Quelle: DLR.

Viereinhalb Milliarden Jahre altes Eis ist fluffiger noch als der Milchschaum auf einem Cappuccino. Nach Jahren der Detektivarbeit haben europäische Wissenschaftler der ESA-Mission Rosetta jetzt auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko die Stelle finden können, an der das Landemodul Philae am 12. November 2014, überwacht aus dem Philae-Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), seinen zweiten und vorletzten Bodenkontakt hatte, ehe es 30 Meter weiter endgültig zum Stillstand kam. Dabei hinterließ Philae Spuren: Die Sonde drückte sich mit ihrer Oberseite und dem Gehäuse für den Probenbohrer in den eisigen Spalt eines schwarzen, von kohlenstoffhaltigem Staub bedeckten Brockens. So kratzte Philae den Brocken auf und legte vor der Sonnenstrahlung geschütztes Eis aus der Entstehungszeit des Kometen frei. Die blanke, helle Eisfläche, deren Umriss ein wenig an einen Totenschädel erinnert, verriet nun die Kontaktstelle, wie die Forschenden im Wissenschaftsmagazin NATURE schreiben.

Bisher waren die Stelle des Erstkontakts, der Punkt einer Kollision nach dem Wiederabheben und der finale Landeplatz bekannt, an dem Philae nach über zwei Stunden zur Ruhe kam und gegen Missionsende 2016 auch gefunden wurde. „Nun kennen wir endlich den genauen Ort, wo Philae zum zweiten Mal den Kometen berührte. Damit können wir die Flugbahn des Landers vollständig rekonstruieren und prägnanter wissenschaftliche Ergebnisse aus den Telemetriedaten sowie Messungen einiger während des Landevorgangs angeschalteter Messinstrumente ableiten“, erklärt Dr. Jean-Baptiste Vincent vom DLR-Institut für Planetenforschung, der an der jetzt veröffentlichten Forschungsarbeit beteiligt ist. „Philae hatte uns noch ein allerletztes Rätsel aufgegeben ”, benennt Erstautor Laurence O’Rourke von der Europäischen Weltraumorganisation ESA die Motivation hinter der mehrjährigen Suche nach ‚TD2‘, Touchdown-Punkt 2. „Es war sehr wichtig, den Landeplatz zu identifizieren, denn die an Philae angebrachten Sensoren zeigten an, dass der Lander sich in die Oberfläche hineingegraben und so höchstwahrscheinlich das darunter liegende, urzeitliche Eis freigelegt hatte.“ Über die vergangenen Jahre wurde die Stelle in den zahlreichen Bildern und Daten von Philaes Landegebiet wie die sprichwörtliche Stecknadel im Heuhaufen gesucht.

Das Magnetometer gibt den entscheidenden Hinweis
Immer wieder suchten die Wissenschaftler in den hoch aufgelösten Aufnahmen der OSIRIS-Kamera, einem Instrument des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen auf dem Rosetta-Orbiter, nach Stellen von blankem Eis in der vermuteten Region – lange Zeit ohne Erfolg. Erst die Auswertung von Messungen mit dem Magnetometer ROMAP, das unter der Leitung der Technischen Universität Braunschweig für Philae gebaut wurde, brachte die Wissenschaftler auf die richtige Spur. Das Team untersuchte in den Daten auftretende Änderungen, als sich der 48 cm vom Lander abstehende Magnetometerausleger beim Treffen auf die Oberfläche bewegte – also weggebogen wurde. Dabei ergab sich ein charakteristisches Muster in den ROMAP-Daten, das zeigte wie sich der Ausleger relativ zu Philae bewegte. Das ermöglichte es den Forschenden abzuschätzen, wie lange die Sonde in das Eis eingedrungen war. Die Daten von ROMAP wurden mit denen des RPC-Magnetometers auf Rosetta korreliert, um die genaue Orientierung von Philae zu bestimmen.

Die Analyse der Daten ergab, dass Philae fast zwei volle Minuten – in dieser Umgebung mit winziger Gravitation ist das nicht ungewöhnlich – an der zweiten Bodenkontaktstelle verbracht hatte und dabei mindestens vier verschiedene Oberflächenkontakte hatte, während die Sonde durch die zerklüftete Landschaft ‚pflügte‘. Ein besonders bemerkenswerter Abdruck, der in den Bildern sichtbar wurde, entstand, als die Oberseite von Philae an der Seite einer offenen Spalte 25 Zentimeter in das Eis sank und dort erkennbare Spuren des Bohrturms und der Oberseite hinterließ. Die Spitzen in den Magnetfelddaten, die sich aus der Auslegerbewegung ergaben, zeigten, dass Philae drei Sekunden brauchte, um diese spezielle ‚Delle‘ zu erzeugen.

Eine Totenkopfschädel-Skulptur aus blankem Kometeneis
Die ROMAP-Daten halfen, diese Stelle mit der eisgefüllten, hellen offenen Spalte in OSIRIS-Aufnahmen zu entdecken. Von oben betrachtet erinnerte ihr Anblick die Forscher an einen Totenschädel, und so tauften sie die Kontaktstelle ‚Schädeldecken-Grat‘. Das ‚rechte Auge‘ des Schädels entstand, als Philaes Oberseite den Kometenstaub hier zusammenpresste, während Philae wie eine Windmühle durch den Spalt zwischen den staubbedeckten Eisblöcken kratzte, um schließlich wieder abzuheben und die letzten wenigen Meter bis zum endgültigen Ruheort zurückzulegen. „In den Daten sahen wir damals, dass Philae mehrmals Bodenkontakt hatte und letztlich in einer schlecht beleuchteten Stelle gelandet ist. Wir kannten auch aus CONSERT-Radarmessungen den ungefähren endgültigen Landeplatz. Das genaue Szenario der Philae Trajektorie und die exakten Punkte mit Bodenkontakt konnten jedoch nicht so schnell interpretiert werden“, erinnert sich Philae-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR.

Die Auswertung der OSIRIS-Fotos und mit dem abbildenden Spektrometer VIRTIS bestätigten, dass das helle Material pures Wassereis ist, das durch den Philae-Kontakt auf einer Fläche von 3,5 Quadratmetern exponiert wurde. Während dieses Kontakts lag die Region noch im Schatten. Erst Monate später fiel Sonnenlicht darauf, so dass das Eis immer noch hell in der Sonne glänzte und kaum von der Weltraumumgebung verwittert war und nachdunkelte, lediglich das Eis anderer flüchtiger Stoffe wie Kohlenmonoxid oder -dioxid verdampfte.

‚Tschuri‘ ist voller Hohlräume und ohne großen Zusammenhalt
Ist diese Rekonstruktion der Ereignisse allein schon eine anspruchsvolle Detektivarbeit, bietet diese erste direkte Messung der Konsistenz von Kometeneis vor allem auch wichtige Erkenntnisse: Die Parameter des Bodenkontakts zeigten, dass diese Milliarden Jahre alte Eisstaubmischung außerordentlich weich ist: Sie ist poröser als der Schaum auf einem Cappuccino, dem Schaum in der Badewanne oder in den Schaumkronen von an die Küste auslaufenden Wellen. „Die mechanische Spannung, die das Kometeneis in diesem von Staub bedeckten Brocken zusammenhält, beträgt gerade einmal 12 Pascal. Das ist nicht viel mehr als ‚nichts‘“, erläutert Dr. Jean-Baptiste Vincent, der sich in der Studie mit der Druck- und Zugfestigkeit von ‚primitivem‘ Eis beschäftigt, das in Kometen seit viereinhalb Milliarden Jahren wie in einer kosmischen Tiefkühltruhe als Zeugnis der frühesten Stunden des Sonnensystems aufbewahrt ist.

Die Untersuchung ermöglichte auch eine Schätzung der Porosität des ‚Felsens‘, der von Philae touchiert wurde: Etwa 75 Prozent, also drei Viertel des Inneren, besteht aus Hohlräumen. Die auf den Bilder allgegenwärtigen ‚Felsbrocken‘ sind also eher mit Styroporfelsen in einer Fantasielandschaft im Filmstudio vergleichbar als mit echten, harten, massiven Felsen. An einer anderen Stelle bewegte sich ein in mehreren Fotos festgehaltener, sechs Meter großer Block, durch den Gasdruck verdampfenden Kometeneises sogar hangaufwärts.

Diese Beobachtungen bestätigen ein Ergebnis der Rosetta-Orbitermission, die einen ähnlichen Zahlenwert für den Anteil von Hohlräumen ermittelte und zeigte, dass das Innere von 67P/Churyumov-Gerasimenko bis auf eine Blockgröße von einem Meter homogen sein dürfte. Das zieht die Schlussfolgerung nach sich, dass die ‚Felsbrocken‘ an der Oberfläche den Gesamtzustand des Kometeninneren darstellen, als er sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren gebildet hat. Das Ergebnis ist nicht nur wissenschaftlich für die Charakterisierung von Kometen, der zusammen mit den Asteroiden ursprünglichsten Körper des Sonnensystems, relevant, sondern ermöglicht auch Abschätzungen für zukünftige Kometenmissionen, bei denen auf einem dieser ‚Schweifsterne‘ aufgesetzt und Probenmaterial für die Rückführung zu Erde gewonnen werden soll, was gegenwärtig in Überlegung ist.

12. November 2014 – die erste Landung auf einem Kometen
Philae wurde am Nachmittag (MEZ) des 12. November sanft von der Muttersonde Rosetta abgetrennt und fiel mit der Geschwindigkeit eines Fußgängers in Richtung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Wie Bilder der DLR-Kamera ROLIS später zeigten, traf die etwa kubikmetergroße Landesonde die vorgesehene Landestelle Agilkia nahezu perfekt. Allerdings konnte sich Philae nicht auf ‚Tschuri‘ verankern, weil die dafür vorgesehenen Ankerharpunen nicht zündeten. Da der Komet nur etwa ein Hunderttausendstel der Anziehungskraft im Vergleich zur Erde an ihrer Oberfläche hat, prallte Philae vom Kometen ab, erhob sich bis in einen Kilometer Höhe und schwebte über die Region Hatmehit auf dem kleineren der beiden Kometenhalbkörper. Nach über zwei Stunden meldete sich Philae von ‚Tschuri‘: Die während der beiden Stunden zu Rosetta übertragenen Daten zeigten, dass die Sonde nach ihrem turbulenten Hüpfflug, einer unsanften Kollision mit einer Geländekante und zwei weiteren Bodenkontakten zur Ruhe gekommen war. Wenig später konnte Philae auch Bilder des Abydos getauften endgültigen Landeplatzes via Rosetta zur Erde funken.

Aus diesen ging schnell hervor, dass der Lander nun nicht wie geplant an einer günstigen Stelle mit ausreichend Sonnenlicht stand. Für das Team im DLR-Kontrollraum fing nach der unerwartet verlaufenen Landung die Arbeit erst richtig an: Fast 60 Stunden betrieben sie den Lander, kommandierten seine zehn Instrumente an Bord und drehten ihn am Ende auch noch etwas in Richtung Sonnenstrahlen. Dennoch ging der Strom der Primärbatterie zur Neige, weil zu wenig Strom produziert werden konnte. Die Akkus konnten nicht ausreichend aufladen, da die Sonne den Lander an jedem 12,4-Stunden-Kometentag nur für knapp anderthalb Stunden beschien. Tatsächlich rätselte das vielhundertköpfige Rosetta-Team 22 Monate lang, wo denn Philae tatsächlich stand: Erst eine Nahaufnahme der OSIRIS-Kamera, wenige Wochen vor dem Missionsende am 2. September 2016 aufgenommen, zeigte, wie Philae in einer Art Felsspalte unter einem das Sonnenlicht abschirmenden Überhang aufrecht festgeklemmt war. Zum Missionsende wurde die Raumsonde Rosetta am 30. September 2016 ebenfalls auf Churyumov-Gerasimenko in einem letzten Manöver hart abgesetzt.

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

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Quelle: ESA.

Nach Jahren akribischer Detektivarbeit ist der zweite Aufsetzpunkt des Rosetta-Landers Philae auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko ausgemacht worden – an einem Ort, der eine totenkopfähnliche Form aufweist. Philae hat seinen Abdruck in Eis, das Milliarden von Jahren alt ist, hinterlassen und offenbart, dass das eisige Innere des Kometen weicher als aufgeschäumte Milch ist.

Detektivarbeit
Philae stieg am 12. November 2014 auf die Kometenoberfläche herab. Der Lander prallte vom ursprünglichen Aufsetzpunkt Agilkia ab und flog zunächst zwei Stunden lang weiter. Während dieser Zeit kollidierte er mit dem Rand einer Klippe und taumelte in Richtung eines zweiten Aufsetzpunktes. Schließlich stoppte Philae endgültig in Abydos, einem geschützten Ort, der erst 22 Monate später durch die Auswertung der von Rosetta aufgenommenen Bilder identifiziert werden konnte – nur wenige Wochen vor dem Abschluss der Rosetta-Mission.

Laurence O’Rourke von der ESA, der bereits eine führende Rolle beim ursprünglichen Auffinden von Philae gespielt hatte, war fest entschlossen, auch den bis dato unentdeckten zweiten Aufsetzpunkt zu bestimmen.

„Philae hatte uns noch ein allerletztes Rätsel aufgegeben“, sagt O’Rourke. „Es war sehr wichtig, den Landeplatz zu identifizieren, denn die an Philae angebrachten Sensoren zeigten an, dass der Lander sich in die Oberfläche hineingegraben und so höchstwahrscheinlich das darunter liegende, urzeitliche Eis freigelegt hatte. Das hätte uns einen außerordentlich wertvollen Zugang zu einer Materie, die Milliarden von Jahren alt ist, ermöglicht.“

Zusammen mit einem Team aus Missionswissenschaftlern und Ingenieuren machte O’Rourke sich daran, Daten von Rosetta- wie von Philae-Instrumenten zusammenzubringen – um den bis dato unbekannten Aufsetzpunkt zu finden und zu bestätigen.

Der Star der Show
Obwohl eine helle Stelle aus „Eisscheiben“, die auf hochauflösenden Aufnahmen von Rosettas OSIRIS-Kamera zu erkennen war, bereits entscheidend bei der Bestätigung des gesuchten Ortes geholfen hatte, stellte sich bald heraus, dass der Ausleger des Philae-Magnetometers ROMAP der eigentliche Star der Show war. Das Instrument wurde für die Vermessung von Magnetfeldern in der lokalen Umgebung des Kometen entwickelt. Für die neue Analyse betrachtete das Team allerdings die Veränderungen in den aufgezeichneten Daten, die zu erkennen waren, als sich der Ausleger – der 48 Zentimeter aus dem Lander herausragt – beim Aufprall auf die Oberfläche physisch bewegt hatte. Diese Bewegungen manifestierten sich in den magnetischen Daten in einer charakteristischen Abfolge von Ausschlägen. Die Bewegungen des Auslegers wurden mit den Bewegungen des Landers an sich abgeglichen. So konnte geschätzt werden, wie lange die Einschläge von Philae in das Eis angedauert hatten. Darüber hinaus konnten die Daten genutzt werden, um die Bestimmung der Beschleunigung von Philae während dieser Kontakte einzuschränken.

Die ROMAP-Daten wurden mit den vom Rosetta-RPC-Magnetometer zu denselben Zeitpunkten aufgezeichneten Daten kreuzkorreliert, um die Fluglage von Philae zu bestimmen und etwaige Einflüsse des Magnetfelds der Plasmaumgebung um den Kometen herum auszuschließen.

„Wir hatten es nicht geschafft, 2014 alle geplanten Messungen mit Philae durchzuführen. Deshalb ist es wirklich faszinierend, die Magnetometer-Aufzeichnungen in dieser Art zu nutzen, und Daten sowohl von Rosetta als auch von Philae miteinander zu kombinieren – und zwar auf eine Weise, die so niemals geplant gewesen war. Und am Ende haben wir dadurch diese wundervollen Ergebnisse erhalten“, sagt Philip Heinisch, der die Analyse der ROMAP-Daten leitete.

