr wird sich die Gasproduktionsrate allerdings erhöhen. Dank Rosetta haben wir die erstaunliche Möglichkeit, diesen Vorgang aus der Nähe zu beobachten und mehr über die damit verbundenen Vorgänge zu lernen“, so Sam Gulkis weiter.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter und Oliver Karger. Quelle: JPL, ESA, MPI für Sonnensystemforschung. Vertont von Peter Rittinger.

Nachdem am 20. Januar 2014 um 19:18 MEZ nach einem 957 Tage andauernden „Winterschlaf“ ein erstes Kommunikationssignal der von der Europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Raumsonde Rosetta das Kontrollzentrum am ESOC in Darmstadt erreichte (Raumfahrer.net berichtete live) konnte das Kontrollteam in einem nächsten Schritt zunächst eine stabile Zwei-Wege-Kommunikation etablieren und die volle Kontrolle über die Raumsonde gewinnen. Nach der Übermittlung der ersten Telemetriewerte von der Raumsonde begann das Kontrollteam mit der schrittweisen Wiederinbetriebnahme von Rosetta (Raumfahrer.net berichtete). In den kommenden Wochen und Monaten sollen zunächst sämtliche Hardwarekomponenten und die Instrumente der Raumsonde und des mitgeführten Kometenlanders Philae ausführlich getestet, kalibriert und anschließend aktiviert werden.

Drei der insgesamt 21 Instrumente, mit denen Rosetta und Philae das Ziel der Mission, den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, in den kommenden Monaten eingehend untersuchen sollen, wurden von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA zu der Mission beigesteuert beziehungsweise unter maßgeblicher Beteiligung von US-amerikanischen Wissenschaftlern entwickelt.

• Das UV-Spektrometer ALICE wird in der Koma und dem Schweif des Kometen nach verschiedenen Edelgasen suchen, deren relative Menge und Verteilung Aussagen über die Umgebungstemperatur während der Entstehung des Kometen vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ermöglichen wird. Das Instrument soll im Rahmen seiner Messungen zudem die Freisetzungsraten von Wasser, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid ermitteln. Aus diesen Daten können Informationen über die chemische Zusammensetzung der Oberfläche des Kometenkerns abgeleitet werden.
• Das Instrument MIRO (kurz für „Microwave Spectrometer for the Rosetta Orbiter“), eine Kombination aus einem Spektrometer und einem Radiometer, wird nach leicht flüchtigen chemischen Elementen auf der Oberfläche und in der unmittelbaren Umgebung des Kometenkerns suchen und dabei deren Ausgasungsraten bestimmen. Außerdem soll mit dem MIRO die Temperatur des Komtenkerns ermittelt werden. Hierdurch sollen zusätzliche Informationen bezüglich der Zusammensetzung von Kern und Koma, zu der jeweils aktuellen kometaren Aktivität und zu physikalischen Eigenschaften der Kernoberfläche sowie von Gas- und Staubpartikeln in der Kometenkoma gewonnen werden.
• Der „Ion and Electron Sensor“ (kurz „IES“) ist Bestandteil eines aus fünf Einzelinstrumenten bestehenden Instrumentenpaketes namens RPC (kurz für „Rosetta Plasma Consortium“), welches verschiedene Ionen- und Elektronendetektoren sowie ein Magnetometer beinhaltet. Diese Geräte sollen die physikalischen Eigenschaften des Kerns und der Koma sowie die Wechselwirkungen zwischen der Kometenkoma und dem Sonnenwind untersuchen.

Die an diesen Instrumenten beteiligten Wissenschaftler bereiten sich derzeit darauf vor, mit der „Check-out-Phase“ für ihre Experimente zu beginnen, in deren Verlauf die Instrumente zunächst getestet und anschließend kalibriert werden sollen. Die finale Aktivierung dieser Instrumente soll Anfang März 2014 erfolgen. So wird die OSIRIS-Kamerasystem, dass im sichtbaren Bereich Aufnahmen vom Kometenkern anfertigen soll, am 17. März wieder eingeschaltet. Das bereits genannte UV-Spektrometer ALICE soll einen Tag später mit der „Check-out-Phase“ beginnen. Dabei wird das Spektrometer zunächst einige Male ein- und wieder ausgeschaltet, um die Funktionsfähigkeit des Speichers ausreichend zu testen. Der reguläre wissenschaftliche Betrieb soll dann im August aufgenommen werden.

„Die US-amerikanischen Wissenschaftler sind davon begeistert, dass die Rosetta-Mission ihnen die Gelegenheit bietet, einen Kometen auf diese bisher noch nie mögliche Art und Weise zu untersuchen“, so Claudia Alexander, die Rosetta-Projektmanagerin der NASA am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. Rosetta wird im Sommer 2014 in einen Orbit um den Kometen eintreten und diesen anschließend auf seinem weiteren Weg durch das innere Sonnensystem bis zum Ende des Jahres 2015 zu begleiten. Hierbei ergibt sich die Gelegenheit, die zunehmende Aktivität des Kometen, welche durch die dabei erfolgende Annäherung an die Sonne bedingt ist, direkt vor Ort über mehrere Monate hinweg zu studieren.

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