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

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

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

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

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

Landung in mehreren Etappen

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

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

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

Aber wo genau befindet sich Philae jetzt?

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

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

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

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

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

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

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

Die Landezone ist zumindestens eingegrenzt

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

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

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

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

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

Eine weitere Horchkampagne

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

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
• Kometen-Newsarchiv

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

Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR

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

Bereits am 12. November 2014 wurde dabei ein weiterer Höhepunkt dieser überaus ambitionierten und erfolgreichen Mission zur Erforschung unseres Sonnensystems erreicht: Der von der Raumsonde Rosetta mitgeführte Kometenlander Philae wurde von Rosetta abgetrennt und erreichte um 16:35 MEZ die Oberfläche des Kometen 67P (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln). Dort kam er schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte den Lander an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwa eine Stunde – keine Möglichkeit bot, seine Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 56 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November so weit erschöpft waren, dass sich Philae um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Warten auf ein erneutes Lebenszeichen von Philae

Damit ist die Mission von Philae jedoch keineswegs zwingend beendet. Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbessern sich im Bereich des jetzigen Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der Lander Philae aus seinem Winterschlaf erwacht und sich reaktiviert.

„Philae erhält zurzeit ungefähr doppelt so viel Sonnenenergie wie im November vergangenen Jahres“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Immerhin ist der Komet derzeit ’nur‘ noch rund 300 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. „Wahrscheinlich wird es trotzdem noch zu kalt für den Lander sein, um aufzuwachen – aber ein Versuch ist es wert. Die Chancen steigen mit jedem Tag.“

Deshalb wird am kommenden Donnerstag, dem 12. März um 05:00 MEZ erstmals die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen. Allerdings, so die Mitarbeiter der Mission, sollten die damit verknüpften Erwartungen nicht zu hoch angesetzt werden, denn es wäre schon sehr viel Glück im Spiel, wenn bereits direkt am 12. März wirklich ein Signal von dem Lander zu empfangen wäre. Eine deutlich realistischere Wahrscheinlichkeit ergibt sich dagegen erst in einigen Monaten.

Sowohl Temperatur- als auch Energiewerte sind entscheidend

Damit der Kometenlander Philae aus seinem Winterschlaf erwachen kann müssen nämlich zunächst zwei Grundvoraussetzungen erfüllt sein.

Zunächst muss im Inneren des Landers ein Temperaturwert erreicht werden, welcher oberhalb von minus 45 Grad Celsius liegt. Neben einer mehrschichtigen Thermalisolierung (engl. „Multi Layer Insulation“) ist Philae zu diesem Zweck mit einem elektrischen Heizsystem ausgerüstet, welches seit dem Übertritt in den derzeitigen Schlafmodus den Großteil der zur Verfügung stehenden Energiereserven beanspruchte.

„Philae ist so konstruiert, dass er seit dem November 2014 jedes bisschen Sonnenenergie dafür nutzt, sich aufzuheizen“, so Dr. Koen Geurts vom DLR.

Zusätzlich zu diesem zwingend erforderlichen Temperaturwert muss der Lander über seine für die Energiegewinnung zuständigen Solarzellen mit mindestens 5,5 Watt Energie versorgt werden, damit er aufwachen kann. Sobald der Lander feststellt, dass er mit mehr als diesen 5,5 Watt Energie versorgt wird und seine Innentemperatur über den besagten minus 45 Grad Celsius liegt, beendet Philae den derzeitigen Schlafmodus automatisch, heizt sich weiter auf und versucht zudem zusätzlich, seine Batterie zu laden. Bisher fiel die Sonneneinstrahlung an dem mit dem Namen „Abydos“ belegten finalen Landeplatz zu gering aus, um diesen erforderlichen Mindestwerte zu überschreiten.

Einmal aufgewacht, schaltet Philae alle 30 Minuten den Empfänger seines Kommunikationssystems ein und versucht dabei ein Signal von dem Kometenorbiter Rosetta zu empfangen. Diese Aktivierung des Kommunikationssystems kann der Lander bereits bei einem noch sehr niedrigen Energiestand durchführen.

„Zu diesem Zeitpunkt wissen wir aber noch nicht, dass er wach ist“, erläutert Koen Geurts diese zunächst nur passiv erfolgende Prozedur der Kontaktaufnahme. „Um uns eine Antwort zu schicken, muss Philae nämlich auch seinen Sender einschalten – und dafür benötigt er zusätzliche Energie.“ Es könnte also durchaus der Fall eintreten, dass der Lander zwar in 500 Millionen Kilometern Entfernung zu Erde bereits aus seinem Winterschlaf aufgewacht ist, seine Energiereserven aber noch nicht ausreichen, um sein Kontrollteam auf der Erde darüber in Kenntnis zu setzen. Insgesamt benötigt der Lander 19 Watt, damit er in Betrieb gehen und zudem eine aktive Kommunikation aufnehmen kann.

Derzeit ist geplant, dass Rosetta zunächst bis zum 20. März versuchen wird, einen Kontakt mit Philae herzustellen. Diese Versuche einer Kontaktaufnahme werden dabei zu Zeitpunkten erfolgen, an denen sich Rosetta mehr oder weniger direkt über dem vermuteten Standort des Landers befindet. Zum gleichen Zeitpunkt muss die Kometenoberfläche dabei zudem von der Sonne beleuchtet werden. Denn nur dann ’steht‘ Philae direkt im Sonnenlicht und wird über seine Solarpaneele direkt mit Energie versorgt.

„Sollten wir bis zum 20. März keinen Kontakt zu Philae aufbauen können, werden wir dies bei der nächsten Gelegenheit wiederholen“, so Dr. Stephan Ulamec. Die jetzt beginnenden Versuche einer Kontaktaufnahme gehen allerdings von einem optimistisch veranschlagten Szenario aus. Wahrscheinlicher ist dagegen, dass der Lander erst in den kommenden Monaten über genügend Energie verfügen wird, um auf eine ‚Anfrage‘ des Orbiters zu reagieren.

Blind Commanding

Bisher konnte der exakte Ort, an dem Philae letztendlich auf der Oberfläche von 67P zum stehen kam, trotz aller Bemühungen noch nicht identifiziert werden. Aus diesem Grund arbeitet das Philae-Operations-Team des DLR derzeit mit den Informationen, welche ihnen die Aufnahmen der CIVA- und der ROLIS-Kamera des Landers sowie die Erfahrungswerte bezüglich der Solarenergie aus dem November 2014 bieten.

„Wir gehen aber davon aus, dass die Solarpaneele von Philae durch etwas abgeschattet werden, was wir auf den bisherigen Bildern nicht sehen können“, so Dr. Koen Geurts.

Als erstes sollen deshalb immer wieder neue Kommandos an den Lander gesendet werden, welche das Heizen optimieren und den so eingesparten Energieaufwand für die Kommunikation zur Erde zur Verfügung stellen sollen. Selbst wenn Philae noch nicht genügend Energie zur Verfügung hat, um auf die Kontaktrufe des Orbiter zu antworten, könnte der Lander diese Kommandos empfangen und in die Praxis umsetzen.

Diese Prozedur wird auch als „Blindes Kommandieren“ bezeichnet und wurde zuvor an einem Bodenmodell des Landers, welches sich an dem für den Betrieb von Philae zuständigen Kontrollzentrum – dem DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln – befindet, ausführlich getestet. Aber auch für den Fall, dass die aufladbare Batterie von Philae die jetzt bereits mehrere Monate andauernde Kältephase nicht unbeschadet überstanden hat, wappnen sich die an der Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler.

„Wir arbeiten gerade daran, dass wir mit dem Lander und den Instrumenten dann zumindest während der Kometentage und somit bei direkter Sonnenbestrahlung arbeiten können“, so Dr. Koen Geurts weiter.

Telemetriedaten diktieren die weitere Vorgehensweise

Erst wenn Philae nicht nur aufwacht, sondern auch aktiv senden kann, wird der Kometenlander aktuelle Telemetriedaten zur Erde übermitteln, welche den beteiligten Ingenieuren einen Überblick über den gegenwärtigen ‚Gesundheitszustand‘ des Landers bieten werden.

„Diese Daten werden wir dann auswerten: Wie geht es der aufladbaren Batterie? Funktioniert noch alles am Lander? Welche Temperatur herrscht? Wieviel Energie erhält er?“, so Koen Geurts.

Abhängig von diesen Ergebnissen sind auch die weiteren wissenschaftliche Arbeiten, welche dann von Philae noch ausgeführt werden können. Kann die Batterie keine oder nur wenig Energie speichern, so bestimmt die während eines Kometentages zu gewinnende Sonnenenergie, ob man eventuell eine ‚abgespeckte‘ Version an Messungen durchführen kann. Zurzeit gehen die Wissenschaftler davon aus, dass Philae gegenwärtig während eines Kometentages etwa 1,3 Stunden lang direkt von der Sonne beleuchtet und somit auch mit Energie versorgt wird. Lädt die Batterie hingegen über einen längeren Zeitraum pro Kometentag – insgesamt dauert ein kompletter Tag-/Nachtzyklus auf 67P 12,4 Stunden – auf, dann könnte auch während der ‚Kometennacht‘ gearbeitet werden. In einem solchen Fall könnten beispielsweise auch Langzeitmessungen durchgeführt werden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
• Kometen-Newsarchiv

Der Beitrag Rosetta sucht nach einem Signal vom Lander Philae erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Oliver Karger. Quelle: Arno Hecker / Raumfahrer.net / ESA

Es weiß zwar nach wie vor niemand, wo sich Philae auf der Kometenoberfläche genau befindet, doch die Lage und Ausrichtung ist momentan auch ohne Verankerung stabil. Über die Nacht zum Freitag hinweg hat Philae jede Menge Daten der verschiedenen Experimente geliefert. Eine wahre Flut von Daten von ÇIVA, CONSERT, COSAC, ROLIS, ROMAP und SESAME traf auf der Erde im Missionskontrollzentrum ESOC in Darmstadt und im Landerkontrollzentrum am DLR in Köln ein. Gegen Ende des Kommunikationsfenster wurden APXS (Alpha X-ray spectrometer) aktiviert und MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science) und SD2 (Sample and Distribution Device) ausgefahren, um ein erstes Loch zu bohren. „Da alle anderen Experimente erfolgreich mindestens einmal Messen konnten, versuchen wir nun Materialproben aus einer Tiefe von einigen cm unterhalb der Oberfläche zu erhalten“, erklärt Stephan Ulamec, Projektverantwortlicher des Philaelanders beim DLR. Bis zum geplanten Kontaktverlust hatte sich der Bohrer bis 25 cm unter die Basisplatte von Philae geschraubt, aber noch nicht die Oberfläche erreicht. Der Bohrvorgang war allerdings noch in vollem Gang, als die Funkverbindung zusammenbrach. Ulamec sieht jedoch keinen Hinderungsgrund, dass die Bohrung nicht weiterlief. Geplant ist eine Probenentnahme und das Abliefern der Probe in COSAC. Die Ergebnisdeutung ist aber bei Gaschromatographen langwierig und wird daher einige Zeit in Anspruch nehmen.

