Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: ESA-Livestream.

Die Konferenz im ESOC in Darmstadt wurde von ESA-Sprecherin Jocelyne Landeau-Constantin eröffnet. Außer ihr wurde die Konferenz vor allem von den sehr zufrieden wirkenden Rosetta-Wissenschaftlern Gerhard Schwehm, Rita Schulz, Andrea Accomazzo und Uwe Keller bestritten, die ihre ersten Daten anhand von Präsentationen auf einem Laptop vorführten und erläuterten.

Gerhard Schwehm sprach über die Geschichte und Zielsetzung des Projekts Rosetta, das ja im Kern eine sehr ehrgeizige Mission zu dem Kometen „67/P Tschurjumov-Gerasimenko“ (C-G) ist, die aber unterwegs noch Gelegenheit hat, die beiden Asteroiden „(2876) Šteins“ und „(21) Lutetia“ aus der Nähe zu betrachten. Dabei diente das nun vollführte Rendezvous mit dem etwa 5 Kilometer großen Šteins als Generalprobe für das Rendezvous mit dem etwa 100 Kilometer großen Lutetia und beide wiederum zur Erprobung und Kalibrierung der Instrumente sowie auch zur Übung des Teams für die eigentliche Aufgabe, die Begegnung mit dem Kometen C-G in den Jahren 2014 und 2015.

Das Geheimnis der Asteroiden
Rita Schulz erklärte die Motivation, überhaupt Asteroiden mit Raumsonden aufzusuchen, mit deren sehr hohem Alter. Asteroiden stammen noch aus einer Zeit, bevor sich die ersten Planeten formten. Man könne Asteroiden daher auch als eine Art „solare DNA“ betrachten. Asteroiden unterteilen sich in mannigfaltiger Art und Weise, es gibt mehr als 10 Asteroidentypen.

Seit 1991 haben amerikanische und japanische Missionen die Asteroiden Gaspra, Ida, Mathilde, Eros, Braille, Annefrank und Itokawa untersucht – einige sehr eingehend, viele nur im Vorbeiflug. Die meisten davon waren von dem im Sonnensystem weit verbreiteten C-Typ. Šteins ist nun der erste Asteroid vom seltenen E-Typ, an dem eine Raumsonde vorbei geflogen ist. Er wurde im November 1969 von dem russischen Astronomen N. S. Tschernych entdeckt und von diesem nach dem lettischen Astronomen Karlis Šteins benannt. E-Typ-Asteroiden weisen an der Oberfläche das Mineral Enstatit auf, enthalten in ihrer Zusammensetzung aber nur wenig Eisen und zählen damit in grober Einteilung zu den Steinmeteoriten.
Bei Rosettas Vorbeiflug waren 15 Instrumente aktiv, davon auch eins auf dem Lander Philae. Mit besonderer Spannung erwartet wurden natürlich die Aufnahmen der beiden Kameras NAC und WAC des optischen Systems OSIRIS.

Planung des Vorbeiflugs
Andrea Accomazzo lieferte detaillierte Informationen, wie der Vorbeiflug technisch bewerkstelligt wurde. Ursprünglich war die Passage an Šteins relativ anspruchslos geplant: Er sollte als Generalprobe des Vorbeiflugs an Lutetia dienen und die Beobachtung sollte, aufgrund von thermischen Limits der Raumsonde, schon vor der größten Annäherung abgebrochen werden: Sie besitzt eine „kalte Seite“, auf der einige wäremempfindliche Instrumente versammelt sind. Zur Beobachtung von Šteins musste diese Seite aber der Sonne zugewandt werden. Durch den vorzeitigen Abbruch der Beobachtung sollte eine zu starke Aufheizung vermieden werden.

Aber da hatten die Techniker ihre Rechnung ohne die Wissenschaftler gemacht, die die seltene Gelegenheit nutzen wollten und hohe Ansprüche formulierten: Die Sonde sollte in dem geringstmöglichen Abstand an Šteins vorbei fliegen, die Beobachtung sollte natürlich auch während und nach dem Punkt der größten Annäherung fortgesetzt werden und während der Beobachtung sollte die Sonde die Sonne „im Rücken“ haben, um optimale Beobachtung zu gewährleisten.

