Forschungsquartett | Satellit ‚Rosetta‘ erreicht Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko

Mit roter Reserveleuchte zum Rendezvous mit einem Außerirdischen

07.08.2014

In unserem Sonnensystem findet gerade ein außergewöhnliches Rendezvous statt: Ein europäischer Satellit erreicht einen entenförmigen Kometen und bereitet eine Landung vor.

Bild vom Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko vom 3. August 2014. Foto: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Auf der Jagd

Am 2. März 2004 hat die lange Reise des europäischen Satelliten Rosetta begonnen. Sein Ziel: Der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Der rund vier Kilometer große eisige Schmutzball umkreist alle paar Jahre die Sonne. Er kommt vermutlich aus dem Kuipergürtel, einer Region hinter der Umlaufbahn des Neptuns. Um den Kometen zu erreichen, musste der Satellit mehrfach die Erde umkreisen. So hat er Schwung gesammelt und sich in einer Entfernung von mehr als 600 Millionen Kilometer auf Höhe der Jupiter-Umlaufbahn begeben. Auf seinem Weg ist Rosetta in einen Winterschlaf versetzt worden, um Energie zu sparen. Von Juni 2011 an, empfingen die Wissenschaftler der Europäischen Weltraumagentur ESA kein Signal des Satelliten mehr – bis zum 20. Januar 2014:

Seit seinem Erwachen ist Rosetta höchst aktiv und nähert sich unermüdlich 67P. Das Kamerasystem OSIRIS hat den Kometen in den Blick genommen.

Bei näherem Hinsehen sieht 67P allerdings aus wie eine Ente.

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Bilder des Kometen 67P/Churyumov Gerasimenko am 20. Juli 2014. Aufgenommen vom Kamerasystem OSIRIS aus einer Entfernung von 5.500 Km. Foto: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

 

Der Komet wird mit verschiedenen Instrumenten untersucht. Denn das Hauptziel ist die Landung auf Churyumov-Gerasimenko.

Auf der Suche

Die Raumsonde ‚Philae‘ soll Mitte November auf dem Kometen landen und monatelang dessen Zusammensetzung untersuchen. Das Instrument MIRO bereitet dafür die Landung vor. Philae ist schon ganz aufgeregt:

Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) ist eine von mehreren europäischen Organisationen, die an Rosetta beteiligt sind. Die Forscher waren federführend bei der Entwicklung von OSIRIS und MIRO. Und 67P hat schon wieder seine Gestalt gewandelt, sieht jetzt aus wie eine Ingwerwurzel.

Am 6. August 2014 ist Rosetta dann endlich am Ziel:

detektor.fm-Redakteur Max Heeke hat mit den Wissenschaftlern Holger Sierks und Paul Hartogh vom MPS gesprochen und berichtet von Rosettas Abenteuer in den Tiefen des Alls.

Holger Sierks - Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Foto: MPS.MPGDas Wasser, das wir trinken, das Wasser, das wir sind, hat vermutlich kometären Ursprung. Holger Sierks leitet das OSIRIS-Team. 
Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Foto: MPS MPGMIRO bestimmt die Oberflächenbeschaffenheit des Kometen; die ersten Zentimeter, die Zusammensetzung, die Porosität und die Eigenschaften des Materials. Paul Hartogh ist mitverantwortlich für das Instrument MIRO. 

Das Forschungsquartett ist eine Kooperation mit der Max-Planck-Gesellschaft. Der passende Podcast.


Rosettas Reise: Pirouetten im All


Der Beitrag zum Nachlesen

In den Tiefen unseres Sonnensystems, etwa 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernt findet gerade ein ungewöhnliches Rendezvous statt. Der Weltraumsatellit Rosetta ist nach zehnjähriger Reise an seinem Ziel angekommen: dem Kometen 67P/ Churyumov- Gerasimenko. Das ist ein eisiger Schmutzball aus Staub, gefrorenem Wasser und verschiedenen Gasen, etwa vier Kilometer groß. Vermutlich vom Rand unseres Sonnensystems. Alle paar Jahre umrundet er die Sonne. Seit geraumer Zeit schon hält sich Rosetta im Kometen- Schweif auf, der so genannten Koma. Diese Wolke aus Wassergas und Staub entsteht immer dann, wenn sich ein Komet der Sonne nähert und erhitzt wird. Vom Gas und Staub unbeirrt hat sich Rosetta dem Kometen bis auf 100 Kilometer angenähert. Die Sonde folgt dabei der Sonnenumlaufbahn des Kometen. Wobei unklar ist, ob es sich nur um einen Kometen handelt. Das legen Bilder nahe, die das Kamerasystem OSIRIS an Bord des Satelliten aufgenommen hat. Holger Sierks vom Max Planck Institut für Sonnensystemforschhung hat OSIRIS mitentwickelt und die Bilder ausgewertet:

Der Komet sieht anders aus als erwartet, also wir hatten einen runderen Kometen erwartet. Er scheint aus zwei Teilkörpern zu bestehen, einem größeren Körper mit einem Hals und einem kleineren runderen Körper, der zwei Kilometer Durchmesser hat. Wir untersuchen, warum er so aussehen könnte, wir brauchen dafür höher aufgelöste Aufnahmen. Es kann sein, dass es auch zwei Teilkörper wären, es kann auch sein, dass diese zwei geteilten Strukturen aus der Aktivität durch das weggetragene Material geformt sind, durch den weggetragenen Staub.