Eine erneute Analyse der Landedaten hat ergeben, dass Philae fast zwei ganze Minuten am zweiten Aufsetzpunkt verbrachte und es dabei zu mindestens vier unterschiedliche Kontakten kam, während er über die Kometenoberfläche hindurchpflügte. Ein besonders deutlicher Abdruck, der auf den Bildern zu sehen ist, war entstanden, als Philaes Oberseite 25 Zentimeter tief in das Eis neben einer Spalte einsank und dabei erkennbare Spuren des Bohrers und der Seiten der Sonde hinterließ. Die Ausschläge in den Magnetfelddaten, die von der Bewegung des Auslegers rühren, zeigen, dass es drei Sekunden lang dauerte, bis Philae diese eine Einsenkung geschaffen hatte.

Totenkopfgesicht
„Als ich die Felsbrocken, auf die Philae aufgeprallt ist, von oben sah, erinnerte mich ihre Form an einen Totenkopf. Deshalb habe ich die Region ‚Totenkopf-Kamm‘ genannt und dieses Motiv auch für weitere Charakteristika, die ich beobachtete, benutzt“, sagt O’Rourke.

„Das rechte ‚Auge‘ des ‚Totenkopfgesichts‘ stammt von Philaes Oberseite, die den Staub komprimiert hat. Die Lücke zwischen den Felsbrocken ist die ‚obere Totenkopf-Spalte‘, wo Philae wie eine Windmühle fungierte, um zwischen ihnen hindurchzurasen.“

Die Analyse der Bilder und Daten von OSIRIS und dem Rosetta-Spektrometer VIRTIS bestätigte, dass es sich bei dem hellen Gebiet auf den Aufnahmen um Wassereis handelt. Dieses bedeckt eine Fläche von etwa 3,5 Quadratmetern. Zum Zeitpunkt der Landung lagen große Teile des Eises im Schatten, aber als die Bilder Monate später aufgenommen wurden, schien die Sonne direkt auf das Gebiet – das wie ein Leuchtfeuer erstrahlte. Das Eis war heller als die umliegende Region, da es zuvor nicht der Weltraumumgebung und damit auch nicht der Weltraumverwitterung ausgesetzt gewesen war.

„Das Eis erschien wie ein helles Licht in der Dunkelheit“, sagt O’Rourke und fügt hinzu, dass es sich nur 30 Meter von dem Ort entfernt befindet, an dem Philae letztendlich auf der Kometenoberfläche verblieben war.

Milchschaum
Doch die Studie stellt nicht nur den aufregenden Abschluss der Suche nach dem zweiten Aufsetzpunkt dar, sondern lieferte auch die erste In-situ-Messung des weichen Eis-Staub-Kerns eines Felsbrockens auf einem Kometen.

„Philae hat einen Abdruck neben der Spalte hinterlassen – dieser Ereignis war simpel in seiner Art, erlaubte uns aber dennoch, herauszuarbeiten, dass dieses urzeitliche, Milliarden von Jahren alte Eis-Staub-Gemisch außergewöhnlich weich ist. Es ist weicher als Milchschaum auf einem Cappuccino, Badeschaum oder die Gischt von sich brechenden Wellen“, fügt O’Rourke hinzu.

Die Untersuchung ermöglichte außerdem die Schätzung der Porosität des Felsbrockens, also wie viel Hohlraum sich zwischen den eisigen Staubkörnern im Inneren befindet. Diese wurde auf etwa 75 % geschätzt, was dem Wert entspricht, der zuvor, in einer separaten Studie, für den gesamten Kometen gemessen worden war. Dieselbe Studie hatte gezeigt, dass das Innere des Kometen gänzlich homogen ist, und zwar auf sämtlichen Größenskalen, bis auf etwa 1 Meter hinunter. Das impliziert, dass man die Felsbrocken als Stellvertreter für den Gesamtzustand des Kometeninneren – zu der Zeit, in der er sich gebildet hat, also vor etwa 4,5 Milliarden Jahren – betrachten kann.

„Dieses fantastische Multi-Instrument-Ergebnis schließt nicht nur die Lücken in der Geschichte von Philaes holpriger Reise, sondern bietet uns auch Informationen über die Eigenschaften des Kometen“, sagt Matt Taylor, Rosetta-Projektwissenschaftler bei der ESA. „Die Stärke eines Kometen zu verstehen, ist besonders wichtig für zukünftige Landermissionen. Dass der Komet ein solch schaumiges Inneres hat, ist eine überaus wichtige Angabe für das Entwickeln von Landemechanismen, aber auch für die mechanischen Prozesse, die wir zum Entnehmen von Proben benötigen.“

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• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

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Quelle: ESA.

Ein französisches Team hat untersucht, was zum Zeitpunkt des ersten Kontakts im All passieren könnte: „Wir haben einen bestehenden Fallturm individuell angepasst und mit einem System von Seilrollen und Gegengewichten ausgestattet, um eine Umgebung mit geringer Schwerkraft zu simulieren“, erklärt die Forscherin Naomi Murdoch vom Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-Supaero) der Universität Toulouse.
„In der Testbox, die wir im Fallturm platzieren und die ein Lander-Modell sowie ein simuliertes Asteroidengelände enthält, können wir auf einige wenige Prozent der Erdgravitation heruntergehen.

Unser Team hat zunächst mit einem kugelförmigen Lander experimentiert, der auf einer sandigen Oberfläche landete, dann sind wir jedoch zu einer kubischen Form übergegangen, die der Form der echten CubeSats besser entspricht. Außerdem untersuchten wir den Einfluss verschiedener Oberflächenmaterialien, um zu verstehen, wie sich der Landevorgang mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, Anziehungskräften und Geschwindigkeiten ändert.

Das ist notwendig, da wir jedes Mal, wenn wir auf einem anderen Asteroiden landen, überrascht sind von dem, was wir vorfinden. So traf beispielsweise die japanische Mission Hayabusa2, die derzeit den Asteroiden Ryugu untersucht, auf viel weniger Regolith-Staub und mehr Felsbrocken, als die Forscher erwartet hatten.“

Der CubeSat „Juventas“ der Mission Hera wird die erste Radaruntersuchung eines Asteroiden durchführen, während der CubeSat „APEX“ eine multispektrale mineralische Analyse des Asteroidenmaterials vornehmen wird.

Diese beiden Nanosatelliten werden näher an ihren Ziel-Asteroiden heranfliegen und mehr Risiken als das Hera-Mutterschiff eingehen. Sobald ihre wichtigsten Missionsziele erreicht sind, werden sie schließlich auf der Oberfläche aufsetzen.

Die Gravitation des Asteroiden beträgt weniger als ein Einhunderttausendstel der Anziehungskraft der Erde und liegt damit weit unter dem, was das ISAE-Supaero-Team reproduzieren kann. Damit wird der Touchdown mehr wie ein Andocken von Raumfahrzeugen als eine traditionelle planetarische Landung erfolgen.

„Wenn die CubeSats beispielsweise 200 m von der Asteroidenoberfläche entfernt freigesetzt werden, brauchen sie mehr als eine Stunde, um diese kurze Entfernung zur Oberfläche zurückzulegen“, ergänzt Naomi Murdoch. „Alles bewegt sich in einer Art Zeitlupe. Hinzu kommt die Möglichkeit eines Abprallens der CubeSats.

Der Rosetta-Kometenjäger Philae Lander prallte wiederholt von der Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko ab, bevor er schließlich aufsetzen konnte. Wenn man sich als Astronaut auf der Oberfläche befinden würde, müsste man sich unglaublich vorsichtig bewegen, um nicht von der Oberfläche abzuprallen und auf Nimmerwiedersehen zu verschwinden.“

Es besteht die Hoffnung, dass beide CubeSats ihren Abstieg überstehen, um einige Beobachtungen, einschließlich Nahaufnahmen des Oberflächenmaterials, zu erhalten. Aber der Hauptzweck des ISAE-Supaero-Tests besteht darin, so viele wertvolle Daten wie möglich aus diesem ersten Kontaktmoment herauszuholen.

„Wir haben unseren Testlander mit Beschleunigungssensoren ausgestattet, die denen der Hera CubeSats entsprechen“, sagt Naomi Murdoch. „Wir können zum Beispiel beobachten, wie sich die Aufpralldynamik je nach Materialeigenschaft vom Sand bis zum großen Kies verändert, wie stark wir in die Oberfläche eindringen und wie lange die Kollision andauert.

Außerdem werden wir erfahren, wie sich die Ergebnisse unterscheiden, je nachdem, wie die CubeSats landen, d.h. ob sie zuerst mit einer Ecke oder der Fläche aufkommen – so würde eine „Bauchlandung“ zu einer höheren Spitzenbeschleunigung führen. Wir hoffen, dass wir zum Abschluss unserer Tests über einen Datensatz verfügen, mit dem wir die tatsächlichen Landungen besser interpretieren können und die sich als nützlich erweisen werden, um auch die Interaktionen anderer Missionen mit Asteroiden zu verstehen.“

Bereits 2005 konnten die Forscher wertvolle Erkenntnisse über den Eispanzer aus gefrorenem Methan auf dem Saturnmond Titan gewinnen, als der ESA-Lander Huygens bei seinem Landeanflug „wackelte“. Die Bewegung des Landers deutet auf eine Oberflächenkonsistenz von feuchtem Sand hin, der mit einem flockigen, staubähnlichen Material bedeckt ist, mit Feuchtigkeit direkt unter der Oberfläche – und mindestens ein 1-2 cm großer Kieselstein vorhanden ist.

Die bisherigen Tests von ISAE-Supaero unterstreichen, dass sich der Ziel-Asteroid der Hera-Mission mit seinem Durchmesser von 160 Metern und der extrem geringer Anziehungskraft als eine extrem fremdartige Umgebung herausstellt. „Das Oberflächenmaterial wird sich zwangsläufig anders verhalten, denn die Reduzierung der Schwerkraft führt zu einer Verringerung der Normalkraft zwischen den Teilchen und damit auch der Reibung. Daher sollte weniger Kraft vonnöten sein, um in dasselbe sandige Material einzudringen.

Die niedrige Schwerkraft bedeutet, dass auch andere Phänomene wie die Van-der-Waals-Kräfte, die dazu führen, dass Dinge wie Mehl zusammenkleben, eine viel größere Rolle spielen werden. Die Asteroidenoberfläche könnte eine Ansammlung großer Felsen aufweisen, die sich am Ende ähnlich wie Mehlteilchen verhalten. Oder die elektrostatische Aufladung könnte zur Folge haben, dass Staub aufgewirbelt und über die Oberfläche getragen wird.“

Diese Landedaten sollten außerdem dazu beitragen, die mit der Kollisionsdynamik verbundenen Skalierungsgesetze aufzuzeigen, die auch beim Einschlag der DART-Raumsonde der NASA auf diesem Asteroiden gelten werden – eine Mission, bei der Techniken zur planetarischen Verteidigung getestet werden.

Die Hera-Mission wird auf dem ESA-Treffen Space19+ im November dieses Jahres vorgestellt, auf dem die europäischen Raumfahrtminister eine endgültige Entscheidung über die Durchführung der Mission treffen werden.

Der Beitrag Wenn Cubesats auf Asteroiden treffen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Raumfahrer Net, Airbus, ESA, MPS, Dornier Museum, Eumetsat, Stefan Goth.

Am diesjährigen Treffen nahmen 22 Teilnehmerinnen und Teilnehmer, sowie einige Tagesgäste teil. Wie jedes Jahr bot es ein abwechslungsreiches Besichtigungsprogramm, Vorträge, Diskussionen mit hochkarätigen Gästen und die einzigartige Möglichkeit für die über den deutschsprachigen Raum (und darüber hinaus) verstreuten Foristen des Raumcon-Forums sich im persönlichen Kontakt auszutauschen.

Sonntag 06.05.2018

Los ging es mit dem Einchecken in der Jugendherberge Lindau, dem raumcon-typischen Dekorieren des Veranstaltungsraums und dem Aufbau der notwendigen Medientechnik. Wie üblich wurden dafür alle bereits eingetroffenen Teilnehmer eingespannt, so dass sich bereits beim Anbringen von Space Shuttle-, Falcon 9- und Mars-Bildern die ersten Fachgespräche entwickelten. Erfreulicherweise konnten auch neue Freunde begrüßt werden, die zum ersten mal als Übernachtungsgäste teilnahmen.

Nach einem reichhaltigen Abendessen wurden die Raumfahrt- und Astronomiebegeisterten vom Vorsitzenden von Raumfahrer Net e.V. Thomas Weyrauch und der Hauptorganisatorin Ilka Meuer begrüßt. Das vorgesehene Programm wurde durchgesprochen und die neue Raumfahrer Net Jahrestasse (Motiv: Falcon Heavy Erststart, Design Andrej Meuer) vorgestellt. Exklusiv für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer wurde eine limitierte Raumcon-Treff-Tasse 2018 mit Rosetta-Bildern vom Kometen Tschurjumow-Gerassimenko 67/P präsentiert (Design Andrej Meuer).

Danach schloss sich ein Kennenlernen und gemütliches Beisammensein im Innenhof der Jugendherberge bei bestem Frühsommer-Wetter an.

Montag 07.05.2018

Airbus Defence and Space – Standort Friedrichshafen

Nach dem Frühstück in der Jugendherberge fuhren die Teilnehmer nach Friedrichshafen-Immenstaad zu Airbus Defence and Space. Dort stießen noch zwei weitere Raumfahrt-Enthusiasten dazu. Leider ist das Fotografieren auf dem Betriebsgelände strikt verboten, so dass es von unserem Besuch dort keine eigenen Bilder gibt.

Begrüßung

Begrüßt wurden die Raumfahrer von Wolfgang Rock (PLM Operations Manager; PLM = Payload Module = Nutzlastmodul) im Kunden- und Innovationszentrum. Er stellte auch den Airbus-Konzern, die Raumfahrtsparte und die Schwerpunkte der Arbeit am Standort Friedrichshafen vor. Der Standort mit rund 2.200 Mitarbeitern kümmert sich insbesondere um den Bereich Space Systems (Raumfahrtsysteme), ist aber auch in Communications, Intelligence and Security und UAV/UAS (Unmand Aereial Vehicles/Systems = unbemannte Flugdrohnen/Systeme) tätig.

MetOp Second Generation

Der erste themenbezogene Vortrag von Ulrich Schull (MetOp SG B Projektleiter) befasste sich mit der Nachfolgegeneration der derzeit aktiven Wettersatelliten MetOp von Eumetsat (Eumetsat ist der internationale Betreiber wichtiger Wettersatelliten). Generell dienen diese Satelliten der Erfassung zahlreicher für die Wettervorhersage relevanter Messdaten. Die Vorteile der MetOp-Satelliten sind die globale Abdeckung durch polare Bahnen und die durch die niedrige Bahnhöhe (ca. 800 km) bedingte hohe Auflösung. Außerdem beobachten sie in einem breiten elektromagnetischen Spektrum. Derzeit befinden sich die baugleichen Satelliten MetOp A und B im All. Der letzte aus dieser Baureihe MetOp C soll demnächst gestartet werden.

Laut einer Erhebung von Eumetsat bringt jeder in die Wettersatelliten investierte Euro eine Wertschöpfung bzw. Schadensvermeidung, z.B. Dank Unwettervorhersage, in Höhe von mehr als 15 Euro (Benefit to cost ratio > 15). Neben den Wetterbeobachtern auf niedrigen, polaren Bahnen gibt es weitere, die auf geostationärer Position jeweils einen großen Bereich der Erdoberfläche in hoher Wiederholrate abtasten. Die Wettersatelliten liefern rund 50 % der für die Wettervorhersage relevanten Daten. Der Rest kommt von stationären Messstationen, Bojen im Meer und Wetterballons.