Um möglichst nahe an den Asteroiden heran zu fliegen, musste erst dessen Bahn genauer bestimmt werden als bisher bekannt. Dazu lieferten mehrere Aufnahmen in den Monaten und Wochen vor dem Rendezvous die Grundlage. Als minimaler Abstand zu dem etwa fünf Kilometer großen Objekt wurden 800 Kilometer festgelegt, da damit die maximale Drehgeschwindigkeit erreicht werden würde, mit der die Kreiselräder der Sonde diese während des Vorbeiflugs drehen konnten. Das thermische Problem konnte durch eine vorübergehende Drehung der Sonde um die z-Achse gelöst werden.

Das Kamerasystem
Uwe Keller stellte die mit Spannung erwarteten Ergebnisse der Bildbeobachtung vor. Zunächst gab er Informationen zum OSIRIS-Kamerasystem, an dem neun Institute aus sechs Ländern unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau mitgewirkt haben. Die Narrow-Angle-Camera (NAC) kann aus 800 Kilometer Entfernung maximal 32 Meter große Strukturen auflösen, die Wide-Angle-Camera (WAC) 160 Meter große Strukturen. Ungewöhnlich groß ist die Auflösung des Bildsensors mit 2048 x 2048 Pixeln – üblich sind bei Weltraummissionen bis jetzt „nur“ 1024 x 1024 Pixel.

Die WAC-Kamera funktionierte während des gesamten Vorbeiflugs einwandfrei. Die NAC-Kamera schaltete sich allerdings neun Minuten vor der größten Annäherung ab, ging in einen Sicherheitsmodus und aktivierte sich erst Stunden später wieder. Zurückzuführen war dies auf Limits bestimmter Sicherheitsparameter, die bei der Annäherung überschritten wurden. Diese zuvor eingestellten Limits waren bewusst vorsichtig gewählt worden, um kein Risiko einzugehen. Keller betonte, dass OSIRIS für die Kometenbeobachtung optimiert wurde und ohnehin erst dann seine volle Leistungsfähigkeit zeigen können wird, wenn der Zielkomet erreicht ist.

Erste Ergebnisse
Schon vor einiger Zeit konnten aus Beobachtungen verschiedener Erd- und Weltraumteleskope Lichtkurven des Asteroiden Šteins im Verlauf seiner Rotationsperiode aufgenommen und daraus dessen Form abgeschätzt werden. Der Vergleich dieses Modells mit den jetzt gewonnenen Bildern zeigt eine bemerkenswert gute Übereinstimmung.

Die auf der Konferenz vorgestellten Bilder von Steins stammen von der WAC-Kamera; die NAC-Bilder müssen erst noch übertragen werden. Außerdem wurde eine Flash-Animation des Vorbeiflugs veröffentlicht.

Šteins hat eine eckige, einem Diamanten ähnelnde Form. Seine Farbe ist im Wesentlichen hellgrau, was auch dazu passt, dass E-Typ-Asteroiden eine relativ hohe Albedo (Reflektivität) haben. Seine Größe konnte jetzt zu 5,9 mal 4,0 Kilometer bestimmt werden. Daraus ergibt sich ein effektiver Durchmesser von 5,0 Kilometern, was knapp 10% mehr ist als der vorhergesagte Wert von 4,6 Kilometer.

Šteins weist mindestens zwei große Krater von etwa zwei Kilometern Durchmesser auf. Demnach ist der Asteroid wahrscheinlich in sich zerbrochen und hält nur noch durch seine Gravitation zusammen. Auf den Bildern ist auch eine Kette von sieben kleineren Kratern zu sehen, wie man sie zum Beispiel auch auf dem Erdmond öfter sieht und die wahrscheinlich durch die Einzelteile eines zuvor zerbrochenen kleineren Objekts oder einen Meteoritenschauer verursacht wurde. Insgesamt konnten vorläufig 23 größere Krater gezählt werden, die sich in verschiedenen Stadien des Verfalls befinden (zum Beispiel Auffüllung durch Regolith). Allein die hohe Zahl von Kratern bestätigt die Annahme, dass der Asteroid schon sehr alt sein muss.

Anschließend betraten noch zwei nicht näher genannte Wissenschaftler das Podium, die unter anderem erste, noch sehr vorläufige Ergebnisse des Infrarot-Spektrometers VIRTIS vorstellten. Die Dame zeigte sich von den ersten Resultaten bereits sehr angetan, betonte allerdings, dass die Auswertung der Daten noch viel Zeit benötigen wird.

Zum Abschluss referierte Gaele Winters von der ESA noch über die Bedrohung der Erde durch erdnahe Weltraumobjekte und stellte dazu eine neue Überwachungs-Initiative der ESA, das Space Situational Awareness Programme vor, über das die nächste Ministerkonferenz im November 2008 beraten wird.

