Mission Rosetta – Die Ausstellung

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Philae: Landung auf einem Kometen
Phil­ae: Lan­dung auf ei­nem Ko­me­ten
Bild 1/4, Credit: ESA / AOES Medialab.

Philae: Landung auf einem Kometen

Am 12. No­vem­ber 2014 setz­te das Lan­de­ge­rät Phil­ae auf dem Ko­me­ten Chu­ryu­mov-Ge­r­asi­men­ko auf. Die ers­te Lan­dung auf ei­nem Ko­me­ten hat das Ziel, mehr über die Ent­ste­hung un­se­res Son­nen­sys­tems zu er­fah­ren.
Philae landet auf dem Kometen
Phil­ae lan­det auf dem Ko­me­ten
Bild 2/4, Credit: 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 3/4, Credit: 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.
Künstlerische Darstellung des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren
Künst­le­ri­sche Dar­stel­lung des Son­nen­sys­tems vor et­wa 4,5 Mil­li­ar­den Jah­ren
Bild 4/4, Credit: NASA/JPL-Caltech.

Künstlerische Darstellung des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren

Die Son­ne hat be­reits ihr nu­klea­res Feu­er ge­zün­det und ver­brennt Was­ser­stoff zu He­li­um. Ers­te Ur-Pla­ne­ten um­krei­sen die jun­ge Son­ne in der Ak­kre­ti­ons­schei­be, die noch viel Staub und Gas zum Wach­sen der Pla­ne­ten be­reithält.

Ko­me­ten. Die Missi­on Ro­set­ta. Ei­ne Rei­se zu den Ur­sprün­gen des Son­nen­sys­tems.

Die europäische Weltraum-Mission Rosetta erreichte im August 2014 nach zehnjähriger Reisezeit den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Drei Monate später wurde das Forschungsmodul Philae auf dem Kometen abgesetzt – die erste Raumsonde überhaupt, die auf einem Kometen landete. Ein fantastisches wissenschaftliches Abenteuer und ein herausragendes Projekt der Raumfahrt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – in Zusammenarbeit mit dem Naturhistorischen Museum Wien und der Max-Planck-Gesellschaft – nimmt Sie mit auf eine Reise zu den Ursprüngen des Sonnensystems.

Die Inhalte der Ausstellung finden Sie hier wieder.

Kometen – die Schweifsterne! Besucher aus den Tiefen des Sonnensystems. Die meisten aus Regionen weit jenseits der Planeten. Kometen sind ungewöhnliche, gelegentlich spektakuläre und noch immer rätselhafte Himmelskörper. Schwarze Brocken aus Staub und Eis und – das wissen wir – so alt wie das Sonnensystem selbst.

Auf Kometen suchen wir den Schlüssel zu den Anfängen unserer kosmischen Heimat - und damit auch der Erde. Am Rande unseres Sonnensystems existieren Billionen von Kometen. Ursprüngliche, seit viereinhalb Milliarden Jahren nahezu unveränderte Materie.

Welche Eigenschaften haben diese Körper? Wie sind sie aufgebaut? Wie werden sie aktiv? Kam das Wasser unserer Ozeane als Kometeneis auf die Erde? Waren Moleküle im Staub und Eis der Kometen die Urbausteine für das Leben auf der Erde?

Die europäische Kometenmission Rosetta wurde im Jahre 2004 auf ihre lange Reise zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko geschickt, um diese und viele weitere Fragen beantworten zu können. Im August 2014 war sie am Ziel und eine spannende wissenschaftliche Spurensuche begann.

FASZINATION KOMETEN


Komet Hale-Bopp
Komet Hale-Bopp
Diese Aufnahme vom 4. April 1997 des Kometen Hale-Bopp stammt vom Johannes-Kepler-Observatorium in Linz (Österreich). Die Staubteilchen in der Koma werden durch den Lichtdruck der solaren Photonen wegtransportiert und formen den Staubschweif.
Credit: E. Kolmhofer, H. Raab; Johannes-Kepler-Observatory, Linz, Austria.


Sie sind ein seltenes Himmelsschauspiel: Kometen. Im Zeitraum eines Menschenlebens tauchen sie nur wenige Male am Firmament auf. Doch wer einen solchen Schweifstern gesehen hat, wird dieses astronomische Ereignis kaum je vergessen.