Valentina Lommats vom Lander Control Center am DLR berichtet von der Nacht, dass „alles so gelaufen ist wie erwartet, wir sind alle etwas müde, aber ansonsten war es bisher perfekt! Vom operationellen Standpunkt sind wir sehr zufrieden, jedes Instrument ohne mechanische Bewegung hatte bisher Gelegenheit Messungen vorzunehmen. Alle Systeme an Bord von Philae laufen so, wie sie laufen sollten.“

Zur Positionsbestimmung von Philae gibt es bisher keine Neuigkeiten. Es gibt zwei Fotos, eines vor der ersten Landung und eines danach, an denen eindeutig die Position zu erkennen ist, wo Philae aufgesetzt hat und dass die Abweichung vom durch die Flugdynamiker berechneten Aufsetzpunkt minimal ist. Holger Sierks erläutert, dass momentan die Übertragung der wissenschaftlichen Daten von Philae oberste Priorität hat, und daher momentan keine hochauflösenden Bilder mit OSIRIS angefertigt werden können. Es ist jedoch eine Serie von 18 Bildern mit der besten Auflösung geplant, welche in einem 1×1 km bzw. 2×2 km Raster westlich des ersten Landegebiets Aufnahmen erstellen sollen. Durch einen Vergleich mit bereits getätigten Aufnahmen will man versuchen, den aus dieser Entfernung nur 3 mal 3 Pixel messenden Lander zu finden. „Ich bin aber zuversichtlich, dass wir mit dem NavCam-Team, CONSERT und dem LCC-Team den Landeort bald bestimmt haben“, gibt er sich überzeugt. Matt Taylor, Rosettas Projektwissenschaftler der ESA, ergänzt, dass sich eventuell aus den Magnetfelddaten die Trajektorie von Philae rekonstruieren lässt. Weiter sagt er, dass „die vergangene Nacht großartig war und die Erwartungen nach der so nicht geplanten Landung doch übertroffen hat.“

Die nächste Kontaktaufnahme wird ab etwa 24:00 Uhr MEZ in der Nacht zum Samstag erwartet. Dann sollte das Ergebnis der Bohrung und der Messung von COSAC dabei sein. Allerdings sieht die Stromversorgungslage nicht rosig aus: Benötigt werden bis zur Übertragung 80 bis 90 Wh. In der Primärbatterie waren vor Ende des letzten Kontakts noch etwa 110 Wh vorhanden. „Daher gehen wir momentan davon aus, dass sich Philae wieder melden wird. Aber ob die 110 Wh tatsächliche 110 Wh sind, nach dem die die Batterie 10 Jahre in der Kälte des Alls verbracht hat, ist schwer vorauszusagen“, geben sowohl Stephan Ulamec wie auch Valentina Lommats zu bedenken.

Wenn der Kontakt zustande kommt soll daher auf jeden Fall eine neue Kommandosequenz hochgeladen werden, um alle vorhandenen Ressourcen auszunutzen. Falls genügend Energie vorhanden ist, soll als letztes Experiment PTOLEMY durchgeführt werden, mit dem die Isotopenverhältnisse leichter Elemente wie Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff gemessen werden sollen. Dass die Entscheidung für einen früheren Einsatz zugunsten von COSAC gegenüber PTOLEMY getroffen wurde, hat zweierlei Gründe: der primäre Grund liegt im technischen Argument begründet, dass COSAC weniger Energie braucht und damit die Erfolgswahrscheinlichkeit für positive Resultate und eine Rückmeldung von Philae höher ist. Der sekundären Grund ist, dass die möglichen Ergebnisse von PTOLEMY auch von Rosettas ALICE UV-Spektrometer erzielt werden können.

Sollte für weitere Aktivitäten noch genügend Energie zur Verfügung stehen, sind heute zwei mögliche Optionen diskutiert worden. Der Landerkörper kann etwas gedreht werden, um das größere Solarpanel besser zur Sonne auszurichten. Man kann auch das Drallrad kurz anlaufen lassen, um Philae – dann allerdings unkontrolliert – in Bewegung zu versetzen. Im Laufe des Abends sollte hier eine Entscheidung getroffen werden.

Man hat heute bereits versucht, Philae in einen Niedrigenergiemodus zu versetzen, bei dem 2 W weniger verbraucht worden wären. Die Umsetzung des Kommandos war allerdings nicht erfolgreich. „Daher wäre eine Rotation des Bodies hilfreich“, so Lommats, „damit auch Solarpanel 2 etwas mehr Sonne abbekommt. Momentan wird nur Panel 1 teilweise beschienen.“ Damit erhält Philae pro Tag für etwa 1:20 Stunde Licht, die anderen beiden Panel werden für gut 20 bis 30 Minuten beschienen.

Sollte kein Kontakt mehr hergestellt werden können, bedeutet das nicht automatisch, dass die bis dato erzielten wissenschaftlichen Daten verloren sind. Entweder wurden sie bereits zu Rosetta übertragen und können von dort abgerufen werden oder sie werden an Bord von Philae zwischengespeichert.

Wenn die Solargeneratoren von Philae keinen oder zu wenig Strom produzieren, wird er in einen Tiefschlaf verfallen. Das Design des Landers ist derart ausgelegt, dass keine Schäden durch die Auskühlung auftreten sollten. Wenn bei der Annäherung von 67P ans Perihelion später mehr Licht zur Verfügung steht, kann Philae wieder erwachen. „Die Hoffnung stirbt jedenfalls zuletzt. […] Zunächst wird die Sekundärbatterie geheizt bis eine Temperatur größer 0°C erreicht wird“, gibt Valentina Lommats einen Einblick in die mögliche Aufwachprozedur von Philae. Dann wird die Sekundärbatterie geladen. Zum Booten des Computers werden 5,1 W benötigt, ist mehr Energie vorhanden wird automatisch ein Radiolink aktiv der versucht, mit Rosetta Kontakt herzustellen. „Auch wenn die Energie während des heutigen Bohrvorgangs erschöpft worden ist, kann sich Philae wieder in den Grundzustand bringen, sobald genug Energie vorhanden ist.“ Auch ein Direktbetrieb ohne das Laden der Batterie ist möglich. Denkbar wäre dies im Bereich des Perihelions ab einem Abstand von etwa 1,5 Astronomischen Einheiten zur Sonne.

Rosetta wird derweil wie in der Anfangsphase an 67P/Tschurjumov-Gerasimenko aktiv auf einem hyperbolischen, nicht gebundenen Orbit in der Terminatorebene gehalten. „Die zunehmende Aktivität mit ausströmendem Gas macht einen stabilen Orbit nahezu unmöglich“, erklärt Andrea Accomazzo, Rosettas Flugdirektor. Durch ein bereits lange vor der Ankunft bei 67P festgestelltes Leck im Treibstoffsystem geht allerdings etwas vom dem Gas verloren, das den Treibstoff unter Druck setzen soll. Dadurch erzeugen die Triebwerke etwas weniger Schub bei gleichem nominellem Treibstoffdurchsatz. Es ist aber noch mehr Treibstoff übrig als zu dieser Missionsphase erwartet worden war, da weniger Kurskorrekturen notwendig waren. Eine verkürzte Missionsdauer durch die Leckage ist also nicht notwendig. Befragt, was sich Accomazzo wünschen würde, was passieren soll, wenn Rosettas Mission sich dem Ende zuneigt, gibt er an, Rosetta gern auf 67P landen lassen zu wollen. „Man könnte Philae suchen und dort landen oder noch spektakuläre Fotos gewinnen, indem man über den Kometenhals fliegt und dabei dort hängen bleibt.“ Doch bis dahin ist noch etwas Zeit und Rosetta wird noch einige Orbits um 67P/Tschurjumov-Gerasimenko ziehen.

Update vom Samstag, 15.11.2014

Nachdem Freitagabend über nicht sicher war, ob sich Philae nochmal meldet, begann die Nacht mit einer gewissen Vorsicht. Und es sollte eine spannende Nacht werden. Gegen 23:00 Uhr MEZ gab es dann die Verbindung zu Philae. Und was für eine – wissenschaftliche Daten von COSAC sprudelten herein. Da die Telemetrie immer wieder aussetzte, wurde versucht den Landerbody zu rotieren. Ein Telecommand wurde über Rosetta an Philae gesendet, um eine Drehung um 35° zu erzielen. Dies sollte eine bessere Ausleuchtung der Solarpanele bewirken.
Währenddessen konnte bestätigt werden, dass der Bohrer SD2 komplett herunter und wieder zurückgefahren wurde. Es ist aktuell anzunehmen, dass dabei auch Material aus einer Tiefe von gut 20 cm zur weiteren Analyse geborgen werden konnte.

Kurz darauf gab es die Bestätigung, dass die Drehung erfolgreich war, dass alle COSAC-Daten heruntergeladen wurden und auch PTOLMEY mit Bohrmaterial bestückt werden soll.
Stephan Ulamec bestätigt: „Wir haben die Landebeine um etwa 4 cm angehoben, sie gedreht und wieder abgesetzt. Vielleicht bekommen wir so mehr Licht und damit Energie in der nächsten Zeit. Weiterhin wurde das PTOLMEY-Karussel gedreht und es misst aktuell!“

Gegen 24:00 Uhr MEZ begann dann allerdings die Batteriespannung stark zu sinken. Die vorprogrammierte Sequenz lieferte jedoch weiterhin hervorragende Daten. Ein weiteres ROLIS-Bild wurde von der neuen Position übertragen, sodass nun insgesamt drei hochauflösende Bodenaufnahmen vorliegen.
Endlich kamen auch die für das PTOLEMY-Team erlösenden Messergebnisse an. Weiterhin sendete CONSERT einen laufenden Strom an wichtigen Daten, mit denen zum einen das Innere des Kometen untersucht werden kann, und, da die komplette Messung durchgeführt werden konnte, auch nun per Triangulation die Position von Philae bestimmt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist Stephan Ulamec sehr zufrieden: „Wir sind sehr glücklich und ein bisschen traurig. Wir können zuschauen, wie Philae einschläft und dadurch eine Menge lernen.“

Um 01:48 Uhr MEZ bestätigte Flight Director Elsa Montagnon dann das erwartet LOS – loss of signal, nachdem die Verbindung über mehrere Minuten immer schwächer geworden war.

Damit ist Philaes Primärmission beendet. Ob es eine Missionserweiterung gibt und sich der Lander von der Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumov-Gerasimenko nochmal melden wird, hängt vom Ladezustand der Sekundärbatterie ab. Die Sonne wird heute um 07:00 Uhr MEZ wieder über Philae aufgehen. Theoretisch ist es möglich, dass er dann wieder aufwacht. Der nächste Kommunikationslink könnte dann gegen 11:00 Uhr möglich sein. Elsa Montagnon gibt an, dass Rosettas Empfänger aktiv bleiben und nach Philae lauschen wird. Aber auch wenn Philae sich heute nicht melden sollte, kann die Batterie über einen längeren Zeitraum geladen werden, sodass sich Philae später meldet. Genau dafür wurde er designed. Aufgrund der Lichtverhältnisse am aktuellen Standort kann dies jedoch länger dauern als zunächst angenommen.

Emily Lakdawalla, die die Nacht unmittelbar am Main Control Room im ESOC verfolgen konnte, erinnert, dass diese Woche mit Philae sehr aufregend war. Doch auch Rosetta wird im nächsten Jahr noch spektakuläre Entdeckungen machen und vielleicht meldet sich auch Philae nochmal wieder.

Schließen möchte ich mit einem kleinen Gedicht, dass über Twitter heute Nacht die Runde machte:

Now Philae down to sleep
We pray a sunbeam soon to sweep
And if the hibernation break
We have more science yet to make

Gute Nacht, Philae!

Schauen Sie nochmal in die Live-Berichterstattung von Spacelivecast und Raumfahrer.net:

• 12.11.2014 – Landung auf dem Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko
• 12.11.2014 – Philae ist gelandet – live aus dem ESOC
• 12.11.2014 – Philae-Landung – der Plan und Updates aus dem DLR

Diskutieren Sie ansonsten im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
• Kometen-Newsarchiv

Der Beitrag Wissenschaft auf 67P/Tschurjumov-Gerasimenko – Update erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Am 14. Juli 2015 soll die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nach einem 9,5 Jahre dauernden Flug durch unser Sonnensystem den Zwergplaneten Pluto erreichen und dessen Oberfläche im Rahmen eines Vorbeifluges in einer Entfernung von rund 10.000 Kilometern passieren. Die meiste Zeit ihres Fluges verbringt die Raumsonde in einem ‚Hibernationsmodus‘, in dem alle nicht zwingend für den Betrieb benötigten Instrumente und Systeme deaktiviert sind. Im Rahmen von regelmäßig eingelegten ‚Wachphasen‘ werden allgemeine Systemüberprüfungen, Software-Updates, Kalibrierungen der sieben wissenschaftlichen Instrumente und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchgeführt.

Das letzte dieser Korrekturmanöver erfolgte am 15. Juli 2014 während der diesjährigen „Annual Checkout Phase“. Die Auswertung der aktuellen Daten über den gegenwärtigen Verlauf der Flugbahn von New Horizons führten zu dem Ergebnis, dass ein weiteres Kurskorrekturmanöver frühestens im März 2015 notwendig sein wird.