Siehe auch:

Livebericht vom Rendezvous

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• Rosetta Spezial

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Update: Erste Bilder und ein Film liegen vor!

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: Live aus dem ESOC / ESA Livestream.

Einleitung
Rosetta ist auf dem Weg zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (C-G), den sie im Jahr 2014 erreichen wird. Nach den bahnunterstützenden Manövern an Erde und Mars ist der Vorbeiflug an Šteins die erste Nagelprobe für die an Bord befindlichen Instrumente. Neben den zu erwartenden wissenschaftlichen Daten von einer bisher nur wenig verstandenen Asteroidenklasse, können auch die an der Mission beteiligten Techniker während des Vorbeiflugs eine Menge lernen. Für die Annäherung verwendete die ESA erstmalig ein optisches Bahnkorrekturverfahren, um Šteins im optimalen Abstand von 800 Kilometern zu passieren.
Zeitplan
Dies ist der Plan für den Vorbeiflug am Asteroiden Šteins. Alle Uhrzeiten sind in Mitteleuropäischer Sommerzeit (MESZ) angegeben.

• 5.9., 20:18 Uhr: Beginn der 20-minütigen Rotation des Raumfahrzeugs
• 20:48 Uhr: Verlust des Telemetriesignals, Rosetta bleibt während des Vorbeiflugs auf den Asteroiden gerichtet
• 20:56 Uhr: Rosetta hat die Sonne im Rücken und sieht den Asteroiden „von oben beleuchtet“ in einem Phasenwinkel von 0°
• 20:58 Uhr: Dichteste Annäherung an Šteins von 800 Kilometern mit einer Genauigkeit von 2 Kilometern
• 21:58 Uhr: Rosetta rotiert erneut und richtet sich wieder zur Kommunikation mit der Erde aus
• 22:23 Uhr: Empfang der ersten Telemetriedaten am Boden über die Goldstone-Antenne der NASA in Kalifornien; Beginn des Downloads von den gesammten Daten der OSIRIS-Kamera sowie des VIRTIS-Spektrometers
• 6.9., etwa 12:00 Uhr: Veröffentlichung erster Bilder vom Vorbeiflug

Samstag, 6. September

13:40 Uhr MESZ
Die Pressekonferenz der ESA in Darmstadt ist beendet. Nach dieser Konferenz wurden erste Bilder von Šteins freigegeben. Die eckige Form des Asteroiden inspirierte Prof. Uwe Keller vom OSIRIS-Team zu dem Ausspruch „Ein Diamant im Weltraum“. Außerdem wurde eine Video des Vorbeiflugs veröffentlicht.

9:45 Uhr MESZ
Guten Morgen. Über Nacht war man bei der ESA umtriebig. Nach dem erfolgreichen Vorbeiflug Rosettas am Asteroiden Šteins konnte die Sonde vergangene Nacht erfolgreich wieder auf die Erde ausgerichtet werden. Gegen 2:00 Uhr begann der Download der Bilder der Kamera OSIRIS und der ist weiter aktiv. Heute früh begann die ESA zudem, auch Daten des Infrarot-Spektrometers VIRTIS herunterzuladen. Offensichtlich war der Vorbeiflug ein voller Erfolg und wir dürfen uns auf die Veröffentlichung erster Bilder in den Mittagsstunden freuen.

0:25 Uhr MESZ
In unserem Interview berichtet Gerhard Schwehm über den Vorbeiflug an Šteins und den Stellenwert der Mission.

Freitag, 5. September

22:35 Uhr MESZ
Mit dem wiedererlangten Kontakt zu Rosetta ist der Vorbeiflug am Asteroiden Šteins erfolgreich abgeschlossen. Die ESA wird über Nacht das aktuell zur Erde gesendete Material sichten und es am Samstag um die Mittagszeit der Öffentlichkeit vorführen. Über die Ergebnisse werden wir Sie natürlich auf Raumfahrer.net informieren. Die Live-Berichterstattung wird für diesen Abend beendet.

22:14 Uhr MESZ
Es besteht wieder Kontakt!Spacecraft Operations Manager Andrea Accomazzo bestätigt den Empfang von Rosetta-Telemetriedaten über die DNS-Station Goldstone der NASA in Kalifornien. Mittlerweile werden die Daten an den ESOC-Kontrollraum in Darmstadt weitergeleitet. Im Kontrollraum bricht lauter Jubel aus.