Mythos Kometen

Schweifsterne werden sie genannt oder auch Haarsterne, abgeleitet vom altgriechischen Wort κόμη (kómē) für den Haarschopf. Kometen sind seltene, aber beeindruckende, bisweilen faszinierende Erscheinungen am Sternenhimmel. Im Gegensatz zum uns vertrauten Mond und den vor dem Band der Milchstraße wandernden Planeten sind Kometen durch einen diffusen Lichtpunkt charakterisiert, von dem der namensgebende Schweif ausgeht.

So lag es nahe, den Kometen eine tiefere Bedeutung beizumessen. In der Geschichte der Menschheit wurden sie meist mit nahendem Unheil in Verbindung gebracht. Ihr nicht vorhersehbares Auftauchen verkörperte eine Störung der göttlichen Weltordnung. Kein Wunder also, dass unsere Vorfahren in Kometen etwas Mystisches sahen - Vorboten von Krieg und Katastrophen, von Seuchen, Hungersnöten und Umsturz. Sie symbolisierten das Böse, zumindest das Unberechenbare. Das galt in fast allen Kulturkreisen.

So auch im ältesten eindeutigen Dokument zu einem Kometen in einer der westlichen Hochkulturen. Es stammt aus dem zwölften Jahrhundert vor Christus, als in Babylonien Nebukadnezar I. herrschte: "Wenn ein Komet den Weg zur Sonne erreicht, wird Gan-ba verringert sein. Zweimal wird ein Aufruhr sich erheben." Noch in der Zeit der Aufklärung wurde der Kometenschweif vielerorts als göttliche Zuchtrute betrachtet, mit dem Strafe und Buße verknüpft waren. Heute freilich haben die Menschen beim seltenen, überraschenden Auftauchen eines Kometen eher positive Gedanken. Ist doch das Bild, das sie an den Nachthimmel zeichnen, etwas Besonderes, ein Zeichen der Vielgestaltigkeit unserer kosmischen Heimat – und ihrer Schönheit.

Das Kometenbild der Antike

Die Astronomie, die Beobachtung der Sterne, ist eine jahrtausendealte Wissenschaft. Die ersten systematischen Beobachtungen des Nachthimmels werden den Chaldäern zugerechnet, die im dritten Jahrtausend vor Christus am Euphrat im antiken Babylonien lebten. Sie hielten ihre Messungen auf Ziegeltafeln in Keilschrift fest. Der römische Philosoph Seneca berichtete, die chaldäischen Astronomen hätten ein lebhaftes Interesse an Kometen gehabt, diesen unvorhersehbar am Himmel auftauchenden Phänomenen.

Teppich von Bayeux - vermutlich älteste Darstellung des Halleyschen Kometen
Teppich von Bayeux - vermutlich älteste Darstellung des Halleyschen Kometen
Der Teppich von Bayeux dokumentiert in 58 Szenen die Eroberung Englands durch die Normannen im Jahre 1066. Es ist die wahrscheinlich älteste Darstellung des Halleyschen Kometen in der Geschichte. Zur Zeit der Schlacht von Hastings am 14. Oktober 1066 durchlief der Komet seinen sonnennächsten Punkt.
Credit: ESA / D. Pazos - CC-BY-SA IGO 3.0.


Auch chinesische Astronomen waren von Kometen fasziniert. Aus Beobachtungen, die bis ins elfte vorchristliche Jahrhundert zurückreichen, verfassten sie einen ersten Kometenalmanach, mit detaillierten Illustrationen, ausführlichen Beschreibungen und erstaunlich präzisen Messungen.

Die Frage, die sich den Gelehrten vor mehr als zweitausend Jahren stellte, war vor allem: Wo gehören die Kometen hin? Sind sie ein atmosphärisches Phänomen, brennende Wolken, also der Erde zuzurechnen? Oder sind sie Teil des Kosmos, des Raums der Sterne und Planeten? Aristoteles (384 bis 322 v. Chr.) hatte für die Kometen in seinem geozentrischen Weltbild, das die Erde im Zentrum des Universums sah, keinen Platz am Sternenhimmel. Er stellte die Kometen als Ausgasungen der Erde dar, die in den Himmel aufstiegen und in der Hochatmosphäre durch die Hitze der Sonne Feuer fingen. Eine Ansicht, die kraft seiner philosophischen Autorität bis ins Mittelalter Bestand hatte, obwohl Demokrit (circa 460 v. Chr. bis circa 370 v. Chr.) schon ein Jahrhundert zuvor auf der richtigen Fährte war: Er vermutete, dass die Kometen im Planetenraum entstünden.

