Quelle: Universität Bern 5. Juli 2022.

5. Juli 2022 – Die Entdeckung gelang dank der Analyse von Daten, die während der Rosetta-Mission der ESA vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury, gesammelt wurden. Solche organischen Stoffe, die durch Kometeneinschläge auch auf die frühe Erde gelangten, könnten dazu beigetragen haben, das kohlenstoffbasierte Leben, wie wir es kennen, in Gang zu setzen.

Kometen sind Fossilien aus der Urzeit und den Tiefen unseres Sonnensystems und sind Überbleibsel der Entstehung von Sonne, Planeten und Monde. Einem Team unter der Leitung der Chemikerin Dr. Nora Hänni vom Physikalischen Institut der Universität Bern, Abteilung Weltraumforschung und Planetologie, ist es nun gelungen, erstmals eine ganze Reihe komplexer organischer Moleküle bei einem Kometen zu identifizieren. Dies berichten die Forschenden in einer Studie, die Ende Juni in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.

Genauere Analyse dank Berner Massenspektrometer
Mitte der 1980er Jahre schickten die grossen Raumfahrtagenturen eine Flotte von Raumfahrzeugen aus, um am Halleyschen Kometen vorbeizufliegen. An Bord befanden sich mehrere Massenspektrometer, die die chemische Zusammensetzung sowohl der Kometenkoma – der dünnen Atmosphäre, die durch die Sublimation von Kometeneis in der Nähe der Sonne entsteht –, als auch von Staubpartikeln untersuchten. Die von diesen Instrumenten gesammelten Daten verfügten jedoch nicht über die erforderliche Auflösung, um eine eindeutige Bestimmung der Zusammensetzung des Kometen zu ermöglichen. Mehr als 30 Jahre später hat das hochauflösende Massenspektrometer ROSINA, ein Instrument unter der Leitung der Universität Bern an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta, zwischen 2014 und 2016 Daten über den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, auch bekannt als Chury, gesammelt. Diese Daten gestatten den Forschenden nun zum ersten Mal, Licht in den komplexen organischen Haushalt von Chury bringen.

Das Geheimnis lag im Staub verborgen
Als Chury sein Perihel erreichte, den sonnennächsten Punkt, wurde er sehr aktiv. Das sublimierende Kometeneis erzeugte einen «Ausfluss», der Staubpartikel mit sich zog. Die abgestoßenen Partikel wurden durch die Sonneneinstrahlung auf Temperaturen aufgeheizt, die über denen liegen, die typischerweise auf der Kometenoberfläche herrschen. Dadurch gelangten größere und schwerere Moleküle in die Gasphase und konnten vom hochauflösenden Massenspektrometer ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Double Focusing Mass Spectrometer) gemessen werden.

Die Astrophysikerin Prof. em. Dr. Kathrin Altwegg, Hauptverantwortliche für das ROSINA-Instrument und Mitautorin der neuen Studie, sagt: «Aufgrund der extrem staubigen Bedingungen musste sich die Raumsonde auf eine sichere Distanz von etwas mehr als 200 km über der Kometenoberfläche zurückziehen, damit die Instrumente unter stabilen Bedingungen arbeiten konnten.» So war es möglich, Teilchen aufzuspüren, die aus mehr als einer Handvoll Atome bestehen und die zuvor im Kometenstaub verborgen geblieben waren.

Die Interpretation der komplexen ROSINA-Daten ist eine Herausforderung. Dem Berner Forschungsteam ist es jedoch gelungen, eine Reihe komplexer organischer Moleküle zu identifizieren, die bisher noch nie in einem Kometen nachgewiesen wurden. «Wir haben zum Beispiel Naphthalin gefunden, das für den charakteristischen Geruch von Mottenkugeln verantwortlich ist. Auch fanden wir Benzoesäure, ein natürlicher Bestandteil von Weihrauch. Und wir identifizierten Benzaldehyd, das weithin verwendet wird, um Lebensmitteln ein Mandelaroma zu verleihen und viele weitere Moleküle», erklärt die Chemikerin des ROSINA-Teams Nora Hänni. Diese komplexen organischen Stoffe würden den Geruch von Chury offenbar noch vielfältiger als bisher angenommen machen, aber auch angenehmer, so Hänni.

Abgesehen von wohlriechenden Molekülen wurden im organischen Haushalt von Chury auch viele mit sogenannter präbiotischer Funktionalität identifiziert (zum Beispiel Formamid). Solche Verbindungen sind wichtige Zwischenstufen bei der Synthese von Biomolekülen (zum Beispiel Zucker oder Aminosäuren). «Es scheint deshalb wahrscheinlich, dass einschlagende Kometen – als wesentliche Lieferanten von organischem Material – auch zur Entstehung von kohlenstoffbasiertem Leben auf der Erde beigetragen haben», erklärt Hänni.

Ähnliche organische Stoffe in Saturn und Meteoriten
Neben der Identifizierung einzelner Moleküle führten die Forschenden auch eine detaillierte Charakterisierung des gesamten Ensembles komplexer organischer Moleküle im Kometen Chury durch, um ihn in den größeren Kontext des Sonnensystems einordnen zu können. Parameter wie die durchschnittliche Summenformel dieses organischen Materials oder die durchschnittliche Bindungsgeometrie der darin enthaltenen Kohlenstoffatome sind für diverse wissenschaftliche Bereiche von Bedeutung, von der Astronomie bis zur Sonnensystemforschung.

«Es hat sich herausgestellt, dass der komplexe organische Haushalt von Chury im Durchschnitt identisch ist mit dem löslichen Teil der organischen Materie von Meteoriten», erklärt Hänni und ergänzt: «Starke Ähnlichkeiten gibt es – abgesehen von der relativen Menge der Wasserstoffatome – auch zum organischen Material, das auf Saturn von seinem innersten Ring herabregnet, wie es mit dem INMS-Massenspektrometer an Bord der NASA-Raumsonde Cassini nachgewiesen wurde», erklärt Hänni.

«Wir finden nicht nur Ähnlichkeiten zu den organischen Reservoirs im Sonnensystem, sondern viele der organischen Moleküle von Chury sind auch in Molekülwolken, den Geburtsstätten neuer Sterne, vorhanden», so Prof. Dr. Susanne Wampfler, Astrophysikerin am Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern und Mitautorin der Publikation. «Unsere Ergebnisse sind konsistent mit dem Szenario eines gemeinsamen präsolaren Ursprungs der verschiedenen organischen Reservoirs des Sonnensystems und bestätigen, dass Kometen tatsächlich Material aus der Zeit lange vor der Entstehung unseres Sonnensystems enthalten,» so Wampfler abschließend.

Publikation
N. Hänni, K. Altwegg, M. Combi, S. A. Fuselier, J. De Keyser, M. Rubin, and S. F. Wampfler: Identification and characterization of a new ensemble of cometary organic molecules, Nature Communications,13, 3639 (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-31346-9.
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31346-9

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Überraschende chemische Komplexität des Kometen Chury enthüllt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA 11. Mai 2022.

Rosetta umkreiste zwischen 2014 und 2016 über zwei Jahre lang den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Die Raumsonde untersuchte den Kometen aus nächster Nähe und sammelte dabei einzigartige Daten, um einige der faszinierendsten Geheimnisse über die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems zu lüften. Auf halbem Weg der Forschungsreise von Rosetta näherte sich der Komet der Sonne – ein Moment, der als „Perihel“ bekannt ist. Der Komet 67P hat sich nach diesem geringsten Abstand von unserem Stern von etwa 186 Millionen km wieder entfernt. Dies hatte zur Folge, dass seine Oberfläche im Laufe der Rosetta-Mission auf unterschiedliche Weise beleuchtet wurde.

Rosetta konnte auf dem Kometen 67P viele Oberflächenveränderungen beobachten: vom beeindruckenden Einsturz von Klippen und der Bildung von Gruben bis hin zu sich entwickelnden Staubmustern und rollenden Felsbrocken. Die Wissenschaftler*innen wollen diese Veränderungen nutzen, um den detaillierten Mechanismus zu untersuchen, durch den ein Komet seine äußeren Schichten abwirft, wenn das Sonnenlicht das Eis und den Staub um den Kern herum erhitzt.

Aufgrund der enormen Anzahl von Oberflächenveränderungen ist es jedoch eine äußerst komplexe Aufgabe, diese zu erfassen. Die Wissenschaftler*innen brauchen also Hilfe.

Gigantische Datenmengen brauchen eine gigantische Anzahl von Augen
„Das für Wissenschaftler*innen und die Öffentlichkeit frei zugängliche Rosetta-Archiv enthält eine gewaltige Menge an Daten, die von dieser außergewöhnlichen Mission gesammelt wurden und nur teilweise erforscht sind“, sagt Bruno Merín, Leiter des ESAC Science Data Centre der ESA in der Nähe von Madrid, Spanien.