Derzeit wird im Auftrag von ESA und Eumetsat die zweite Generation der MetOp-Satelliten (MetOp SG oder EPS-SG wie Eumetsat das Programm bezeichnet) entwickelt. Während die erste Generation noch aus drei gleichen Einheiten besteht, sollen die Instrumente auf zwei jeweils unterschiedliche Flugkörper (A und B) verteilt werden. Von jedem Typ sind jeweils drei gleiche Einheiten geplant. Das Auftraggeber-, Auftrags- und Auftragnehmergeflecht ist so komplex, dass es hier nicht im Detail wiedergegeben werden kann. Allerdings wurde Airbus über verschiedene Ausschreibungen mit der Entwicklung beider Satelliten beauftragt. Die Projektführerschaft für MetOp SG „A“ liegt beim französischen Konzernteil, MetOp SG „B“ wiederum beim deutschen in Friedrichshafen ansässigen. Das Projekt gliedert sich in rund 250 Unteraufträge, mit ca. 100 beteiligten Unternehmen aus 17 verschiedenen Ländern.

Die Satelliten sollen im Zeitraum von 2021 bis in die 2040er-Jahre gestartet bzw. betrieben werden. Wobei alle Satelliten gleichzeitig bzw. in Kleinserie hintereinander gebaut werden. Die Starts der baugleichen Geräte erfolgt im Abstand von einigen Jahren. Die zunächst noch nicht benötigten Einheiten werden unter kontrollierten Reinraum-Bedingungen eingelagert. Für die Wissenschaftler und Wetterdienste ist es wichtig, dass über einen möglichst langen Zeitraum gleichwertige Messungen mit möglichst gleichem Equipment durchgeführt werden.

Der Start der ersten beiden Satelliten (A1 und B1) ist mit der „europäisierten“ Sojus von Kourou aus geplant. Deshalb ist für die Entwicklung die Nutzlast-Masse auf jeweils 4,4 t limitiert. Später ist geplant weitere Exemplare mit Ariane 6 zu starten. Da Eumetsat als Betreiber der Satelliten und Auftraggeber für die Starts nicht an den Geo-Return (ESA) gebunden ist, steht die Falcon 9 als weiteres Backup-Startvehikel zur Verfügung.

Bei der Bestückung mit Messinstrumenten wird auf Kontinuität geachtet, d.h. die Messgeräte aus der ersten Generation erhalten ggf. verbesserte Nachfolger. Darüber hinaus kommen aber auch weitere Instrumente hinzu, um der Wettervorhersage weitere Parameter zur Verfügung zu stellen, aber auch um den Klimawandel genauer zu erforschen und zu dokumentieren. Dadurch wird es auch nötig die Messeinrichtungen auf zwei Satelliten aufzuteilen. Das Hauptinstrument auf den Typ B Satelliten ist das C-Band-Radar, auch Scatterometer genannt. Welches ebenfalls vom Airbus-Standort in Friedrichshafen maßgeblich entwickelt wird. Damit lassen sich insbesondere die Wellenhöhen und indirekt die Windgeschwindigkeiten über den Ozeanen ermitteln.

Nachdem die zukünftigen Erdbegleiter ihr Einsatzende erreicht haben (darüber wird der spätere Betreiber Eumetsat letztlich entscheiden), sollen sie einen kontrollierten Wiedereintritt ausführen. Dafür erhalten die Satelliten ein dediziertes 400 N Triebwerk mit dem die Umlaufbahn innerhalb weniger Tage mit einer bestimmten Menge Resttreibstoff soweit abgesenkt werden kann, dass mit einem letzten „Suicide-Burn“ ein Eintritt in die Erdatmosphäre über dem Südpazifik erfolgt. Wobei hierfür seit einiger Zeit konkrete Vorschriften zur Müllvermeidung greifen. Bis ca. 1.000 kg wäre ein unkontrollierter Eintritt zulässig. Bei der geplanten Masse ist jedoch davon auszugehen, dass massive Teile die Erdoberfläche bzw. die Meeresoberfläche erreichen. Daher muss aktiv ein besonders menschenleerer Sektor im Südpazifik angesteuert werden.

Raumsonde Rosetta

Gunther Lautenschläger (Functional Avionics Engineering, Expert Spacecraft Operations and FDIR) berichtete im Anschluss über die Mission Rosetta zum Kometen 67P / Tschurjumov-Gerassimenko.

Für dieses Projekt hat Airbus die eigentliche Sonde gebaut und die Instrumente (die von unterschiedlichen Forschungseinrichtungen entwickelt und beigestellt wurden) integriert. Von den rund 3 t der Sonde entfielen etwa 1,6 t auf den Treibstoff. Damit wurde allerdings gerade mal 25 % der notwendigen kinetischen Energie zur Verfügung gestellt. Der größere Teil wurde durch drei „Gravity Assists“ (also Vorbeiflüge) an der Erde und einem am Mars gewonnen.

Besondere Herausforderung bei der Entwicklung des Raumflugkörpers war das Thermaldesign, da fast die Umlaufbahnen der Venus und des Jupiter gestreift wurden. Außerdem sind die Kommunikation über sehr lange Distanzen, die Energiegewinnung durch hochperformante Solargeneratoren und die sog. Deep Space Hibernation (DSH), also die weitgehende Abschaltung über viele Monate auf dem entferntestem Teil des Weges zur Energieeinsparung, zu nennen. In diesem Zustand (DSH) wurde auch die Möglichkeit eines sog. Safemodes unterdrückt, da ein Umschalten in diesen Sicherheitsmodus zu viel Energie gekostet hätte, so dass nicht genug Wärme über die internen Heizelemente hätte produziert werden können. Ein Einfrieren des Hydrazins, welches als Treibstoff an Bord war, wäre die Folge gewesen.

Weiterhin wurde mit der Navigationskamera eine weitgehend autonome Navigation am Kometen realisiert. Dabei wurden trotz der sehr geringen Gravitation (1/10.000 der Erdanziehung) „keplersche“, also gravitativ an den Kometenkern gebundene Orbits, geflogen. Für die Navigation innerhalb der Kometen-Koma wurden spezielle Algorithmen programmiert, um die auf den Aufnahmen der Navigationseinrichtungen dominierenden Staubpartikel von den Fixsternen zu trennen. Demnach konnten aus einem Bild jeweils bis zu 10.000 Staubpartikel herausgerechnet werden. Trotzdem kam es auch wegen des Staubs zu einem Safemode in unmittelbarer Nähe des Kometen. Die Sonde ging auf einige Hundert Kilometer Abstand, orientierte die Hauptantenne dank der Sternennavigation auf die Erde und wartete auf Befehle. Sie konnte danach den regulären Betrieb wieder aufnehmen.

Grundsätzlich wäre auch noch eine zweite Rückfallebene implementiert gewesen, diese wurde aber nie benötigt. Im Falle einer längeren Kommunikationsunterbrechung und eines Verlusts der Orientierung der Hochgewinnantenne zur Erde, hätte die Sonde selbständig sich zunächst an der Sonne orientiert und dann spiralförmig darum herum nach der Erde gesucht, bis sie wieder Kontakt mit einer Bodenstation aufgenommen hätte.

Eine weitere anspruchsvolle Aufgabe war es den Lander Philae, welcher vom DLR entwickelt und gebaut wurde, abzusetzen. Auch wenn Airbus für die Funktion des Landers nicht verantwortlich war, wurde auf die entsprechende Frage eines Teilnehmers berichtet, dass die Fehlfunktion der Harpunen höchstwahrscheinlich auf das Schrumpfen der Treibsätze über die lange Flugzeit zum Versagen führte. D.h. die Auslösemechanismen haben zwar funktioniert, die Zündfunken haben aber den (ungeplanten) Abstand zu den Treibsätzen nicht überwunden.

Beim Bau der Raumsonde Rosetta waren unter der Projektleitung von Airbus 96 Firmen aus 16 Ländern beteiligt.

Da die Vorträge sich durch die fachkundigen Fragen und die ausgiebigen Diskussionen länger hinzogen als geplant, wurde der Vortrag für ein reichhaltiges, von Airbus zur Verfügung gestelltes Mittagessen unterbrochen.

Cluster

Auch zu den immer noch in Betrieb befindlichen Cluster-Satelliten berichtete Herr Lautenschläger über Entwicklung, Bau und Betrieb. Ziel der aus vier gleichen Einheiten bestehenden Satellitenkonstellation ist es die Interaktion zwischen Sonne und Erdmagnetfeld zu messen und zu erforschen.

Die Raumflugkörper sind auf polaren, stark elliptischen Bahnen (Apogäum ca. 1/3 der Mondentfernung) unterwegs. Ursprünglich war bei ihrem Start im Jahr 2000 eine Einsatzzeit von wenigstens 3,5 Jahren geplant. Kürzlich wurde die Mission bis 2020 verlängert!

EarthCare

Über EarthClouds, Aerosols and Radiation Explorer, kurz EarthCare, berichtete Markus Huchler (Project Manager EarthCare) in einem prägnanten Vortrag. Airbus entwickelt und baut den Erdbeobachtungssatelliten im Auftrag der ESA.

Mit EarthCARE sollen Wolken, Aerosole und Rückstrahlung der Erdatmosphäre untersucht werden. Geplant ist ein polarer Orbit mit ungefähr 400 km Höhe über dem Erdboden. Innerhalb von 25 Tagen soll die Erdatmosphäre jeweils einmal komplett abgetastet werden. Der zukünftige Erdbegleiter wird eine Masse von rund 2,35 t haben. Davon entfallen ca. 1 t auf den Satellitenbus, 1 t auf die Instrumente und etwa 350 kg auf den Treibstoff. Die Solarpaneele sollen ungefähr 1,6 kW an elektrischer Leistung generieren. Die Datenrate für den Downlink wird bei 1 Mbps liegen. Für Entwicklung und Bau wurden 113 Unteraufträge an Firmen aus 18 Ländern vergeben.

Bedingt durch Verzögerungen bei den von verschiedenen Forschungseinrichtungen beigestellten Instrumenten hat sich die Fertigstellung immer wieder verzögert. Beispielsweise das von der japanischen Raumfahrtorganisation JAXA entwickelte und gebaute Cloud Profiling Radar (CPR) (pdf) wurde bereits 2017 testweise bei Airbus in Friedrichshafen mit dem Satellitenbus verbunden. Das Instrument befindet sich jedoch wieder in Japan und muss weiter angepasst werden. Daher wird das Projekt in eine Art „Stand-By-Modus“ versetzt, d.h. das Projektteam wird drastisch reduziert und die bereits gebaute Hardware unter Reinraum-Bedingungen eingelagert. Erst wenn die ausstehenden Messinstrumente zur Verfügung stehen, wird die Mitarbeiterzahl wieder hochgefahren, die Integration abgeschlossen, die notwendigen Testläufe durchgeführt und die eigentliche Startkampagne begonnen.

MetOp (erste Generation)

Aus organisatorischen Gründen folgte dann ein Vortrag von Fred Tanner (Former Head of ESA Projects in ENS) über die MetOp-Wettersatelliten der ersten Generation, während der Vortrag über die zweite, in Entwicklung befindliche Generation bereits am Vormittag stattfand. Herr Tanner kürzte daher seinen Vortrag um die grundsätzliche Funktion und Aufgabe von Wettersatelliten und konzentrierte sich auf die spezifischen Eigenschaften. So sind die MetOp-Satelliten auf dem sog. 9:30-Uhr-„Morgenorbit“ unterwegs. Das bedeutet die Satelliten überqueren jeweils auf dem absteigenden Knoten ihrer Bahn (von Norden kommend) den Erdäquator bei der lokalen Zeit von 9:30 Uhr am Morgen. Diese zeitlich fixe Wiederholung sorgt dafür, dass die entsprechenden Messungen immer unter gleichen Beobachtungsbedingungen erfolgen und somit untereinander vergleichbar sind.

Internationale Zusammenarbeit bei der Wetterbeobachtung ist selbstverständlich. Die US-amerikanische Wetterbeobachtungsorganisation NOAA betreibt ihre Satelliten in einem sog. Nachmittagsorbit und ergänzt so die Datenbasis mit entsprechenden Messungen.

MetOp A ist seit 2005 im Einsatz, MetOp B seit 2012. Der dritte Satellit dieser Generation von Eumetsat betriebener Wettersatelliten soll voraussichtlich im September diesen Jahres starten. Alle drei Satelliten sind im Prinzip baugleich. Damit soll die Vergleichbarkeit der Messdaten über einen langen Zeitraum gewährleistet werden. Das ursprünglich von den USA beigestellte HIRS (High-resolution Infrared Radiation Sounder) wird allerdings bei MetOp C fehlen, da es nicht mehr gebraucht wird. Trotzdem wird zumindest ein Massensimulator an seiner Stelle an Bord sein, um die wesentlichen physikalischen Eigenschaften den beiden Vorgängern weitestgehend anzunähern.

Insgesamt sind bei den MetOp-Satelliten jeweils 13 Messinstrumente an Bord, das gesamte Raumfahrzeug wiegt rund 4 t, davon entfallen etwa 2 t auf das Nutzlastmodul. MetOp C wird mit einer Sojus von Kourou aus starten.

Zur Herstellung und Integration wurde die Arbeitsweise bei Airbus erklärt. Um einen zentralen Rundkörper werden in zwei Segmenten übereinander jeweils vier Paneele angebracht. Auf jedem Paneel können Installationen, Messgeräte und technische Einrichtungen montiert werden. Wobei üblicherweise diese Paneele vorab einzeln bestückt und u.U. ganze Baugruppen darauf installiert werden. Wenn möglich werden diese bereits separat geprüft und getestet, bevor sie mit dem eigentlichen Satellitenbus verbunden werden. Durch diese modulare Bau- und Arbeitsweise können verschiedene Arbeitsschritte parallel durchgeführt werden und gegenseitige Abhängigkeiten vermindert werden. Selbstverständlich wird auch der komplett integrierte Satellit weiteren umfassenden Tests unterzogen. Eine nachträgliche Überprüfung und Anpassung einzelner Komponenten wird erleichtert, da die Paneele auch relativ einfach wieder demontiert werden können.

Besichtigung Neubau Integrations- und Technologiezentrum (ITC)

Nach den Vorträgen wurden die Raumfahrtenthusiasten in zwei Gruppen in das seit langem genutzte Integrationszentrum (IC, Dr. Berthold Vogt, Head of Space Integration Center) und den Neubau des Integrations- und Technologiezentrums (ITC, Christopher Hess, Head of Mechanical Products) geführt.

Das ITC steht kurz vor der Fertigstellung und wandelt sich gerade von einer Baustelle in einen funktionsfähigen Reinraum. Daher bot die Besichtigung die einmalige Gelegenheit für Außenstehende sich in einem hallenartigen Reinraum der Klasse 5 bis 8 aufzuhalten. Sobald die Inbetriebnahme beginnt, werden Besichtigungen nur noch von außen, d.h. durch Sichtfenster aus dem zukünftigen Konferenzbereich möglich sein. Die Halle bietet die Möglichkeit bis zu 8 Satelliten gleichzeitig zu integrieren. Die Halle ist in drei verschiedene Raumhöhen gegliedert. An der höchsten Stelle können Satelliten bis zu einer Gesamthöhe von 17 m zusammengebaut werden.

In Europa gibt es sonst keine vergleichbare Integrationshalle, nur in den USA gibt es, soweit bekannt, eine ähnliche Möglichkeit. Diese maximale Raumhöhe wurde gezielt gewählt, um sich für Entwicklung und Bau des von der ESA geplanten Röntgenteleskops Athena bewerben zu können. Allerdings kann ein entsprechend großer Satellit nicht im Ganzen die Halle verlassen und muss in drei Teile zerlegt werden.

