Raumfahrt | 12. November 2015

Jahrestag der Kometenlandung von Philae – das Unerwartete erwarten

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
 

Von Karin Ranero Celius

Heute vor genau einem Jahr setzte die Raumsonde Philae auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko auf. Das war natürlich alles andere als ein leichtes Unterfangen. Die Rosetta-Mission hat gezeigt, dass es nicht nur möglich ist, zu einem über 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Kometen zu reisen, sondern auch, dass es möglich ist, diesen auf seiner Umlaufbahn um die Sonne zu verfolgen und auf ihm zu landen.##markend##

Ausgestattet mit zehn Instrumenten konnte Philae vor Ort Messungen machen, die noch nie zuvor auf der Oberfläche eines Kometen durchgeführt wurden, und Beobachtungen mithilfe der Raumsonde Rosetta vornehmen. Da manche Dinge, wie etwa die Messung der Härte der Oberfläche eines Kometen, nicht aus der Entfernung durchgeführt werden können, muss dies vor Ort erfolgen. Werfen wir am heutigen Tag in Erinnerung an diesen Wendepunkt bei der Erkundung des Sonnensystems einen Blick darauf, wie einige Pioniermessungen von Philae auf der Oberfläche von 67P unsere Sichtweise auf Kometen geändert haben und wie uns die kleine Raumsonde Philae mehr als einmal überrascht hat.

Quelle: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
Rosettas OSIRIS-Kamera hat dieses Bild kurz nach der Abtrennung des Philae-Landers aufgenommen

Philae wurde am 12. November 2014 um 8:35 Uhr (UTC) nach der zehnjährigen gemeinsamen Reise von Rosetta getrennt, als sich das Raumfahrzeug in einer Höhe von etwa 20,5 Kilometern über der Kometenoberfläche befand. Nach einem siebenstündigen Sinkflug mit einer Fallgeschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde erreichte Philae schließlich genau um 15:34:04 Uhr (UTC) am vorgesehenen Landeplatz Agilkia die Oberfläche des Kometen. Doch das war erst der Anfang. Als die Verankerungsharpunen und das aktive Abstiegssystem (ein Kaltgas-Triebwerk, das Philae auf die Oberfläche drücken sollte) nicht funktionierten, prallte Philae wieder von der Oberfläche ab, kehrte zur Oberfläche zurück, prallte erneut ab und kehrte wieder zurück. Dabei legte er etwa einen Kilometer auf der Oberfläche von 67P zurück.

Philae landete schließlich um 17:31:17 Uhr (UTC) bei Abydos, was bewies, dass seine Konstruktion ausreichend solide war, um all das und noch vieles mehr zu überstehen. Dies ist insofern außergewöhnlich, als Philae und seine zahlreichen Instrumente Jahre zuvor „im Dunkeln“ konzipiert wurden, da damals niemand eine Vorstellung davon hatte, wie Kometen beschaffen sind – und 67P ist eine große Überraschung, so viel steht fest.

Während des Abstiegs zur Landestelle Agilkia waren bereits einige Instrumente in Betrieb. SESAME/DIM registrierte ein millimetergroßes flockiges Partikel in einer Höhe von 2,4 Kilometern über der Oberfläche – es war damit das nächstgelegene Partikel, das jemals an einem Kometenkern entdeckt wurde.

Die von ROLIS in einer noch nie dagewesenen Auflösung – bis zu ein Zentimeter pro Pixel – aufgenommenen Bilder zeigten nicht das, was man erwartet hatte: Staubablagerungen. Stattdessen zeigte sich, dass die Oberfläche des Kometen in der Nähe des ursprünglich geplanten Landeplatzes Agilkia von grobem Schutt, Kiesel und Gestein mit einer Größe von wenigen Zentimetern bis zu fünf Metern geprägt ist.

Das Instrument ROMAP registrierte, dass 67P kein messbares Magnetfeld aufweist, was bestätigt, dass das bestehende Magnetfeld bei der Entstehung des Kometen aus dem Sonnennebel nicht stark genug war, um die einzelnen Staubpartikel magnetisch auszurichten und das Kometenmaterial dauerhaft zu magnetisieren – eine wichtige Entdeckung für die Entwicklung von Entstehungsmodellen.