„Astrofotograf*innen und Raumfahrtenthusiast*innen haben in den letzten Jahren spontan Veränderungen und Anzeichen von Aktivität in den Bildern von Rosetta entdeckt. Bis auf wenige Ausnahmen war es jedoch nicht möglich, diese Ereignisse mit Veränderungen an der Oberfläche in Verbindung zu setzen. Das liegt vor allem daran, dass es an menschlichen Augen fehlt, die den gesamten Datensatz durchsuchen können. Wir brauchen unbedingt mehr Augen!“

Die ESA hat sich deshalb mit Zooniverse zusammengetan, der weltweit größten und beliebtesten Plattform für Forschung, die von Bürgern betrieben wird. Das neue Projekt „Rosetta Zoo“ präsentiert einen besonderen Datensatz: von Rosettas OSIRIS-Kamera aufgenommene Bildpaare, die die Oberfläche des Kometen 67P vor und nach dem Perihel zeigen.

Freiwillige sind eingeladen, sich Bilder von ungefähr derselben Region nebeneinander anzuschauen und eine Vielzahl von Veränderungen zu erkennen, vom großflächigen Staubtransport bis hin zu Kometenbrocken, die sich bewegt haben oder sogar verschwunden sind. Hierzu muss man manchmal ein paar Mal heran- oder wegzoomen oder die Bilder drehen, um Veränderungen in verschiedenen Maßstäben festzustellen und den ikonischen Kometen hautnah zu erleben.

„Bei der Komplexität der Bilder ist das menschliche Auge viel besser in der Lage, kleine Veränderungen zwischen den Bildern zu erkennen als automatisierte Algorithmen“, erklärt Sandor Kruk, Postdoktorand am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in der Nähe von München, der das Projekt während seines Forschungsstipendiums bei der ESA vor ein paar Jahren geplant und begonnen hat.

„Die OSIRIS-Bilder sind bereits seit einiger Zeit in den Archiven öffentlich zugänglich, aber viele Bilder wurden noch nicht auf Veränderungen der Kometenoberfläche hin ausgewertet. Deshalb haben wir uns entschieden, dieses Bürgerforschungsprojekt ins Leben zu rufen und Freiwillige zu bitten, Rosetta-Bilder von 67P zu untersuchen. Wir hoffen, dass angesichts der Begeisterung, die Rosetta während der Mission ausgelöst hat, viele Menschen an diesem Projekt teilnehmen werden, um die Wissenschaftler*innen bei der Analyse der von Rosetta erzeugten Daten zu unterstützen.“

Mithilfe der Bürger*innen wird unser Verständnis des Sonnensystems besser
Dank der visuellen Untersuchung vieler Freiwilliger wird das Projekt Karten von Veränderungen und aktiven Bereichen auf der Oberfläche des Kometen mit Etiketten für jede Art von Veränderung erstellen. Die Wissenschaftler*innen können dann die Aktivität des Kometen mit den Veränderungen auf seiner Oberfläche abgleichen und neue Modelle ausarbeiten, um die Physik der Kometenaktivität mit den beobachteten Veränderungen wie verschobenen Felsbrocken oder eingestürzten Klippen zu verbinden.

Wer sich durch die Bilder von Rosetta durcharbeitet und „Finde den Unterschied“ spielt, kann dabei helfen, unser Verständnis von Kometen und dem Sonnensystem als Ganzes zu erweitern. Das Projekt bietet jedoch beiden Seiten Vorteile: Wir hoffen, dass wir durch die Öffnung dieser Daten für die Öffentlichkeit die Transparenz unserer Arbeit verbessern, das Engagement der Bevölkerung in der wissenschaftlichen Forschung erhöhen können und stärkere Verbindungen zwischen Wissenschaft und Gesellschaft schaffen.

Alle können Rosetta Zoo kostenlos online nutzen, ohne sich anzumelden, eine App oder ein Programm zu installieren oder über wissenschaftliche Vorkenntnisse zu verfügen. Finden Sie die Unterschiede zwischen so vielen oder so wenigen Bildpaaren, wie Sie gerade Zeit haben – egal, ob es fünf Minuten beim Warten auf den Bus sind oder regelmäßige Kometen-Erkundungs-Abende.

Wie sieht ein primitiver Komet aus? Das weiß niemand, aber dank der Hilfe von Freiwilligen können wir herausfinden, wie sich Kometen heute entwickeln, und die physikalischen Faktoren verstehen, die diese Veränderungen bewirken. Dann können wir den Film der Kometenentwicklung bis zum Ursprung des Sonnensystems zurückspulen“, fügt Planetenforscher Jean-Baptiste Vincent vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin hinzu.

Links:
Rosetta Zoo (Englisch/Italienisch): https://www.zooniverse.org/projects/ellenjj/rosetta-zoo
Zooniverse: https://www.zooniverse.org/

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• OSIRIS Foto

Der Beitrag ESA: Bürgerforschungsprojekt zu Rosetta-Bildern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

29. Juli 2021 – Beim sechsten INNOspace-Masters-Wettbewerb suchte die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR nach innovativen Lösungsvorschlägen, um die uneingeschränkte und zuverlässige Verfügbarkeit von satellitengestützten Infrastrukturen im digitalen Zeitalter sicherzustellen. Insgesamt 330 Teilnehmende aus Unternehmen, Start-ups, Universitäten und Forschungseinrichtungen in 23 europäischen Ländern haben an dem Wettbewerb unter dem Motto „Innovationen für nachhaltige Infrastrukturen im Weltraum und auf der Erde“ teilgenommen. Dabei standen ihnen fünf Wettbewerbskategorien aus verschiedenen Entwicklungs- und Innovationsphasen zur Auswahl. Bei der INNOspace Masters Konferenz, die am 29. Juli 2021 virtuell stattfand, wurden nun die Gewinner verkündet. „Initiativen wie der INNOspace Masters sind wichtig, da Innovationen hauptsächlich im Wettbewerb entstehen. Entweder durch Wettbewerb im Markt oder durch initiierte Innovationswettbewerbe wie den INNOspace Masters“, erläutert Thomas Jarzombek (MdB), Koordinator der Bundesregierung für Luft- und Raumfahrt und einer der Hauptredner auf der Veranstaltung. „Insbesondere in Umbruchphasen, wie sie die Raumfahrt aktuell erlebt, ist die Innovationsförderung von besonderer Bedeutung.“

In der zurückliegenden sechsten Runde des INNOspace Masters Wettbewerbs stammten annähernd 80 Prozent der Einreichungen aus raumfahrtfremden Branchen. „Dies zeigt das hohe Potential auch für die Raumfahrt, vom Know-how und technischen Innovationen anderer Branchen zu profitieren. Gleichzeitig lassen sich mit Forschungsergebnissen und technischen Entwicklungen aus der Raumfahrt aktuelle Herausforderungen anderer Branchen lösen“, erklärt Dr. Walther Pelzer, Vorstandsmitglied des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Sitz in Bonn. „Gemeinsam bieten wir den Wettbewerbsteilnehmern attraktive Förderungen oder Kooperationsmöglichkeiten, von der Grundlagenforschung über die Anlaufphase bis hin zur Integration und Markteinführung.“

Sensorik zur Strommessung aus Raumfahrtmission Rosetta gewinnt INNOspace Masters

40 Fachexpertinnen und -experten hatten in einem mehrstufigen Verfahren die Einreichungen geprüft und 15 Vorschläge in die Endrunde des Innovationswettbewerbs gewählt. Nun stehen die Preisträger des Wettbewerbs fest. Gewinner der ESA BIC Challenge und der Gesamtgewinner des Wettbewerbs ist die PhySens GmbH aus Braunschweig. Mit der Digitalisierung und der Energiewende wächst die Bedeutung von Messtechnik als Grundlage für die digitale Anlagenüberwachung und Prozessoptimierung. Bestehende Systeme, basierend auf Stromüberwachung, sind verbunden mit einem großen Installationsaufwand und fehlender Flexibilität. Basierend auf Raumfahrttechnologien der ESA-Rosetta-Mission hat die PhySens GmbH eine berührungslose, nicht invasive und einfach nachrüstbare Sensorik zur Strommessung entwickelt. Diese intelligente Messtechnik bietet ein großes Potenzial für Industrie-4.0-Anwendungen und für zukünftige, bemannte Raumfahrtanwendungen.

QuVeKS – Quantenprozessoren für verschlüsselte Kommunikation mit Satelliten

Gewinner der Challenge der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR ist QuVeKS. Neuartige Quantentechnologien des 21. Jahrhunderts versprechen abhörsichere Kommunikation, exponentiell höhere Rechenleistungen, sowie kompaktere und genauere Sensoren. Die bisher erforschten Quantensysteme sind allerdings sehr anwendungsspezifisch und häufig nicht miteinander kompatibel oder vernetzbar. Mit dem QuVeKS-Projekt wird an der Friedrich-Schiller-Universität Jena und dem CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik ein universell einsetzbarer Quantenprozessor entwickelt. Dieser vereint die komplette Architektur von der Quantenlichtquelle bis zu den Detektoren zu einem kompakten Schaltkreis. Der Prozessor lässt sich ähnlich wie ein Computerchip frei programmieren und ist somit für verschiedenste Anwendungen geeignet. Außerdem können die Datenraten verglichen mit herkömmlichen Lasersystemen stark gesteigert werden. Ein Fokus liegt auf der Absicherung der Kommunikation mit Satelliten.