Ein neues Weltbild

"Über die Umschwünge der himmlischen Kreise" – dieses Buch, das Nikolaus Kopernikus im Jahr 1543, wenige Wochen vor seinem Tod, veröffentlichte, veränderte die Welt. In ihm stellte der Domherr im masurischen Frauenburg aufgrund seiner mathematischen Berechnungen die Sonne in den Mittelpunkt unseres Planetensystems und lieferte somit die Grundlage für das heliozentrische Weltbild. Seit der Antike und fast 1800 Jahre galt das geozentrische Weltbild, die Erde wurde als Mittelpunkt des Universums gesehen.

Das hatte Auswirkungen auf unser Bild von den Kometen. Noch ohne die Segnungen des Teleskops, aber mit Beobachtungsdaten aus ganz Europa, also unter verschiedenen Winkeln, gelang Tycho Brahe (1546 bis 1601) eine Abschätzung der Entfernung des Großen Kometen von 1577 von der Erde aus. Mindestens viermal weiter als der Mond müsste er mit seinem Schweif, der sich über eine Distanz von 40 Monddurchmessern am Nachthimmel erstreckte, von der Erde entfernt sein. Kometen waren nun eindeutig astronomische Objekte. Das Modell des Aristoteles, in dem Kometen brennende, von der Erde ausgestoßene Gase sind, war obsolet geworden.

Brahe, Kepler, Galilei, Hevelius – die bedeutenden Astronomen der Renaissance – beschäftigten sich nicht nur mit dem neuen heliozentrischen Weltbild und dessen Bedeutung für die Planetenbahnen. Nicht minder faszinierten sie Kometen. Deren Wege um die Sonne waren von anderer Natur: langgestreckte Ellipsen, vielleicht sogar offene Parabeln. Mit der Erfindung des Teleskops im Jahre 1609 wurde die nächste wissenschaftliche Entwicklung von fundamentaler Bedeutung angestoßen: Auf Grundlage der immer genaueren Bahnberechnungen der Planeten und vor allem auch einiger Kometen formulierte Isaac Newton 1687 sein Gravitationsgesetz, das bis heute die Schwerkraft gültig beschreibt.

Der Halleysche Komet

Mit seiner im Jahr 1687 etablierten Gravitationslehre - alle Körper ziehen sich gegenseitig an – versuchte sich Isaac Newton an einer Berechnung der Bahn des Großen Kometen von 1680. Das Ergebnis stimmte genau mit den Aufzeichnungen überein. Dies veranlasste einen Freund Newtons, den Universalgelehrten Edmond Halley (1656 bis 1742), die neue "Weltformel" auch auf Bahndaten anderer Kometen anzuwenden. Dabei verwendete Halley Messungen des von ihm selbst observierten Kometen von 1682, ferner Beobachtungen anderer Kometen jener Zeit, aber auch antike Aufzeichnungen. Einige dieser Kometen hatten auffallend ähnliche Bahnen. Bald hatte er einen Verdacht: Handelte es sich bei dem Kometen, den Johannes Kepler 1607 sah, und dem, den der bayerische Astronom Peter Apian 1531 beschrieb, um ein- und denselben Kometen? Alles sprach dafür.

Das Kuiper-Flugzeugteleskop beobachtete den Halleyschen Kometen 1986, als er zuletzt ins innere Sonnensystem zurückkehrte
Das Kuiper-Flugzeugteleskop beobachtete den Halleyschen Kometen 1986, als er zuletzt ins innere Sonnensystem zurückkehrte
Zuletzt kehrte der Halleysche Komet im Jahre 1986 ins innere Sonnensystem zurück. Mehrere Raumsonden wurden ins All geschossen, um den "Besucher" aus der Nähe zu beobachten. Das Kuiper-Flugzeugteleskop beobachtete ihn von der Stratosphäre aus vor dem Hintergrund der Milchstraße.
Credit: Kuiper Airborne Observatory


Damit war Edmond Halley der Erste, der zeigte, dass Kometen periodisch wiederkehren. Sie kommen aus der Tiefe des Planetensystems in die Nähe der Sonne und der vier inneren Planeten, umrunden die Sonne - und verschwinden wieder jenseits der Bahnen von Jupiter und Saturn. Ihre Wege gleichen meist mehr oder weniger lang gestreckten Ellipsen, obwohl auch offene Parabel- und Hyperbelbahnen möglich sind.