Ebenfalls während der diesjährigen ‚Wachphase‘ der Raumsonde konnte mit der LORRI-Kamera – der Hauptkamera an Bord von New Horizons – im Rahmen einer ‚optischen Navigationskampagne‘ der rund 1.200 Kilometer durchmessende Mond Charon – der größte der fünf zur Zeit bekannten Begleiter des Pluto – abgebildet werden.

Eine unerwartete Zugabe: Der Mond Hydra
Eine im September 2014 von zwei Mitarbeitern der New Horizons-Mission – John Spencer vom Southwest Research Institute (kurz SwRI) und Hal Weaver vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland – durchgeführte eingehende Analyse von weiteren Aufnahmen der LORRI-Kamera förderte dann noch etwas zu diesem Zeitpunkt noch nicht Erwartetes zutage. Auf den Aufnahmen war zur Überraschung der beteiligten Wissenschaftler der Mond Hydra, der zweitgrößte und zugleich am weitesten von Pluto entfernten Mond des Zwergplaneten, erkennbar.

Aufgrund seiner sehr geringen Helligkeit von lediglich 22,96 mag ist über den erst am 15. Juni 2005 entdeckten Mond Hydra bisher nur sehr wenig bekannt. Selbst sein Durchmesser kann – basierend auf den Werten der Entfernung zur Erde, der ’scheinbaren Helligkeit‘ und der angenommenen Albedo nur geschätzt werden. Hierbei kommen die Astronomen derzeit auf Werte zwischen 61 und 167 Kilometern. Erst durch die Daten, welche die Raumsonde New Horizons ab dem Januar 2015 über das Mini-System des Pluto zur Erde senden wird, werden sich weitere Aussagen über die kleinen Monde des Zwergplaneten ableiten lassen.

Eigentlich, so die Erwartungen der Mitarbeiter der New Horizons-Mission, sollte dieser Mond ebenfalls erst ab dem Januar 2015 auf den LORRI-Aufnahmen erkennbar sein, wenn die Distanz zwischen New Horizons und dem Pluto-System auf einen Wert von nur noch etwa 220 Millionen Kilometern gesunken ist. Die Aufnahmen, auf denen Hydra jetzt erstmals nachgewiesen werden konnte, wurden dagegen bereits am 18. und am 20. Juli 2014 angefertigt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Entfernung von New Horizons zum Pluto immerhin noch rund 2,88 Astronomischen Einheiten, was in etwa einem Wert von 430 Millionen Kilometern entspricht.

An diesen beiden Tagen fertigte die LORRI-Kamera jeweils 48 Aufnahmen von Pluto an, welche dafür über einen Zeitraum von jeweils zehn Sekunden belichtet wurden. Die besten dieser Einzelbilder wurden anschließend überlagert. Auf den so erzeugten Bildprodukten ist eine deutlich erkennbare Bewegung eines Objektes erkennbar. Anschließende Analysen kamen zu dem Ergebnis, dass die jeweilige Position dieses Objektes mit der Position identisch ist, welche der Mond Hydra zu diesen Zeitpunkten einnehmen sollte.

„Ich bin sehr begeistern von diesem ersten Nachweis von Hydra durch unsere Raumsonde“, so Dr. Alan Stern vom SwRI, der wissenschaftliche Projektleiter der New Horizons-Mission. „Das hat ein bisschen was von einem unerwarteten Sonderbonus für unsere Sommeraktivitäten.“
Erneute Schlafphase
Bereits am 29. August 2014 wurde New Horizons nach einer elf Wochen andauernden Aktivitätsphase wieder in den Hibernationsmodus versetzt, welcher diesmal aber lediglich 100 Tage andauern wird. Bereits am 7. Dezember 2014 wird die Raumsonde den Schlafmodus beenden und wieder in den aktiven Modus übergehen, welcher dann nach dem bisherigen Planungsstand bis zum Sommer 2017 beibehalten werden soll.

Nach einer allgemeinen Überprüfung der Systeme wird New Horizons ab dem 4. Januar 2015 mit der regelmäßigen und kontinuierlich erfolgenden Fernerkundung des Pluto-Systems beginnen. Hierbei soll unter anderem auch die LORRI-Kamera zu einer systematischen Suche nach bisher unbekannten Monden im Bereich des Pluto eingesetzt werden. Außerdem erhoffen sich die Mitarbeiter der Mission Hinweise darauf, ob der Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist.

Gegenwärtig befindet sich New Horizons in einer Entfernung von 30,08 Astronomischen Einheiten beziehungsweise rund 4,499 Milliarden Kilometern zur Erde. Bis zum Erreichen des Pluto müssen noch weitere 2,39 Astronomische Einheiten – dies entspricht in etwa 357 Millionen Kilometern – zurückgelegt werden.

Diskutieren Sie mit in Raumcon-Forum:

• Mission New Horizons
• Plutoid Pluto

Der Beitrag Kamera von New Horizons zeigt Plutomond Hydra erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Seit ihrem Start am 19. Januar 2006 hat die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons auf ihrem Weg zu dem Zwergplaneten Pluto mittlerweile eine Distanz von mehr al 4,76 Milliarden Kilometern zurückgelegt. Nach ihrem am 28. Februar 2007 erfolgten Vorbeiflug an dem Planeten Jupiter befand sich die Raumsonde dabei die meiste Zeit in einem Hibernations-Modus – einem „Schlafmodus“, in dem sämtliche nicht für den Betrieb der Sonde zwingend benötigten Instrumente und Systeme vorübergehend deaktiviert sind.

Eine Ausnahme stellt dabei lediglich das „Venetia Burney Dust Counter“-Experiment dar. Hierbei handelt es sich um ein Instrument zur Untersuchung von kosmischen Staubpartikeln entlang der gesamten Flugroute der Raumsonde, welches die auftreffenden Partikel zählt und zugleich deren Masse bestimmen kann. Venetia ist das einzige der sieben von New Horizons mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente, welches während der meisten Zeit des Fluges aktiv ist und Daten sammelt.

Lediglich einmal pro Woche wird von der Raumsonde ein kurzes Zustandssignal an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt, welches den für den Betrieb von New Horizons zuständigen Technikern und Ingenieuren Aufschluss über den Gesamtzustand der Raumsonde gibt.

Außerdem wird die Raumsonde in regelmäßigen Abständen für jeweils mehrere Wochen aus diesem Schlaf-Modus aufgeweckt, um die Software der Raumsonde mit Updates zu versehen und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchzuführen. Zugleich werden bei diesen als „Annual Checkouts“ (kurz „ACO“) bezeichneten Gelegenheiten die während der letzten Monate von dem Dust Counter Experiment gesammelten Daten sowie ausführliche Telemetriewerte der Sonde an das Kontrollzentrum übermittelt. Zusätzlich werden diese Wachphasen außerdem dazu genutzt, um die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen elektronischen Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung zu unterziehen.

Der achte und finale „Annual Checkout“ hat begonnen
Und genau dies ist jetzt wieder der Fall. New Horizons hat am 15. Juni 2014 den Hibernationsmodus verlassen und das für die Kontrolle der Raumsonde verantwortliche Team hat mit einem weiteren Annual Checkout begonnen. Dieser ACO-8 stellt dabei die letzte umfassende Systemüberprüfung vor dem Beginn der eigentlichen Anflugsphase an den Pluto dar. Eine erste Auswertung der an diesem Tag übermittelten Telemetriewerte ergab, dass alle Systeme der Raumsonde wie vorgesehen arbeiten.

„New Horizons befindet sich in einem guten Gesamtzustand und ist bereit für den letzten großen Sommer-Check vor dem Erreichen des Pluto“, so Alice Bowman vom Applied Physics Laboratory (JHU/APL) an der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland, von wo aus die Mission geleitet wird.

Während der letzten Tage wurden über das NASA-DSN zunächst weiterführende Kommandos an New Horizons übermittelt, durch welche die Raumsonde für den finalen Checkout konfiguriert werden sollte. Erste Checkout-Aktivitäten beinhalten dabei die intensive Überprüfung des Computersystems. Anschließend soll unter anderem auch der Zustand der Sternsensoren und der Sonnensensoren ermittelt werden, durch deren Einsatz es New Horizons möglich ist, die jeweilige aktuelle Position und Orientierung im Weltraum autonom zu bestimmen und gegebene Abweichungen durch den Einsatz von Lagekontrolltriebwerken selbstständig zu korrigieren. Eine solche Lageregelung ist zum Beispiel nötig, um die Instrumente der Raumsonde exakt auf ein zu untersuchendes Ziel ausrichten zu können.

Ende Juni soll dann im Rahmen einer viertägigen Kampagne die endgültige Version der New Horizons-Flugsoftware an die Raumsonde übertragen werden, durch die alle während des Vorbeifluges an Pluto durchzuführenden Aktivitäten autonom gesteuert werden sollen. Aufgrund der großen Entfernung zwischen dem Pluto und der Erde – obwohl New Horizons bis zum Erreichen des Pluto in den kommenden fast 13 Monaten noch mehr als 450 Millionen Kilometer zurücklegen muss beträgt die Signallaufzeit bereits jetzt drei Stunden und 58 Minuten – hat das für die Steuerung der Raumsonde verantwortliche Team keine Möglichkeit, um zeitnah aktiv in den vorgesehenen Arbeitsablauf einzugreifen.

Vielmehr müssen die Kommandos für die durchzuführenden Beobachtungssequenzen bereits im Vorfeld an New Horizons übermittelt, zunächst im Speicher des Bordcomputers abgelegt und anschließend autonom durchgeführt werden. Außerdem beinhaltet diese Software verschiedene Szenarios, mit denen New Horizons selbstständig auf während des Vorbeifluges auftretende Probleme reagieren kann.

Des weiteren sollen in den kommenden Wochen sowohl das Primär- als auch das Backupsystem der Raumsonde sowie die verschiedenen Instrumente intensiv getestet werden. Letztere sollen bei dieser Gelegenheit ebenfalls mit Software-Updates versehen und erneut kalibriert werden. Durch diese Updates sollen die Instrumente in die Lage versetzt werden, auch bereits aus größeren Entfernungen wissenschaftlich verwertbare Daten von dem Zwergplaneten Pluto und seinen derzeit fünf bekannten Monden zu sammeln.

Außerdem soll die LORRI-Kamera, die wissenschaftliche Hauptkamera der Raumsonde, erstmals eingesetzt werden, um eine optische Navigationskampagne durchzuführen, welche dem verantwortlichen Team dabei helfen soll, den Kurs der Raumsonde zu verfolgen und den Verlauf der Flugbahn zu verfeinern.

Sollte es sich als nötig erweisen, so ist für den 15. Juli 2014 außerdem ein zusätzliches Kurskorrekturmanöver vorgesehen, durch welches die Raumsonde auf einen exakten Kurs zu dem Rendezvouspunkt gebracht werden soll, an dem New Horizons am 14. Juli 2015 den Pluto gegen 14:50 MESZ passieren wird.

Zuvor wird die Raumsonde jedoch am 25. August 2014 die Umlaufbahn des Neptun, des sonnenfernsten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems überschreiten. Am 29. August 2014 soll New Horizons dann zum letzten Mal vor dem Erreichen des Pluto in den Tiefschlafmodus versetzt werden, welcher dann allerdings bereits im Dezember 2014 wieder beendet werden soll. Ab diesem Zeitpunkt sind regelmäßige Beobachtungen des Zwergplaneten vorgesehen, welche ab dem April 2015 täglich erfolgen werden. Ab etwa 90 Tage vor dem Vorbeiflug wird die LORRI-Kamera in der Lage sein, Aufnahmen der Plutooberfläche zu erstellen, welche über bessere Auflösungen als das Weltraumteleskop Hubble verfügen.