DigiFarm – genaueste Erfassung von Feldgrenzen für die Präzisionslandwirtschaft

Die Grundlage für sämtliche Lösungen der Präzisionslandwirtschaft, in der landwirtschaftliche Flächen vollautomatisch maschinell bewirtschaftet werden, sind genaue Daten zu Feldgrenzen und Ackerflächen. DigiFarm, der Gewinner der AIRBUS Challenge, hat in den letzten zwei Jahren einen hochauflösenden Algorithmus für Bilder der beiden Sentinel-2 Satelliten des europäischen Erdbeobachtungsprogramms Copernicus entwickelt und so die Bildauflösung um das Zehnfache – von zehn Metern auf einen Meter – vergrößert. Darüber hinaus hat die Firma ein Modell für eine Künstliche Intelligenz zur automatischen Erfassung von Feldgrenzen in großem Umfang geschaffen. DigiFarm hat weltweit Feldgrenzen von bereits über 15 Millionen Hektar bestimmt und erreicht dabei eine um bis zu 20 Prozent höhere Genauigkeit als die bisherigen Katasterkarten.

DEBRIS – Bedarfsgerechte Entsorgung von Weltraummüll

Die ständig wachsende Menge an Weltraumschrott gefährdet die Weltraum-Infrastruktur und damit systemrelevante Dienstleistungen für Kunden auf der ganzen Welt. Dieses Problem soll DEBRIS, der Gewinner der OHB Challenge, angehen. DEBRIS ist ein Kleinsatellit zur aktiven Trümmerbeseitigung. Er hängt sich an Zielobjekte an und verwendet anschließend ein Schleppsegel und einen Befestigungsmechanismus, den so genannten Tether, um Schrott aus dem Orbit zu entfernen. Aus wirtschaftlicher Sicht macht DEBRIS die aktive Beseitigung von Weltraummüll profitabel. Die wichtigsten kostensenkenden Merkmale sind das Rideshare optimierte Design, bei dem mehrere Nutzlasten zusammen gestartet werden können, kommerziell erhältliche Bauteile, sowie niedrige Entwicklungs- und Betriebskosten.

PhySens GmbH – Magnetische Infrastrukturüberwachung

Die digitale Überwachung von Bahninfrastruktur ist Grundlage für den Zugverkehr von morgen. Bestehende Überwachungssysteme basieren auf mechanischen oder indirekten Messprinzipien. Diese geben jedoch keine direkte Information über die reale Position oder Bewegung der Infrastrukturkomponenten und können somit zu Fehlmeldungen führen. Dann müssen Teilstrecken bis zur technischen Überprüfung gesperrt werden, was zu Verspätungen führt. Das neuartige System der PhySens GmbH, welche die DB Netz AG Challenge gewonnen hat, ermöglicht die drahtlose und direkte Überwachung von Bahninfrastruktur. Das System basiert auf Magnetfeldmessungen. Mithilfe eines einheitlichen, einfach anzubringenden Sensors können Zustandsdaten für Weichen, Bahnübergänge oder Signale gesammelt und cloudbasiert ausgewertet werden. So können Verspätungen reduziert, Instandhaltungskosten gesenkt und die Lebensdauer der Infrastruktur verlängert werden.

Die weiteren Platzierungen finden Sie auf der INNOspace Masters Homepage.

Über den Ideenwettbewerb INNOspace Masters

Veranstalter des INNOspace Masters ist die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Der Wettbewerb ist Teil der Initiative INNOspace, die seit 2013 Innovationen und Technologietransfers zwischen Raumfahrt und raumfahrtfremden Industriezweigen fördert. Partner des Wettbewerbs sind die ESA Business Incubation Centres (BIC) Bavaria & Northern Germany und ESA BIC Hessen & Baden-Württemberg sowie die Industriepartner Airbus, OHB und DB Netz AG. Organisiert wird der INNOspace Masters von der AZO Anwendungszentrum GmbH Oberpfaffenhofen.

Der Beitrag INNOspace Masters 2021: Innovation entsteht durch Wettbewerb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag DLR: Ko­me­ten­eis luf­ti­ger als Cappuc­ci­no-Schaum erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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.“

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag ESA: Philaes zweiter Aufsetzpunkt entdeckt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

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

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

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

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

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

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

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

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

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Rätsel um Stickstoff gelöst (13. März 2020)
• Das Salz des Kometen (20. Januar 2020)
• Interstellare Reise des Bausteins Phosphor enthüllt (15. Januar 2020)
• 67P: Erkenntnisse zu Temperatur und Beschaffenheit (29. April 2019)
• Ein Komet, 70.000 Aufnahmen (18. April 2019)
• Veränderungen auf Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (23. März 2017)
• Das große Finale – Rosetta beendet ihre Mission (1. Oktober 2016)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Die ultraviolette Aurora des Kometen Chury erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Kometen und Asteroiden sind Objekte in unserem Sonnensystem, die sich seit der Entstehung der Planeten nur wenig entwickelt haben. So sind sie in gewisser Weise die Archive des Sonnensystems, und die Bestimmung ihrer Zusammensetzung könnte auch zu einem besseren Verständnis der Entstehung der Planeten beitragen.

Eine Möglichkeit, die Zusammensetzung von Asteroiden und Kometen zu bestimmen, ist, das von ihnen reflektierte Sonnenlicht zu untersuchen, da die Materialien auf ihrer Oberfläche das Sonnenlicht mit bestimmten Wellenlängen absorbieren. Man spricht vom Spektrum eines Kometen, das bestimmte Absorptionsmerkmale aufweist. Von August 2014 bis Mai 2015 hatte der Spektrometer VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) an Bord der Raumsonde Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) die Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, kartiert. Die von VIRTIS gesammelten Daten zeigten, dass die Kometenoberfläche in Bezug auf die Zusammensetzung fast überall einheitlich ist: Die Oberfläche ist sehr dunkel und rötlich gefärbt, bedingt durch komplexe, kohlenstoffhaltige Verbindungen und undurchsichtige Mineralien. Jedoch war die genaue Art der Verbindungen, die für die gemessenen Absorptionsmerkmale von Chury verantwortlich sind, bis anhin nur schwer zu bestimmen.

Nachgebildete Kometen lieferten des Rätsels Lösung
Um festzustellen, welche Verbindungen für die Absorptionsmerkmale verantwortlich sind, haben die Forschenden um Olivier Poch vom Institut für Planetologie und Astrophysik der Université Grenoble Alpes Laborexperimente durchgeführt, in denen sie Kometen nachbildeten und Bedingungen wie im Weltraum simulierten. Poch hatte die Methode gemeinsam mit Berner Forschenden entwickelt, als er noch am Physikalischen Institut der Universität Bern tätig war. Die Forschenden testeten verschiedene in Frage kommende Verbindungen auf den nachgebildeten Kometen und maßen deren Spektren, genauso wie das Instrument VIRTIS es an Bord von Rosetta mit der Oberfläche von Chury getan hatte. Die Experimente zeigten, dass für das bestimmte Spektrum von Chury Ammoniumsalze verantwortlich sind.

Antoine Pommerol vom Physikalischen Institut der Universität Bern ist einer der Ko-Autoren der Studie, die heute im Journal Science erscheint. Er erklärt: «Während Olivier Poch an der Universität Bern arbeitete, haben wir gemeinsam Methoden und Vorgehen entwickelt, um Nachbildungen von Oberflächen von Kometenkernen herzustellen.» Unter simulierten Weltraumbedingungen seien die nachgebildeten Kometenoberflächen verändert worden, indem das Eis auf diesen Oberflächen sublimiert worden sei. «Diese realistischen Laborsimulationen ermöglichen es uns, Laborergebnisse und Daten zu vergleichen, die von den Instrumenten auf Rosetta oder anderen Kometenmissionen aufgezeichnet wurden. Die neue Studie baut genau auf diesen Methoden auf, um das stärkste spektrale Merkmal zu erklären, welches das VIRTIS Spektrometer bei Chury beobachtet hat», so Pommerol weiter.

Nicolas Thomas, Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Bern und ebenfalls Ko-Autor der Studie, sagt: «Unser Labor in Bern bietet ideale Möglichkeiten, um mit Experimenten Ideen und Theorien zu testen, die aufgrund von Daten formuliert worden sind, die Instrumente auf Weltraummissionen gesammelt haben. So kann sichergestellt werden, dass die Interpretationen der Daten wirklich plausibel sind.»

Lebensbaustein «versteckt» sich in Ammoniumsalzen
Die Ergebnisse decken sich mit denjenigen des Berner Massenspektrometers ROSINA, das ebenfalls an Bord von Rosetta Daten zu Chury gesammelt hatte. Eine im Februar in Nature Astronomy publizierte Studie unter der Leitung der Berner Astrophysikerin Kathrin Altwegg hatte erstmals Stickstoff, einen der Grundbausteine des Lebens, bei einem Kometen nachgewiesen. Dieser hatte sich in der nebulösen Hülle von Chury in Form von Ammoniumsalzen «versteckt», deren Vorkommen man bisher nicht messen konnte.