Quelle: ESA/ATG medialab
Fokus auf MUPUS

Das Instrument COSAC entdeckte insgesamt 16 organische Verbindungen, wobei bei vier davon nicht bekannt war, dass sie auf Kometen vorkommen. Manche davon sind Vorläufer von Molekülen, die für die Entstehung von Leben von Bedeutung sind. Im Fall des Instruments Ptolemy lief an diesem Tag alles gut (und planmäßig). Philae sendete während des Aufpralls Daten zurück. Doch damit nicht genug: Es war sofort klar, dass die Ergebnisse gut und äußerst aufschlussreich waren.

Die Messungen bei Agilkia sind als „Scratch ‘n‘ Sniff“-Ergebnisse bekannt – der Aufprall muss einige feine Staubpartikel aufgewirbelt haben, die dann in das Instrument eingedrungen sind und in weiterer Folge analysiert wurden. Es wurden kohlenstoff-, wasserstoff- und sauerstoffreiche organische Verbindungen entdeckt. Es wird vermutet, dass manche davon vom Formaldehyd-Polymer „Polyoxymethylen“ stammen. Wenn sich das als richtig herausstellt, würde dies Ergebnissen der Mission Giotto (Halleyscher Komet) untermauern. Und viele weitere Daten analysiert müssen erst noch analysiert werden.

An der Oberfläche angekommen, hatte Philaes MUPUS-Instrument, das sich bei der finalen Landestelle Abydos in den Boden hämmerte, direkt eine Überraschung für die Wissenschaftler parat: Die Oberfläche des Kometen ist viel härter als erwartet. Der Boden bei Abydos ist mit einem gemessenen Wert von vier Megapascal äußerst hart. Ein hartes Material weist auf ein gewisses Maß an „Evolution“ hin. Und somit wissen wir heute dank der Landung, dass Kometen viel weiter entwickelt sind als zunächst angenommen.

Als MUPUS seinen Sensor in die Kometenoberfläche rammte, zeichnete das Instrument SESAME/CASSE die daraus resultierenden Vibrationen mithilfe von Beschleunigungssensoren in allen „Füßen“ von Philae auf. Diese Daten werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, mehr über die mechanischen Eigenschaften und die Oberflächenstruktur von 67P zu erfahren.

Doch wie hat der endgültige Landeplatz von Philae eigentlich ausgesehen? CIVA, das Panorama-Kamerasystem an Bord, lieferte nicht nur das allererste Bild von der Oberfläche eines Kometen, sondern zeigte auch die unerwartete unmittelbare Umgebung der Raumsonde. Philae landete an einem Ort, der eine komplexe Struktur und unterschiedliche Partikelgrößen sowie einen Boden unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist.

Die aktiven Bereiche des Kometen 67P sind fantastischer und schöner als zunächst angenommen – der Großteil der Aktivitäten findet in bestimmten Gebieten statt -  für gewöhnlich Klippen oder Felsvorsprünge, und die Erosion schreitet so schnell voran, dass sogar Wassereis freigesetzt wird. Niemand hätte damit gerechnet, dass dies physikalisch möglich wäre, obwohl der Vorbeiflug am Kometen Hartley im Jahr 2010 darauf hingewiesen hatte. Eine weitere überraschende Entdeckung der bisherigen Mission ist, dass Kometen infolge der Erosion in Sonnennähe eine erhebliche Menge an Oberflächenmaterial verlieren, dies erfolgt allerdings nicht gleichförmig. Stattdessen entstehen bizarre und faszinierend strukturierte Bereiche und Besonderheiten, die auf dem gesamten Kometen 67P zu sehen sind.

Quelle: ESA/Rosetta/Philae/CIVA
Rosettas Lander Philae ist am 12. November 2014 auf der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gelandet. Das zeigt dieses Bild, das vom CIVA-Kamerasystem an Bord des Landers aufgenommen wurde.

Philae hat all seine Experimente erfolgreich durchgeführt. Als die Sonneneinstrahlung zu schwach wurde, um die Raumsonde weiterhin zu versorgen, entluden sich die Akkus und sie wurde in den Winterschlaf versetzt. In den darauffolgenden Monaten kam der Komet der Sonne immer näher. Dank der schrittweise steigenden Sonneneinstrahlung wurde der Kontakt mit der Raumsonde am 13. Juni 2015. wieder hergestellt. Dies könnte bedeuten, dass Philae weitere Messungen auf 67P durchführen kann, womit niemand gerechnet hätte. Doch von Philae sind wir es mittlerweile gewohnt, das Unerwartete erwarten zu müssen.

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