Ein besonderes Merkmal ist der fließende Übergang von den Reinraumklassen 5 (ungefähr 100 Partikel pro Kubikfuß) bis 8 (ungefähr 100.000 Partikel pro Kubikfuß). Die gefilterte Luft wird über die komplette Wand in dem Bereich mit der höchsten Reinheitsklasse eingebracht und durch Öffnungen im Boden wieder abgesaugt. Daran schließen sich die Bereiche mit niedrigeren Reinheitsklassen ohne Abtrennungen an. Dadurch kann eine flexible und ablauforientierte Integration gewährleistet werden ohne dass Bauteile oder ganze Satelliten gekapselt, ausgeschleust, transportiert und in anderen Montagehallen wieder ausgepackt werden müssen.

Insgesamt werden in der großen Halle und in im gleichen Gebäude untergebrachten kleineren Reinräumen im Vollbetrieb rund 800.000 m³/h Luft umgewälzt werden.

Besichtigung Integrationszentrum (IC)

Im Gegensatz zum noch im Bau befindlichen ITC kann der seit langem genutzte Reinraum nur über eine Besuchergalerie besichtigt werden. Von dort hat man einen sehr guten Überblick über die eng gestaffelt aufgereihten, in unterschiedlichen Stadien der Fertigstellung begriffenen, Satelliten. Darunter waren Sentinel und der bereits in einem Vortrag vorgestellte EarthCare. Wobei daran insbesondere die beschriebene modulare Bauweise und das Fehlen einiger größerer Messinstrumente deutlich wurde.

Ausklang des ersten Exkursionstages

Nach den zahlreichen durch die vielen Fachfragen und Diskussionen in die Länge gezogenen Vorträgen und den hochinteressanten Besichtigungen war die verfügbare Zeit bis zur letzten Minute ausgenutzt, so dass die Teilnehmer gerade noch rechtzeitig für ein spätes Abendessen in die Jugendherberge zurückkehrten.

Zum Abschluss eines vollgepackten Tages gab es für Interessierte noch einen russischen Raumfahrtfilm zu sehen.

Dienstag 08.05.2018

Führung durch das Dornier-Museum in Friedrichshafen

Der Tag begann wie der vorherige mit einem reichhaltigen Frühstück und führte dann ins Dornier-Museum nach Friedrichshafen. Ein ehemaliger langjähriger Dornier-/Astrium-Mitarbeiter führte die Gäste durch das 2009 eröffnete Luft- und Raumfahrtmuseum. Neben den historischen Anfängen der Luftfahrt mit konkretem Bezug zu Friedrichshafen (Zeppelin-Werke) wurden einige herausragende Entwicklungen des Firmengründers Claude Dornier vorgestellt. Von besonderem Interesse waren natürlich die Aktivitäten der Fa. Dornier im Bereich der Raumfahrt. Beispielsweise wurden die europäischen Erdbeobachtungssatelliten ERS (European Remote Sensing Satellite) und die von Dornier gebaute Faint Object Camera des Hubble-Weltraumteleskops vorgestellt.

Die Herausforderungen bei der Herstellung von Hohlleitern für Radarantennen mit synthetischer Apertur wurden anschaulich am Beispiel eines entsprechenden Ausstellungsstücks aufgezeigt.

Im Anschluss an die Führung hatten Interessierte die Gelegenheit den Flugsimulator mit einem originalen DO 27 Cockpit für einen virtuellen Rundflug über den Bodensee und in das benachbarte Ausland zu nutzen. Außerdem konnte das Museum auf eigene Faust erkundet werden.

Das Mittagessen nahmen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer auf der Aussichtsterasse des DO-X Restaurants mit Blick auf landende und startende Luftfahrzeuge ein. Neben den Privat- und Verkehrsflugzeugen die den Bodensee Airport Friedrichshafen nutzten wurde vor allem der Zeppelin NT bei einer Reihe von Starts und Landungen bewundert.

Offener Brief von Raumfahrer Net „Wir wollen Bilder“ zur Mission Rosetta aus dem Jahr 2014

Am Nachmittag hatte das Dornier Museum das sog. DO-Labor, die ehemalige Seehütte von Claude Dornier, welche vor einigen Jahren im Dornier Museum wiederaufgebaut wurde, zur Verfügung gestellt. Zu diesem Programmteil konnte Dr. Holger Sierks (OSIRIS Principal Investigator) vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen begrüßt werden.

Karl Urban, einer der Gründer von Raumfahrer Net, hielt einen Vortrag über den Offenen Brief vom 15. Juli 2014 zur Mission Rosetta. Damals wünschten sich die Community und die Öffentlichkeit mehr Bilder und insbesondere eine schnellere Veröffentlichung. Er machte deutlich dass Raumfahrer Net und das Raumcon-Forum auf der selben Seite wie die Wissenschaftler stehen. Er verwies hierzu auf die Präambel der Satzung des gemeinnützigen Vereins.

„Als Teil einer jungen Generation im Herzen Europas, aus Ost und West, sind wir zusammengetroffen, um auf Basis dieser Satzung einen Verein zu gründen, die Öffentlichkeit vom Nutzen der friedlichen Erforschung des Weltalls zu überzeugen und als junge Generation unseren Beitrag dazu zu leisten.“

Er berichtete, dass die Reaktionen der ESA und der beteiligten Forscher zunächst ablehnend, dann eher widersprüchlich waren. Er zeigte auch weitere Reaktionen in Internet-Blogs, Zeitschriften, Tageszeitungen und in der Sendung nano auf 3Sat auf. Die ESA befürchtete zunächst eine Konkurrenz zu den hochauflösenden OSIRIS-Kameras, schwenkte nach kurzem Zögern aber um, und stellte zumindest die Bilder der Navigationskamera zügig zur Verfügung. Schließlich wurden alle NavCam-Bilder unter eine Creativ Commons Lizenz gestellt.

Während der ganzen Zeit gab es einen Austausch mit der ESA, eine offizielle Reaktion des MPS wurde jedoch vermisst. Die Veröffentlichung der OSIRIS-Bilder erfolgte jeweils mit Monaten Verzögerung (proprietäre Periode) und ist noch nicht abgeschlossen. Erst der persönliche Kontakt zwischen Holger Sierks und Karl Urban brachte mehr Klarheit und weitere Gespräche in Gang.

Holger Sierks stellte sich der Diskussion und verwies darauf, dass die Datenrate von Rosetta beim Kometen stark limitiert war und daher jedes Instrument und die Navigation der Sonde mit starken Beschränkungen auskommen mussten. Die Navigation beanspruchte dann sogar eine höhere Datenrate als ursprünglich geplant. Um dies wieder etwas auszugleichen wurden dann auch OSIRIS-Bilder zur Navigation herangezogen, so dass wiederum die Übertragung einiger NavCam-Bilder eingespart werden konnte.

In der Diskussion wurde deutlich, dass tatsächlich die Gefahr von missbräuchlicher Nutzung fremder Daten in der Wissenschaftscommunity besteht. So wurde einer Fachzeitschrifteine Arbeit angeboten, welche auf Bildern beruhte, die keinen offiziellen Weg nahmen. Auch andere Beispiele von „Leaks“ wurden besprochen, bei denen sensationelle Bilder und Daten von anderen Forschern vor der eigentlichen offiziellen Vorstellung an die Öffentlichkeit weitergegeben wurden.

Karl Urban verwies auf „Best Practice“-Beispiele, z.B. werden bei einigen NASA-Missionen (Curiosity, New Horizon) Bilder praktisch unmittelbar nach dem Downlink veröffentlicht. Es gibt auch Projekte mit voller Datenfreigabe für alle. Bei GAIA mussten sogar alle interessierten Wissenschaftler abwarten bis der offizielle Sternenkatalog für alle veröffentlicht wurde, bevor sie sich damit befassen konnten.

Laut Holger Sierks wurden bisher rund 170 Arbeiten basierend auf OSIRIS-Daten (während der Mission am Kometen aufgenommen) veröffentlicht. Er betonte, dass Europa bei der Kometenforschung noch ein Neuling war, im Gegensatz zur NASA bzw. den USA. Deshalb war eine proprietäre Phase unumgänglich, um selbst eine Chance zu haben, entsprechende Auswertungen und Forschungsergebnisse zu veröffentlichen. Auch waren die ESA und das OSIRIS-Team auf die entsprechende Öffentlichkeitsarbeit nicht vorbereitet. Es gab kein Budget, kein Personal und kein Konzept. Erst im Laufe des Projekts wurde diese Anforderung erkannt und reagiert. Letztlich wurde die Arbeit der ESA auch in diesem Feld sogar von allen Seiten gelobt. Das MPS hat mit der Hochschule Flensburg eine Ausstellung zu Rosetta und 67/P erarbeitet, welche in zahlreichen Einkaufszentren zumindest im Norden der Bundesrepublik gezeigt wurde.

Die in den verschiedenen OSIRIS-Katalogen veröffentlichten Bilder mit „nur“ 512 x 512 Pixeln Auflösung sind die Originalbilder, die auch dem MPS zur Verfügung stehen. Wegen der bereits beschriebenen begrenzten Datenrate wurde entschieden, einen Teil der Bilder bereits auf der Sonde stark zu komprimieren und zu verkleinern. Dafür konnte die Zahl der Bilder die übertragen wurden deutlich erhöht werden.

Holger Sierks sieht das Alleinstellungsmerkmal des MPS bezüglich der Fähigkeit wissenschaftliche Kameras zu konstruieren, zu bauen und zu betreiben gefährdet. Die Finanzierung solcher Aktivitäten ist sehr stark von der Unterstützung durch die politischen Entscheidungsgremien abhängig. Diese wiederum sehen vor allem den wissenschaftlichen Output, d.h. wie viele „Papers“ produziert werden, als zu erzielenden Gegenwert an. Werden Daten ohne ausreichende proprietäre Phase an die Wissenschaftsgemeinde ausgegeben, sinkt der Anreiz entsprechende Projekte zu fördern.

Trotzdem wird es wahrscheinlich in absehbarer Zeit noch einmal eine Kamera-Mission mit Beteiligung des MPS geben. Eine voll flugtaugliche Reservekamera der Sonde DAWN wird bei der Mission AIDA mitfliegen. Die Daten dieser Mission werden allerdings sofort veröffentlicht werden. Was danach kommt ist sehr unsicher.

Im Zusammenhang mit der Diskussion über die Freigabe von Bildern und Daten der Rosetta-Mission in 2014, zeigte sich Holger Sierks erschüttert über den Umgangston im Internet und den sog. sozialen Medien. Er berichtete über unangemessene Angriffe. Ein Phänomen, das auch die Raumcon-Foristen und Mitglieder von Raumfahrer Net betroffen machte.

67/P – Der Rosetta Komet

Nach der angeregten und fruchtbaren Diskussion über die Bilder- und Datenfreigabe bei Rosetta hielt Holger Sierks noch einen spannenden Vortrag über die Mission, die OSIRIS-Kameras und den Beitrag des MPS. Die ersten Planungen und Vorarbeiten begannen bereits 1985, der Start erfolgte 2004. Die eigentliche Mission der Sonde endete 2016, die Auswertung der Daten hält aber noch an. Das MPS stellte zwei Kameras zur Verfügung und war für deren Betrieb verantwortlich: Narrow Angel Camera (NAC) und Wide Angel Camera (WAC). Jede Kamera hatte eine Masse von etwa 10 – 12 kg.

Eine besondere Herausforderung war die Datenverarbeitung, da durch den ständigen Beschuss mit Sonnenpartikeln und kosmischer Strahlung unzählige Artefakte in den Aufnahmen enthalten sind.

Er berichtete auch über einige wissenschaftliche Erkenntnisse, so erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit von 67/P bei jedem Umlauf um die Sonne. Dies wird auf die asymmetrische Form und die damit ungleichmäßige Abstrahlung des Kometenkerns zurückgeführt. Auch verliert der Süden des Kometen mehr Staub, da dieser Bereich in Sonnennähe stärker beschienen wird als der Norden. Gleichzeitig lagert sich auf der Nord-Hemisphäre mehr Staub ab, als dort ins All geschleudert wird. Insgesamt verliert der Nukleus bei jedem Sonnenumlauf eine signifikante Masse. Die Dichte des Körpers ist sehr niedrig, ähnlich Kork. Die Gravitation erreicht nur etwa ein 1/10.000 der Erdanziehung. Dass, zumindest an der Oberfläche, organische Bestandteile mit einem Anteil von ca. 45 % festgestellt wurden, hat sogar die Wissenschaftler überrascht.

Nach weitgehend einhelliger Meinung der Forscher ist 67/P aus ursprünglich zwei getrennten Körpern entstanden. Hinweise darauf gibt z.B. der schichtweise Aufbau der beiden Hauptkörper. Diese jeweils ca. 20 m dicken Schichten wurden wahrscheinlich während der Bildung der Urkörper in der Akkretionsscheibe, aus der unser Sonnensystems entstanden ist, abgelagert. Die Schichtung und Orientierung deutet darauf hin, dass beide Teile separat entstanden sind und sich erst später aneinander angelagert haben. Man geht allerdings davon aus, dass diese Verbindung schon sehr früh erfolgte, da sie mit recht geringer Relativgeschwindigkeit erfolgt sein muss. Das scheint wiederum nur möglich zu sein, wenn gleichzeitig noch größere Menge Gas vorhanden war, um die Bewegung der festen Körper zu bremsen. Das Gas wiederum war nach aktueller Lehrmeinung bereits rund 3 Mio. Jahre nach Entstehung der Sonne verschwunden bzw. aus dem Sonnensystem „vertrieben“.

Es gibt noch viele Phänomene und Eigenschaften die noch wenig verstanden sind. Es gibt beispielsweise auf der Oberfläche zahlreiche „Bolder“, Körper die wie Felsen aussehen, jedoch wegen der geringen Dichte eher nicht mit massiven Steinen zu vergleichen sind. Diese Brocken mit Ausdehnungen von einigen Dezimetern bis Metern haben teilweise erstaunlich glatte Flächen, die an Abbruchflächen erinnern. Es ist noch völlig unklar, wie diese glatten Oberflächen entstanden sind bzw. vielleicht noch entstehen.

Der Komet erzeugt gigantische Staubfontänen, die teilweise auch bis eine Stunde nach Sonnenuntergang anhalten. Damit der Staub den Kameras nicht schadet waren diese mit einem Verschlussmechanismus ausgestattet. In zwei Jahren aktiver Zeit am Kometen, waren diese nur ca. 40 h für die reine Belichtungszeit offen. Die Kameraoptiken waren dadurch effizient vor Verstaubung geschützt.

Die besondere Leistungsfähigkeit konnten die Kameras bei der Aufnahme von Philae an seinem letztendlichen Landeort in einer dunklen Felsspalte unter Beweis stellen. Die entsprechende Aufnahme zeigt bei normaler Ausleuchtung an dieser Stelle ein sattes Schwarz. Allerdings waren die Sensoren so empfindlich, dass sie alleine durch das von der Oberfläche zurückgestrahlte Sonnenlicht (die Albedo beträgt nur rund 6 %) Philae abbilden konnten.

Der hochinteressante mit zahlreichen spektakulären Aufnahmen gespickte Vortrag versöhnte die Anwesenden über die teilweise lange Wartezeit bis zur Veröffentlichung dieser Bilder hinweg. Man will weiter im Gespräch bleiben.

Den Abend verbrachten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer in intensiven Fachgesprächen.

Mittwoch 09.05.2018

„Warum ist der Journalismus so schlecht?“

Der Veggie-Day in der Jugendherberge Lindau startete mit einem gesunden Frühstück. Da keine Exkursionen geplant waren blieb viel Zeit für Vorträge und Diskussionen im Veranstaltungsraum. Den Auftakt übernahm Karl Urban mit einem Grundsatzvortrag mit dem Titel „Warum ist der Journalismus so schlecht?“.