Obwohl die genaue Salzmenge anhand der vorhandenen Daten nach wie vor schwer abzuschätzen ist, ist es wahrscheinlich, dass diese Ammoniumsalze den größten Teil des im Kometen Chury vorhandenen Stickstoffs enthalten. Die Ergebnisse tragen gemäß den Forschenden auch dazu bei, die Entwicklung von Stickstoff im interstellaren Raum und seiner Rolle in der präbiotischen Chemie besser zu verstehen.

Angaben zur Publikation:
O. Poch, I. Istiqomah, E. Quirico, P. Beck, B. Schmitt, P. Theulé, A. Faure, P. Hily-Blant, L. Bonal, A. Raponi, M. Ciarniello, B. Rousseau, S. Potin, O. Brissaud, L. Flandinet, G. Filacchione, A. Pommerol, N. Thomas, D. Kappel, V. Mennella, L. Moroz, V. Vinogradoff, G. Arnold, S. Erard, D. Bockelée-Morvan, C. Leyrat, F. Capaccioni, M. C. De Sanctis, A. Longobardo, F. Mancarella, E. Palomba, F. Tosi: Ammonium salts are a reservoir of nitrogen on a cometary nucleus and possibly on some asteroids

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Rätsel um Stickstoff dank nachgebildeten Kometen gelöst erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Die Salze können ein weiterer Hinweis darauf sein, dass Kometeneinschläge Leben auf der Erde überhaupt erst möglich gemacht haben.

Vor mehr als 30 Jahren flog die Europäische Kometenmission Giotto am Kometen Halley vorbei. An Bord war das Berner Ionenmassen-spektrometer IMS, das von Prof. em. Hans Balsiger geleitet wurde. Eine wichtige Erkenntnis der Messungen dieses Instruments war, dass in der der Koma von Halley – der nebulösen Hülle des Kometen, die sich bildet, wenn ein Komet nahe an der Sonne vorbeizieht – scheinbar Stickstoff fehlt. Stickstoff (N) wurde zwar in Form von Ammoniak (NH₃) und Blausäure (HCN) entdeckt, aber die Häufigkeit war weit von der erwarteten kosmischen Häufigkeit entfernt. Mehr als 30 Jahre später und dank eines glücklichen Zufalls sind die Forschenden der Lösung dieses Rätsels auf die Spur gekommen. Dies dank der Auswertung von Daten des Berner Massenspektrometers ROSINA, welches an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, gesammelt hatte (siehe Infobox unten).

Riskanter Flug durch die Staubwolke des Kometen Chury
Weniger als einen Monat vor Ende der Rosetta-Mission befand sich die Raumsonde nur 1,9 km über der Oberfläche von Chury, als sie durch eine Staubwolke des Kometen flog. Dies führte zu einem direkten Einschlag von Staub in die Ionenquelle des von der Universität Bern geleiteten Massenspektrometers ROSINA-DFMS (Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis-Doppel-Fokussierendes Massenspektrometer). Kathrin Altwegg, die leitende Forscherin von ROSINA und Ko-Autorin der neuen Studie, die heute im renommierten Journal Nature Astronomy publiziert wurde, sagt: «Dieser Staub hat beinahe unser Instrument zerstört und Rosettas Lageregelung verwirrt.»

Dank des Flugs durch die Staubwolke konnten Substanzen festgestellt werden, die normalerweise in der kalten Umgebung des Kometen auf den Staubkörnern verbleiben und deswegen nicht gemessen werden können. Die Menge von zum Teil vorher nie bei einem Kometen gemessenen Molekülen war erstaunlich. Insbesondere war die Häufigkeit von Ammoniak, der chemischen Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff mit der Formel NH3, plötzlich um ein Vielfaches grösser. «Wir kamen auf die Idee, dass die Häufigkeit von Ammoniak in den ROSINA-Daten möglicherweise auf das Vorkommen von Ammonium-Salzen zurückzuführen sein könnte», erklärt Altwegg. «Als Salz hat Ammoniak eine viel höhere Verdampfungstemperatur als das Eis und ist deshalb in der kalten Umgebung des Kometen meist in der festen Form vorhanden, die man bis jetzt weder durch Fernerkundung mit Teleskopen noch vor Ort messen konnte.»

Ammoniumsalz und seine Rolle in der Entstehung von Leben
Ausgedehnte Laborarbeiten waren nötig, um die Präsenz dieser Salze im kometären Eis nachzuweisen. «Das ROSINA-Team hat Spuren von fünf verschiedenen Ammonium-Salzen gefunden: Ammoniumchlorid, Ammoniumcyanid, Ammoniumcyanat, Ammoniumformat und Ammoniumacetat», sagt die Chemikerin im ROSINA-Team und Mitautorin der aktuellen Studie, Dr. Nora Hänni. «Bislang war das scheinbare Fehlen von Stickstoff bei Kometen ein Rätsel. Unsere Studie zeigt nun, dass sehr wohl Stickstoff bei Kometen vorhanden ist, nämlich in der Form von Ammonium-Salzen», so Hänni weiter. Unter den entdeckten Ammoniumsalzen sind einige astrobiologisch relevante Moleküle, die zum Aufbau von Harnstoff, Aminosäuren, Adenin und Nukleotiden führen können. Kathrin Altwegg sagt: «Dies ist durchaus ein weiterer Hinweis, dass Kometeneinschläge mit der Entstehung von Leben auf der Erde verknüpft sein könnten.»

Angaben zur Publikation:
K. Altwegg, H. Balsiger, J.-J. Berthelier, C. Briois, M. Combi, H. Cottin, J. De Keyser, F. Dhooghe, B. Fiethe, S. A. Fuselier, T. I. Gombosi, N. Hänni, M. Rubin, M. Schuhmann, I. Schroeder, T. Sémon, S. Wampfler: Evidence of ammonium salts in comet 67P as explanation for the nitrogen depletion in cometary comae. Nature Astronomy, 20.01.2020.

Blogbeitrag von Kathrin Altwegg zur Publikation:
https://communities.springernature.com/channels/behind-the-paper

Die Europäische Weltraumorganisation ESA
Europa ist seit Beginn des Weltraumzeitalters in der Raumfahrt und der Weltraumforschung aktiv. 1975 wurde die Europäische Weltraumorganisation ESA gegründet, in der die beteiligten Staaten ihre Aktivitäten bündelten und koordinierten. Die Schweiz gehörte zu den zehn Gründungsmitgliedern der ESA; diese besteht heute aus 22 Mitgliedsstaaten. Berner Forschende wurden dank ihrer ausgewiesenen Expertise schon sehr früh in die Beratungskommissionen der ESA berufen. So haben sie auch Einfluss, welche Weltraumprojekte und Missionen aus den Vorschlägen der Wissenschaftsgemeinde ausgewählt werden.

Rosetta-Mission
Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission der ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta-Orbiter Spektrometer für Ionen- und Neutralgasanalyse) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Grossteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen. ROSINA trug so massgeblich dazu bei, neue Erkenntnisse zur Entstehung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Die aktive Phase der Mission ging 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury zu Ende. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Das Salz des Kometen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Neue Sterne und Planetensysteme entstehen in wolkenähnlichen Regionen aus Gas und Staub zwischen Sternen. So sind diese interstellaren Wolken der ideale Ort, um mit der Suche nach den Bausteinen des Lebens zu beginnen. «Leben entstand vor etwa 4 Milliarden Jahren auf der Erde, aber wir wissen immer noch nicht, welche Prozesse dies überhaupt möglich gemacht haben», sagt der Hauptautor der aktuellen Studie, Víctor Rivilla vom Nationalen Institut für Astrophysik INAF in Florenz. Die Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, zeigt, dass Phosphormonoxid ein Schlüsselteil im Puzzle der Entstehung des Lebens ist.
Beteiligt an der Studie waren auch Forschende der Universität Bern, unter anderen die emeritierte Professorin Kathrin Altwegg vom Physikalischen Institut und Maria Drozdovskaya vom Center for Space and Habitability (CSH).

Blick mit Riesenteleskop dorthin, wo Sterne entstehen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die Europäische Südsternwarte ESO gemeinsam mit internationalen Partnern das Riesenteleskop Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array ALMA (siehe Infobox unten). Die Beobachtungsstation besteht aus 66 Präzisionsantennen, die zu einem sogenannten Interferometer-Radioteleskop zusammengeschaltet werden. ALMA erlaubt einen detaillierten Blick in die Sternentstehungsregion AFGL 5142.

Die ALMA-Beobachtungen zeigten nun erstmals, dass sich phosphorhaltige Moleküle wie etwa Phosphormonoxid bilden, wenn neue Sterne entstehen. Maria Drozdovskaya erklärt: «Gasflüsse von jungen massereichen Sternen öffnen Hohlräume in den interstellaren Wolken, und entlang der Wände dieser Hohlräume entstehen dank fotochemischer Prozesse phosphorhaltige Moleküle».
Die Forschenden konnten auch zeigen, dass Phosphormonoxid das dort am häufigsten vorkommende phosphorhaltige Molekül ist.