Halley war so überzeugt von seinen Berechnungen, dass er die Behauptung aufstellte, dass der Komet von 1682 etwa 1758 oder 1759 wieder zu sehen sein würde. Er sollte Recht behalten. Der Halleysche Komet, der "Lieblingskomet der Menschheit", wie der berühmte Astronom Carl Sagan sagte, taucht etwa alle 76 Jahre in Erdnähe auf, zeigt uns seine prachtvolle Koma und verschwindet dann wieder im Dunkel des Alls.

Der Kometenkern

Die nur wenige Kilometer großen Kometenkerne sind Überbleibsel der Planetenbildung in den äußeren Regionen des Sonnensystems. Nur in der Nähe der Sonne entwickeln sie ihren prächtigen Schweif und werden auf diese Weise sichtbar. Der Amerikaner Fred Whipple erkannte 1950, dass ein fester Kern an der Spitze der Kometen diese Erscheinungen hervorruft. Während er noch von einem "schmutzigen Schneeball" ausging, wissen wir heute, dass Staub und organische Verbindungen, also Kohlenstoff- und Kohlenwasserstoffverbindungen, die Zusammensetzung dominieren.

Fred Whipple, Astronom an der Harvard-Universität
Fred Whipple, Astronom an der Harvard-Universität
Astronom Fred Whipple brachte in den 1950er Jahren seinen Studenten anschaulich die damals aktuelle Vorstellung von Kometen als "schmutzige Schneebälle" zur Betrachtung.
Credit: Jonathan Blair/Corbis via Getty Images


Gefrorene flüchtige Bestandteile sind in weitaus geringerem Maße vorhanden, doch gerade sie sind entscheidend für die Aktivität der Kometen. Kometenkerne besitzen wegen ihrer zahlreichen Poren und Hohlräume eine sehr geringe Dichte, ähnlich wie Kork. Sie gehören zu den dunkelsten Himmelsobjekten, die wir kennen, vergleichbar mit Holzkohle. Von der Erde aus können sie wegen ihrer geringen Größe nicht direkt beobachtet werden. Detailliertes Wissen haben uns vor allem Weltraummissionen gebracht.

KOMETENFORSCHUNG

Künstlerische Darstellung des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren
Künstlerische Darstellung des Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren
Die Sonne hat bereits ihr nukleares Feuer gezündet und verbrennt Wasserstoff zu Helium. Erste Ur-Planeten umkreisen die junge Sonne in der Akkretionsscheibe, die noch viel Staub und Gas zum Wachsen der Planeten bereithält.
Credit: NASA/JPL-Caltech.


Ihr Erscheinen ist unvorhersehbar und ihre Wiederkehr ungewiss. Wo kommen Kometen her? Gehören sie überhaupt zu unserem Sonnensystem? Gelehrte aller Epochen versuchten, diese Fragen zu beantworten.

Die zwei großen Kometenreservoirs im Sonnensystem
Die zwei großen Kometenreservoirs im Sonnensystem
Die großen Kometenreservoirs unseres Sonnensystems: 1. Der schlauchförmige Ring des Kuiper-Edgeworth-Gürtels jenseits der Bahnen von Uranus und Neptun, der sich bis zu einer ungefähr 50-fachen Erde-Sonne-Entfernung erstreckt. 2. Die Oortsche Wolke, die das Sonnensystem nach allem, was man weiß, bis fast zum nächsten Stern umgibt.
Credit: Daniel Röttele.


Logarithmische Darstellung der Abstände der Planeten und Kometen
Logarithmische Darstellung der Abstände der Planeten und Kometen
Die Darstellung macht deutlich, wie weit sich die Oortsche Wolke in den interstellaren Raum erstreckt. Alpha Centauri, unser Nachbarstern, ist 4,34 Lichtjahre (etwa 40 Billionen Kilometer) von der Sonne entfernt.
Credit: NASA.

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Die Koma des Kometen

Die Koma ist die Atmosphäre der Kometen. Im Gegensatz zur Erdatmosphäre ist sie sehr dünn, vergleichbar mit Hochvakuum in irdischen Laboratorien. Außerdem ist sie nicht stabil.