20:58 Uhr MESZ
Die Sonde hat nun die dichteste Annäherung an den Asteroiden erreicht und ist rund 800 Kilometer von ihm entfernt. Sie bewegt sich aktuell mit 8,6 Kilometern pro Sekunde (rund 31.000 km/h).

20:56 Uhr MESZ
Rosetta befindet sich nun im zero phase angle, also dem Winkel, in dem die Sonde den Asteroiden Šteins direkt von vorn sieht. Die gesammelten Daten dieser Phase können jedoch erst nach 22:23 Uhr übertragen werden.

20:47 Uhr MESZ
Wie geplant können im ESOC-Kontrollzentrum keine Telemetriedaten mehr empfangen werden. Die Wiederaufnahme hängt laut Paolo Ferri von vielen Faktoren ab, wird aber gegen 22:23 Uhr MESZ erwartet. In der Zwischenzeit wird Rosetta alle wissenschaftlichen Daten von Šteins aufnehmen und speichern, um sie später zur Erde zu übertragen.

20:42 Uhr MESZ
Flugdirektor Ferri signalisiert aus dem Kontrollraum: Rosetta ist erfolgreich in den asteroid fly-by-Modus übergegangen. In dieser Phase wird die Sonde automatisch gesteuert.

20:42 Uhr MESZ
Rosetta ist noch 9.000 Kilometer entfernt vom Asteroiden und bewegt sich mit knapp 500 Kilometern pro Minute auf ihn zu.

20:18 Uhr MESZ
Die Rotation der Sonde ist nach Plan gestartet.

18:45 Uhr MESZ
Andrea Accomazzo, Spacecraft Operations Manager berichtet, dass alles nach Plan verläuft. Derzeit werden die letzten Flugkommandos zu Rosetta hochgeladen.

16:50 Uhr MESZ
Eine von ESA-Mitarbeitern erstellte Animation zeigt Šteins, wie er näher und näher kommt. Zusammengestellt wurde sie aus Einzelaufnahmen, die Rosetta zwischen dem 28. August und dem 3. September für die optische Navigation schoss. Die Animation finden Sie hier.

10:55 Uhr MESZ
Obwohl das Missionsteam für diesen Morgen Zeit für ein Bahn-Korrekturmanöver eingeplant hatte, musste dieses nicht ausgeführt werden. Aufgrund der äußerst erfolgreichen optischen Navigationsmethode mit Hilfe der Kameras von Rosetta ist die Sonde bereits ausreichend auf Kurs. Die letzte Bahnkorrektur, bei der die Triebwerke für 103,5 Sekunden gezündet wurden, war gestern abend durchgeführt worden.

Das Flugteam im Europäischen Weltraumkontrollzentrum ESOC in Darmstadt zeigte sich sehr zufrieden mit der Navigationsmethode, die nun auch beim Vorbeiflug am Asteroiden Lutetia am 10. Juli 2010 und bei der Annäherung an den Kometen C-G im Jahr 2014 verwendet werden soll.

Verwandte Weblinks

Wikipedia: Rosetta

Wikipedia: Šteins

DLR: Rosetta-Sonderseite

ESA Science: Rosetta (engl.)

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• Rosetta Spezial

Der Beitrag Live-Bericht: Rosettas Vorbeiflug an Šteins erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Karl Urban. Quelle: ESA.

Unter den vielen Himmelskörpern, die Nikolai Stepanowitsch Tschernych am Krim-Observatorium beobachtete, war der 1969 entdeckte Šteins kein herausragender. Der russische Astronom konnte in seinem Leben 537 Asteroiden und viele Kometen entdecken. Der im Durchmesser etwa fünf Kilometer messende Šteins im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter gehörte eher zu den kleineren und wurde von Tschernych nach Karlis Šteins benannt, einem wichtigen sowjetisch-lettischen Astronomen des 20. Jahrhunderts.