Als Einstieg griff er auf ein Zitat aus einem Artikel zurück, in dem die Falcon Heavy versehentlich zu einem 1.400.000 Tonnen Monster gemacht worden war. Weitere Beispiele fehlerhafter Beiträge in Print- und Onlinebeiträgen unterstützten den Eindruck, dass es Mängel in der journalistischen Qualität gibt.

Zum besseren Verständnis des Problem schilderte er zunächst, wie üblicherweise ein journalistischer Text entsteht. Am Anfang steht eine Idee für einen Beitrag, das kann von einer Redaktion ausgehen oder von einem Autor einer Redaktion vorgeschlagen werden. Wenn der verantwortliche Redakteur der ersten Ideenzusammenfassung zustimmt, beginnt der Autor mit einer möglichst umfassenden Recherche. Er versucht sich sachkundig zu machen, führt Interviews und versucht Hintergründe zu beleuchten. Ein Textentwurf geht an den Redakteur, dieser redigiert den Text, macht den Einstieg griffiger und sorgt für einen besseren sprachlichen Fluss. Ein längerer Text kann mehrmals zwischen Autor und Redakteur hin- und hergehen, bevor beide damit zufrieden sind. In ganz wenigen Redaktionen folgt dann ein sogenanntes „fact checking“. Meist unterbleibt dieses jedoch wegen Personal- und Geldmangel. Im Lektorat werden dann meist nur noch Rechtschreibung, Grammatik und Ausdruck geprüft.

Generell geht der Anteil der Print-Medien, also gedruckte Zeitungen und Zeitschriften am Medienmarkt immer mehr zurück. Nicht nur die Auflagen sinken, auch die Redaktionen werden verkleinert. Wissenschaftsjournalisten sind nur noch in wenigen Redaktionen vertreten. Auch bei den öffentlich-rechtlichen Anstalten wird im Wissenschaftsbereich gekürzt.

Es gibt Gegenbewegungen bei stiftungsfinanzierten Einrichtungen und Autoren schließen sich zu Genossenschaften zusammen.

Entwicklungsstand bei der BFR (Big Falcon Rocket)

Joachim Boensch berichtete über die neuesten Erkenntnisse und Spekulationen im Zusammenhang mit der Entwicklung der BFR genannten Großrakete von SpaceX. Zunächst wies er darauf hin, dass mit BFR – Big Falcon Rocket das ganze Trägersystem, BFS – Big Falcon Spaceship das eigentliche Raumschiff und mit BFB – Big Falcon Booster die erste Stufe bezeichnet werden.

Er erläuterte das Landeverfahren des BFS (Heck voraus) und ging auf die Tankverfahren am Start- und Landeplatz sowie zwischen Tanker und Raumschiff im Orbit ein. Die regenerativ gekühlten Vakuum-Triebwerksdüsen des BFS sind eine Besonderheit, da Vakuumtriebwerke üblicherweise strahlungsgekühlt arbeiten. Durch die enge Anordnung und die massivere Ausführung, um z.B. bei der Landung in der Atmosphäre nicht beschädigt zu werden, kann durch Strahlung alleine die Abwärme nicht ausreichend abgeführt werden.

Da es zu den Fortschritten bei SpaceX nur wenige konkrete Aussagen gibt, werden sichtbare bauliche Aktivitäten sehr genau verfolgt. So wird in McGregor, Texas ein ursprünglich aufgelassener Teststand plötzlich weitergebaut bzw. einer neuen Funktion zugeführt. Wassertanks und andere Einrichtungen deuten darauf hin, dass dort demnächst Tests größerer Einheiten durchgeführt werden. Unsicher ist, ob hier vollständige Raptor-Triebwerke oder gar ganze Stufen getestet werden sollen.

Einige Einrichtungen für die spätere Produktion der BFR wurden bereits beschafft. So wurde in einer provisorischen Halle im Hafen von San Pedro bei Los Angeles eine große walzenartige Maschine aufgestellt, mit der voraussichtlich die Hüllen von Tanks oder Stufen aus Kohlefaser gefertigt werden sollen.

Für die endgültigen Produktionsstätten wurde eine weitere Fläche im Hafen von San Pedro langfristig durch SpaceX angemietet. Dort können auch große Schiffe oder Bargen anlegen.

Neben dem Flug zum Mars und den Point-to-Point-Verbindungen auf der Erde wurde auch der denkbare Ablauf einer BFR-Mondmission beschrieben. Demnach würde eine BFS mit den Astronautinnen und Astronauten zusammen mit einem BFS-Tanker in einen niedrigen Erdorbit geschossen und dann mit neun weiteren Starts von Tankern wieder aufgetankt werden. In einem hoch elliptischen Erdorbit würde dann der erste Tanker letztmalig das BFS auftanken bevor dieses endgültig zum Mond fliegt. Nach einer Landung würde das BFS ohne Treibstoffproduktion auf der Mondoberfläche mit den mitgebrachten Treibstoffen wieder zur Erde zurückkehren. Demnach könnten mit dieser Methode bis zu 150 t Nutzlast auf einmal auf den Mond gebracht werden.

Nach dem Mittagessen stand der Nachmittag den Teilnehmerinnen und Teilnehmern zur freien Verfügung. Viele besuchten die Altstadt von Lindau und genossen das schöne Wetter am Hafen.

KI in der Raumfahrt

Am Abend sammelte Thomas Brucksch Statements der Teilnehmerinnen und Teilnehmer zum Thema Künstliche Intelligenz (KI), Fluch oder Segen? Die Meinungen gehen erwartungsgemäß weit auseinander. Er führte durch die Entwicklung der KI und ihrer kritischen Diskussion.

Als Beispiel einer Anwendung nannte er CIMON einen innerhalb des Weltraumlabors Columbus auf der Internationalen Raumstation ISS flugfähigen interaktiven künstlichen Assistenten, der Alexander Gerst unterstützen soll. Technisch beruht das von Airbus, IBM, DLR und der Ludwig-Maximilians-Universität in München gemeinsam entwickelte System auf Watson von IBM.

Ein weiteres Einsatzgebiet für KI und Deep Learning Technologie ist die Auswertung und Identifizierung von Mustern in astronomischen Daten. Hier forscht das Heidelberger Institut für theoretische Studien (HITS).

Die KI-Techniken erläuterte Thomas Brucksch am Beispiel von AlphaGo, ein Computersystem, dass den spielstärksten Go-Spieler der Welt in einem Match über 10 Spiele 9:1 geschlagen hat. Eine Kombination aus Monte Carlo Tree Search, massiv paralleler Verarbeitung und Neuronalem Netz von gelernten und generierten Wissen ermöglichte erst 2016 diese Leistungen.

KI-Systeme sind somit zwar in der Lage, die „besseren“ Entscheidungen zu treffen und könnten dazu verleiten, sich auf die Technik zu verlassen, erklären können sie ihre Entscheidung aber nicht.

Den Abschluss seines Vortrags bildete eine Beschreibung des dystopischen Kurzfilms „Slaughterbot“, welchen man bei YouTube findet.

Diskussion zum Stand der Dinge im Raumcon-Forum

Eine angeregte Diskussion zum Stand der Dinge im Raumcon-Forum ergab sich aus einer Umfrage dort. Generell stand die Frage im Raum, ob die Teilnehmerinnen und Teilnehmer eine schlechte Stimmung im Forum wahrnehmen und der Meinung seien, dass der Ton rauer geworden sei. Dies wurde von den meisten Anwesenden bestätigt. Auch Holger Sierks hatte in der Diskussion im Anschluss an seinen Vortrag am Dienstag bereits auf ähnliche Erfahrungen im Internet und den sog. sozialen Medien hingewiesen.

In der angeregten Diskussion wurde die Situation ausführlich besprochen und einige Vorschläge für Verbesserungen an der Forumstechnik, dem Umgang der Moderatoren mit „Trollen“ und den Möglichkeiten, die den einfachen Forumsteilnehmern zur Verfügung stehen, gemacht. Die anwesenden Administratoren und Moderatoren wollen die Ergebnisse der Umfrage und der Diskussion intern mit den nicht anwesenden Teammitgliedern besprechen und weitere Schritte einleiten.

Hierzu hat Andreas Weise ein Statement im Namen von Raumfahrer Net e.V. und des Teams des Raumcon-Forums verfasst.

Donnerstag 10.05.2018

Ausklang

Der letzte Tag hat traditionell kein vorgegebenes Programm. Die aufwändige Dekoration des Veranstaltungsraums wurde mit vereinten Kräften wieder abgenommen. Nach und nach verabschiedeten sich die Teilnehmerinnen und Teilnehmer und machten sich auf den Heimweg.

Eine schon etwas geschrumpfte Gruppe hielt noch ein kleines Brainstorming bezüglich des nächsten Treffens in 2019 ab. Neben dem Finden spannender Exkursionsziele ist vor allem die Suche nach einer bezahlbaren Unterkunft die größte Herausforderung bei der Planung eines Raumcon-Treffs. Bei beiden Punkten zeichnete sich relativ schnell ein möglicher Favorit ab. Genaueres wird zu gegebener Zeit im Forum und im Portal zu lesen sein.

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• Raumcon-Treff 2018 – Diskussion

Der Beitrag Jahrestreffen Raumcon-Forum und Raumfahrer Net 2018 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Klaus Donath. Quelle: ESA

Darauf hatte man lange gehofft: Das Bild, welches nun definitiv Philae zeigt, wurde am 05.09.206 veröffentlicht und am 2. September aus einer Distanz von nur 2,7 km über der Oberfläche aufgenommen. Schon seit langem bemühte man sich bei der ESA, den kleinen Lander zu finden und veröffentlichte bereits zahlreiche mögliche Kandidaten – Raumfahrer.net berichtete.

Die Bilder bestätigen auch Philaes Orientierung und machen klar, warum die Kontaktaufnahme nach seiner Landung am 14. November 2014 so schwierig war: Er liegt auf der Seite in einem schattigen Plätzchen mit nur einem kleinen verfügbaren Winkel zur Kommunikation. „Nach monatelanger Arbeit und Konzentrierung der Suche auf das nun vorliegende Areal bin ich sehr aufgeregt und begeistert, dass wir nun dieses wichtige Bild von Philae in Abydos präsentieren können,“ sagt Laurence O’Rourke von der ESA, der bisher die Koordination der Suche über die letzten Monate geleitet hat, zusammen mit der ESA, dem OSIRIS Team, dem Lander-Operationsteam sowie den Navigations-Centern von SONIS und CNES.

Philae wurde zuletzt gesehen, als er dabei fotografiert wurde wie er von der Oberfläche abgeprallt ist. Systeme die dafür sorgen sollte, dass sich Philae auf dem Kometen verankert, versagten. Allen voran das Kaltgassystem sowie die Harpune. Nach drei Tagen wissenschaftlicher Untersuchungen mit Hilfe der internen Batterie konnte nur im Juni und Juli 2015 noch zweimal Kontakt aufgenommen werden. Die Solarzellen konnten offensichtlich nicht genug Energie liefern und die Lage der Sonde erlaubte nur ein sehr eingeschränktes Sichtfeld zur Raumsonde Rosetta.

„Diese bemerkenswerte Entdeckung kommt am Ende einer langen und zermürbenden Suche“, sagt Patrick Martin, Missions Manager bei der ESA. „Wir dachten, Philae sei für immer verschwunden. Es ist unglaublich, dass wir ihn im letzten Moment gefunden haben“.

Ab dem 30. September wird der Orbiter Rosetta in seiner finalen Mission auf den Kometen geschickt und wird vor seiner Deaktivierung letzte Daten aus dem Ma’at Gebiet des Kometen schicken.

Rosetta Sonderseite bei Raumfahrer.net:

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• Philae gefunden!
• Statusthread Rosetta und Philae

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Erstellt von Viktoria Schöneich. Quelle: ESA

Rosetta und Philae: Ein neuer Blick auf Kometen
Die Rosetta-Mission, die sicher als eine der ambitioniertesten Missionen der ESA bezeichnet werden darf, hat unser Wissen über Kometen erheblich erweitert. Seit sie im August 2014 in den Orbit um 67P/Tschurjumov-Gerassimenko einschwenkte, versorgt sie die Öffentlichkeit mit spektakulären Bildern und die Wissenschaftsgemeinde mit wertvollen Daten. Unter anderem konnten bereits organische Verbindungen auf dem Kometen nachgewiesen werden, sein Magnet- und Gravitationsfeld wurde untersucht und der Periheldurchgang eines Kometen konnte erstmals aus nächster Nähe beobachtet werden. Die vollständige Auswertung der Daten wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen und so ist zu erwarten, dass wir auch nach Missionsende neue Erkenntnisse von Rosetta erhalten werden.

Ein weiterer Höhepunkt war sicherlich die weltweit beachtete Landung von Philae auf dem Kometen. Zwar lief bei diesem Novum der Raumfahrt nicht alles nach Plan, trotzdem konnte auch Philae wertvolle Daten sammeln, bevor ihm der Strom ausging. Es wurde unter anderem gezeigt, dass das Wasser wahrscheinlich nicht von Kometen auf die Erde gebracht wurde.

Wann endet die Mission und warum?
Eine Besonderheit von Rosetta ist, dass sie ihre Energie vollständig von ihren Solarzellen bezieht und deshalb eine genügend hohe Sonneneinstrahlung zum Betrieb benötigt. Entfernt sich Rosetta zu weit von der Sonne, muss sie in einen Hibernations-Modus heruntergefahren werden. In diesem Modus befand sie sich bereits von 2011-2014. Jetzt, da der Komet seinen Periheldurchgang hinter sich gebracht hat, entfernt auch er sich weiter von der Sonne. Im September/Oktober 2016 wird die Entfernung schließlich so groß sein, dass Rosetta nicht mehr genügend elektrischen Strom produzieren kann.

Ein weiteres Problem in diesem Fall ist die Kommunikation mit Rosetta. Ab diesem Herbst wird 67P von der Erde aus gesehen in die Nähe der Sonne rücken und kurzzeitig auch hinter ihr verschwinden. Die große Entfernung zur Erde wird weiterhin zu einer stark reduzierten Datenrate von 22-57 kbit/s führen. Beides zusammen bedeutet, dass der Kontakt mit Rosetta stark eingeschränkt oder unmöglich wird.

Bei diesen Bedingungen stellt sich natürlich die Frage, warum Rosetta nicht einfach wieder in den Winterschlaf versetzt und bei günstigeren Bedingungen geweckt wird. Das Hauptproblem ist hierbei, dass 67P sich weiter von der Sonne entfernen wird, als es auf der Hinreise der Fall war. Die Raumsonde ist also für diesen Kältefall nicht ausgelegt, eine Reaktivierung ist nicht garantiert. Ein weiterer Punkt ist, dass durch die geringe Anziehungskraft von 67P und durch seine unregelmäßige Form zahlreiche Manöver notwendig waren, die viel Treibstoff verbraucht haben. Es ist gut möglich, dass der verbleibende Treibstoff nicht mehr für eine vollwertige Nachfolgemission ausreichen wird. Und schließlich arbeiten die Instrumente nach der Missionsverlängerung im Juni 2015 schon jetzt länger, als es vorgesehen war. Die Gefahr, dass die Instrumente nach einer erfolgreichen Reaktivierung nicht mehr arbeiten können, ist also groß.
Aus diesen Gründen hat man sich entschlossen, Rosetta auf ihrem Kometen landen zu lassen.