Diskutieren Sie mit in Raumcon-Forum:

• Mission New Horizons
• Plutoid Pluto

Der Beitrag Plutomission New Horizons: Der letzte Checkout erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 20. Januar 2014 beendete die von der Europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Kometensonde Rosetta ihren 957 Tage andauernden ‚Winterschlaf‘ und steht seitdem in einer regelmäßigen Verbindung mit ihrem Kontrollzentrum am ESOC in Darmstadt. Während der letzten Wochen erfolgte dabei die schrittweise Wiederinbetriebnahme der Raumsonde. Neben den verschiedenen Hardwarekomponenten wurden dabei auch die elf für wissenschaftliche Untersuchungen bestimmten Instrumente von Rosetta und die zusätzlichen zehn Instrumente an Bord des mitgeführten Kometenlanders Philae ausführlich getestet, kalibriert und anschließend aktiviert.

Nach dem derzeitigen Erkenntnisstand haben alle Instrumente und auch die verschiedenen mechanischen Komponenten von Raumsonde und Lander den Winterschlaf gut überstanden und befinden sich in einem hervorragenden Zustand. Derzeit werden die in den vergangenen sechs Wochen während der Kommissionierungsphase von den einzelnen für den Betrieb der Instrumente verantwortlichen Teams gesammelten Daten allerdings noch abschließend ausgewertet. Eine endgültige Bestätigung der vollen Einsatzbereitschaft von Rosetta und Philae soll daher erst nach der vollständigen Auswertung aller bisher gesammelten Daten am 13. Mai 2014 erfolgten.

Parallel zu den in den letzten Wochen erfolgten Überprüfungen wurden einige der Instrumente mittlerweile auch mit Software-Upgrades ausgestattet. Durch diese Upgrades sollen die jeweiligen Instrumente eine optimale Leistungsfähigkeit erreichen und in den kommenden Monaten möglichst präzise Daten über das Ziel der Mission, den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, liefern.

Nach ihrer erstmaligen Aktivierung nach dem Ende der ‚Schlafperiode‘ wurde die Mehrheit der Instrumente mittlerweile jedoch zunächst einmal erneut reaktiviert. Erst nach einer weiteren Annäherung an den Zielkometen – dieser ist gegenwärtig noch etwas mehr als zwei Millionen Kilometer von Rosetta entfernt – sollen diese Instrumente ihre Tätigkeit erneut aufnehmen und ab dann permanent wissenschaftliche Daten zur Erde übertragen. Derzeit sind lediglich die OSIRIS-Kamera – die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera der Raumsonde – und die Navigationskameras von Rosetta aktiv.

Diese Kamerasysteme liefern dabei in erster Linie Aufnahmen, welche der Navigation der Raumsonde dienen. Zusätzlich werden die OSIRIS-Aufnahmen allerdings mittlerweile dazu genutzt, um eine langfristige Lichtkurve des Zielkometen zu erstellen. Neben der Dokumentierung der immer weiter zunehmenden Aktivität des Kometen soll hiermit auch die Rotationsperiode von dessen Kern ermittelt werden.

In den kommenden Wochen soll im Rahmen einer Reihe von mehreren kritische Kurskorrekturmanöver die Flugbahn von Rosetta soweit verändert werden, dass die Raumsonde auf einen korrekten Kurs für ein Rendezvous mit den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko gerät. Mit ihrem momentanen Kurs würde Rosetta den Kometen um etwa 50.000 Kilometer verfehlen und dessen Kern mit einer relativen Geschwindigkeit von 800 Metern pro Sekunde passieren.

Durch die vorgesehenen Schubmanöver soll nicht nur die Entfernung auf einen Wert von etwa 100 Kilometern sondern auch die Geschwindigkeit relativ zu dem Kometen auf einen Meter pro Sekunde gesenkt werden. Die entsprechenden Kommandosequenzen wurden in den vergangenen Tagen von dem Rosetta-Flugkontrollteam am Darmstädter ESOC-Zentrum ausgearbeitet und werden demnächst von den verschiedenen Kommunikationsstationen des ESTRACK der ESA und des Deep Space Network der NASA an die Raumsonde weitergeleitet.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
• Kometen-Newsarchiv

Der Beitrag Kometensonde Rosetta: Die Instrumente sind bereit! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

Den Großteil ihrer Existenz fristen Kometen fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet der Sonne nähert, setzt eine Verwandlung ein. Aufgrund der steigenden Temperaturen verdampfen die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns und reißen dabei regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine sogenannte Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein „Schweif“, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

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

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

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

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

Der Komet wird früher aktiv als ursprünglich erwartet

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

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

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

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

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

EPSC 2013:

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

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

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society. Vertont von Peter Rittinger.

Auf seiner Fahrt durch das im Gusev-Krater gelegene „West Valley“ brach der von der NASA betriebene Marsrover Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach mehrmonatigen Analysen und Simulationen der Situation begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

In den folgenden Monaten gelang es den Marsrover-Drivern jedoch trotz aller Bemühungen nicht, den Rover aus dieser Sandfalle zu manövrieren und sicheren Untergrund zu erreichen. Als Konsequenz aus den vergeblichen Versuchen und der sich aufgrund des einsetzenden Wechsels der Jahreszeiten immer weiter verschlechternden Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers teilte die NASA am 12. Februar 2010 mit, dass die Fahrversuche eingestellt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Für den Betrieb seines Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Bereits wenige Wochen später, so die damaligen Befürchtungen der für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter des JPL, würde Spirit aufgrund des immer weiter sinkenden Sonnenstandes und der ungünstigen Ausrichtung des Rovers in Richtung auf die Sonne nicht mehr in der Lage sein, diese Energiemenge zu generieren, und sich aufgrund einer negativen Energiesituation in einen speziellen Tiefschlafmodus, den sogenannten „Low Power Mode“, versetzen.

Aufgrund verschiedener Energiesparmaßnahmen wie zum Beispiel der zeitweiligen Deaktivierung der internen Heizelemente oder der Reduzierung der Kommunikation zwischen Rover und Kontrollzentrum konnte diese Zeitspanne letztendlich bis Ende März 2010 ausgedehnt werden. Die letzte erfolgreiche Kommunikation zwischen Spirit und seinem Kontrollzentrum am JPL erfolgte am 22. März 2010. Der nächste Versuch, eine Verbindung zu dem Marsrover herzustellen, scheiterte dagegen am 30. März (Raumfahrer.net berichtete). „Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Spirit irgendwann zwischen der Kommunikation am 22. März und dem letzten Versuch nicht mehr genug Energie hatte“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL.

In der Folgezeit waren die Techniker und Ingeniere des JPL bemüht, einen erneuten Kontakt mit dem Rover herzustellen (Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundenen Probleme und die gewählte Vorgehensweise). Durch das Voranschreiten des Marsfrühlings während der letzten Monate stand Spirit aufgrund des zunehmenden Sonnenhöhe über dem Horizont und einer damit verbundenen täglichen längeren Sonneneinstrahlung wieder mehr Energie zur Verfügung. Dadurch sollten die Batterien eigentlich genügend aufgeladen worden sein, um eine erneute Kommunikation mit der Erde oder dem Marsorbiter Mars Odyssey zu ermöglichen.

Bis zum heutigen Tag haben sich die anfänglichen Erwartungen der Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission, den Kontakt mit Spirit noch bis zum Ende des Jahres 2010 wieder aufzunehmen, leider nicht erfüllt. Trotz aller Bemühungen blieb Spirit stumm. Mit jedem Tag, der verstrich, sanken dabei die Hoffnungen auf ein erneutes Erwachen des Rovers ein kleines Stück weiter ab. Am 10. März 2011 erreichte die Sonne schließlich ihren höchsten Stand über dem Gusev-Krater, dem Standort des Rovers. Als auch dieser Zeitpunkt der theoretischen höchstmöglichen Energieaufnahme verstrich, ohne dass sich Spirit meldete, wurden die Hoffnungen der JPL-Mitarbeiter noch weiter gedämpft.

Mittlerweile ist zu befürchten, dass die elektronischen Bauteile des Rovers die tiefen Umgebungstemperaturen der letzten Monate nicht unbeschadet überdauert haben. Eine weitere ungeklärte Frage ist, in welchem Zustand die Batterien des Rovers die dabei aufgetretene Tiefenentladung überstanden haben. Trotz all dieser negativen Vorzeichen haben die Mitarbeiter des JPL die Hoffnung aber noch nicht aufgegeben. In den letzten Wochen wurde die Kampagne zur Kontaktierung des Rovers modifiziert und dabei noch weiter ausgedehnt.

Bereits seit dem 26. Juli 2010 versuchen die JPL-Mitarbeiter, den Marsrover im Rahmen einer sogenannten „Sweep & Beep“-Kampagne „auf Verdacht hin“ aktiv zu kontaktieren. „Anstatt lediglich nach Signalen Ausschau zu halten, schicken wir dem Rover jetzt auch aktiv Kommandos, welche die Anweisung enthalten, uns ein bestimmtes Kommunikationssignal zu übermitteln“, so John Callas. „Sollte der Rover zufälligerweise gerade wach sein und diese Kommandos empfangen, so wird er entsprechend reagieren.“

Die Länge dieser Kommandos wurde ab dem 11. Februar auf eine Dauer von jetzt nur noch 10 Minuten verkürzt. Außerdem werden die Kommandos mittlerweile auch in kürzeren Zeitabständen ausgestrahlt. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass der Rover sie in seinen nur kurzen „Wachphasen“ empfangen und darauf reagieren kann. Außerdem decken die Kommandos jetzt einen längeren Zeitraum des Marstages ab, womit die Missionsmitarbeiter auf die Möglichkeit eines Aussetzers der Uhr des Rovers reagieren. Ohne diese Missionsuhr ist Spirit nicht in der Lage, die korrekte Uhrzeit zu ermitteln und wäre in einem solchen Fall eventuell „zur falschen Zeit“ aktiv.

„Die Verkürzung der „Sweep & Beep“-Kommandos auf jetzt nur noch 10 Minuten erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Rover diese Kommandos auch wirklich empfängt“, erläutert John Callas. „Der Rover ist so programmiert, dass er im jetzigen Modus – sofern genügend Energie vorhanden ist – pro Stunde lediglich für 20 Minuten empfangsbereit ist. Wenn er in dieser Zeit keine Kommandos empfängt, dann begibt er sich automatisch wieder in den Schlafmodus.“

Ferner wird jetzt bei der Suchkampagne durch das Deep Space Network der NASA (DSN) ein größerer Frequenzbereich abgedeckt. Mit dieser Maßnahme wurde auf die Möglichkeit einer eventuellen Frequenzverschiebung aufgrund eines fehlerhaften oder beschädigten Receivers an Bord von Spirit reagiert. Durch die extrem niedrigen Temperaturen der vergangenen Monate könnte zum Beispiel der Oszillator der Hauptantenne des Rovers in Mitleidenschaft gezogen worden sein, was eine Veränderung der Sende- und Empfangsfrequenz zur Folge hätte.

Für den Fall, dass der Haupttransmitter des Rovers beschädigt ist, werden Spirit seit Anfang dieser Woche zudem Kommandos übermittelt, welche für die Kommunikation des Rovers mit dem Kontrollzentrum die Verwendung eines Backup-Transmitters vorschreiben. Außerdem wird für die Kommunikation jetzt neben der X-Band-Verbindung auch die UHF-Verbindung genutzt.

„Die Kommandos, welche wir mit Beginn dieser Woche aussenden, sollten auch im Fall eines gleichzeitigen Auftretens von mehreren Fehlerquellen, zum Beispiel des Ausfalls verschiedener Elemente der Kommunikationsanlage und der Missionsuhr, funktionieren“, so John Callas. Trotzdem müssen die Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission der Realität in die Augen schauen. Sollte es trotz all dieser Bemühungen nicht möglich sein, in den kommenden ein bis zwei Monaten ein Lebenszeichen von Spirit zu empfangen, so werden Missionsmitarbeiter ihre weiteren Aktivitäten auf den „Zwillingsbruder“ von Spirit konzentrieren.

Der Rover Opportunity befindet sich gegenwärtig auf der anderen Seite des Mars auf dem Meridiani Planum im Einsatz. In den nächsten Tagen wird er sein momentanes Forschungsziel, den Krater Santa Maria, verlassen und den Weg zu dem noch etwa 6,5 Kilometer entfernten Endeavour-Krater antreten.