Rosetta umkreist jetzt den Kometen und durchleuchtet ihn. Denn das Ziel ist die Landung auf Churyumov-Gerasimenko. Mitte November soll die Landeeinheit Philae erstmalig in der Weltraumforschung den Boden eines Kometen betreten. Kometen stammen aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems. Als sich die Planeten und die Sonne bildeten, entstanden auch Kometen, die sich seither nicht verändert haben sollen. Holger Sierks erklärt, was Kometen so interessant macht:

Die Kometen haben die flüchtigen Bestandteile, wie auch das Wasser aus der Ursuppe, in Anführungsstrichen konserviert und haben, das wird vermutet, vor vier Milliarden Jahren auch das Wasser zur Erde gebracht. Das heißt, das Wasser, das wir trinken, das Wasser, das wir sind, hat vermutlich kometären Ursprung und wir wollen halt gerne lernen, wo kommt das her, wo kommen auch die organischen Bestandteile her, die Kometen in sich tragen.

Die Landung auf 67P/Churyumov-Gerasimenko muss gut vorbereitet sein. Daher wird Rosetta den Kometen umkreisen, bis auf 10 Kilometer heranfliegen und den besten Landeplatz ausmachen. 11 Instrumente sind an Bord der Raumsonde und nehmen den Kometen unter die Lupe. Das Kamerasystem OSIRIS ist eines davon. Es dokumentiert das Aussehen des Kometenkerns. Auf seiner Reise zur Sonne verändert sich der Kometenkern ständig, weil Gase und Staub immer stärker verdampfen. Neben dem Kamerasystem untersucht auch das Instrument MIRO die Koma. Es misst die Strahlung, die von den Gas- und Staubmolekülen ausgeht. So kann es die Geschwindigkeit und die Größe der Moleküle bestimmen. In der Wolke sind vermutlich sehr kleine Staubteilchen aber auch Metergroße Brocken. Die Staubbrocken könnten ein Hindernis für die Landeeinheit Philae sein. Eine Landkarte der Koma hilft Philae bei der Orientierung. MIRO übernimmt noch eine weitere Aufgabe, erklärt Paul Hartogh, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und ein leitender Wissenschaftler des Experiments:

MIRO bestimmt die Oberflächenbeschaffenheit des Kometen, die ersten Zentimeter, die Zusammensetzung, die Porösität, die Eigenschaften des Materials.

Mit diesen Informationen können die Forscher einen geeigneten Landeplatz finden. Ein Signal des Satelliten über seinen Status reist übrigens mehr als 20 Minuten durchs All, um zur Erde zu gelangen. Und der Bodenkontakt mit dem Kometen wird eine weitere große Herausforderung, so Paul Hartogh:

Man muss möglichst einen Ort finden, an dem der Lander nicht umfällt und der Lander hat eine Harpune, mit der er sich sozusagen am Kometen festhält. Die Harpune muss funktionieren, das Material an der Stelle muss so sein, dass die Harpune eindringt. Es darf nicht zu hart sein, andererseits wenn es zu weich ist, zu pöros, kann es sein, dass die Harpune gar keinen Widerstand findet.

Wenn der Plan der ESA aufgeht, werden Rosetta und Philae den Kometen rund ein Jahr lang begleiten. Gemeinsam werden sie die Sonne passieren. Offiziell soll Rosettas Mission im Dezember 2015 enden- viel länger wird man den Satelliten auch nicht mehr steuern können, erklärt Wissenschaftler Holger Sierks:

Das Problem so einen Kometenkern einzuholen ist also erstmal beschleunigen, um ihm nahe zu kommen und wenn man dann da ist, muss man heftig auf die Bremse treten. Wir haben so etwa 1800 Kilogramm Treibstoff dabei gehabt und kommen jetzt am Kometen mit der roten Reserveleuchte an, ganz dunkel rot. Da sind vielleicht noch 100, 200 Kilo Treibstoff an Bord und im Jahr 2016 werden wir so lange wie es geht dabei bleiben und dann irgendwann nicht mehr manövrieren können. Das ist schade, aber so ist das halt.