Rosetta ist nicht der erste Orbiter, der seine Mission auf einem kosmischen Kleinkörper beenden soll. 2001 gelang es der NASA, die Raumsonde NEAR Shoemaker weitgehend unbeschadet auf dem Asteroiden Eros zu landen. Allerdings ist die Landung auf 67P durch sein unregelmäßiges Gravitationsfeld schwieriger, nach Angaben des Science Working Teams sogar komplexer als die Landung von Philae.
Innerhalb der nächsten Monate wird Rosetta auf eine immer niedrigere Umlaufbahn um ihren Kometen gebracht, was erst durch die verringerte Aktivität möglich ist. Hierbei wird – neben der Sammlung wissenschaftlicher Daten – auch das Gravitationsfeld in geringer Höhe vermessen, wovon die weitere Planung der Landungstrajektorie abhängt. Man erwartet durch die Unregelmäßigkeiten starke Schwankungen in der Apogäumshöhe und viele aufwändige Bahnmanöver. Zum Ende der Mission wird ein Orbit von lediglich einem Kilometer Höhe angestrebt, von dem aus man sich besonders hochwertige wissenschaftliche Daten verspricht. Nach Abschluss dieser Phase wird Rosetta auf Kollisionskurs gebracht, um am 30.09.2016 auf dem Kometen zu landen.

Während des Abstiegs soll es weiterhin Funkkontakt geben, um Bilder und Messungen, die während des Abstiegs vorgenommen werden, zur Erde zu senden. Beim Aufsetzen von Rosetta wird jedoch damit gerechnet, dass die langen Solarpaneele brechen und die Stromversorgung nur noch für kurze Zeit durch die Akkus erfolgen kann. Weiterhin ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Rosetta, ähnlich wie Philae, schräg zum liegen kommt und ihre High-Gain Antenne nicht mehr auf die Erde richten kann. Bereits eine Abweichung von einem halben Grad an der Erde vorbei würde nach Angaben der ESA zu einem Verlust der Kommunikation führen. Vermutlich werden wir also nach dem Aufsetzen nichts mehr von Rosetta hören.

Unabhängig vom Ausgang dieses Vorhabens wird die Absenkung des Orbits zum Missionsende sicherlich neue Details von 67P offenbaren. Auch ein Foto von Philae auf dem Kometen aus nächster Nähe ist bereits im Gespräch.

Ebenfalls bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite

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• Landung der Orbitersonde Rosetta auf Tschurjumow-Gerassimenko

Der Beitrag Rosetta soll auf ihrem Kometen landen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

Vor fast genau einem Monat – am 13. Juni 2015 – konnte der für die Kommunikation mit Philae zwingend benötigte ‚Kometenorbiter‘ Rosetta jedoch zur Freude der an der Mission beteiligten Forscher und Ingenieure erstmals wieder in Form einer zwar schwachen, aber stabilen Radiotransmission ein Lebenszeichen von seiner Tochtersonde registrieren. In den folgenden Wochen erfolgten die weiteren ‚Meldungen‘ des Kometenlanders jedoch nur sporadisch. Die entsprechenden Verbindungen waren dabei allerdings immer nur von kurzer Dauer und zudem relativ instabil (Raumfahrer.net berichtete). Ab dem 24. Juni 2015 konnte das für die Kontrolle des Landers zuständigen Team am Lander Control Center (LCC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln dann keine weiteren Signale von Philae empfangen.

Dementsprechend durchwachsen war die Stimmung der an der Mission beteiligten Mitarbeiter während der letzten Tage. Weder eine neue Flugbahn für den Kometenorbiter Rosetta noch dessen weitere Annäherung an die Oberfläche von 67P konnten eine erneute Kommunikation mit dem Lander ermöglichen. Aus den zuletzt empfangenen Telemetriedaten ließ sich allerdings auch nicht erkennen, dass sich Philae in größeren technischen Schwierigkeiten befindet. Die im Inneren des Landers gemessene Temperatur von null Grad Celsius ließ das Team des DLR sogar darauf hoffen, dass sich Philaes Batterie nun sogar wieder aufladen würde. Die Telemetriedaten haben jedoch auch zu dem Schluss geführt, dass offenbar eine der beiden Kommunikationseinheiten des Landers beeinträchtigt ist. Die zweite Einheit hat jedoch ohne erkennbare Funktionsstörungen gearbeitet.

„Wir haben Philae nie aufgegeben und sind optimistisch geblieben“, so Dr. Koen Geurts vom Lander-Kontrollteam des DLR.

Ein weiteres Lebenszeichen am 9. Juli 2015
Am 5. Juli wurde dem Kometenlander deshalb im Rahmen eines „Blind Commanding“ der Befehl übermittelt, das dort an Bord befindliche CONSERT-Instrument zu aktivieren. Bei dem „Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission“ – so der vollständige Name dieses Instruments – handelt es sich um eine Radiowellensonde zur ‚Durchleuchtung‘ des Kometenkerns. Mit einer auf dem Orbiter installierten Sendeanlage werden Radiosignale zu einem auf dem Kometenlander befindlichen ‚Gegenstück‘ ausgestrahlt, welche von dort zu dem Orbiter zurückgeschickt werden sollen. Bedingt durch die Rotation des Kometen und durch die Eigenbewegung des Orbiters durchdringen diese Radiosignale auch das Innere des Kometen 67P und werden dabei leicht verändert. Durch die Auswertung der veränderten Signale können die an der Mission beteiligten Wissenschaftler Informationen über den inneren Aufbau und die Struktur des Kometenkerns ableiten.

Allerdings reagierte Philae zunächst nicht auf den Befehl einer Aktivierung von CONSERT, welcher daraufhin am 9. Juli erneut gesendet wurde. Und tatsächlich erfolgte diesmal eine Bestätigung. Der Kometenlander Philae hat noch am selben Tag ‚geantwortet ‚ und zwischen 19:45 und 20:07 MESZ erneut Daten gesendet. Auch wenn die Verbindung dabei erneut mehrfach abbrach, so blieb der gestrige Kontakt zu Philae doch trotzdem über insgesamt zwölf Minuten stabil.

„Philaes Lebenszeichen beweist uns, dass die Kommunikationseinheit am Lander weiterhin funktioniert und unsere Kommandos empfängt“, so Dr. Koen Geurts. Gegenwärtig sind die Experten des DLR mit der Auswertung der empfangenen Daten beschäftigt. „Wir sehen bereits, dass wir mit unserem Kommando, das wir am 9. Juli gesendet haben, das CONSERT-Instrument erfolgreich eingeschaltet haben.“

Allerdings gibt der Lander seinem verantwortlichen Team auch weiterhin Rätsel auf. „Wir haben noch keine genaue Erklärung, warum er sich jetzt gemeldet hat und in den vergangenen Tagen nicht“, so Dr. Geurts weiter. So wurde zum Beispiel während der vergangenen zwei Wochen die Flugbahn des Orbiters nicht mehr verändert. Rosetta hätte somit eigentlich bereits während der letzten Tage weitere Signale von Philae empfangen sollen.

Die Tatsache, dass der Lander am gestrigen Tag auf die Kommandos reagiert hat, stellt für die Mitarbeiter des Philae-Teams jedoch eine gute Nachricht dar. Sollte es in Zukunft gelingen, eine stabile Funkverbindung mit längeren und vorhersagbaren Kontaktzeiten zu Philae zu etablieren, so könnte der Lander auch seine wissenschaftlichen Instrumente wieder zum Einsatz bringen.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Komet 67P – Gewaltige Hohlräume führen in die Tiefe (4. Juli 2015)
• Rosetta: Bisher nur unregelmäßiger Kontakt zu Philae (27. Juni 2015)
• Rosetta entdeckt Wassereisablagerungen auf 67P (25. Juni 2015)
• Kometensonde Rosetta: Dritter Kontakt mit Philae (20. Juni 2015)
• Rosetta ändert die Flugbahn wegen Philae-Kontakt (18. Juni 2015)

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Der Beitrag Der Kometenlander Philae hat sich erneut gemeldet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Ein Beitrag von Andreas Weise. Quelle: Kommentar nach Ausstellungsbesuch. Vertont von Peter Rittinger

Es gab nicht nur Fachbesuchertage für einen eingeschränkten elitären Kreis. Dem einfachen Normalbesucher, der nicht unbedingt in der Lage war, eines der ausgestellten Flugzeuge zu erwerben, wurde seinerzeit eine Menge geboten. Brot und Spiele wolle man meinen.

Das Werben um den „normalsterblichen Besucher“, der nach dem Staunen über die technischen Errungenschaften jener Zeit dann zurück in sein alltägliches Leben ging, hatte tiefere Gründe. Die Ausstellung in Paris war auch eine Leistungsschau der sich damals gegenüberstehenden Systeme.

Die UdSSR bot alles auf, um die Vorzüge ihres Systems dem westlichen Publikum schmackhaft zu machen. Unvergessen sind die Präsentation der Wostok-Trägerrakete (1967), des Überschallpassagierflugzeuges TU-144 und des weltgrößten Hubschraubers W-12 (1971). Es folgten Sojus-Apollo (1973), Raumstation Salut-6 (1979) und Raumgleiter Buran (1989).

Aber auch der Westen zeigte alles, was das breite Publikumsherz begehrte. Klar, es ging bei den Präsentationen auch um die Akzeptanz der Steuer zahlenden Bevölkerung.

Nach der Beendigung des Kalten Krieges und dem Zusammenbruch der Sowjetunion mitsamt des Ostblocks war man auf Selbstfindung. Für den Zuschauer war das eine tolle Zeit. Geradezu freundschaftlich flogen Amerikaner, Westeuropäer zusammen mit Russen unter den staunenden Blicken des Publikums in den Flugschauen.

Und heute, 2015, in Paris?
Die Organisatoren hatten wirklich alles aufgeboten, um dem Publikum ein unvergessliches Erlebnis zu bieten. Mir persönlich ist sehr positiv aufgefallen, wie man zum Beispiel vom Flughafen Charles de Gaulle, freundlich und mit viel französischen Charme, zum Ausstellungsgelände geleitet wurde. Stress- und kostenfrei, versteht sich.

Auf dem Gelände angekommen fragen meine mitreisenden Freunde zweimal, ob in den (nur) 14 Euro Eintrittspreis auch alles Notwendige enthalten wäre. Natürlich! Inklusive Museumsbesuch der Luft- und Raumfahrt auf dem Gelände. Auch ansonsten war ein Großaufgebot an freundlichem Service-Personal angetreten. Ja, das fiel wirklich auf. Leider hatte der Veranstalter aber nicht den Einfluss auf das Ausstellerverhalten.

Es hatte den Eindruck, dass die Messe nach den Fachbesuchertagen beendet war. In der Presse waren gigantische Vertragsabschlusszahlen von Airbus und Boeing zu lesen. Das Rennen um den finanzpotenten Kunden war gelaufen. Und so wurde das große Fluggerät teilweise abgezogen. Boeings neuste 787 und der Sukhoi Superjet-100 waren schon auf dem Heimflug, als am Freitag der normale Besucher das Flugfeld stürmte. Und der bekam folgendes zu sehen: Das rein französische Kampfflugzeug Rafale und einen chinesisch-pakistanischen Jet. Eurofighter, aber auch Sukhoi oder MiG waren erst gar nicht angereist.

Während auf der ILA 2014 in Berlin noch ein Riesentransportflugzeug vom Typ AN-124 daran erinnerte, dass so manche Bundeswehrtruppenverlegung ohne russischen Transportmaschinen gar nicht möglich gewesen wäre, war von den Russen in Paris auf dem Vorfeld weit und breit nichts zu sehen. Diese beschränkten sich in den Hallen auf zugegeben gut gemachte Computeranimationen und Hochglanzprospekte.

Von den großen Namen aus Sowjetzeiten war nur der ukrainische Flugzeugbauer Antonow übrig geblieben, der sein nagelneues Transportflugzeug AN-178 an den Käufer bringen wollte. Die Firma kämpft ums Überleben, ist doch der Hauptabnehmer ihrer Produkte, Russland, als Kunde de-facto nicht mehr existent. Damit durfte auch das seit über 20 Jahren schleichende Projekt des Transportflugzeuges AN-70 endgültig den Todesstoß bekommen haben. Vor zwei Jahren flog diese noch „gegen“ den europäischen Konkurrenten Airbus A400M in Le Bourget in der Publikumsvorführung. Jetzt, 2015, hatte der A400M die Show ganz für sich alleine.

Der einzige wirklich große Hingucker war ein Airbus A350 von Qatar-Airways. Warum nun diese zuschauerunfreundliche Entwicklung? Zum einen wird Russland wegen der Ukraineproblematik systematisch ausgegrenzt. Andererseits hat aber auch Russland kein Interesse, sich in die Karten schauen zu lassen.

Vielleicht glaubt man auch, in Paris nicht unbedingt die Käufergruppe zu finden, die man für seine Produkte sucht. Also spart man sich die kostspielige Reise. In zwei Monaten auf der Gegenveranstaltung, der MAKS in Moskau, wird garantiert dann alles gezeigt, was Russland in Sachen Luft- und Raumfahrt so zu bieten hat. Und die großen westlichen Hersteller haben den Markt unter sich aufgeteilt. Sie haben volle Auftragsbücher und brauchen im Moment nicht um die Gunst des kleinen Mannes buhlen.

Die einzige, seit Jahren für das Publikum konstante Größe ist … die US Air Force (!). Egal, ob ILA oder Le Bourget: Die amerikanische Luftmacht ist präsent. Zwar ist nicht anzunehmen, das von den gezeigten Maschinen, wie A10, F15 oder F16 dort auch nur eine zum Verkauf steht. Aber man gibt sich publikumsnah. Man ist eben auf Imagepflege orientiert und lässt sich das auch etwas kosten. Ob die Amerikaner auch nach Moskau auf die MAKS anreisen, wie vor vier Jahren, bleibt allerdings anzuzweifeln.

Das Thema Raumfahrt lud auch nicht zu Begeisterungsstürmern ein. Zuerst stand ein Besuch am russischen Gemeinschaftsstand an. Prospektmaterial und Modelle waren augenscheinlich die selben, wie ein Jahr zuvor auf der ILA in Berlin. Die Raketenmodelle von Sojus, Angara, Proton und Co. hatte man, gefühlt schon Jahre, vorher gesehen. Kaum gesprächig waren die Damen an den Ständen. Man war äußerst freundlich, aber wenig aussage-willig. Es gab einfach nichts Neues zu berichten. Hier verfestigte sich der Eindruck, man war nur aus Höflichkeitsgründen anwesend. Die eigentlichen heißen News werden bestimmt für die MAKS im August aufgehoben – hofft der Besucher.

Im ESA-Pavilion ging es ebenfalls relativ ruhig zu. Philae war hier einer der „Stars“ – wie konnte es anders sein?! An der Decke hing ein kleines, fast mickriges, Modell der Orion-ATV-Kombination. Der Ariane 6 wurde eine Plakatfläche inklusive eines 1:20 Modells gewidmet. Nein, so sieht es nicht nach Aufbruchstimmung in eine neue raketen- und raumfahrttechnische Zukunft aus. Prof. Jan Wörner als neuer ESA-Chef wird es schwer haben, emotionalen Schwung, auch beim Steuerzahler, hinein zu bringen.

Mit einem Objekt versuchte man dann dennoch doch zu punkten. Vor der Halle war unter freiem Himmel der IXV-Versuchsflugkörper nach seinem erfolgreichem Flug ausgestellt. Eine etwas detailliertere Erläuterung, was es mit dem etwas unförmiges Ding auf sich hat, wäre wünschenswert gewesen.

Das DLR fand man auf dem Gemeinschaftsstand des BDLI (Bundesverband der Deutschen Luft- und Raumfahrtindustrie e.V). Hier war neben Philae das optische Prunkstück ein Modell des SpaceLiner. Ein DLR-Entwurf für ein ballistisches interkontinentales Luftverkehrssystem. Ein sehr interessantes Konzept, das aber erst in fernerer Zukunft verwirklicht werden könnte, zumal man die entsprechenden Geldgeber noch nicht gefunden hat. Doch was wird die nahe Zukunft bringen? Nun, es war eben nicht das Heimspiel des DLR, so wie auf der ILA.