Bis zum Ende seiner bisher letzten Fahrt legte Spirit 7.730,50 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück. Es bleibt zu hoffen, dass dem Team die erneute Kontaktaufnahme glückt und anschließend noch viele weitere Meter folgen werden!

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Verwandte Seite:

• Mars Exploration Rover Newsarchiv

Internetseite des JPL:

• Free Spirit (engl.)

Der Beitrag Marsrover Spirit: Immer noch kein Lebenszeichen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society.

Auf seiner Fahrt durch das im Gusev-Krater gelegene „West Valley“ brach der von der NASA betriebene Marsrover Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach mehrmonatigen Analysen und Simulationen der Situation begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

In den folgenden Monaten gelang es den Marsrover-Drivern jedoch trotz aller Bemühungen nicht, den Rover aus dieser Sandfalle zu manövrieren und sicheren Untergrund zu erreichen. Als Konsequenz aus den vergeblichen Versuchen und der sich aufgrund des einsetzenden Wechsels der Jahreszeiten immer weiter verschlechternden Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers teilte die NASA am 12. Februar 2010 mit, dass die Fahrversuche eingestellt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Für den Betrieb des Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Bereits in wenigen Wochen, so die damaligen Befürchtungen der für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter des JPL, wird Spirit aufgrund des immer weiter sinkenden Sonnenstandes und der ungünstigen Ausrichtung des Rovers in Richtung auf die Sonne nicht mehr in der Lage sein, diese Energiemenge zu generieren und sich aufgrund einer negativen Energiesituation in einen speziellen Tiefschlafmodus, den sogenannten „Low Power Mode“, versetzen.

Aufgrund verschiedener Energiesparmaßnahmen wie zum Beispiel der zeitweisen Deaktivierung der internen Heizelemente oder der Reduzierung der Kommunikation zwischen Rover und Kontrollzentrum konnte diese Zeitspanne letztendlich bis Ende März 2010 ausgedehnt werden. Die letzte erfolgreiche Kommunikation zwischen Spirit und dem JPL erfolgte am 22. März 2010. Der nächste Versuch, eine Verbindung zu dem Marsrover herzustellen, scheiterte dagegen am 30. März (Raumfahrer.net berichtete). „Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Spirit irgendwann zwischen der Kommunikation am 22. März und dem letzten Versuch nicht mehr genug Energie hatte“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL. „Die letzten Übertragungen hatten schon darauf hingedeutet, dass sich der Ladezustand der Batterien verschlechtert und sich dem Punkt nähert, zu dem sich Spirit in einen Winterschlaf-Modus schaltet.“

In diesem Hibernations-Modus, so die vorprogrammierte Vorgehensweise, deaktivierte Spirit nach dem Unterschreiten eines bestimmten Ladestandes der Batterien alle nicht unbedingt für den Betrieb des Rovers notwendigen Systeme einschließlich seiner Kommunikationsanlage. Die einzigen durch die Batterien weiterhin mit Energie versorgten Systeme waren eine Missionsuhr, welche dem Rover die aktuelle Zeit mitteilt, und eine interne Heizung. Diese Heizung sollte auch weiterhin bei Bedarf aktiviert werden und dafür sorgen, dass die beiden Hauptbatterien und das Battery Control Board (BCB) innerhalb der „Warm Electronic Box“, in welcher die wichtigsten elektronischen Bauteile des Rovers installiert sind, nicht unterkühlen. Während dieses „Winterschlafs“ nutzt der Rover die zwischenzeitlich weiterhin durch die Solarpaneele generierte Energie, um seine Batterien zu laden. Erst nachdem dabei über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg ein bestimmter Batterie-Ladestand erreicht wird, soll Spirit seinen Winterschlaf beenden.

In diesem Fall wird sich der Rover einmal pro Tag reaktivieren, seine Funkanlage wieder in Betrieb nehmen und von sich aus versuchen, um 12:15 Uhr lokaler Marszeit, dem Zeitpunkt der vermutlich größten Energieaufnahme durch die Solarpaneele, Kontakt mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde aufzunehmen. Für eine erfolgreiche Kommunikation nach diesem Winterschlaf benötigt Spirit allerdings zwingend seine Missionsuhr, denn nur durch diese kann der Rover ermitteln, wie spät es gerade auf dem Mars ist und an welchem Ort die Erde zu diesem Zeitpunkt am Marshimmel steht beziehungsweise zu welchem Zeitpunkt sich der als Kommunikationsrelais eingesetzte NASA-Orbiter Mars Odyssey über dem Gusev-Krater, dem Standort Spirits, befindet.
Auf verschiedenen Temperatur- und Energiemodellen beruhende Berechnungen der NASA geben allerdings Grund zu der Befürchtung, dass der Ladezustand der Batterien während des extrem kalten Marswinters nicht ausgereicht hat, um die Missionsuhr des Rovers mit genügend Strom zu versorgen. Sollte dieser Fall eingetreten sein, so wäre die Uhr irgendwann im Verlauf der letzten Monate stehen geblieben. Mit dem jahreszeitlich bedingten steigenden Sonnenstand würden die Solarpaneele wieder mehr Strom erzeugen und auch die Uhr erneut mit Energie versorgen, welche dann nach einem „Master Clock Reset“ bei einem Wert von „Null“ zu laufen beginnen würde. Die Kenntnis des aktuellen Datums und der abgelaufenen Missionszeit wäre für den Rover in diesem Fall allerdings verloren. Ohne diese Werte ist Spirit jedoch nicht mehr in der Lage, seine für die Kommunikation mit dem Kontrollzentrum benötigte High-Gain-Antenne (HGA) direkt auf die Erde auszurichten.

Mangels genauer Kenntnis der Position der Erde würden die Kontaktversuche des Rovers allerdings ins Leere laufen, da dieser die HGA-Antenne falsch ausrichten würde. Sollte dieser Fall eintreten, so würde Spirit das Ausbleiben einer Antwort von der Erde nach einer bestimmten Anzahl von Versuchen als eine Beschädigung der HGA-Antenne interpretieren und auf seine UHF-Antenne umschalten, um über diese Antenne eine Verbindung mit dem im Marsorbit befindlichen NASA-Orbiter Mars Odyssey herzustellen. Auch in diesem Fall würde der Verlust der Missionszeit jedoch ein Problem darstellen, denn Spirit kann Mars Odyssey nur dann erreichen, wenn sich der Orbiter aus der Sicht des Rovers über dem Horizont befindet. Dies ist allerdings an jedem Marstag nur für wenige Minuten der Fall.

Mars Odyssey und der ebenfalls von der NASA betriebene Mars Reconnaissance Orbiter umrunden den Mars in polaren, sonnensynchronen Umlaufbahnen in einer Höhe von etwa 300 Kilometern, wodurch ein kompletter Orbit einen Zeitraum von rund zwei Stunden beansprucht. In diesem Zeitraum rotiert der Planet langsam unter den Orbitern und da die Drehung des Mars nicht synchron zu den beiden Orbiterbahnen erfolgt, kann so in einem Zeitraum von zwei Wochen nach und nach die gesamte Marsoberfläche erfasst werden.

Für Spirit hat diese Geometrie der Orbiterbahnen zur Folge, dass sich der als Kommunikationsrelais zwischen Erde und Mars eingesetzte Mars Odyssey an bestimmten Tagen jeweils um 3:30 und 15:30 marsianischer Ortszeit ziemlich genau im Zenit über dem Rover und somit für mehrere Minuten innerhalb der Kommunikationsreichweite befindet. Zwei Stunden vor und nach diesen Zeitpunkten erfolgen weitere Überflüge, wobei sich Mars Odyssey dann allerdings weiter im Osten beziehungsweise Westen bewegt und sich dichter über dem Horizont befindet. Je dichter der Orbiter jedoch über dem Horizont steht, desto kürzer fällt dabei das jeweilige Kommunikationsfenster aus und desto schlechter ist auch die Qualität der Funkverbindung. Es ist somit ziemlich offensichtlich, dass Spirit nach einem Neustart der Missionsuhr und einem dadurch bedingten Verlust der Missionszeit kaum eine Chance hätte, von sich aus die Kommunikation mit der Erde oder Mars Odyssey erneut aufzubauen.

Aus diesem Grund versucht das JPL seit dem 26. Juli 2010 den Marsrover „auf Verdacht hin“ aktiv zu kontaktieren. „Anstatt lediglich nach Signalen Ausschau zu halten, schicken wir dem Rover jetzt auch aktiv Kommandos, welche die Anweisung enthalten, uns ein bestimmtes Kommunikationssignal zu senden“, so John Callas. „Sollte der Rover zufälligerweise gerade wach sein und das Kommando empfangen, so wird er entsprechend reagieren.“ Diese Kommandos werden sowohl vom Orbiter Mars Odyssey als auch vom Deep Space Network der NASA (DSN) nach einem bestimmten Zeitplan ausgesandt. Was sich hier in der Theorie vielleicht noch relativ einfach liest, das gestaltet sich in der Praxis allerdings als äußerst kompliziert, denn niemand weiß, in welchem Zustand sich die verschiedenen elektronischen Komponenten des Rovers befinden, wie hoch der aktuelle Ladestand der Batterien zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausfällt und wann Spirit gerade „wach“ und damit auch empfangsbereit ist.

Das „Wiedererwachen“ des Rovers wird unabhängig von einem bestimmten im Vorfeld festgelegten Datum oder Zeitpunkt erfolgen sondern vielmehr ausschließlich durch die zur Verfügung stehende Energiemenge ausgelöst werden. Sollte die Missionsuhr der Rovers zwischenzeitlich ausgefallen sein, so wird Spirit zuerst eine neue Missionszeit setzen. Abhängig vom gegebenen Energiestatus wird der Rover ab jetzt in bestimmten Abständen für mehrere Minuten erwachen und seinen Energiestatus kontrollieren. Die Abstände zwischen den Wachphasen werden durch den jeweiligen ermittelten Landestand der Batterien und die zu diesen Zeitpunkten aus den Solarpaneelen bezogene Energiemenge bestimmt. Verschiedene Modi erlauben dabei Abstände von vier, 21 oder 27 Stunden zwischen den einzelnen Wachphasen. Während dieser kurzen, maximal 20 Minuten langen Wachphasen, kann Spirit dann auch Signale vom DSN oder dem Mars Odyssey-Orbiter empfangen und auf übermittelte Kommandos reagieren.

Aufgrund der zeitlich sehr befristeten Kommunikationsfenster und der Ungewissheit, ab wann und in welchen Abständen sich diese öffnen, gehen die Ingenieure des JPL davon aus, dass es sich als sehr schwierig gestalten wird, Spirit während der verschiedenen hintereinander erfolgenden kurzen Wachphasen durch eine erfolgreiche Kontaktaufnahme „einzufangen“. Sobald es jedoch gelingt den Kontakt herzustellen könnte man dem Rover dabei neue Befehle übermitteln, welche einen erneuten Rückfall in den „Low Power“-Modus verhindern und eine dauerhafte Kommunikation nach einem neuen, fest geregelten Zeitplan ermöglicht.

Laut der Kalkulationen der Ingenieure des JPL wäre der theoretisch frühestmögliche Zeitpunkt einer erneuten Kontaktierung von Spirit der Zeitraum um den 23. Juli 2010 gewesen. Aufgrund der Erfahrungen der vergangenen Jahre ging man allerdings realistischerweise davon aus, dass sich die Energiesituation des Rovers bis Ende September nicht wirklich entscheidend verbessern würde.

Der einsetzende Sommer auf der nördlichen Hemisphäre des Mars hat alljährlich ein langsames Abschmelzen der nördlichen Polarkappe zur Folge. Aufgrund dieses Schmelzprozesses bildet sich in der Äquatorregion des Planeten in dieser Zeit ein mehr oder minder dichtes Band aus Wassereiswolken. Zusätzlich ist die Atmosphäre in dieser Zeit mit einer dünnen Staubschicht durchsetzt, welche ihre Ursache in den in diesem Zeitraum auftretenden lokalen und regionalen Staubstürmen hat. Beides führt zu einer Eintrübung der Atmosphäre, was wiederum zur Folge hat, dass der Rover trotz des jetzt täglich höheren Sonnenstandes nicht zwingend mehr Solarenergie generieren muss.