In den Regionen, wo neue Sterne entstehen kann das Phosphormonoxid ausfrieren und im Eis, das die Staubkörner in der interstellaren Wolke umgibt, gefangen werden. Noch bevor sonnenähnliche Sterne voll ausgewachsen sind, verbinden sich die eisigen Staubkörner zu Kieselsteinen, zu Bausteinen von Planeten als auch zu Kometen.

Interstellare Reise von den Sternen über Kometen bis zur Erde
Um die interstellare Reise von Phosphormonoxid zu verfolgen, kombinierten die Forschenden die ALMA-Daten mit Daten des Berner Massenspektrometers ROSINA, das an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gesammelt hatte (siehe Infobox unten).
Kathrin Altwegg, die leitende Forscherin von ROSINA und Ko-Autorin der neuen Studie, erklärt: «Wir hatten zuvor in den ROSINA-Daten Hinweise auf Phosphor gefunden, wussten aber nicht, welches Molekül den Phosphor zum Kometen gebracht hatte.» Auf einer Konferenz sei sie von einer Astronomin, die mit ALMA Entstehungsgebiete von Sternen untersucht, angesprochen worden: «Die Forscherin sagte, dass Phosphormonoxid ein sehr wahrscheinlicher Kandidat wäre; also ging ich zurück zu unseren ROSINA-Daten, und da war es!»
«Phosphor ist essenziell für das Leben, wie wir es kennen», fügt Altwegg hinzu. «Kometen haben höchstwahrscheinlich große Mengen an organische Verbindungen zur Erde gebracht. Die Dokumentation der Reise von Phosphormonoxid stärkt diese Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde».

Die interstellare Reise des Phosphormonoxids aus den Sternenentstehungsgebieten bis zur Erde konnte dank interdisziplinärer Zusammenarbeit dokumentiert werden, wie Altwegg betont: «Der Nachweis von Phosphormonoxid war nur möglich dank der Kombination von ESO-Daten vom Teleskop ALMA am Boden mit solchen von ESA-Daten vom ROSINA-Instrument im Weltraum».

Angaben zur Publikation:
V. M. Rivilla, M. N. Drozdovskaya, K. Altwegg, P. Caselli, M. T. Beltrán, F. Fontani, F.F.S. van der Tak, R. Cesaroni, A. Vasyunin, M. Rubin, F. Lique, S. Marinakis, L. Testi, and the ROSINA team:
ALMA and ROSINA detections of phosphorus-bearing molecules: the interstellar thread between star-forming regions and comets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,
https://arxiv.org/pdf/1911.11647

Die Europäische Südsternwarte ESO
Die Europäische Südsternwarte, kurz ESO, ist in der Astronomie eine herausragende zwischenstaatliche Wissenschafts- und Technologieorganisation. Sie führt ein ehrgeiziges Programm durch, das sich auf Planung, Bau und Betrieb von leistungsfähigen, bodengebundenen astronomischen Beobachtungseinrichtungen konzentriert, die wichtige wissenschaftliche Entdeckungen ermöglichen. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die ESO eine maßgebliche Rolle. Die Teleskope der ESO befinden sich an drei Standorten in der Atacama-Wüste in Chile: auf La Silla, auf dem Paranal und auf Chajnantor.

ALMA: Auf der Suche nach unseren kosmischen Ursprüngen
Auf der Hochebene Chajnantor in der chilenischen Atacama-Wüste betreibt die ESO zusammen mit internationalen Partnern das Atacama Large Millimeter Array, kurz ALMA. Der neue Teleskopverbund soll das Licht einiger der kältesten Objekte im Universum auffangen. Die Wellenlänge der untersuchten Strahlung liegt bei etwa einem Millimeter, im Grenzbereich zwischen Infrarot- und Radiostrahlung. Das Licht wird dementsprechend Millimeter- bzw. Submillimeterstrahlung genannt. ALMA besteht aus 66 Präzisionsantennen, die bis zu 16 Kilometer voneinander entfernt stehen können und ist derzeit das größte bodengebundene Astronomieprojekt.

Die Europäische Weltraumorganisation ESA
Europa ist seit Beginn des Weltraumzeitalters in der Raumfahrt und der Weltraumforschung aktiv. 1975 wurde die Europäische Weltraumorganisation ESA gegründet, in der die beteiligten Staaten ihre Aktivitäten bündelten und koordinierten. Die Schweiz gehörte zu den zehn Gründungsmitgliedern der ESA; diese besteht heute aus 22 Mitgliedsstaaten. Berner Forschende wurden dank ihrer ausgewiesenen Expertise schon sehr früh in die Beratungskommissionen der ESA berufen. So haben sie auch Einfluss, welche Weltraumprojekte und Missionen aus den Vorschlägen der Wissenschaftsgemeinde ausgewählt werden.

Rosetta-Mission
Das Massenspektrometer ROSINA war ein Schlüsselexperiment der Rosetta-Mission der ESA. Die Rosetta-Sonde hat den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury genannt, während mehr als zwei Jahren im Detail untersucht und dabei sogar zum ersten Mal überhaupt ein Landemodul auf der Oberfläche eines Kometen abgesetzt. Das Massenspektrometer ROSINA (Rosetta-Orbiter Spektrometer für Ionen- und Neutralgasanalyse) wurde unter Leitung der Universität Bern entwickelt, gebaut, getestet und mittels Telekommandos beim Kometen betrieben. Es konnte viele Bestandteile der Atmosphäre von Chury nachweisen – einen Großteil davon sogar zum ersten Mal bei einem Kometen. ROSINA trug so maßgeblich dazu bei, neue Erkenntnisse zur Entstehung unseres Sonnensystems zu gewinnen. Die aktive Phase der Mission ging 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen Chury zu Ende. Seither werden in Bern aber noch über 2 Millionen Datensätze von ROSINA ausgewertet und für Forschende weltweit zur Verfügung gestellt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Kometen

Der Beitrag Interstellare Reise des Grundbausteins Phosphor enthüllt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

9. September 2019 – Raumfahrtorganisationen haben bereits mehrere Raumschiffe zu Asteroiden, Kometen, Zwergplaneten und kleinen Monden geschickt und es gibt ehrgeizige Pläne, in Zukunft noch weitere auf den Weg zu bringen.

Asteroiden und Kometen stammen aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems. Sie können dazu beitragen, die Entstehungsgeschichte zu entschlüsseln. Darüber hinaus haben diese Objekte vielleicht eine wichtige Rolle bei der Entwicklung unseres Planeten und irdischen Lebens gespielt, da der Einschlag von Asteroiden und Kometen mit organischen Verbindungen in Zusammenhang mit der Entstehung des Lebens gebracht wird. Obwohl solche Kollisionen bei der Entstehung des Sonnensystems häufiger vorkamen, können kleine Objekte nach wie vor auf die Erde treffen und so das Leben, die Natur und Infrastruktur schädigen.

Solche Objekte könnten auch organische Materie zu anderen Planeten und Monden gebracht haben, von denen einige – zum Beispiel der Jupitermond Europa oder der Saturnmond Enceladus – über die erforderlichen Bedingungen für die Entstehung von Lebensformen verfügen können. Aus diesen und vielen weiteren Gründen ist es wichtig, diese Objekte zu beobachten und mehr über sie zu erfahren.

Das ESA-Programm Discovery & Preparation
Das Programm Erkunden & Entdecken (eng. Discovery & Preparation) bildet die Grundlage für die zukünftigen Aktivitäten der ESA und unterstützt die explorative Forschung nach neuen Konzepten. In diesem Rahmen wurden verschiedene Elemente möglicher zukünftiger Missionen zur Erforschung kleiner, extraterrestrischer Objekte untersucht.

Asteroiden und Kometen, deren Umlaufbahnen nahe an die der Erde herankommen oder diese sogar kreuzen, werden als erdnahe Objekte (NEOs) bezeichnet und können eine Einschlagsgefahr darstellen. Um diese Bedrohung abzuschwächen, ist der erste Schritt die Suche nach NEOs und die Kartierung ihrer Flugbahnen. Das Programm Discovery & Preparation unterstützte eine Studie, die mit Star Trackern die Suche nach NEOs erforscht – und sich bereits an Bord vieler Raumfahrzeuge befindet, um nach NEOs zu suchen.

Eine weitere Herausforderung bei nicht-irdischen Objekten besteht darin, dass Staub auf ihren Oberflächen die ankommenden Raumfahrzeuge, Lander und Astronauten beeinträchtigen kann. Die Dusty Plasma Environments-Studie war der erste Schritt bei der Entwicklung einer Reihe von Modellen, mit denen sich die Auswirkungen von staubigem Plasma auf zukünftige Explorationseinheiten berechnen lassen.