Es werden ständig Moleküle und Staubteilchen aus dem Kometenkern nachgeliefert, die diesen mit hoher Geschwindigkeit verlassen und die dünne Koma bilden. Das führt im komplexen Wechselspiel mit der Strahlung der Sonne und dem Sonnenwind zur Bildung der Schweife. Die Zusammensetzung der Koma misst man von der Erde aus mit Spektrometern. Präziser können das aber Instrumente auf Raumsonden. Obwohl die Moleküle durch chemische und physikalische Prozesse in der Koma verändert werden, geben sie wichtige Hinweise auf die Bestandteile des Kerns. Durch den Vergleich mit Daten von interstellaren Molekülwolken, der Zusammensetzung der Erde und auch der Zusammensetzung von Sternen gewinnt man Hinweise auf die Entwicklung unseres Planetensystems. Besonders wichtig sind dabei die Mengenverhältnisse von Isotopen, wie das der beiden 'Atomsorten' Deuterium und Wasserstoff.

Sublimation, ein wesentliches Merkmal von Kometen
Sublimation, ein wesentliches Merkmal von Kometen
Gefrorene Substanzen an der Oberfläche gehen durch Sonneneinstrahlung direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über.
Credit: DLR (CC-BY 3.0)


Vor der Rosetta-Mission waren etwa 30 sogenannte Elternmoleküle in der Kometenkoma bekannt. Oft werden deren Zerfallsprodukte, die Tochtermoleküle, gemessen. Diese geben Aufschluss über die ursprünglichen Verbindungen. Neben den Hauptbestandteilen Wasser, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid wurden auch zahlreiche organische Substanzen gefunden. Es wird daher schon lange Zeit vermutet, dass Kometen bei Zusammenstößen mit der Erde wichtige Bausteine für das Leben auf unseren Planeten gebracht haben könnten.

Wie entstand das Sonnensystem?

Unser Planetensystem ist vor 4,56 Milliarden Jahren aus einer rotierenden Wasserstoff-Helium-Wolke und Staub entstanden. Gas und Staub stammten von einem oder mehreren zuvor explodierten Sternen. Hinweise auf das Alter des Sonnensystems geben Gesteinsproben von Meteoriten, genauer gesagt die in ihnen enthaltenen Zerfallsprodukte ihrer radioaktiven Elemente.

Unter der Wirkung der Schwerkraft begann sich die Wolke zusammenzuziehen, während die Zentrifugalkraft sie zu einer Scheibe verdichtete. Im Inneren der Scheibe bildete sich die Sonne. Sie vereint in sich mit 99,8 Prozent fast die gesamte Masse der Wolke. Die Temperatur der Scheibe nahm von innen nach außen ab, sodass sich in der Nähe der frühen Sonne zuerst Festkörper mit hoher Schmelztemperatur (Gestein, Eisen) und weiter außen Festkörper mit niedriger Schmelztemperatur (Wassereis, Ammoniak, Methan) bildeten. Die zunächst kleinen Festkörper ballten sich zu immer größeren Gebilden zusammen, den sogenannten Planetesimalen, und bildeten schließlich die Planeten und deren Monde. Im äußeren Bereich der Scheibe sammelten die felsigen und eisigen Protoplaneten der Riesenplaneten das verbliebene Gas ein und wuchsen zur heutigen Größe. In der inneren Zone der Scheibe gab es nur sehr wenig Gas. Dort bildeten sich die Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars.

Kometenkerne und Asteroiden gelten als übrig gebliebene, nahezu ursprüngliche Planetesimale unterschiedlicher Größe. Sie sind Zeitzeugen der Entstehung des Sonnensystems. Das macht sie so überaus interessant für die Forscher.

Die frühe Erde: Ozeane und erstes Leben

Die Zustände auf der frühen Erde vor etwa 3,8 Milliarden Jahren liegen weitgehend im Dunkeln. Wir verfügen über keine Gesteinsproben aus dieser Zeit. Dennoch kann man sich aus der Untersuchung von Meteoriten und Gesteinen von Mond und Mars ein ungefähres Bild machen. Demnach war die ganz frühe Erde mit einem Ozean aus Magma bedeckt. Ihre damalige, sehr heiße Atmosphäre enthielt Gesteinsdampf, Wasserstoff und Helium. Diese ursprüngliche Atmosphäre ging der Erde verloren. Heftige Sonneneruptionen während der sogenannten T-Tauri-Phase, als der junge Stern noch kontrahierte und das thermonukleare Feuer in seinem Inneren zündete, trugen die ursprüngliche Atmosphäre davon.

Der Ursprung der sekundären, zunächst kohlendioxidreichen Atmosphäre und der Ozeane ist umstritten. Für manche Forscher stammt beides aus einem späten Bombardement der Erde mit wasserhaltigen Planetesimalen (Asteroiden und Kometenkerne) vor rund vier Milliarden Jahren. Andere argumentieren, dass die ursprünglichen Bausteine der Erde schon genug Wasser und Kohlendioxid enthielten und die Ozeane sowie die sekundäre Atmosphäre durch Vulkanismus entstanden.