Trotzdem sollten sich mit zunehmender Sonnenhöhe über dem Horizont und einer täglich längeren Sonneneinstrahlung die Batterien schließlich soweit aufladen, dass sich die Abstände zwischen den einzelnen Wachphasen verkürzen und Spirit somit auch immer öfter empfangsbereit sein wird. Aus diesem Grund rechnet man am JPL damit, dass es in den nächsten Wochen gelingen sollte, einen erneuten Kontakt mit Spirit herzustellen. Die meisten Ingenieure des JPL nennen dabei die zweite Oktoberhälfte oder den November als den wahrscheinlichsten Termin.

Allerdings sind hierbei mehrere unbekannte Faktoren im Spiel. Während der letzten Marssommer wurden in der Region des Gusev-Kraters immer wieder kleine Wirbelwinde, sogenannte Dust Devils, beobachtet, welche die Solarpaneele von Spirit von den Staubablagerungen befreit haben. Sollten die bei so einem Staubteufel auftretenden Windböen auch jetzt die Solarpaneele von Staubablagerungen befreien, so hätte dies einen unmittelbaren positiven Effekt auf die Energieausbeute des Rovers. Andererseits können eine Zunahme der Staubkonzentrationen oder eine vermehrte Wolkenbildung über dem Standort von Spirit die Energieproduktion jederzeit negativ beeinflussen. Außerdem ist nicht bekannt, ob und in welchem Zustand die empfindliche Elektronik des Rovers den kalten Marswinter mit seinen tiefen Temperaturen überstanden hat. Erst dann, wenn man auch bis zur Sommersonnenwende auf dem Mars im März 2011 noch keinen Kontakt mit dem Rover herstellen konnte, muss man die Mission wohl als verloren ansehen.

Die Teammitglieder der Mars Exploration Rover-Mission sind jedoch fest davon überzeugt, dass die Mission des Robotergeologen Spirit noch nicht beendet ist.

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Internetseite des JPL:

• Free Spirit (engl.)

Der Beitrag Marsrover Spirit: Die Suchkampagne dauert an erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA, JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Am 26. Juli begannen die Missionsleiter am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena damit, ein Kommando ins All zu schicken, dass dem Rover den Befehl geben sollte, einen Piepton zur Erde zu schicken. Bis zum heutigen Tage hat sich Spirit jedoch noch nicht gemeldet.
Das Problem bei der Kontaktaufnahme ist, dass Spirit aufgrund der mangelnden Energieversorgung bedingt durch die geringe Sonneneinstrahlung im Winter unter Umständen den Wert seiner Missionsuhr verloren hat. In diesem Fall würde der Rover die Missionsuhr neu starten, alle vier Stunden aufwachen und auf ein Signal von der Erde hören.

Trotz der aufwendigen Kontaktversuche halten einige Wissenschaftler am JPL es für möglich, dass Spirit sich nicht mehr bei der Erde meldet.

„Es wäre das Wunder vom Mars, wenn unser geliebter Rover sich melden würde“, sagte Doug McCuistion, Direktor des Mars-Exploration-Programms in Washington. „Er musste vorher noch nie so harte Bedingungen aushalten – das ist Neuland.“

Raumcon:

• Marsrover-Thread seit dem 25. Juli

Der Beitrag Erste Versuche der Kontaktaufnahme mit Spirit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: NASA, JPL, Planetary Society, Spaceflight Now. Vertont von Peter Rittinger.

Auf seiner Fahrt durch das im Gusev-Krater gelegene „West Valley“ brach der von der NASA betriebene Marsrover Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach mehrmonatigen Analysen und Simulationen der aktuellen Situation begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

Im Vorfeld dieser Bemühungen hatte die NASA bereits mehrfach verlauten lassen, dass der Erfolg dieser Versuche durchaus nicht garantiert werden kann. Tatsächlich begann die als „Free Spirit“ bezeichnete Befreiungs-Kampagne dann auch mit eher mäßigen Erfolgen. Trotz aller Anstrengungen konnte Spirit in den folgenden Wochen lediglich um wenige Millimeter bewegt werden. Mitte Dezember 2009 schien sich allerdings für kurze Zeit eine Wende zum Guten hin abzuzeichnen. Für alle an der Mission Beteiligten völlig überraschend zeigte das eigentlich seit dem Jahr 2006 inoperable rechte Vorderrad des Rovers Anzeichen dafür auf, dass es doch noch einsatzfähig ist. Dadurch entstand die Hoffnung, wenigstens den kurz zuvor erfolgten Ausfall des rechten Hinterrades von Spirit kompensieren zu können.

Allerdings zeigte sich bei den folgenden Fahrten, dass dieses Wiedererwachen des Vorderrades nur von kurzer Dauer gewesen war und dem Rover letztendlich nur noch vier operable Räder zur Verfügung standen. Somit war es den Roverdrivern trotz aller Bemühungen nicht möglich, Spirit wieder auf festen Untergrund zu manövrieren. Die Fahrversuche während der letzten zehn Tage waren zwar trotz dieses weiteren Handicaps die erfolgreichsten seit dem Beginn der Befreiungskampagne, aber auch mit der dabei angewandten neuen Taktik wäre es nicht möglich gewesen, den Rover noch vor dem Einbruch des anstehenden Marswinters an einen sicheren Aufenthaltsort zu dirigieren.

Aus diesem Grund gab die NASA Dienstag Abend bekannt, dass man die Versuche, Spirit aus der Sandfalle des „Scamander-Kraters“ zu befreien, eingestellt hat. „Spirit ist keinesfalls tot, er hat nur eine neue Phase seines langen Lebens begonnen“, erläutert Doug McCuistion, der Direktor des Mars-Forschungsprogramms der amerikanischen Weltraumbehörde, die aktuelle Situation. „Wir haben bereits im vergangenen Jahr darauf hingewiesen, dass unsere Versuche, den von uns allen geliebten Rover zu befreien, vielleicht nicht erfolgreich sein werden. Es sieht nun ganz danach aus, als würde Spirits derzeitiger Standort auf dem Mars auch sein letzter Ruheplatz werden.“ Anstelle einer Fortsetzung der Befreiungsversuche will man sich ab sofort ausschließlich darauf konzentrieren, den Rover an seinem jetzigen Standort in eine Position zu manövrieren, welche ihm im anstehenden Marswinter eine größtmögliche Überlebenschance garantieren soll.

Spirit wird, genauso wie sein auf der anderen Seite des Mars aktiver Zwillingsrover Opportunity, ausschließlich durch Solarenergie mit Strom versorgt. Spirit operiert im auf der Südhalbkugel des Mars gelegenen Gusev-Krater. Da auf der Südhalbkugel des Mars im Oktober 2009 der Herbst begonnen hat, steigt die Sonne an Spirits momentanen Standort jeden Tag etwas weniger und für einen immer kürzeren Zeitraum über den Horizont, was zu einer immer geringeren Energieausbeute der Solarzellen führt. Während der letzten Jahre hat man deshalb zu Beginn des Marswinters immer einen Ort an einem nach Norden ausgerichteten Berghang aufgesucht und Spirit dort überwintern lassen. Durch die daraus resultierende Ausrichtung der Solarpaneele auf die im Norden stehende Sonne konnte so immer genügend Energie gewonnen werden, um die Winter zu überstehen. Aufgrund der gegenwärtigen Bewegungsunfähigkeit ist diese Strategie im jetzt anstehenden Winter allerdings leider nicht möglich.

Für den Betrieb des Bordrechners, einer internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bestandteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Hier eine Auflistung der Entwicklung der Energiewerte während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub. Je mehr Staub sich dort befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit gibt an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann.

• 19.01.2010: 0,211 kWh/Tag , Tau-Wert 0,400 , Lichtdurchlässigkeit 54,20 Prozent
• 12.01.2010: 0,225 kWh/Tag , Tau-Wert 0,490 , Lichtdurchlässigkeit 53,90 Prozent
• 05.01.2010: 0,243 kWh/Tag , Tau-Wert 0,482 , Lichtdurchlässigkeit 54,50 Prozent
• 30.12.2009: 0,260 kWh/Tag , Tau-Wert 0,480 , Lichtdurchlässigkeit 55,70 Prozent
• 24.12.2009: 0,270 kWh/Tag , Tau-Wert 0,450 , Lichtdurchlässigkeit 54,40 Prozent
• 16.12.2009: 0,277 kWh/Tag , Tau-Wert 0,503 , Lichtdurchlässigkeit 55,70 Prozent
• 09.12.2009: 0,298 kWh/Tag , Tau-Wert 0,517 , Lichtdurchlässigkeit 56,30 Prozent

Sollte sich dieser gegenwärtige Trend auch weiterhin fortsetzen, so dürfte die erzeugte Energiemenge spätestens Ende Februar 2010 nicht mehr ausreichen, um den täglichen Basisbedarf abzudecken. Aus diesem Grund liegt die Priorität der Roverdriver jetzt auf einer Verbesserung der Ausrichtung der Solarpaneele in Richtung auf die im Norden stehende Sonne hin. Bisher befand Spirit sich in einer von Norden nach Süden zeigenden Ausrichtung. Aufgrund des Bodengefälles war der Rover dabei um etwa einen Grad nach Süden, also weg von der Sonne, geneigt. Durch die Fahrten der letzten Tage gelang es den für die Steuerung verantwortlichen Ingenieuren des JPL, diese Ausrichtung um mehrere Grad in die nördliche Richtung, also hin zur Sonne, zu korrigieren. In den folgenden Wochen soll diese Neigung des Rovers noch weiter in Richtung auf die Sonne hin optimiert werden. „Wir müssen erreichen, dass sich die Hinterseite des Rovers oder dessen linke Seite ein wenig anhebt…oder am besten beides“, so Ashley Stroupe vom Roverdriver-Team des JPL.

Zu diesem Zweck wird man auch bei den weiteren Fahrten zunächst versuchen, Spirit noch weiter nach Süden zu manövrieren. Dies hätte zur Folge, dass sich die bisher in den Untergrund eingegrabenen Hinterräder noch weiter als bisher aus dem Sand heraus bewegen würden und sich dadurch der hintere Bereich von Spirit anhebt. Durch eine gleichzeitige Drehung des Rovers entgegen dem Uhrzeigersinn könnte auch die linke Roverseite angehoben und somit nach Norden ausgerichtet werden. Mit etwas Glück hätte diese Bewegung eventuell auch zur Folge, dass das blockierte rechte Vorderrad in der zuvor von den Rädern auf der linken Roverseite gegrabenen Fahrspur versinkt und die so erzeugte Neigung noch weiter verstärkt. Eine weitere Option für das Absenken dieses rechten Vorderrades wären abwechselnde seitliche Lenkbewegungen nach rechts und links, wodurch sich das Rad eventuell in den Untergrund einscharrt.

Das Team rechnet allerdings damit, dass für derartige Bemühungen lediglich noch etwa drei Wochen Zeit bleiben werden. Etwa ab Mitte Februar 2010 wird der Rover nicht mehr genügend Energie generieren können, um die Durchführung weiterer Fahrmanöver zu ermöglichen. Anschließend wird der Rover noch für mehrere Wochen genügend Energie zur Verfügung haben, um zumindestens minimale wissenschaftliche Arbeiten zu verrichten. Die letzten Bilder von Spirit werden für Ende März/Anfang April 2010 erwartet.

Ob und in welchem Zustand der Rover den anstehenden Marswinter überleben wird, hängt von der zukünftigen Entwicklung der Energiesituation ab. Der Marswinter beginnt auf dessen Südhalbkugel im Mai und endet erst im November 2010. Mit jedem weiteren Grad, um welches sich der Rover bis zur Beendigung der Fahraktivitäten nach Norden neigt, können etwa fünf zusätzliche Wattstunden Energie pro Tag gewonnen werden. Sobald auch dies nicht mehr ausreicht, wird zuerst die Kommunikation mit der Erde eingeschränkt und schließlich komplett unterbunden werden. Spirit wird sich für die dann folgende Zeit in eine Art „Winterschlaf“, den sogenannten Hibernation-Mode, versetzten und dabei nur die unbedingt nötigen täglichen Aktivitäten ausführen, ohne dass das Kontrollzentrum des JPL über den exakten Status des Rovers informiert sein wird.