Fazit zum Thema internationale Raumfahrt in Le Bourget: Man feiert die erreichten Erfolge. Das ist auch gut so und völlig richtig. Aber die Visionen, der Schub nach vorn, der war nicht zu spüren. Weder bei Ariane 6 noch bei anderen Projekten. Und die russische Präsenz bestand darin, das sie vorhanden war. Alles in allem war es für einen interessierten raumfahrtbegeisterten Amateur sehr ernüchternd.

Trösten konnte da ein kurzer Besuch im französischen Museum für Luft- und Raumfahrt auf dem Gelände. Sehr empfehlenswert! Aber erstens ist dort die Vergangenheit ausgestellt. Und zweitens muss man dazu nicht extra zur größten Luft- und Raumfahrtmesse anreisen. Der Besuch dort ist das ganze Jahr über möglich.

In Le Bourget war die Zukunft nicht so richtig zu entdecken. Warten wir die MAKS in Moskau im August ab. Vielleicht sieht man dort mehr. Vielleicht …

Andreas Weise

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Am 13. Juni 2015 konnte der für die Kommunikation mit Philae zwingend benötigte ‚Kometenorbiter‘ Rosetta jedoch zur Freude der an der Mission beteiligten Forscher nach einer Wartezeit von fast sieben Monaten erstmals wieder in Form einer zwar schwachen, aber stabilen Radiotransmission ein Lebenszeichen von seiner Tochtersonde registrieren (Raumfahrer.net berichtete). Im Rahmen dieser kurzen, lediglich 85 Sekunden andauernden Kommunikation war es dem Lander möglich, mehr als 300 Datenpakete mit einer Gesamtdatenmenge von 663 kbits via Rosetta an sein Kontrollzentrum auf der Erde zu übermitteln. Diese Daten, bei denen es sich um kürzlich durch den Lander aufgezeichnete Telemetriewerte handelte, zeigten, dass sich Philae offenbar in einem unerwartet guten Allgemeinzustand befindet. Im Inneren des Landers herrschte demzufolge eine Temperatur von minus 35 Grad Celsius, was absolut innerhalb der Vorgaben für diese Mission liegt. Zudem verfügte der Lander zu diesem Zeitpunkt über eine Energieleistung von 24 Watt.

Ein zweiter Kontakt am 14. Juni 2015
Des weiteren wurde im Rahmen dieser Datentransmission bekannt, dass sich im Speicher des Landers noch weitere rund 8.000 Datenpakete mit einer Gesamtdatenmenge von etwa zwei MB befinden, welche ebenfalls Aufschluss über den Status während der vergangenen Tage und eventuell Wochen liefern können, denn Philae war offenbar bereits seit längerem ‚wach‘, konnte dabei aber keinen Kontakt zu Rosetta herstellen. Für den Empfang dieser zusätzlichen Daten muss jedoch zunächst ein erneuter Kontakt zwischen Rosetta und Philae hergestellt werden. Die besten Chancen hierfür ergeben sich dann, wenn der Orbiter den vermuteten Standort des Landers mehr oder weniger direkt und zudem in einer möglichst geringen Entfernung überfliegt. Leider ist dies aufgrund der gegenwärtigen Flugbahn von Rosetta allerdings nicht der Fall. Trotz der schlechten Bedingungen konnte jedoch bereits am 14. Juni ein erneuter Kontakt mit dem Lander hergestellt werden. Diese zweite Verbindung war jedoch relativ instabil und dauerte nur wenige Sekunden an, weshalb im Verlauf dieser zweiten Datentransmission auch deutlich weniger Datenpakete die Erde erreichten.

Die bisherige Auswertung der im Rahmen dieser beiden Transmissionen empfangenen Daten zeigt jedoch, dass offenbar alle Systeme von Philae voll funktionsfähig sind. Erstaunlich positive Resultate ergeben sich zudem für den derzeitigen Temperatur- und Energiestatus des für seine Energieversorgung ausschließlich auf das Licht der Sonne angewiesenen Landers. Bisher gingen die an der Mission beteiligten Mitarbeiter davon aus, dass Philae an seinem derzeitigen Standort pro Kometentag – dieser dauert etwa 12,4 Stunden an – lediglich für einen Zeitraum von etwa 80 Minuten von dem Sonnenlicht erreicht wird. Die Auswertung der Daten zeigt jedoch, dass Philae stattdessen gegenwärtig pro Kometentag für fast drei Stunden Sonnenlicht empfängt. Zu Beginn dieses ‚Kometentages‘ erreicht Philae während der Zeit des Sonnenaufgangs eine Leistung von anfangs etwa 13 Watt. Dieser Wert steigert sich in den folgenden Stunden derzeit auf einen Wert von etwas mehr als 24 Watt. Des weiteren stellte sich zudem heraus, dass auch die Temperatur im Inneren des Landers zumindestens zeitweise offenbar deutlich höher ausfällt als die anfangs erwähnten minus 35 Grad Celsius. Im Rahmen der letzten Datenübertragung wurden ‚Spitzenwerte‘ von lediglich nur noch minus fünf Grad Celsius registriert.

„Derzeit werten wir immer noch die bisher empfangenen ‚Housekeeping‘-Daten des Landers aus. Aber wir können bereits jetzt sagen, dass alle Subsysteme auch nach mehr als einem halben Jahr auf der eisigen Oberfläche des Kometen nominell arbeiten und keine Anzeichen einer erkennbaren Degradation zeigen“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Eine neue Flugbahn für Rosetta
Um weitere Daten von Philae zu empfangen muss jedoch zuerst eine stabile Funkverbindung zwischen Philae und Rosetta etabliert werden. Hierfür soll der Kometenorbiter jetzt auf eine neue, näher an der Kometenoberfläche und ‚direkter‘ über dem Standort von Philae verlaufende Flugbahn dirigiert werden.

Prinzipiell bestehen derzeit pro Kometentag ein Kommunikationsfenster zwischen den beiden Raumsonden. Während des ersten Kontaktes am 13. Juni überflog Rosetta die Kometenoberfläche in einer Entfernung von etwa 200 Kilometern. Während des zweiten, allerdings schlechteren Kontaktes etwa 24 Stunden später lag dieser Wert dagegen bei einem veränderten Überflugwinkel bei etwa 206 Kilometern. Während der möglichen Kommunikationsfenster in den folgenden Tagen befand sich Rosetta in Entfernungen von 220 bis zu 235 Kilometern zu der Oberfläche von 67P und konnte – vermutlich auch durch einen nochmals schlechter ausfallenden Winkel zwischen dem Standort des Landers und dem Orbiter – keine weiteren Signale von Philae empfangen.

Bereits am 15. Juni wurde von den für den Betrieb von Rosetta verantwortlichen Wissenschaftlern der ESA, des DLR und der französischen Raumfahrtagentur CNES in Übereinstimmung mit den für die Überwachung des Kometenorbiters verantwortlichen Missionsanalytikern und Flugdynamik-Ingenieuren am Raumflugkontrollzentum der ESA beschlossen, den Kometenorbiter auf eine neue Flugbahn zu dirigieren, welche die Möglichkeiten einer Kommunikation zwischen Philae und Rosetta optimieren sollte. Diese neu einzunehmende Flugbahn wird in einer Höhe von nur noch etwa 180 Kilometern über der Oberfläche von 67P verlaufen und soll dabei etwas ‚direkter‘ als bisher über den Standort des Landers führen.

Die entsprechenden Kommandos wurden ebenfalls bereits am 15. Juni an Rosetta übermittelt. Die damit durchzuführende Veränderung der Flugbahn wird in zwei Schritten erfolgen, wobei das erste Kurskorrekturmanöver bereits am gestrigen Mittwoch erfolgte. Ein zweites, abschließendes Korrekturmanöver ist für den Vormittag des 20. Juni vorgesehen. Sollte durch diese neue Flugbahn wirklich ein besserer und zudem stabiler Kontakt zu Philae ermöglicht werden, so könnte der Lander bereits in Kürze auch wieder wissenschaftlich aktiv werden, denn es ist ein vorhersagbarer und kontinuierlicher Kontakt nötig, um dem Lander Anweisungen für die erneute Aktivierung der Messinstrumente und die durchzuführenden Analysen zu übermitteln. Die exakten Planungen hierfür hängen in erster Linie von dem aktuellen technischen Zustand von Philae ab.

Ein möglicher erneuter wissenschaftlicher Betrieb
„Wir sind zuversichtlich, schon bald wieder wissenschaftliche Messungen durchführen zu können“, so Dr. Hermann Böhnhardt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen, der wissenschaftliche Leiter der Philae-Mission, denn in den vergangenen Monaten hatten die verschiedenen Instrumenten-Teams bereits vorsorglich diverse Strategien entwickelt, wie sich die Analysegeräte von Philae im Notfall auch mit wenig Energie betreiben lassen und trotzdem verwertbare Resultate liefern könnten. Für die praktische Umsetzung dieser Ideen wären auch die zuletzt registrierten 24 Watt Leistung ausreichend. „Zudem besteht durchaus die Aussicht, dass uns in den nächsten Wochen noch mehr Energie zur Verfügung stehen könnte“, so Dr. Hermann Böhnhardt weiter.

Sollte Philae in Zukunft wirklich erneut Daten liefern können, so wäre dies ein absoluter und im Vorfeld der Mission nicht vorhersehbarer Glücksfall für die beteiligten Wissenschaftler. Wäre der Lander an seinem ursprünglich vorgesehenen Landeort zum Stehen gekommen, so wäre dessen Mission wohl bereits spätestens im März 2015 beendet gewesen. Spätestens zu diesem Zeitpunkt wären an diesem Standort aufgrund der dann fast den gesamten Kometentag andauernden direkten Sonneneinstrahlung Temperaturen erreicht worden, welche zu einer ‚Überhitzung‘ der internen Systeme und dadurch bedingt zu einem Ausfall des Landers geführt hätten.

Stattdessen könnte sich jetzt für die Wissenschaftler eventuell die Gelegenheit ergeben, erstmals Daten direkt von der Oberfläche eines Kometen zu gewinnen, welcher sich auf seiner Umlaufbahn um die Sonne dem Perihel nähert. Erst am 13. August 2015 wird der Komet 67P in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne seinen Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems durchlaufen.

Welche Instrumente des Landers dabei zu welchem Zeitpunkt und in welchem Umfang aktiviert werden sollen oder überhaupt in Betrieb genommen werden können muss sich jedoch erst noch durch die Analyse weiterer Telemetriedaten sowie durch die Bestimmung der exakten Position und Ausrichtung des Landers auf der Oberfläche von 67P herausstellen. Auf jeden Fall bleibt es somit auch in den kommenden Tagen und Wochen weiterhin spannend bei der fortdauernden Untersuchung des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko. Dies ergibt sich dabei bereits alleine durch die Tatsache, dass auch die an den elf wissenschaftlichen Instrumenten von Rosetta beteiligten Wissenschaftler ihre Planungen aufgrund der neuen Flugbahn des Orbiters komplett umgestalten mussten.

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Ein Beitrag von Klaus Donath und Martin Knipfer. Quelle: DLR, ESA. Vertont von Peter Rittinger.

Am 12. November 2014 kam es gegen 17 Uhr mitteleuropäischer Zeit zu einem historischen Moment: Das erste Mal in der Geschichte der Menschheit landete ein von Menschen geschaffenes Objekt auf einem Kometen. Der Lander Philae war zuvor mehr als zehn Jahre lang an Bord der Raumsonde Rosetta durch das All zu dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko gefolgen. Doch bei der Landung konnte Philae sich nicht an dem Untergrund des Kometen festhalten: Der etwa kühlschrankgroße Lander sprang ab und hüpfte drei Mal über den Kometen hinweg. Der Platz, bei dem Philae letztendlich zur Ruhe kam, lag jedoch im Schatten, was zur Folge hatte, dass die Solarzellen keinen Strom erzeugen konnten. Deshalb musste der Lander mit dem gespeicherten Strom aus der Batterie auskommen. So konnten bereits ein paar wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt werden. Doch am 15. November 2014 um 1.15 Uhr war die Energie aufgebraucht: Der Lander schaltete sich ab.

Doch die beteiligten Wissenschaftler der europäischen Raumfahrtagentur ESA gaben die Hoffnung nicht auf: Sie hofften, dass der Lander wieder von der Sonne bestrahlt wird, während sich „sein“ Komet immer näher unserem Zentralgstirn annähert. So kann wieder die nötige Energie erzeugt werden, um den Lander weiter zu betreiben. Seit dem 12. März wurde immer wieder die Kommunikationseinheit des Orbiters Rosetta aktiviert, um nach Signalen von Philae zu suchen. Doch es war alles andere als klar, ob der Lander überhaupt noch dazu in der Lage war: Immerhin musste er mehrere Monate in der eisigen Kälte ausharren. Auch hätte eine zu plötzliche Erwärmung schädlich für den Lander sein können. Die Hoffnungen der Wissenschaftler waren also sehr optimistisch.

Doch nun, am 14. Juni, konnte eine Sensation bekanntgegeben werden: Philae war am 13. Juni 2015 um 22.28 Uhr aufgewacht und hat bereits mehr als 300 Daten gesendet. Bei der Analyse der Daten zeigte sich, dass Philae schon länger wach war: „Wir haben auch historische Daten erhalten – bisher war dem Lander allerdings noch nicht gelungen, mit uns Kontakt aufzunehmen.“ Nun warten Wissenschaftler auf weitere Daten beim nächsten Kontakt. Angeblich sind noch weitere 8000 Datenpakete auf den Speichern vorhanden von denen sich Wissenschaftler weitere Daten erhoffen. 85 Sekunden hat der erste Kontakt gedauert. Der Lander ist momentan -35 °C kalt und verfügt über 35 Watt. Philae ist bereit für Untersuchungen.

Mehr dazu in Kürze…

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Ein Beitrag 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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Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, TU Braunschweig, Science

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug 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.

Die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems

Die Sonne – das Zentralgestirn unseres Sonnensystems – entwickelte sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer interstellaren Gas- und Staubwolke – der so genannten Urwolke – welche schließlich durch gravitative Einflüsse kollabierte. Hierbei bilden sich im Inneren diesen Wolke eine dichte und sehr heiße Materiekonzentration, welche sich letztendlich im Rahmen einer stellaren Kernfusion entzündete und im Rahmen dieses Prozesses zu einem ’neu geborenen‘ Stern wurde. Das bei dieser Sternentstehung nicht verbrauchte Material konzentrierte sich zunächst in einer die Sonne umgebenden protoplanetaren Scheibe und war das Ausgangsmaterial für die sich im Verlauf eines komplexen Entstehungsprozesses innerhalb unseres Sternsystems bildenden Kometen, Asteroiden und Planeten.

Die Kometen bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte dabei fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken, welche im Wesentlichen aus Wassereis, Staub- und Gesteinspartikeln sowie verschiedenen gefrorenen Gasen wie zum Beispiel Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak bestehen. Die Kometen sind wahrscheinlich die ältesten und seitdem weitgehend unverändert gebliebenen Überreste der protoplanetaren Scheibe. In den Kometen ist diese Materie aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems dabei bis in die Gegenwart wie in einer ‚kosmischen Tiefkühltruhe‘ konserviert.

Das Hauptziel der Rosetta-Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, durch die Untersuchung der zu ermittelnden chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kometen 67P ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.