Heute können wir sagen, dass das Wasser der Erde isotopenchemisch nicht zu dem Wassereis auf den meisten Kometen passt, was eher für die Theorie des Ausgasens, des Bombardements durch Asteroiden oder einer Mischung aus beidem spricht.

Nach der Entstehung des Lebens hat sich vor etwa 3 - 2,5 Milliarden Jahren die Zusammensetzung der Atmosphäre stark verändert. Das Kohlendioxid ist auf der Erde im Wesentlichen in Kalkstein gebunden und die Atmosphäre besteht heute hauptsächlich aus Stickstoff und biologisch produziertem Sauerstoff.

Die Kometenreservoirs

Wo sind Kometen entstanden? Wie haben sich ihre Bahnen im Laufe der Zeit entwickelt? Astronomen haben bisher drei Reservoirs in ganz unterschiedlichen Regionen gefunden.

Die hypothetische kugelförmige Oortsche Wolke (benannt nach Jan Hendrik Oort, 1900 - 1992) befindet sich am Rand unseres Sonnensystems in einer Entfernung von bis zu 100.000 Astronomischen Einheiten zur Sonne (1 AE = mittlerer Abstand zwischen Erde und Sonne, circa 150 Millionen Kilometer). Die vielen Billionen Kometen in dieser Wolke besitzen insgesamt ein Vielfaches der Masse der Erde. Der ringförmige Kuiper-Edgeworth-Gürtel (vorhergesagt von Gerard Peter Kuiper, 1905 - 1973 und Kenneth Essex Edgeworth, 1880 - 1972) schließt dagegen direkt an die äußeren Planeten an und enthält nur einen Bruchteil der Masse der Erde.

Auf Bahnen zwischen Mars und Jupiter befinden sich die meisten Asteroiden im Sonnensystem
Auf Bahnen zwischen Mars und Jupiter befinden sich die meisten Asteroiden im Sonnensystem
Millionen Kleinplaneten bevölkern den Asteroiden- und den Kuiper-Edgeworth-Gürtel – weitere Milliarden Kometen die Oortsche Wolke am Rand des Sonnensystems. Asteroiden und Kometen gelangen häufig aufgrund von Bahnstörungen auf Umlaufbahnen, die dann Bahnen anderer Planeten kreuzen: Dann können diese kleinen Körper mit den Planeten kollidieren. Dabei entstehen Impaktkrater, die auf allen Planeten sichtbar sind.
Credit: DLR (CC-BY 3.0)


Die Kometen aus beiden Reservoirs wurden schon bei der Entstehung des Sonnensystems am kalten äußeren Rand der protoplanetaren Scheibe geformt. Erst später wurden sie bei Bahnänderungen der großen Planeten durch deren Schwerkraft in ihre heutigen Positionen gebracht. Ein vor Kurzem entdecktes kleineres Reservoir wird von Kometen im Asteroiden-Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter gebildet. Sie sind in dieser relativ sonnennahen wärmeren Region entstanden und nur wenig aktiv.

Durch Schwerkraft-Einflüsse der großen Planeten, vor allem durch Neptun, beziehungsweise sogar durch Objekte der Milchstraße werden Kometen manchmal aus ihren Orbits gestoßen und gelangen dabei in die Nähe der Sonne und auch der Erde, wo sie aktiv und deshalb sichtbar werden. Je nach Herkunft haben sie verschiedene Bahnformen und Umlaufzeiten. Langperiodische Kometen mit Umlaufzeiten von mehr als 200 Jahren stammen vorwiegend aus der Oortschen Wolke.

Asteroiden und Kometen

Neben Kometenkernen gelten Asteroiden (Kleinplaneten) als unverändert erhalten gebliebene Zeugen der Entstehung des Sonnensystems. Die meisten Asteroiden befinden sich auf Umlaufbahnen zwischen Mars und Jupiter im 'Asteroidengürtel'. Ihre Bahnen sind daher den jupiternahen Kometen benachbart. Darüber hinaus gibt es erdnahe Asteroiden, deren Bahnen die Erdbahn kreuzen und mit der Erde kollidieren können.