Eine dieser Aktivitäten wird in der selbstständigen Überprüfung des Ladezustandes der Batterien des Rovers bestehen. Sobald diese wieder über einen ausreichenden Ladezustand verfügen, wird Spirit von sich aus die Kommunikation mit der Erde suchen und dazu einen der Marsorbiter kontaktieren. Abhängig von den Erfolgen der in den nächsten Tagen und Wochen versuchten weiteren Ausrichtung des Rovers nach Norden kann es laut John Callas, dem Projekt-Manager der Rover-Mission, im Extremfall bis zu sechs Monate dauern, bis dies der Fall sein wird.

Ob dieser Fall aber überhaupt eintreten wird, hängt nicht zuletzt auch von den Temperaturen auf der Oberfläche des Planeten und im Inneren des Rovers ab. „Ob wir durch den Winter kommen, hängt sehr stark von der Temperatur ab und wie stark die Elektronik des Rovers auskühlen wird“, so John Callas. „Jedes bisschen Energie wird letztendlich dazu verwendet werden, die Elektronik von Spirit warm zu halten. Entweder indem man diese eingeschaltet lässt oder indem man zusätzliche Heizungen anschaltet.“ Sollte ab einem bestimmten Zeitpunkt nicht mehr genügend Energie für den Betrieb der Heizungen vorhanden sein, was eine der Hauptbefürchtungen der für die Mission Verantwortlichen ist, so wird diese Aufgabe zumindestens provisorisch von acht Radioisotopenheizelementen, sogenannten RHU’s, übernommen. Durch den radioaktiven Zerfall der darin enthaltenen jeweils 2,68 Gramm Plutoniumoxid wird unabhängig von der Energiesituation und des daraus resultierenden Betriebs der Bordheizung permanent Wärme abgegeben.

Die Elektronik des Rovers, welche in einer speziellen „Warm Electronic Box“ (WEB) platziert ist, benötigt für ein optimales Funktionieren eine Betriebstemperatur von mindestens -40° Celsius. Sie ist jedoch in der Lage, auch Temperaturen von bis zu -55° Celsius unbeschadet zu überstehen. Erwartet wird, dass die Temperaturen innerhalb der WEB auf einen Wert um die -45° Celsius abfallen. Sollte die Temperatur jedoch unter den benötigten Wert fallen, so hat Spirit sehr schlechte Chancen. Außerdem, so die Missionsverantwortlichen, muss man dabei bedenken, dass die genannten Temperaturwerte für einen fabrikneuen Rover gelten. Und mit seinem Alter von mittlerweile über sechs Jahren hat Spirit seine Garantiezeit bereits seit langem überschritten. Eine Veränderung des gegenwärtigen Neigungswinkels um nur wenige Grad entscheidet somit in den nächsten Wochen sehr wahrscheinlich über das weitere Schicksal von Spirit.
Sollte es dem Rover jedoch gelingen, auch dieses Problem zu meistern, dann sind seine Tage als „Rover“ wohl trotzdem gezählt. Selbst wenn der Rover den Winter entgegen aller Wahrscheinlichkeit überstehen kann, so ist im folgenden Frühling eine Befreiung aus seiner gegenwärtigen Position unwahrscheinlich. Und selbst in diesem Fall wäre eine Fortsetzung seiner Fahrt mit nur noch vier voll funktionsfähigen Rädern nicht mehr effizient. Mit drei angetriebenen Rädern auf der linken und nur einem Rad auf der rechten Seite wäre Spirit nicht mehr in der Lage, sich durch das schwierige Gelände des West Valley mit dessen unsicherem Untergrund, den dort befindlichen Steinen und den Neigungen des Bodens zu bewegen.

Selbst mit noch fünf antriebsfähigen Rädern hatte Spirit zum Beispiel im letzten Jahr erhebliche Probleme damit, sich bergauf zu bewegen. Ashley Stoupe schließt eine erfolgreiche Fortsetzung der Befreiungsversuche zwar nicht aus, aber die Missionsleitung geht bereits dazu über, die wissenschaftliche Zielsetzung des Rovers neu zu definieren. Zur Durchführung dieser neuen Aufgaben wird man Spirit von einem mobilen Rover in einen stationären Lander umwandeln und dazu auch im nächsten Frühling auf dem Mars an seinem jetzigen Aufenthaltsort belassen.

„Es gibt eine ganze Reihe von wissenschaftlichen Untersuchungen, welche wir nur mit einem stationären Rover machen können und die wir daher in den vergangenen Jahren immer wieder zurückgestellt haben“, erläutert Dr. Steve Squyres, der wissenschaftliche Leiter der Rover-Mission, diese neuen Aufgaben. „Die eingeschränkte Mobilität bedeutet nicht, dass diese Mission abrupt zu Ende gehen wird. Wir gehen lediglich zur stationären Wissenschaft über.“

Eines der hierfür vorgesehenen Experimente betrifft zum Beispiel die Suche nach minimalen Schwankungen in der Rotationsperiode unseres äußeren Nachbarplaneten. Durch die Aufdeckung minimaler „Taumelbewegungen“ erhofft man sich neue Erkenntnisse darüber, ob der innere Kern des Mars flüssig oder fest ist. Dies wiederum würde Rückschlüsse über ein in ferner Vergangenheit vorhandenes Magnetfeld und eventuell auch über den Grund für sein Verschwinden liefern können. Um diese Messungen jedoch wissenschaftlich aussagekräftig durchzuführen, muss man über einen Zeitraum von etlichen Monaten die genaue Position von Spirit mittels der Ortung von Funksignalen bestimmen. Dies wiederum ist nur dann möglich, wenn Spirit sich nicht bewegt. „Wenn es die letzte wissenschaftliche Errungenschaft von Spirit sein würde, herauszufinden, ob der Mars einen festen oder einen flüssigen Kern hat, dann wäre das wundervoll“, so Steve Squyres. „So etwas wäre vollkommen verschieden von all den anderen Erkenntnissen, welche wir bisher gewonnen haben.“

Auch die Untersuchungen der chemischen und mineralogischen Bodenzusammensetzungen könnten auf diese Weise langfristig fortgesetzt werden. Die Wissenschaftler, welche die bisher hierzu gewonnenen Daten auswerten, sind von der Bodenkomposition am gegenwärtigen Aufenthaltsort schlichtweg begeistert und bezeichnen diesen Ort als eine „reine Schatztruhe“. Die bisherigen Daten lassen vermuten, dass bei dessen Bildung das Vorhandensein von Wasser eine wichtige Rolle gespielt haben muss. Entsprechende Messungen mit dem APXS-Spektrometer und speziell mit dem Moessbauer-Spektrometer, beide sind am Instrumentenarm des Rovers montiert, sind allerdings extrem zeitaufwändig. Ein dauerhafter Aufenthalt an der momentanen Position kommt diesen Wissenschaftlern und deren Studien also sehr gelegen.

Und mit den verschiedenen Kamerasystemen lassen sich über längere Zeiträume nicht nur atmosphärische Phänomene wie Wolkenbildung und die als „Dust Devils“ bekannten Mini-Tornados beobachten und in Kombination mit Orbiter-Aufnahmen in einen meteorologischen Kontext setzen. Auch Veränderungen auf der Oberfläche wie zum Beispiel das langsame „Zuwehen“ der Fahrspuren von Spirit und andere durch den Wind bedingte Bewegungen von Staubkörnern lassen Rückschlüsse auf Windstärke und Windrichtung in Relation zur jeweiligen Jahreszeit zu.

Bevor Spirit seine neue Rolle als stationärer Robot-Geologe einnehmen kann, muss dieser jedoch erst einmal den Ende Mai 2010 beginnenden Marswinter überleben. Und dieses Überleben ist nicht nur nicht gesichert, sondern zum gegenwärtigen Zeitpunkt und unter den momentanen Voraussetzungen sogar eher unwahrscheinlich, so der unterschwellige Ton der an der Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler. Andererseits war gerade Spirit in der Vergangenheit immer für diverse Überraschungen gut und hat die Mitglieder des Rover-Teams, die NASA und nicht zuletzt auch die Öffentlichkeit immer wieder damit überrascht, das anscheinend Unmögliche doch möglich zu machen. Scott Maxwell vom Roverdriver-Team hat daraus einen Leitspruch abgeleitet: „Wetten Sie nie gegen Spirit. Es ist der sicherste Weg, eine Wette zu verlieren!“
Spirit landete vor über sechs Jahren am 4. Januar 2004 im Gusev-Krater auf dem Mars. Seitdem übermittelte der Rover weit über 100.000 Bilder und umfangreiche Messdaten an das Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien. Ursprünglich sollte Spirit nur für 90 Tage auf dem Mars aktiv sein und dabei eine Entfernung von etwa 600 Metern zurücklegen. Mittlerweile ist dieser Rover seit 2.158 Marstagen aktiv und hat in dieser Zeit eine Distanz von über 7.730 Metern überbrückt. Überlebt er den nächsten Winter, so könnte er der NASA zufolge noch viele Monate, vielleicht sogar Jahre aktiv sein. Dies mag in Anbetracht der gegenwärtigen Umstände vielleicht eine etwas unrealistisch klingende Einschätzung der Lage sein. Andererseits, so richtig verwundern würde das Eintreten einer solchen Situation ebenfalls niemanden mehr.

Free Spirit!

Raumcon-Forum

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Internetseite des JPL

• JPL: Rover Spirit Starts a New Chapter (engl.)

Der Beitrag NASA beendet Spirits Befreiungsversuche erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, NASA, Daniel Muller. Vertont von Peter Rittinger.

Zur Zeit bewegt sich New Horizons mit einer Geschwindigkeit von 16,48 Kilometern pro Sekunde und fünf Umdrehungen pro Minute auf einer spinnstabilisierten Flugbahn in Richtung auf den Rendezvouspunkt mit dem Pluto-Charon-System zu. Im Laufe des heutigen Tages wurde dabei zum ersten Mal auf dem Weg ein Punkt erreicht, auf welchem sich die Sonde näher an Pluto befindet als an der Erde. Während unser Heimatplanet aktuell 2,456 Milliarden Kilometer entfernt ist, dies entspricht einer Distanz von rund 16,417 Astronomischen Einheiten, beträgt die Entfernung zum Pluto „nur“ noch 2,454 Milliarden Kilometer (16,405 Astronomische Einheiten). Nach der Ansicht von Dr. Alan Stern vom Southwest Research Institute (SwRI), dem Leiter dieser Raummission, stellt dieses Ereignis einen schönen Schlusspunkt für das Jahr 2009 dar. Im Verlauf dieses Jahres konnte New Horizons die Entfernung zu Pluto um insgesamt rund 500 Millionen Kilometer verkürzen.

Während dieser Reise, so Dr. Alan Stern, entwickeln sich die Dinge für New Horizons gut. Nach einer zehntägigen Wachphase (Raumfahrer.net berichtete) wurde die Sonde am 20. November 2009 wieder in einen Schlafmodus, den sogenannte „Hibernation Mode“, versetzt, welcher diesmal bis zum 4. Januar 2010 aufrecht erhalten wird. Das Hauptziel der letzten Wachphase war eine Neupositionierung der Hauptantenne, welche, der Bewegung der Erde um die Sonne folgend, neu auf die Erde ausgerichtet werden musste. Außerdem wurden die über mehrere Monate angesammelten Daten des „Venetia Burney Student Dust Counter“-Experimentes an das Kontrollzentrum der Sonde übermittelt. Dieses Gerät zählt im Flugverlauf der Sonde die auftreffenden Staubpartikel und bestimmt dabei zusätzlich deren Masse. Durch die Bestimmung von Verteilung und Dichte der Staubpartikel entlang der Flugbahn von New Horizons wollen die beteiligten Wissenschaftler Daten über die Kollisionsraten von Asteroiden, Kometen und Objekten des Kuipergürtels im äußeren Sonnensystem gewinnen.