Neueste Erkundungssonden und Rover enthalten zwar Minilabore für die In-situ-Forschung, doch können hochmoderne Labore auf der Erde noch weitergehende Tests durchführen. Eine Discovery & Preparation-Studie untersuchte, wie auf der Erde eine Anlage errichtet werden kann, die einen sicheren Umgang mit solchen wertvollen und potenziell gefährlichen Proben, die von diesen Felsbrocken aus dem All stammen, gewährleistet. Die Untersuchung basierte auf früheren Studien zur Rückführung von Mars-Proben (Mars Sample Return).

Bei einer weiteren Studie wurde untersucht, wie eine Sonde sicher auf einem Objekt mit geringer Schwerkraft landen kann. Sie wurde in erster Linie vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durchgeführt, das den MASCOT-Lander für die japanische Asteroidenmission Hayabusa 2 entwickelte. Diese Studie untersuchte die Entwicklung eines zweiten Landers, MASCOT-2, für die Landung auf Didymoon, dem Ziel der ESA-Asteroidenmission Hera.

Hera ist einer der großen Erfolge dieses Programms. Das Missionskonzept wurde auf der Basis zahlreicher Studien konzipiert.

Die Hera-Sonde transportiert unter anderem zwei CubeSats, die sich Didymoon stärker annähern können. Da diese vielseitig, klein und relativ preiswert sind, wurde untersucht, wie CubeSats zur Erforschung kleinerer Raumobjekte eingesetzt werden können. Einige dieser Studien konzentrierten sich speziell auf die Begleiter der Mission Hera.

In einer weiteren zukunftsorientierten Studie geht es darum, wie Astronauten die „Neutral Buoyancy Facility“ der ESA nutzen könnten, um für Flüge zu interplanetaren Objekten zu trainieren, bei denen die Schwerkraft nur sehr schwach vorhanden wäre. Weitere Aktivitäten zum Thema Discovery & Preparation mit Schwerpunkt auf Asteroiden, Kometen und Monden finden Sie im Studienverzeichnis Nebula Library.

ESA-Aktivitäten
Hera ist ein ausgereifter Missionsvorschlag im Rahmen der Aktivitäten der ESA im Bereich Weltraumsicherheit, die es Europa ermöglicht, die Bedrohung durch gefährliche Asteroiden, extreme Sonnenereignisse und Weltraummüll zu verstehen und zu minimieren. Das Planetary Defence Office beobachtet erdnahe Objekte, prognostiziert ihre Flugbahnen, warnt vor möglichen Einschlägen und ist an potenziellen Abwehrmaßnahmen beteiligt.

Im Rahmen der Rosetta-Mission schrieb die ESA bereits Geschichte, als sie einen Kometen umkreiste. Die Sonde Rosetta verblieb mehr als zwei Jahre im Orbit des Kometen 67P / Tschurjumow-Gerassimenko und sammelte Informationen über periodische Kometen. Sie setzte sogar ein Landegerät auf seiner Oberfläche ab, um dieses geheimnisvolle Objekt zu erkunden.

Als Nächstes hat die ESA einen Asteroiden im Visier. Die Europäische Weltraumorgansiation unterzeichnete kürzlich einen Vertrag mit GomSpace Luxemburg über die Entwicklung des ersten Nanosatelliten, der einem Asteroiden begegnen soll. Der Miniaturised Asteroid Remote Geophysical Observer (M-ARGO) wird ein 12-teiliger CubeSat mit eigenem Antriebssystem sein. Die Finanzierung erfolgt durch das General Support Technology Programme (GSTP) der ESA. Hiermit wird die Weiterentwicklung eines Tools gefördert, das zukünftige ESA-Lander-Missionen durch die Modellierung von Oberflächen kleiner Himmelskörper in unserem Sonnensystem und die Bereitstellung fotorealistischer Bilder unterstützen wird.

Durch die Untersuchung von drei Gesteinsproben, die von der japanischen Hayabusa-Mission vom Asteroiden Itokawa zurück zur Erde gebracht wurden, ist die ESA bereits an der Asteroidenforschung beteiligt. Dies hilft uns dabei,  mehr über die Oberflächenumgebung von Asteroiden zu lernen.

Planetenmissionen tragen auch zu unserem Verständnis von extraterrestrischen Objekten bei. Bei der Umkreisung des Mars mit Mars Express und dem ExoMars Trace Gas Orbiter konnte die ESA die Marsmonde Phobos und Deimos beobachten. Die JUICE-Mission (JUpiter ICy Moons Explorer) soll drei der größten Monde des Jupiters – Ganymed, Europa und Callisto – untersuchen, um festzustellen, ob einer von ihnen bewohnbar sein könnte.

Doch ist es nicht unbedingt erforderlich, in die Nähe dieser Objekte zu gelangen, um mehr über sie zu erfahren. Die Weltraumteleskope der ESA, darunter Hubble, haben zahlreiche kleine Himmelskörper im gesamten Sonnensystem fotografiert, um mehr über ihre Eigenschaften und Flugbahnen zu erfahren. Das Hubble-Teleskop nahm kürzlich ein Bild eines seltenen Asteroiden auf, der sich langsam selbst zerstört; Gaia sammelte Informationen über mehr als 14.000 Asteroiden; Herschel entdeckte Wasserdampf um den Zwergplaneten Ceres und das Infrarot-Weltraumobservatorium (ISO) stellte fest, dass in unserem Sonnensystem doppelt so viele Asteroiden unterwegs sein könnten, als bisher angenommen.

Projekte anderer Raumfahrtbehörden
Neben der Landung auf zwei verschiedenen Asteroiden mit ihren Missionen Hayabusa und Hayabusa2 plant die japanische Raumfahrtbehörde JAXA derzeit eine Mission zur Untersuchung der beiden Monde des Mars, Phobos und Deimos. Im Rahmen der Mission „Martian Moons eXploration“ (MMX) ist sogar die Rückführung von Proben eines Mondes zur Erde geplant. Auch die NASA hat in der Vergangenheit extraterrestrische Objekte besucht, wobei die Dawn-Mission die erste war, die einen Zwergplaneten – Ceres – umkreiste und auch den größten Asteroiden im Asteroidengürtel, VESTA, besuchte. Dawn entdeckte, dass es unter der Oberfläche von Ceres Reste eines flüssigen Ozeans geben könnte und fand organisches Material. Außerdem wurde bestätigt, dass Vesta der Ursprung vieler Meteoriten auf der Erde ist.

Die US-amerikanische Stardust-Mission sammelte Staub vom Kometen Wild-2. Die daraus gewonnen Erkenntnisse haben zu dem Schluss geführt, dass die Entstehungsgeschichte der Kometen umgeschrieben werden muss. Deep Impact besuchte den Kometen Tempel 1. Dabei wurde ein Projektil (Impaktor) in die Flugbahn des Kometen gebracht, das dort einschlug und Materialien wie Wassereis und organische Substanz freilegte. Die Ergebnisse der Mission deuten darauf hin, dass Kometen eine wesentliche Rolle bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gespielt haben könnten.

Aktuell umkreist die Raumsonde OSIRIS-REx der NASA einen Asteroiden und soll Gesteinsproben sammeln und zur Erde zurückzubringen. Davon erhoffen sich die Wissenschaftler, mehr über die Entstehung des Sonnensystems und des Lebens zu erfahren. Die kanadische Weltraumbehörde (CSA) beteiligte sich ebenfalls an OSIRIS-Rex. Sie stellen ein Instrument zur Verfügung, das die Oberfläche des Asteroiden kartiert, so dass Wissenschaftler einen geeigneten Probenentnahmeort auswählen können. Die CSA entwickelte auch den erdnahen Objektüberwachungssatelliten (NEOSSat), dessen Ziel es ist, Asteroiden, die der Erde eines Tages gefährlich nahe kommen könnten, zu entdecken, zu verfolgen und zu katalogisieren.

Und nicht nur die Raumfahrtagenturen sind daran beteiligt, mehr über NEOs zu erfahren – auch die Europäische Südsternwarte (ESO) beschäftigt sich mit dieser Aufgabe. Vor kurzem entdeckte das Very Large Telescope der ESO einen Doppelasteroiden, der an der Erde vorbeiraste. Dies bot eine gute Gelegenheit, um die Zusammenarbeit der Weltraumorganisationen beim Auftauchen eines gefährlichen erdnahen Objekts (NEO) zu üben. Koordiniert wurde das Projekt vom International Asteroid Warning Network (IAWN), einer Zusammenarbeit vieler Weltraumorganisationen zum Schutz der Erde vor NEOs.

Der Beitrag Asteroiden, Kometen und Monde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Der Beitrag 67P: Erkenntnisse zu Temperatur und Beschaffenheit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

17. April 2019 – Knapp 70.000 Aufnahmen des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko hat das wissenschaftliche Kamerasystem OSIRIS der ESA-Mission Rosetta in den Jahren 2014 bis 2016 aufgenommen. Die Bilder dokumentieren nicht nur den Verlauf der bisher umfangreichsten und anspruchsvollsten Kometenmission, sondern zeigen den entenförmigen Körper auch in all seinen Facetten.