Die chemische Zusammensetzung der Asteroiden unterscheidet sich von jener der Kometenkerne dahingehend, dass erstere weniger flüchtige Elemente wie Wasser, Kohlenstoffoxide, Methan und Ammoniak und dafür mehr Metalle und Silikate enthalten. Die Übergänge können aber durchaus graduell sein. Darüber hinaus finden wir unter den Asteroiden Körper, die deutlich schneller – in einigen Millionen Jahren – gewachsen sind als Kometenkerne und dabei durch den Zerfall kurzlebiger radioaktiver Elemente bis zur Schmelztemperatur von Eisen aufgeheizt wurden. Solche Asteroiden sind differenziert und weisen, ähnlich wie die inneren Planeten, einen metallischen Kern und einen Silikat-Mantel auf. Einige davon sind durch Kollisionen zerstört worden, sodass wir Asteroiden kennen, die fast nur aus Eisen bestehen. Dagegen sind die uns bekannten Kometenkerne wesentlich langsamer gewachsen, in einigen zehn Millionen Jahren. Sie sind daher sehr kalt und ursprünglich geblieben und kaum in heftige oder zerstörende Kollisionen verwickelt gewesen.

Der Einschlag von Asteroiden und Kometen mit organischen Verbindungen wird vielfach in Zusammenhang mit der Entstehung des Lebens gebracht. Sie könnten die Bausteine für erste einfache Organismen auf der Erde gewesen sein.

Erste Raumsonden zu Kometen

Der Beginn des Raumfahrtzeitalters 1957 eröffnete der Erforschung des Sonnensystems neue Möglichkeiten. Bald schon wurden robotische Raumsonden zum Mond, zur Venus und zum Mars gesandt, um unsere kosmische Nachbarschaft aus der Nähe zu erkunden.

Auch der Besuch eines Kometen war ein Wunsch vieler Wissenschaftler. Nur sind diese im Vergleich zu den Planeten sehr klein. Eine Annäherung ist deshalb viel schwieriger. Außerdem wusste man nur von wenigen Kometen, wann sie sich das nächste Mal der Erde näherten. So war es ein Glücksfall, dass der Halleysche Komet 1986 wiederkehren sollte.

Gleich fünf Raumsonden wurden zum Rendezvous mit Halley auf den Weg gebracht: die sowjetischen Vega 1 und Vega 2, die japanischen Suisei und Sakigake sowie die europäische Sonde Giotto. Diese flog am 14. März 1986 mit 247.000 Kilometern pro Stunde in nur 600 Kilometer Entfernung an Halley vorbei und konnte dabei Messungen und Bilder von Kern und Koma machen. Kollisionen mit Staubteilchen zerstörten jedoch nach kurzer Zeit die meisten der Instrumente.

Giotto passierte 1992 noch den Kometen Grigg-Skjellerup. Bedeutende Ergebnisse lieferten dann drei NASA-Sonden: Deep Space 1 erreichte im Jahre 2001 den Kometen Borrelly. Drei Jahre später sammelte Stardust Staubteilchen aus der Koma von Wild 2. Spektakulär war die US-amerikanische Mission Deep Impact - die Sonde schoss am 4. Juli 2005 ein 372 Kilogramm schweres Projektil auf den Kometen Tempel 1 und hielt den Einschlag aus 8.600 Kilometer Entfernung mit Kameras und Messgeräten fest.

Künstlerische Darstellung der NASA-Sonde Deep Impact
Künstlerische Darstellung der NASA-Sonde Deep Impact
Deep Impact wurde 2005 zum Kometen Tempel 1 geschickt, um ein fast 400 Kilogramm schweres Kupfergeschoss mit hoher Geschwindigkeit in den zwischen fünf und acht Kilometer großen Kometen zu schießen.
Credit: NASA/JPL/UMD/Pat Rawlings


Die offenen Fragen

Kometen verkörpern ursprüngliche Materie des Sonnensystems. Sie sind Überbleibsel aus jener Zeit vor etwas mehr als 4,5 Milliarden Jahren, als im Umfeld der jungen Sonne die ersten Planeten entstanden. Wegen ihrer geringen Größe und ihrer Lage in kalten Regionen weit weg von der Sonne veränderten sie sich nur wenig. Die Planeten hingegen haben sich seit ihrer Entstehung stark gewandelt, vor allem die Erde lässt kaum noch Spuren aus ihrer frühesten Zeit erkennen. So ist nicht genau bekannt, ob das Wasser der Ozeane aus dem Inneren der Erde stammt oder von anderen Körpern wie vielleicht Kometen auf die Erde gelangte. Auch wissen wir bisher nicht, wie das Leben auf unserem Planeten entstanden ist.

