Rosetta – Europas Kometenjäger

Philae landet auf dem Kometen
Philae landet auf dem Kometen
Bild 1/4, Quelle: ESA–C. Carreau/ATG medialab.

Philae landet auf dem Kometen

Die Landesonde Philae der Mission Rosetta landet auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, künstlerische Darstellung.

Gas- und Staubströme am "Nacken" von Churyumov-Gerasimenko
Bild 2/4, Quelle: ESA/Rosetta/NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0.

Gas- und Staubströme am "Nacken" von Churyumov-Gerasimenko

Seit ihrer Ankunft beobachtet die Kometensonde Rosetta die "Jets" aus Gas und Staub. Vor allem im "Nacken" des Kometen haben zahlreiche Gasausbrüche ihren Ursprungsort. Mit den Messungen des Spektrometers VIRTIS auf Rosetta ist es jetzt gelungen, einen Tag-und-Nacht-Zyklus der Kometenaktivität zu erkennen und einen Mechanismus zu identifizieren, der dafür verantwortlich ist.

Rosettas Reise durch das Sonnensystem
Rosettas Reise durch das Sonnensystem
Bild 3/4, Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Rosettas Reise durch das Sonnensystem

Um an ihr Ziel gelangen zu können, waren mehrfach große Änderungen in der Geschwindigkeit und Richtung notwendig. Diese wurden erzielt, indem die Sonde durch nahe Vorbeiflüge an Erde und Mars Schwung holte, ein sogenanntes Swing-by-Manöver.

In Vorbereitung des Missionsendes wurde der Rosetta-Orbiter zeitweise bis auf zwei Kilometer nahe an den Kometen herangeführt
In Vorbereitung des Missionsendes wurde der Rosetta-Orbiter zeitweise bis auf zwei Kilometer nahe an den Kometen herangeführt.
Bild 4/4, Quelle: Main image and lander inset: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; context: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0.

In Vorbereitung des Missionsendes wurde der Rosetta-Orbiter zeitweise bis auf zwei Kilometer nahe an den Kometen herangeführt.

Dabei gelangen der OSIRIS-Kamera Aufnahmen, die nur wenige Zentimeter große Details zeigen. Am 2. September 2016 dann die Überraschung: Philae wurde im Schatten eines Felsvorsprungs im Kontakt mit der zerklüfteten Umgebung gefunden.

Die Mission Rosetta der europäischen Weltraumorganisation ESA soll die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems erforschen, indem sie einen der ältesten und ursprünglichsten Himmelskörper, einen Kometen, untersucht. Die Mission bestand aus einem Orbiter und der Landeeinheit Philae. Die Sonde startete am 02. März 2004 und benötigte zehn Jahre, um mit dem Schwung einiger Planeten-Swing-bys 6,4 Milliarden Kilometer zurückzulegen und den Orbit des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko am 06. August 2014 zu erreichen.

Das DLR hatte wesentliche Anteile beim Bau des Landers und Betrieb das Lander-Kontrollzentrum, das die schwierige und bisher noch nie gewagte Landung auf dem Kometen am 12. November 2014 vorbereitete und betreut hat. Nach fast zwei Jahren wissenschaftlicher Datenerhebung auf dem Kometen, wurde die Kommunikationseinheit des Orbiters mit dem Lander Philae am 27. Juli 2016 abgeschaltet. Am 30. September 2016 endete der operative Teil der Mission offiziell erfolgreich mit der geplanten Kollision von Rosetta mit dem Kometen.