Die Rolle des Magnetismus

Erkenntnisse über die magnetischen Eigenschaften der Objekte in unserem Sonnensystem lassen dabei weitreichende Rückschlüsse über deren Beschaffenheit und Entstehungsgeschichte zu. Der ursprünglich in der die Sonne umgebenden protoplanetaren Scheibe konzentrierte Staub enthielt einen nennenswerten Anteil an Eisen, welches dabei teilweise in Form von Magnetit vorlag. Dies ergibt sich aus dem Fund von millimetergroßen Partikeln dieses magnetischen Materials im Inneren von Meteoriten. Aus diesem Grund halten es die Planetenforscher für denkbar, dass Magnetfelder, welche sich einstmals wie ‚Fäden‘ durch die protoplanetare Scheibe zogen, eine wichtige Rolle bei dem Transport und der Akkretion des Materials gespielt haben könnten, aus dem sich später größere Objekte bildeten.

Durch die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von Kometen könnten sich Hinweise darauf ergeben, welche konkrete Rolle solche Magnetfelder bei dem Akkretionsprozess einnahmen, bei dem die einzelnen Partikel zunächst zu Objekten mit Durchmessern von Zentimetern, Metern und schließlich sogar Dutzenden von Metern ‚zusammenwuchsen‘, bevor sie sich dank ihrer nun ausreichend großen Masse und der dominierenden Gravitationsanziehung zu Körpern mit Ausmaßen von Hunderten von Metern oder gar Kilometern verbinden konnten.

Verschiedene Theorien bezüglich der Aggregation magnetischer und nicht magnetischer Staubpartikel zeigen, dass die sich bildenden größeren Objekte möglicherweise ebenfalls magnetisiert blieben, wodurch sie ebenfalls von den Magnetfeldern der protoplanetaren Scheibe beeinflusst werden konnten.

Diese Theorien, so die Planetenforscher, lassen sich durch die direkte Untersuchung von Kometen überprüfen. Aufgrund der geringen Größe von Kometenkernen ist zwar nicht zu erwarten, dass in deren Inneren Dynamoprozesse ablaufen, welche beispielsweise für die Entstehung des Erdmagnetfeldes verantwortlich sind. Eine ‚bleibende‘ Magnetisierung der Bestandteile des kometaren Materials sollte jedoch bis in die Gegenwart nachweisbar sein.

Bei früheren Weltraummissionen, welche verschiedene kurzperiodische Kometen zum Ziel hatten, war der Nachweis oder gar die Analyse von Kometen-Magnetfeldern jedoch extrem schwierig bis unmöglich, da die damit verbundenen Untersuchungen im Rahmen von rasch erfolgenden Vorbeiflügen, welche zudem relativ weit von den jeweiligen Kometenkernen entfernt stattfanden, erfolgten. Durch die Messdaten der Raumsonde Rosetta und des von dieser mitgeführten Kometenlanders Philae ergaben sich jetzt allerdings neue Daten, welche die erste detaillierte Untersuchung der magnetischen Eigenschaften eines Kometenkerns ermöglichten.

Magnetfeldmessungen bei dem Kometen 67P

Der von Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae wurde am Morgen des 12. November 2014 von der Raumsonde abgetrennt und kam schließlich nach einer mehrfachen Landung, bei der insgesamt vier mal ein Bodenkontakt erfolgte, auf der Oberfläche von 67P zum Stehen. Bereits während des ‚Anfluges‘ an dem Kometen kamen mehrere der zehn wissenschaftlichen Instrumente des Landers zum Einsatz und auch nach der finalen Landung wurden über einen Zeitraum von mehr als 54 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchgeführt.

Bei einem dieser Instrumente handelte es sich um den Instrumentenkomplex ROMAP (kurz für Rosetta Lander Magnetometer and Plasmamonitor). ROMAP vermaß während des Abstieges auf die Kometenoberfläche und nach der erfolgreichen Landung die Plasmaumgebung und das Magnetfeld des Kometen. Zeitgleich erfolgten ähnliche Messungen mit einem der Instrumente des Orbiters Rosetta. Das RPC (kurz für Rosetta Plasma Consortium) vereint ein Paket von mehreren Einzelinstrumenten zu dem auch ein Fluxgate-Magnetometer (kurz RPC-MAG) gehört.

Minimale Veränderungen in der Magnetfeldumgebung von Rosetta ermöglichten es dem RPC-MAG den genauen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem Philae am 12. November 2014 ausgesetzt wurde. Anschließend registrierte das ROMAP-Instrument des Landers periodisch auftretende Variationen im gemessenen äußeren Magnetfeld und Bewegungen in seinem Ausleger und konnte auf diese Weise die einzelnen Berührungen des Landers mit dem Kometen und die Ausrichtung von Philae in den folgenden Stunden ermitteln. In Kombination mit den Daten des Orbiter-Instruments CONSERT, welches eine Schätzung des endgültigen Landeortes lieferte, Aufnahmen des OSIRIS-Kamerasystems auf Rosetta, zeitlichen Informationen, Annahmen über das Gravitationsfeld des Kometen und Messungen seiner äußeren Form und Gestalt war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren schließlich möglich, die Flugbahn von Philae zu bestimmen.

Das Missionsteam entdeckte hierbei sehr schnell, dass Philae insgesamt viermal mit der Kometenoberfläche in Kontakt kam. Dieses komplexe Landemanöver lieferte dem ROMAP-Team interessante wissenschaftliche Erkenntnisse, welche in der vergangenen Woche auf einer Fachkonferenz – der Generalversammlung der Europäischen Vereinigung für Geowissenschaften (EGU) – in Wien vorgestellt wurden.

„Dank des ungeplanten Flugs über die Oberfläche konnten wir mit Philae präzise Magnetfeldmessungen an den vier Punkten durchführen, an denen die Landeeinheit mit der Oberfläche in Kontakt kam, sowie in einem großen Bereich über der Oberfläche“, erklärt Dr. Hans-Ulrich Auster, der Leiter des Lander-Magnetometerteams vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP) der TU Braunschweig und Erstautor der kürzlich in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse.

Kein eigenes Magnetfeld

Durch das mehrfache Auf und Ab während des Landeanflugs über die Kometenoberfläche konnte das Team Messungen im Orbit und an der Oberfläche vergleichen. Hierbei wies das ROMAP während dieser verschiedenen Flugphasen tatsächlich ein Magnetfeld nach. Es zeigte sich jedoch, dass dessen Stärke nicht von der Höhe oder dem Standort von Philae über der Oberfläche abhängig war. Diese Messergebnisse schließen somit aus, dass der Kern des Kometen 67P für dieses Magnetfeld verantwortlich ist. Wäre dessen Kern oder Oberfläche tatsächlich magnetisch, so hätte das ROMAP während der Annäherung an die Oberfläche einen deutlichen Anstieg der Magnetfeldstärke registrieren müssen. Dies, so Dr. Auster weiter, war jedoch bei keinem der Landeorte der Fall.

Das gemessene Magnetfeld war vielmehr mit einer externen Quelle, nämlich dem Einfluss des interplanetaren Magnetfeldes des Sonnenwindes in der Nähe des Kometenkerns, konsistent. Diese Schlussfolgerung wird durch die Tatsache bestätigt, dass die von Philae gemessene Abweichungen im Magnetfeld mit denjenigen übereinstimmen, welche gleichzeitig mit dem RPC-MAG von Rosetta detektiert wurden.

„Die bemerkenswerte Übereinstimmung der Messungen im Orbit und an der Oberfläche ist ein untrüglicher Hinweis darauf, dass sich an dem an der Oberfläche gemessenen Magnetfeld im Wesentlichen die Eigenschaften des Magnetfeldes in der kometaren Koma widerspiegeln“, erläutert Dr. Ingo Richter vom IGEP der TU Braunschweig, der Instrumenten-Manager des RPC-MAG.

„Während der Landung von Philae befand sich Rosetta etwa 17 Kilometer über der Oberfläche und wir konnten komplementäre Magnetfeldmessungen durchführen, die lokale magnetische Anomalien der Oberflächenmaterialien des Kometen ausschließen“, so Prof. Karl-Heinz Glaßmeier von der TU Braunschweig, der Leiter des RPC-MAG-Teams und Co-Autor der im Science-Journal publizierten Studie.

Wenn größere Anteile des Materials auf der Oberfläche von 67P magnetisiert wären, so hätte das ROMAP zudem zusätzliche Variationen im Signal aufzeichnen müssen, als Philae direkt über diese hinweg flog. Dies war jedoch nicht der Fall.

„Falls Material magnetisiert ist, so muss sich dieses unterhalb einer Größenordnung von einem Meter – dies entspricht der räumlichen Auflösung unserer Messungen – bewegen. Und wenn der Komet 67P/Tschurjumow-Gerassimenko für alle Kometenkerne repräsentativ ist, so lässt dies nur den Schluss zu, dass Magnetfelder in der Region, in der die Kometen entstanden sind, vermutlich keine Rolle für die Akkretion von mehr als einen Meter großer planetarer Brocken gespielt hat“, so Dr. Auster.

Insgesamt zeigen die Daten, dass die Magnetfeldstärke an der Kometenoberfläche, gemessen an mehreren Punkten über einen weiten räumlichen Bereich, geringer als zwei Nanotesla – dies entspricht in etwa lediglich einem Fünfzigtausendstel der Stärke des Erdmagnetfeldes – ausfällt. Dies ist weniger als zuvor publizierte Werte für die Magnetfeldstärken von Proben von der Mondoberfläche oder von Meteoriten, welche in Laboreinrichtungen auf der Erde untersucht wurden.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse der Instrumente ROMAP und RPC-MAG wurden von Dr. Hans-Ulrich Auster et al. am 14. April 2015 in der Fachzeitschrift Science unter dem Titel „The non-magnetic nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko“ publiziert und der Öffentlichkeit am selben Tag zudem bei der jährlichen Generalversammlung der Europäischen Vereinigung für Geowissenschaften (EGU) in Wien während einer Pressekonferenz vorgestellt.

„Es ist faszinierend zu sehen, wie sich die Messungen von Rosetta und Philae ergänzen und zusammen eine Antwort auf die einfache, aber dennoch wichtige Frage liefern, ob der Komet magnetisiert ist oder nicht“, so der Kommentar von Matt Taylor, ESA-Projektwissenschaftler der Rosetta-Mission.

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

Dabei zeigte sich bereits in der Frühphase der Erforschung des Kometen durch die Raumsonde, dass dessen Oberfläche extrem dunkel ist und dass dort zudem Temperaturen auftreten, welche das großflächige Vorhandensein von Wassereis ausschließen (Raumfahrer.net berichtete).

Für die Analyse der Oberflächeneigenschaften des Kometen 67P setzen die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler 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 von Rosetta – ein. Zu diesem Zweck ist das OSIRIS-Kameraexperiment mit verschiedenen Farbfiltern ausgestattet, welche selbst kleinste Unterschiede in der Reflektivität der Oberfläche des Kometen nachweisen können. Hierzu wird die selbe Region der Kometenoberfläche nacheinander mit den Farbfiltern abgebildet. Falls diese Region in einer dieser Aufnahmen dann ‚heller‘ erscheint als auf den anderen Fotos, so reflektiert sie das Licht dieser Wellenlänge besser und erscheint somit in dieser Farbe hervorgehoben.

„Auch wenn die Farbvariationen auf der Oberfläche von 67P klein sind, können sie wichtige Hinweise enthalten“, so Dr. Holger Sierks vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des OSIRIS-Kameraexperiments.

In einer Analyse solcher bereits im August 2014 anfertigten Falschfarbenaufnahmen von 67P hebt sich dabei die im Bereich des ‚Halses‘ des Kometen gelegene Hapi-Region deutlich vom Rest der Oberfläche ab. Während die meisten Oberflächenbereiche von 67P – wie dies für Kometenkerne und andere ‚primitive‘ Körper wie etwa Asteroiden üblich ist – ein leicht rötliches Reflektionsspektrum zeigen, fällt die Reflektion von rotem Licht aus der Hapi-Region etwas geringer aus. Hier dominiert dagegen ‚blaues‘ Licht.

Oberflächennahes Eis?
„Wir wissen, dass die Reflexionseigenschaften direkt mit der Oberflächenmorphologie zusammenhängen“, so die OSIRIS-Wissenschaftlerin Sonia Fornasier vom Observatorium Paris. Wo die glatte Oberfläche der Hapi-Region der zerklüfteteren Landschaft der angrenzenden Gebiete weicht, ändern sich auch die Reflektionseigenschaften.

Nach Ansicht der Wissenschaftler deuten die Messdaten der OSIRIS-Kamera darauf hin, dass in der Hapi-Region auf oder unmittelbar unter der Oberfläche verstärkt gefrorenes Wasser auftritt, welches mit dem ebenfalls dort befindlichen Staub gemischt ist. Frühere Weltraummissionen der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA zu den Kometen 103P/Hartley 2 und 9P/Tempel 1 hatten ein ähnliches Verhalten beobachtet und das bläuliche Spektrum mit dem Vorkommen gefrorenen Wassers in Verbindung gebracht.

Die OSIRIS-Kamera kann das reflektierte Licht des Kometen jedoch nur in einer begrenzten Anzahl von Wellenlängenbereichen des Lichtspektrums darstellen. Zwecks der direkten Identifikation von oberflächennahen Eis ist die Raumsonde Rosetta deshalb mit weiteren Instrumenten ausgestattet. Das VIRTIS-Spektrometer kann zum Beispiel die spektralen Fingerabdrücke von Wassermolekülen eindeutig zuordnen.

„Wir sind gespannt, ob sich unsere Hinwiese durch solche Messungen bestätigen werden“, so Dr. Holger Sierks weiter.

‚Altes‘ Eis?
Die Region Hapi – so haben bereits die vorherigen Analysen gezeigt – unterscheidet sich in vielerlei Hinsicht von dem Rest der Kometenoberfläche. Sie ist nicht nur deutlich ‚glatter‘ als andere Oberflächenbereiche, sondern auch einer der Hauptausgangsorte für die in den vergangenen Monaten beobachtete Aktivität des Kometen 67P.

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

Aufgrund der jetzt immer weiter steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staubpartikeln mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein „Schweif“, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht. Einige der ersten Staub- und Gasfontänen, welche der Komet 67P bei seiner derzeit erfolgenden erneuten Annäherung an die Sonne ins All spuckte, hatten ihren Ursprung im Bereich der Hapi-Region.

„Wenn der Komet 67P im August dieses Jahres seinen kleinsten Abstand zur Sonne erreicht, wird er sich stark aufheizen. Dies gilt jedoch nicht für die Hapi-Region, die in dieser Zeit im Dunkeln bleibt und eine Art Polarnacht durchlebt“, so Sonia Fornasier. „Erst ab dem März 2016 wird das Sonnenlicht wieder auf die Hapi-Region treffen. Es ist deshalb durchaus denkbar, dass während vergangener Umläufe um die Sonne oberflächliches Eis in dieser Region überdauern konnte. Dies könnte der Grund sein, warum Hapi noch genug ‚Reserven‘ hat, um das Aktivitätsfeuerwerk, das wir in den vergangenen Monaten beobachten konnten, zu speisen.“

Die Suche nach dem Kometenlander Philae
Neben der Erforschung des Kometen 67P ist die Raumsonde Rosetta seit dem 12. März 2015 zudem darum bemüht, einen erneuten Kontakt mit dem Kometenlander Philae herzustellen (Raumfahrer.net berichtete). Zunächst sollen bis zum 20. März insgesamt 11 Versuche einer Kontaktaufnahme durchgeführt werden. Diese Versuche verliefen bisher jedoch erfolglos.

Allerdings, so das für die Planung dieser Kommunikationsfenster zuständige Team der ESA, müsste schon sehr viel Glück im Spiel sein , wenn bereits in den kommenden Tagen wirklich ein Signal von dem Lander zu empfangen wäre. Eine deutlich realistischere Erfolgswahrscheinlichkeit ergibt sich dagegen erst in den Monaten Mai, Juni und Juli. Sollten die Kontaktversuche auch in der kommenden Woche ohne Erfolg bleiben, so sollen die entsprechenden Bemühungen trotzdem bereits im April fortgesetzt werden.

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