Zusätzlich wurde durch ein erfolgreiches Update ein Fehler in der Software der Sonde behoben und es erfolgte eine Verfeinerung der Tracking-Daten. Außerdem übermittelte man Kommandos, welche die weiteren Aktivitäten bis zum Januar 2010 festlegen sollen. Trotz der momentanen Schlafphase für die meisten Instrumente ist zum Beispiel der Staubzähler weiterhin aktiv und sammelt kontinuierlich seine Daten.

Das Boden-Team der Mission war in den letzten Wochen und Monaten damit beschäftigt, bereits jetzt den am 14. Juli 2015 erfolgenden Vorbeiflug an Pluto zu planen und an entsprechenden Simulatoren zu erproben. Außerdem plant man neben den Aktivitäten für die nächste 10-tägige Wachphase im Januar 2010 den nächsten „großen“ Wachzyklus im Frühsommer 2010, den sogenannten „Active Checkout No. 4“. Die zuletzt übermittelten Telemetriedaten der Sonde zeigen an, dass sich New Horizons in guter Verfassung befindet und im Großen und Ganzen „auf Kurs“ liegt. Allerdings wird im kommenden Sommer ein minimales Kurskorrekturmanöver durchgeführt werden müssen, da man Pluto ansonsten um mehrere 10.000 Kilometer verfehlen würde.

Zusätzlich ist für den Zeitraum vom Ende Mai bis Anfang Juli 2010 ein kompletter Check der Sonde und aller an Bord befindlichen Instrumente geplant. Bei dieser Gelegenheit soll unter anderem eine erneute Kalibrierung der wissenschaftlichen Experimente erfolgen, nachdem die letzte „Komplett-Kalibrierung“ aller Instrumente im Jahr 2008 durchgeführt wurde. Im Rahmen dieser Kalibrierungen wird zum Beispiel das LORRI-Kamerasystem erneut Fotos von Neptun und Uranus aufnehmen.

Das für die an der Mission arbeitenden Ingenieure und Wissenschaftler „spannendste“ Ereignis des kommenden Jahres wird jedoch eine Generalprobe des FlyBys an Pluto werden. In einer speziellen Simulations-Anlage will man im nächsten Sommer die kompletten Kommandos für den 2015er FlyBy einmal komplett durchlaufen lassen und dabei überprüfen, ob in den erstellten Kommandosequenzen Fehler auftreten.

Zusätzlich beginnen die Wissenschaftler langsam damit, sich ernsthaftere Gedanken über das weitere Vorgehen New Horizons nach dem Pluto-Charon-Encounter zu machen. Der an Bord befindliche Radioisotopengenerator, welcher für die Energieversorgung von New Horizons verantwortlich ist, kann die Sonde nach aktuellen Schätzungen aller Wahrscheinlichkeit nach bis zum Jahr 2025 mit genügend Energie versorgen, um sinnvolle wissenschaftliche Arbeiten durchzuführen. Daher war bereits vor dem Start der Sonde geplant, nach dem Vorbeiflug an Pluto ein oder vielleicht auch zwei Objekte des Kuipergürtels anzusteuern. Allerdings sind von den Astronomen bisher noch keine entsprechenden Objekte innerhalb der Reichweite von New Horizons entdeckt worden. Die gezielte Suche nach entsprechenden potentiellen Zielen soll im kommenden Sommer beginnen und dann bis vorerst 2012 anhalten. Damit man dabei wirklich die angestrebten vier bis zehn möglichen Ziele entdeckt, soll die Koordinierung der Suche auf einem weiteren Arbeitstreffen im Januar 2010 besprochen werden.

Der heute erreichte Meilenstein gibt allerdings nur die direkten Entfernungen zwischen New Horizons, der Erde und dem Pluto-Charon-System auf einer geraden Linie wieder. Aufgrund der hyperbolisch verlaufenden Flugbahn der Sonde wird New Horizons erst am 25. Februar 2010 auch die Hälfte der tatsächlich bis zum Vorbeiflug an Pluto zu absolvierenden Kilometer zurückgelegt haben.

Raumcon-Forum

• Aktuelle Diskussion zu New Horizons

Der Beitrag Pluto rückt näher erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Lars-C. Depka. Quelle: NASA.

Am 19. März beispielsweise – nach 38 Monaten Flugzeit – und bisher zwei Milliarden abgeleisteten Kilometern, hat New Horizons präzise ein Drittel der Reisezeit zum Pluto hinter sich gebracht. Offiziell befindet sich der (Zwerg)Planetenkundschafter seit dieser Zeit in der sogenannten „Mid-Cruise Phase“.
Doch es werden nicht weitere drei Missionsjahre vergehen, bis das nächste Etappenziel in Reisezeit und zurückgelegter Wegstrecke erreicht werden wird. Schon im kommenden Jahr nämlich ist die Hälfte des Weges geschafft. Und trotzdem lässt sich die Frage nicht so einfach beantworten, wann die Sonde auf dem Weg zum Pluto „Bergfest“ feiern kann. Es hängt ganz von den verwendeten Bezugsgrößen ab.

Wenn man also fragt, wann die Hälfte der Flugzeit zum Ziel erreicht wird, und man den Start von New Horizons am 19.01.2006 berücksichtigt, wäre dieser Zeitpunkt am 17. Oktober 2010 erreicht.

Fragt man aber, wann die Sonde halb so weit von der Sonne entfernt ist, wie der Pluto zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung (das wird der 14. Juli 2015 sein), so wird das schon am 20. April des Jahres 2010 der Fall sein.

Noch ein anderes Datum, nämlich der 25. Februar 2010 kann genannt werden, wenn man gerne wissen möchte, wann die Hälfte der heliozentrischen Distanz zum Pluto seit dem Start von der Erde erreicht wird.

Man könnte sogar sagen, dass die Hälfte der Mission bis zu ihrer Ankunft bei Pluto Mitte 2015 seit dem 4. April 2008 vorüber ist, wenn man den 20. Dezember 2000 als „Geburtstag“ der Sonde annimmt. An diesem Tag kurz vor Weihnachten fand die erste konkrete Vorstellung des New Horizons-Projektes statt. Damals noch in der Absicht, den sonnenfernsten Planten unseres Sonnensystems zu besuchen. Es lässt sich also durchaus sagen, irgendwie ist die Sonde schon fast halb am Ziel, man kann jedoch genauso mit Fug und Recht behaupten, dass es noch ein reichliches Jahr dauert, bis der Halfway-Point erreicht wird. So haben also Vertreter beider Standpunkte irgendwie auch immer ein bisschen Recht.

Seit Januar diesen Jahres befindet sich die Sonde in einer Ruhephase, währenddessen sie kaum wissenschaftliche Daten sammelt, sondern lediglich alle 14 Tage einen routinemäßigen Gesundheitsbericht zur Erde sendet. Nach wie vor befindet sich die Sonde in einem perfekten Zustand. Seit ihrer elfwöchigen Ruhephase ist die Sonde um weitere 112 Millionen Kilometer an Pluto herangerückt und in etwa 3 Wochen wird sie sich in einer Entfernung von 13 AE von der Sonne befinden.

Auf der Erde bereitet man sich unterdessen für den jährlichen Systemcheck vor, der am 7. Juli beginnen soll und sich über mehrere Wochen hinzieht. Er unterscheidet sich dabei in zwei wesentlichen Punkten von den bisherigen Checks: Zum ersten Mal findet die Prozedur nicht im Herbst, sondern schon im (Erd)Sommer statt. Auch in den kommenden Jahren sollen Sommerchecks durchgeführt werden. Hintergrund für die Vorverlegung ist einfach die Tatsache, dass man in einen Rhythmus kommen will, der die Planungs- und Vorbereitungsarbeiten im Frühjahr, und die Ausführung der Kontrolle im Sommer vorsieht.

Ein solcher Rhythmus ist von essenzieller Bedeutung für die Zeit der größten Annäherung im Juli 2015.

Ein weiterer Unterschied wird im Umfang der diesjährigen Aktivitäten der Sonde während des Checks liegen. Diese werden auf ein absolutes Minimum reduziert, um zusätzliche Zeitpolster für die Missionsplaner zu gewinnen, die derzeit noch mit dem Schreiben der Annäherungssequenzen beschäftigt sind, und die bis spätestens 2010 fertiggestellt sein müssen. Ebenso wird der Brennstoffverbrauch während dieser Phase niedrig gehalten, denn die Sonde muss nicht in ihrer Lage oder Orientierung verändert werden, da in diesem Jahr keine weiteren wissenschaftlichen Einsätze abseits der Hauptmission anstehen.

Anders wird es sich in den Jahren 2010, 2011, 2013 und 2014 verhalten. In diesen Jahren sind größere, brennstoffintensive Manöver und Ausrichtungen notwendig, zwischendurch wird im Jahre 2012 noch einmal etwas Ruhe einkehren.

Doch es gibt auch Neues von der Erde aus zu vermelden: So konnte während einer im August 2008 in Südamerika sichtbaren Verfinsterung eines Sterns durch Pluto, sein Durchmesser mit hoher Präzision neu vermessen werden. Er beträgt wenigstens 2.340 km und korrigiert den bisher angenommenen Wert von 2.300 km ein wenig weiter nach oben.

Raumcon:

• New Horizons Mission

Der Beitrag New Horizons: Wie weit ist die Hälfte? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Die Aufnahme wurde am 16. Oktober 2008 angefertigt, aber erst in dieser Woche veröffentlicht. Zum Aufnahmezeitpunkt war die Raumsonde New Horizons etwa 3,75 Milliarden Kilometer vom äußersten Planeten unseres Sonnensystems entfernt. Dieser ist aber gar nicht das Ziel der Sonde.

New Horizons fliegt eigentlich den Zwergplaneten Pluto an, soll diesen 2015 erreichen und im Vorbeiflug fotografieren. Ebenfalls interessant sind natürlich die bisher bekannten drei Plutomonde Charon, Nix und Hydra. Da das Gespann sehr weit von der Sonne entfernt ist, steht nicht viel Licht zur Verfügung. Die Sonde ist deshalb mit einer besonders lichtempfindlichen Kamera ausgerüstet. Hervorzuheben ist auch ihre Fähigkeit, lichtschwache Objekte in der Nähe von lichtstärkeren abzubilden.

Der Planet Neptun umläuft die Sonne im 20-fachen Abstand wie die Erde mit einem Bahnradius von etwa 4,5 Milliarden Kilometern in rund 165 Jahren. Sein größter Mond Triton ist etwa 355.000 Kilometer vom 50.000 Kilometer durchmessenden blauen Gasriesen entfernt und hat einen Durchmesser von 2.700 Kilometern. Er ist damit etwas kleiner als unser Mond, hat aber fast denselben Abstand vom Neptun wie der Mond von der Erde. Umso erstaunlicher ist die Tatsache, dass die LORRI-Kamera beide Himmelskörper aus dieser Entfernung als getrennte Objekte abbilden konnte.

Die US-Sonde New Horizons wurde am 19. Januar 2006 gestartet, passierte im Februar 2007 den Jupiter und befindet sich vorerst bis zum Juli im energiesparenden Tiefschlaf-Modus. Sie ist momentan mehr als 1,9 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt zwischen den Umlaufbahnen von Saturn und Uranus und bewegt sich mit rund 62.000 Kilometern pro Stunde auf den Rendezvouspunkt mit Pluto zu.

New Horizons kreuzt die Umlaufbahn des Planeten Neptun am 24. August 2014, allerdings ist Neptun dann nicht an dieser Stelle. Stattdessen wird der Bereich eines Lagrange-Punktes (L 5) gestreift, wobei man unter Umständen einige sogenannte Trojaner aufspüren könnte. Trojaner sind Asteroiden, die sich an einem Lagrangepunkt eines Planeten sammeln. Bisher hat man mit erdgebundenen Teleskopen sechs derartige Vagabunden am Lagrange-Punkt L 4 gefunden.

Der Beitrag New Horizons fotografiert Neptun und Mond Triton erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

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

Raumcon:

• EPOXI-Thread

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