Rosetta in Zahlen – Technische Daten und Missionsverlauf

Zeitplan
Die Europäischen Weltraumorganisation
ESA beschließt die Rosetta-Mission:
November 1993
Ursprünglicher Starttermin:
(zum Kometen 46 P/Wirtanen;
verschoben wegen technischer Probleme
mit der Trägerrakete)
Anfang 2003
Start von Rosetta zum Zielkometen
67P/Churyumov-Gerasimenko:
02. März 2004, 08:17 Uhr MEZ
1. Vorbeiflug an der Erde:04. März 2005
Vorbeiflug am Mars:25. Februar 2007
2. Vorbeiflug an der Erde:13. November 2007
Vorbeiflug am Asteroiden Steins:05. September 2008
3. Vorbeiflug an der Erde:13. November 2009
Vorbeiflug am Asteroiden Lutetia:10. Juli 2010
Beginn der Ruhephase:08. Juni 2011
Ende der Ruhephase, "Wake-up" von Rosetta:20. Januar 2014, 10 Uhr GMT
Eintritt in die Umlaufbahn des Kometen:Mai 2014
Kartierung der Kometenoberfläche:06. August 2014
Landung von Philae auf dem Kometen:12. November 2014
Periheldurchgang:
(größte Nähe des Kometen zur Sonne)
13. August 2015
Ende der Mission:30. September 2016

Daten zur Mission
Start:02. März 2004, 08:17 Uhr MEZ
Startort:Kourou, Französisch Guayana
Trägerrakete:Ariane 5G
Missionsdauer:insgesamt 12 Jahre, bis Dezember 2015
Mission Control Center:European Space Operations Centre (ESOC), Darmstadt
Philae Lander Control Center:DLR MUSC (Nutzerzentrum für Weltraumexperimente), Köln
Bodenstationen:Perth (Australien), Kourou (Französisch Guayana)
Startgewicht:3000 Kilogramm
Treibstoff:1670 Kilogramm
Wissenschaftliche Nutzlast:165 Kilogramm

Rosetta-Orbiter
Maße Orbiter:2,8 x 2,1 x 2,0 Meter
Maße Solarpanele:2 Stück, jeweils 14 Meter, mit einer Gesamtfläche von 64 Quadratmeter
Energieversorgung / Energieproduktion d. Solarpanele:850 Watt bei 3.4 AE, 395 Watt bei 5.25 AE (Astronomische Einheiten)
Kommunikationsantenne:High-Gain, 2.2 Meter Durchmesser, drehbar
Instrumente (11)
ALICE:Abbildendes UV-Spektrometer, das die Zusammensetzung des Kometenkerns, der Koma und des Ionenschweifes analysiert.
CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission):Sendet langwellige Radiosignale durch den Kometenkern, um dessen Struktur zu erkunden.
COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Spectrometer):Massenspektrometer, das kometare Staubkörner sammelt und deren chemische Zusammensetzung analysiert.
GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator):Bestimmt Anzahl, Größe und Geschwindigkeit der Staubkörnchen in der Koma.
MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System):Hochauflösendes Rastersondenmikroskop zur Untersuchung der Feinstruktur der Staubteilchen.
MIRO (Microwave Spectrometer for the Rosetta Orbiter):Mikrowelleninstrument zur Bestimmung der Zusammensetzung von Kern und Koma, zur Messung der kometaren Aktivität sowie zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften der Kernoberfläche (Temperatur) und von Komamolekülen (Dichte, Temperatur und Geschwindigkeit).
OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and InfraRed Remote Imaging System):Eine Tele- und eine Weitwinkelkamera nehmen hochaufgelöste Bilder in verschiedenen Spektralkanälen auf zur Charakterisierung des Kerns und seiner Umgebung.
ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis):Das Instrument besteht aus 2 Massenspektrometern sowie einem Drucksensor und bestimmt die chemische Zusammensetzung der Koma, die Isotopenverhältnisse sowie die Temperatur und Geschwindigkeit der Gasmoleküle.
RPC (Rosetta Plasma Consortium):Ionen- und Elektronendetektoren sowie ein Magnetometer messen physikalische Eigenschaften des Kerns und der Koma sowie die Wechselwirkungen von Koma und Schweif mit dem Sonnenwind.
RSI (Radio Science Investigation):Nutzt das Kommunikationssystem der Raumsonde zur Bestimmung des kometaren Gravitationsfeldes sowie der Größe, Masse, Form und Struktur des Kerns.
VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer):Abbildendendes Spektrometer, das die Zusammensetzung und Temperatur der Oberfläche misst sowie die Gasmoleküle in der Koma charakterisiert.