In einem gemeinsamen Projekt mit dem Fachbereich Information und Kommunikation der Hochschule Flensburg hat das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), unter dessen Leitung die OSIRIS-Aufnahmen entstanden sind, diesen Fundus nun veröffentlicht. Der OSIRIS Image Viewer bietet sowohl dem weltrauminteressierten Laien, als auch dem Fachexperten einen einfachen, schnellen und übersichtlichen Zugriff auf einen der größten wissenschaftlichen Schätze der vergangenen Jahre.

Den ersten Blick auf den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko erhaschte das Kamerasystem OSIRIS im März 2014 aus einem Abstand von knapp fünf Millionen Kilometern: ein unspektakulärer Sternhimmel, in dem nur Kenner einen der zahlreichen hellen Flecke als Ziel der Rosetta-Mission identifizieren können. Der letzte Schnappschuss der Mission entstand am 30. September 2016, wenige Minuten bevor die Raumsonde auf der Kometenoberfläche aufsetzte. Nur 20 Meter trennen die steinige Oberfläche, die darauf zu sehen ist, von der Sonde. Zwischen diesen beiden Aufnahmen liegt ein Abenteuer: eine Weltraummission, die erstmals einen Kometen auf seinem Weg durch das innere Sonnensystem begleitete und aus der Nähe beobachtete.

Dieses Abenteuer lässt sich nun mit Hilfe des OSIRIS Image Viewer im Detail nachvollziehen. Beim Durchstöbern der Bildersammlung finden sich Zeugnisse der aufregend-kribbeligen Anflugphase auf den bereits erwachenden Kometen, der einzigartigen Landung von Rosettas Landeeinheit Philae, des Feuerwerks aus Gas- und Staubfontänen am sonnennächsten Punkt der Kometenbahn und der fieberhaften Suche nach der Philae-Landestelle in den letzten Missionswochen; zu entdecken sind schroffe Klippen, bizarre Risse und Schluchten, pulvrig-glatte Ebenen und von Brocken übersäte Geröllfelder sowie spektakuläre Staub- und Gaseruptionen in der Umgebung des Kometenkerns.

„Uns ist es wichtig, dass dieser Datenschatz für jeden leicht und ohne Vorwissen zugänglich ist“, erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Holger Sierks, Leiter des OSIRIS-Teams. In enger Zusammenarbeit mit Studenten und Dozenten des Fachbereichs Information und Kommunikation der Hochschule Flensburg haben die MPS-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler den Viewer so angelegt, dass alle Bilder und Zusatzinformationen schnell auffindbar sind. Jede der knapp 70.000 Aufnahmen ist mit Angaben zum Aufnahmedatum, Abstand zum Kometen und einem kurzen Begleittext versehen und lässt sich in voller Auflösung herunterladen. Für Nutzerinnen und Nutzer, die tiefer in die Materie einsteigen oder die Aufnahmen für wissenschaftliche Zwecke verwenden wollen, liegen die Bilder auch im wissenschaftlichen Datenformat vor; zudem gibt es ergänzend Informationen zu den verwendeten Filtern, Brennweiten und Belichtungszeiten sowie Verweise auf die wissenschaftliche Dokumentation und Auswertesoftware.

Im ESA Images und im Planetary Science Archive der ESA finden sich alle Aufnahmen und Daten der Rosetta-Mission seit Juni 2018. „Die Datenbanken der ESA richten sich in erster Linie an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler“, so Sierks. „Den OSIRIS Image Viewer sehen wir als Ergänzung zu diesen Angeboten. Es soll für jeden leicht zugänglich und ansprechend sein – und vor allem den Kometen in seiner ganzen Schönheit zeigen“, ergänzt er.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta – wissenschaftliche Instrumente und Ergebnisse

Der Beitrag Ein Komet, 70.000 Aufnahmen 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Raumcon-Treff 2018 – Diskussion

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

Ein Beitrag von Gertrud Felber & Axel Orth. Quelle: ESA/Rosetta/MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA und NASA/JPL.

Am 30. September 2016 beendete die Kometensonde Rosetta die Erforschung des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko mit der Landung auf dem Kometen, über die Raumfahrer.net berichtete.

Für die Wissenschaftler ging die Arbeit mit der Untersuchung und Auswertung der Aufnahmen der OSIRIS-Kamera von dem Kometen 67P weiter. Jetzt wurde ein Teil der Ergebnisse dieser Forschung veröffentlicht. Die Veränderungen auf dem Komet 67P wurden durch Vorher- und Nachher-Aufnahmen dokumentiert.

Wandernde Steine

Ein 30 Meter breiter Felsbrocken mit einer Masse von ca. 12.700 Tonnen hat sich bis zum Perihelion im August 2015 um 140 Meter auf Komet 67P bewegt, als die Aktivität des Kometen am höchsten war. In beiden Bildern zeigt ein Pfeil auf den Felsbrocken. Im rechten Bild skizziert der gepunktete Kreis die ursprüngliche Lage des Felsens als Referenz.

Die Bewegung könnte auf zwei Arten ausgelöst worden sein. Entweder entkernte sich das Material, auf dem er lag, so dass er rollte, oder ein genügend kraftvoller Ausbruch konnte ihn direkt an den neuen Standort befördern. Es wurden mehrere Ausbruchsereignisse in der Nähe der ursprünglichen Position des Felsbrockens während des Perihels registriert.

Die Bilder wurden von Rosettas OSIRIS-Kamera am 2. Mai 2015 (links) und am 7. Februar 2016 (rechts) mit Auflösungen von 2,3 Meter pro Pixel und 0,8 Meter pro Pixel aufgenommen.

Kollabierende Klippen

Es wurden während Rosettas Mission an mehreren Orten auf dem Kometen 67P kollabierte Klippen identifiziert.

Die Anaglyphen-Bilder (Rot-Grün-Brille verwenden) zeigen die ca. 134 Meter hohe Aswan-Klippe und das Plateau in der Seth-Region des Kometen 67P nachdem ein Teil der Klippe am 10. Juli 2015 abrutschte. Das zweite Bild wurde am 6. August 2016 aufgenommen und zeigt rechts das helle Wassereis der Klippe nach dem Zusammenbruch.

Das folgende Anaglyphen-Bild zeigt einen Blick auf die Seth Region des Kometen 67P / Tschurjumow-Gerasimenko. Rechts im Vordergrund befindet sich die ca. 134 m hohe Aswan-Klippe mit einem Bruchstück an der Kante, das anschließend am 10.07.2015 abfiel. Der Bruch, der hier zu sehen ist, war 70 m lang und 1 m breit und trennt einen 12 m gegenüber dem Hauptplateau überhängenden Block ab.

In der Nähe der Mitte des Bildes ist auch eine 220 m breite, 185 m tiefe Grube zu sehen. Das Bild fängt auch die terrassierte Topographie der Seth-Region im Hintergrund und einen kleinen Teil des glatten Halsbereichs des Kometen im Vordergrund ein.

Das Bild wurde ca. 26 km von der Oberfläche des Kometen 67P von der OSIRIS-Kamera von Rosetta am 21.09.2014 aufgenommen. Die Bildskala beträgt 0,5 m / Pixel.

Diese Anaglyphen-Ansicht geht von dem schroffen Vordergrund in Richtung der Aswan-Klippe und dem Plateau in der Seth-Region des Kometen 67P, nachdem einem Teil der Klippe am 10.07.2015 abfiel. Das Bild wurde am 6.08.2016 aufgenommen und zeigt das Wassereis an der hellen Klippe nach dem Zusammenbruch.

Das Bild wurde 6,4 km über der Oberfläche des Kometen mit der OSIRIS-Kamera von Rosetta aufgenommen. Die Bildskala beträgt 0,12 m / Pixel.

Das letzte Übersichtsbild zeigt die vorgenannten und weitere Veränderungen, die in hochauflösenden Bildern vom Kometen 67P während der mehr als zwei Jahren andauernden Überwachung durch Rosetta identifiziert wurden. Die ungefähre Lage jedes Merkmals ist auf den zentralen Kontextbildern markiert. Die Daten, wann die Vorher- und Nachher-Aufnahmen aufgenommen wurden, sind ebenfalls angegeben. Die Ausrichtung und Auflösung zwischen den Bildpaaren kann variieren, die Pfeile wurden in jedem Bild zur Orientierung auf den Ort der Änderungen gesetzt.

Riss im Nacken

Eine weitere Veränderung, die beobachtet werden konnte, betrifft sichtbare Frakturen der Kometenoberfläche und hängt eventuell mit einer leichten Erhöhung der Rotationsrate des Kometen zusammen. Diese Erhöhung könnte ihrerseits auf die Aufwärmung durch die Sonne zurückzuführen sein, wobei der genaue Mechanismus noch nicht ganz klar ist. Schon im August 2014, bei der Annäherung an den Kometen, wurde erstmals ein etwa 500 Meter langer Riss im „Nacken“ des Kometen gesichtet, der schmalen Region, die den „Kopf“ und „Körper“ von Tschuri zusammenhält. Bis Dezember 2014 konnte beobachtet werden, dass sich dieser Riss um etwa 30 Meter verlängert hatte. Im Juni 2016, also schon gegen Ende der Beobachtungszeit durch Rosetta, wurde ein neuer Riss gesichtet, von dem man noch nicht sagen kann, wie lang er tatsächlich ist. Schätzungen gehen von 150 bis 300 Meter aus. Diese Risse werden als Indiz gewertet, dass der Komet eines Tages auseinanderbrechen könnte.