In Kürze wird Šteins berühmt sein. Gegen 22.30 Uhr am Freitag, dem 5. September erwarten die ESA-Mitarbeiter im Europäischen Weltraumkontrollzentrum in Darmstadt erste Signale vom Vorbeiflug von Rosetta an dem kleinen Asteroiden. Spätestens am folgenden Tag wird die ESA erste Bilder veröffentlichen. Der Flyby der Sonde gilt als wichtiger Test für die Mission. Auf dem Weg zu ihrem Zielkometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (C-G), den sie 2014 erreichen soll, ist Šteins der erste Asteroid, der noch dazu in einem besonders geringen Abstand von nur 800 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 8,6 km/s passiert wird. Um die nötige Geschwindigkeit für das Rendezvous mit C-G zu erreichen, musste Rosetta zuvor bereits zweimal das Erdschwerefeld und einmal das des Mars´ nutzen. Nach ESA-Angaben arbeitet Rosetta während des Vorbeiflugs an seinem Limit. So ist eine schnelle Rotation direkt vor der Annäherung notwendig, um die Instrumente zum Asteroiden auszurichten. Die Distanz zu Šteins stellt das absolute Minimum für eine sinnvolle Beobachtung dar.

Bis vor kurzem wusste man nur wenig über Šteins. Wegen der herannahenden europäischen Sonde wurde er jedoch etwas näher untersucht. Mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO gelang es einem Forscherteam um den italienischen Astronomen Fornasier im Jahr 2006, den Asteroiden anhand seines Spektrums und seines Albedos, also dem Anteil reflektierten Lichts relativ zum eingestrahlten, zu klassifizieren. Šteins gehört zu den E-Typ-Asteroiden, die zwar nur einen kleineren Teil aller Objekte des Asteroidengürtels ausmachen, in seinen äußeren Regionen aber mit bis zu 60% die Mehrheit stellen. Sie bestehen aus basaltischen Silikatmineralen, überwiegend Enstatit, das auch im Erdmantel besonders häufig ist. Der Schluss liegt also nahe, dass Šteins ein Vertreter von Asteroiden ist, die während der Kollision mit differenzierten planetenartigen Körpern entstand, die zumindest Ansätze eines Schalenaufbaus besaßen. Solche Kollisionen dürften im jungen Sonnensystem häufig vorgekommen sein, als deutlich mehr kleine Objekte unterwegs waren, als das heute der Fall ist.

Zuletzt hatte Rosetta selbst Informationen über den in Sichtweite kommenden Asteroiden gesammelt. Um die von der Erde aus nur ungenau bestimmbare Flugbahn von Šteins zu spezifizieren, hatten die ESA-Techniker die Sonde mehrmals pro Woche ein Bild des Zielobjekts mit der optischen Kamera machen lassen. Dadurch gelang es ihnen, die Genauigkeit bisheriger Daten deutlich zu verbessern.

„Je näher wir Šteins kommen, desto präziser wird unsere Kenntnis seiner Position relativ zu Rosetta sein“, sagte Trevor Morley, Leiter des Rosetta-Flugdynamik-Teams im Europäischen Weltraum-Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt. „Dank der Rosetta-Kameras werden wir immer präzisere Messungen bekommen, die uns erlauben, Rosettas Orbit gegebenenfalls noch einmal zu justieren, um einen optimalen Vorbeiflug am Asteroiden zu gewährleisten.“
„Obwohl wir das nicht erwartet hatten, war der Asteroid bereits zu Beginn der aktuellen Bahnberechnung ständig zu sehen und das trotz der großen Distanz“, sagte Andrea Accomazzo, Rosetta-Flugleiter im ESOC. „Die außergewöhnliche Auflösung der Osiris-Kamera ermöglichte ausgesprochen scharfe Aufnahmen, was eine exakte Bahnberechnung von Šteins zuließ.“
Die Navigation über optische Aufnahmen ist nicht neu, sie wurde erstmalig im Jahr 1961 von Eugene F. Lally vom Jet Propulsion Laboratory unter dem Namen Mosaic Guidance for Interplanetary Travel beschrieben. Für die ESA bedeutet der Einsatz bei Rosetta aber eine Premiere, deren Erfolg vor allem auf die hohen Auflösungseigenschaften der Hauptkamera an Bord zurückzuführen ist. Zuletzt unternahm Rosetta am 14. August eine Kurskorrektur, welche die Geschwindigkeit der Sonde um 12,8 cm/s relativ zu Šteins veränderte und die sich anhand der neu berechneten Bahndaten des Asteroiden empfohlen hatte.

Šteins bekommt zum ersten Mal Besuch von einer Raumsonde. Es ist vermutlich ein gewöhnlicher Tag für den Himmelskörper, der kaum etwas vom vorbeischießenden Technikgeschoss spüren dürfte. Auf dem blauen Planeten rund zwei astronomische Einheiten entfernt wird das Ereignis aber einigen Wirbel erzeugen. Raumfahrer.net berichtet natürlich zeitnah darüber.

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