Philae-Lander
Gewicht:100 Kilogramm
Datenübertragung:16 Kilobytes pro Sekunde via Orbiter
Energieversorgung:Solargenerator, 4 Watt, primäre (für die ersten 60 Stunden nach der Landung auf dem Kometen) und sekundäre (aufladbare) Batterien
Instrumente (10)
APX (Alpha-Particle-X-Ray-Spectrometer):Spektrometer zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der Materie direkt an der Oberfläche des Kometen.
CIVA (Comet Infrared and Visible Analyzer):Fotografiert den Landeplatz und untersucht die mit dem Bohrer SD2 gewonnenen Materialproben aus der Kometenoberfläche mit Mikroskopen.
CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radio wave Transmission):Radiowellensonde zur Durchleuchtung des Kometenkerns im Zusammenspiel mit dem Orbiter.
COSAC (Cometary Sampling and Composition):Bestimmt die elementare, isotopische und chemische Zusammensetzung der gefrorenen Komponenten der Kometenoberfläche bis in 30 Zentimeter Tiefe.
MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Surface and Subsurface Science):Misst mit mehreren Sensoren die Oberflächentemperatur und die thermische Leitfähigkeit des Bodens.
PTOLEMY:Massenspektrometer mit vorschaltbarem Gaschromatographen zur Untersuchung der isotopischen Zusammensetzung der Bohrproben.
ROLIS (Rosetta Lander Imaging System):Panoramakamera, die während und nach der Landephase von Philae den Landeplatz fotografiert.
ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasmamonitor):Ermittelt das Magnetfeld des Kometen und seine Plasmaumgebung.
SD2 (Sample, Drill and Distribution):Bohrmechanismus zur Gewinnung von Proben aus bis zu 30 Zentimetern Tiefe.
SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment):Umfasst Sensoren zur Messung der akustischen und dielektrischen Eigenschaften des Kometenkerns sowie einen Partikeleinschlag-Monitor.

Der Zielkomet 67P/Churyumov-Gerasimenko
Herkunft:Objekt des Kuipergürtels; bewegt sich auf einer elliptischen Bahn zwischen Jupiter und Erde um die Sonne, gehört damit zur Jupiter-Familie.
Entdeckungsjahr:1969
Entdecker:K. Churyumov (Universität Kiew, Ukraine) und S. Gerasimenko (Institut für Astrophysik, Duschanbe, Tadschikistan)
Erste Bilder des Kometenkerns:Am 12. März 2003 durch das Hubble-Weltraumteleskop; sie zeigen einen ovalen Himmelskörper von 3 x 5 Kilometern Größe.
Mittlerer Durchmesser:4 Kilometer
Umlaufzeit um die Sonne:6,5 Jahre
Minimaler Sonnenabstand (Perihel):186 Millionen Kilometer (1,24 AE)
Maximaler Sonnenabstand (Aphel):852 Millionen Kilometer (5,68 AE)
Bahnexzentrizität:0,64 (elliptische Bahn)
Rotationsperiode:12,4 Stunden
Entwicklung seiner Umlaufbahn:Bis 1840 lag sein Perihel bei 4 AE, ein Jupiter-Vorbeiflug folgte, der sein Perihel verringerte. Bis 1959 lag sein Perihel dann bei 2,7 AE, ein weiterer Jupiter-Vorbeiflug im Februar 1959 reduzierte es weiter auf den heutigen Wert.
Albedo (Reflexionsvermögen):0,05 - 0,06 (sehr gering, dunkler als Kohle)
Dichte des Oberflächenmaterials:500 Kilogramm pro Kubikmeter (vergleichbar mit Kork)
Masseverlust:Während des Periheldurchgangs am 13. August 2015 wurden durch verdampfendes Eis bis zu 300 Kilogramm Kometenstaub pro Sekunde mitgerissen.

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