Wir lassen uns gerne von weitere Ergebnisse der Forschungen begeistern, sie werden uns den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko noch näher bringen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko

Der Beitrag Veränderungen auf Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESOC, Raumfahrer Net .

Eine Rückschau

Eine lange Reise lag hinter der Kometensonde Rosetta. Gestartet am 2. März 2004 mit einer Ariane 5 Trägerrakete flog sie auf ihrem Weg zum Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko drei Mal an der Erde und einmal am Mars vorbei, passierte die Asteroiden Šteins und Lutetia und verbrachte schließlich 957 Tage in einem Winterschlafmodus, um die Passage durch das Aphel, dem sonnenfernsten Punkt, ihres Orbits zu 67P weit entfernt von der Sonne zu überstehen. Am 10. September 2014 schließlich erreichte Rosetta das Ziel ihrer Reise und schwenkte in einen aktiv gesteuerten Orbit in etwa 30 km Höhe um 67P ein. Innerhalb der nächsten etwa zwei Jahre umkreiste Rosetta den Kometenkern in verschiedenen Höhen zur Oberfläche und begleitete diesen durch den sonnennächsten Punkt des Orbits, um die aktive Phase des Kometen studieren zu können. Mit den zahlreichen Instrumenten wurde die Oberfläche, die Beschaffenheit des Kerninneren analysiert sowie die Zusammensetzung der Koma und der Schweife studiert.

Um ein möglichst genaues Bild des Nukleus zu erhalten, wurde am 12. November 2014 der Lander Philae von seiner Muttersonde Rosetta in Richtung Kometenoberfläche entsandt. Nach der ersten Landung vollführte Philae zwei Sprünge und kam schließlich außerhalb der geplanten Landezone zu liegen. Nach zwei Tagen mit wissenschaftlichen Messungen schaltet sich der Lander, nachdem die Energie aus der Primärbatterie verbraucht war, wie geplant in einen Standby-Modus.

Rosetta umkreiste seitdem den Kometenkern und führte das wissenschaftliche Programm unermüdlich fort. Während der aktiven Phase von 67P mit Ausbildung der Koma und seiner beiden Schweife durch die erhöhte Temperatur in Sonnennähe wurde der Orbit angehoben, um die Störeinflüsse auf die Trajektorie so gering wie möglich zu halten. Nach dem Durchgang durch den sonnennächsten Punkt nahm die Aktivität wieder ab und der Orbit konnte wieder abgesenkt werden. Aus wenigen Kilometern Entfernung wurden tausende Detailaufnahmen der Oberfläche angefertigt. Am 2. September 2016 wurde auf einer der Aufnahmen der Osiris-Kamera auch der Lander Philae entdeckt.

Die Sonde selber befand sich bis zuletzt in einem technisch ausgezeichneten Zustand. Der Komet 67P/Tschurjumow-Gerassimenko entfernt sich auf seinem Orbit jedoch immer weiter von der Sonne und damit verringert sich die von Rosettas Solarzellen erzeugte Energie, die für den Betrieb von Rosetta notwendig ist. Zudem geht die Hydrazinreserve zur aktiven Steuerung des Orbits zur Neige. Daher wurde Rosettas Flugbahn in Richtung der Kometenoberfläche geändert und hat dort gestern ihre mehr als 12 Jahre währende Mission beendet.

Wissenschaft im Anflug auf 67P

Die Kommandosequenz für den Abstieg in die geplante Landezone und zur Passivierung des Orbiters wurde bereits am Tag zuvor, am 29. September, zum Orbiter übertragen. Die letzte Triebwerkszündung zur Änderung der Flugbahn wurde in den frühen Morgenstunden des 30. September durchgeführt und die Landezeit auf 13:20 Uhr +/- 2 Minuten (MESZ) berechnet bei einer Geschwindigkeit von etwa 0.9 m/s. Nun auf direktem Kurs zur Oberfläche sammelten sieben der insgesamt elf Instrumente weiterhin wertvolle Daten. Das Massenspektrometer ROSINA „erschnüffelte bis zum letzten Kontakt mit Rosetta die Zusammensetzung der unmittelbaren Umgebung über der Oberfläche, wobei wir einen kontinuierlichen Druckanstieg beobachtet haben“, erläutert Prof. Kathrin Altwegg von der Universität Bern und Projektleiterin des ROSINA-Instruments im Gespräch mit Raumfahrer Net. „Pro Masse dauerte ein Scan 28 Sekunden, sodass wir uns im Vorfeld die für uns interessanten heraussuchen mussten.“, erläutert Altwegg weiter. Nun mit dem Ende der Mission können die Daten in Ruhe analysiert werden. „Vielleicht finden wir dabei noch eine Überraschung“, gibt Prof. Altwegg einen kleinen Hinweis auf mögliche neue Erkenntnisse aus der unmittelbaren Nähe zum Kometen.

Neben Kathrin Altwegg erlebte auch das OSIRIS-Team um Holger Sierks aufregende und arbeitsintensive letzte Stunden der Mission. Die hochauflösende Weitwinkel- und Telekamera (Beschreibung des OSIRIS-Kamerasystems) erstellten während des gesamten Abstiegs Fotos, ab einer Höhe über Grund von etwa 100 m im fünf Sekunden Takt, um die Annäherungssequenz möglichst genau rekonstruieren zu können. Um diese Wiederholrate zu erreichen, wurden nur noch 480×480 Pixel des Kamerasensors ausgewertet, die Bildinformation stark komprimiert und dann zur Erde gesendet. Um auch unterhalb von 300 m über Grund mit der Weitwinkeloptik noch ein hinreichend scharfes Bild zu erhalten, wurden sämtliche Filterelemente aus dem Strahlengang entfernt. „Die beste Fokussierung liegt dann bei 15 m Entfernung über Grund, allerdings mit sehr geringer Schärfentiefe.“, erläutert Holger Sierks, Projektleiter des OSIRIS Teams vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Bei einer kurzen Präsentation einige Zeit nach der Landung im Pressezentrum des ESOC zeigte Sierks die ersten, meist noch unbearbeiteten Aufnahmen der Landesequenz. Die letzte übermittelte Aufnahme ist tatsächlich auch die schärfste der gesamten Reihe, jedoch nicht im Fokus der Kamera. „Die letzte Aufnahme stammt aus einer Höhe von etwa 20 m“, gibt Sierks nach einer ersten Analyse des OSIRIS-Teams bekannt. „Mit weiteren Bildbearbeitungsprozeduren sollten sich aus diesen Bildern noch zahlreiche Erkenntnisse gewinnen lassen“, ist er sich sicher.

„Die letzte von Rosetta übertragene Information war die Bestätigung der Übertragung eines Bildes und die Freigabe des Speichers für die nächste Aufnahme“, gibt Amelle Hubault, Rosetta Flight Controller, einen Einblick in die letzten Momente der Mission. Dann brach um 11:19:19 UTC (13:19:19 MESZ) das Signal ab. Spacecraft Operations Manager Sylvain Lodiot bestätigte den Verlust des Kontakts (LOS, loss of signal) und zeigt damit wieder einmal die ausgezeichnete Leistung der Flugdynamiker. Applaus im Pressezentrum, im Konferenzraum sowie im Kontrollraum, verhalten und angemessen, über das, was mit Rosetta vollbracht wurde. Eine außergewöhnliche Mission ist zu Ende gegangen, eine Mission mit vielen „Firsts“, die bravourös gemeistert wurden, eine Mission, die großartige Erkenntnisse über Kometen ans Licht gefördert hat und unsere Sichtweise über die Entstehung von kleinen planetaren Körpern und die Evolution des Sonnensystems ändern wird.

In die Freude über das Vollbrachte mischt sich bei allen Beteiligten jedoch etwas Wehmut darüber, dass die operationelle Phase der Rosetta-Mission nun vorüber ist. Die nun folgende weitere Analyse der gewonnenen Daten wird noch viele Jahre einige Generationen an Wissenschaftlern beschäftigen. Ob und wann eine weitere Mission zu einem Kometen aufbrechen wird, ist noch ungewiss. Raumfahrer Net wird dies und die weitere Bekanntgabe von Ergebnissen der Rosetta-Mission weiterhin verfolgen und darüber berichten.

Farewell Rosetta und Philae! Danke für zweieinhalb Jahre spannende Forschung und aufregende Flugdynamik im interplanetaren Raum!

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Rosetta-Spezial
• Landung der Orbitersonde Rosetta auf Tschurjumow-Gerassimenko
• Philae gefunden

Der Beitrag Das große Finale – Rosetta beendet ihre Mission erschien zuerst auf Raumfahrer.net.