Daher gelten Kometen als wichtige Zeitzeugen der frühen Entwicklung unseres Planetensystems. Um die großen Fragen zum Ursprung der Kometen und zur Entwicklung des Sonnensystems zu beantworten, wurde die Mission Rosetta geplant und beschlossen: Sie sollte mehrere wissenschaftliche Fragestellungen beantworten.

  • Wie ist der Kern des Kometen beschaffen, welche Form hat er und wie verändert er sich?
  • Aus welchen chemischen Elementen, Molekülen und Isotopen ist der Kern zusammengesetzt und welche Minerale befinden sich dort?
  • Welche physikalischen Eigenschaften wie Dichte, Festigkeit, Struktur und thermisches Verhalten hat der Kometenkern?
  • Wie entsteht die Aktivität der Kometen, die in Sonnennähe zur Entwicklung der Koma und der Schweife führt?
  • Wie sind Kometen entstanden - und wo? Gibt es Übereinstimmungen mit Stoffen aus dem interstellaren Raum?
  • Sind Kometen tatsächlich Zeugen der Geburt unseres Sonnensystems und was lernen wir von ihnen?

Zur Beantwortung dieser Fragen begleitete Rosetta über einen Zeitraum von zwei Jahren den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko und untersuchte ihn - aus einigen Kilometern Entfernung mit dem Orbiter sowie direkt auf der Oberfläche mit dem Lander Philae.

Das Projekt Rosetta: eine visionäre Idee

Raumsonden ermöglichen fundamentale Einblicke in unsere kosmische Nachbarschaft und damit auch unsere Herkunft. Europa setzte sich mit der Mission Rosetta ein ehrgeiziges Ziel: die Beobachtung eines Kometen aus nächster Nähe über fast zwei Jahre hinweg - inklusive Landung.

Noch während der Mission Giotto zum Kometen Halley in den Jahren 1985/86 wurde eine gewagte Idee geboren: Die Wissenschaftler wollten einen Kometen nicht nur während eines raschen Vorbeifluges untersuchen, sondern ihn mit einem Orbiter über einen längeren Zeitraum im inneren Sonnensystem begleiten. Der Komet sollte erreicht werden, bevor er seine Aktivität entwickelt, um dann mit ihm bis zu seinem sonnennächsten Punkt zu fliegen, wo er am meisten Staub und Gas verliert. Danach kann die Raumsonde die wieder abnehmenden Staub- und Gasausbrüche untersuchen.

Der ursprüngliche Plan sah sogar vor, zusammen mit der NASA vom Kern des Kometen Proben einzusammeln und diese zur Erde zu bringen, um sie im Labor untersuchen zu können. Diese kühne Vision musste jedoch verworfen werden.

Das neue Konzept war aber kaum minder ehrgeizig: Ein Labor sollte mit einem Landegerät auf dem Kometen abgesetzt werden, um diesen Kometen über mehrere Wochen vor Ort zu untersuchen. Als wissenschaftliche Hauptziele wurden die Erforschung der kometaren Aktivität und die Gewinnung neuer Erkenntnisse zur Entwicklung des Sonnensystems formuliert. Eine solche Mission würde auch im Wissenschaftsprogramm der Europäischen Weltraumorganisation ESA eine herausragende Rolle spielen.

1994 beschloss die ESA, dass es zu einem mehrmonatigen Rendezvous mit einem Kometen kommen soll, mit der Möglichkeit zur Mitnahme von ein oder zwei kleinen Landegeräten. Die Mission Rosetta war geboren.

Tour durchs innere Sonnensystem

Da Rosetta nicht einfach nur schnell an einem Kometen vorbeiflog (wie etwa Giotto), sondern diesen auf seiner Bahn um die Sonne begleitete, musste die Bahn an die des Kometen angepasst werden. Dies erforderte große Änderungen in der Geschwindigkeit und Richtung. Sie wurden praktisch erzielt, indem die Sonde durch nahe Vorbeiflüge an Erde und Mars Schwung holte - also durch ein sogenanntes Swing-by-Manöver: Dabei überträgt der massereiche Planet einen unmerklich kleinen Teil seiner Bewegungsenergie auf das vergleichsweise winzige Raumschiff.

Dadurch ergab sich jedoch eine sehr lange Flugzeit von circa zehn Jahren. Rosetta umrundete dabei auf ähnlichen Bahnen wie die der Planeten mehrfach die Sonne und näherte sich dabei immer wieder mit hoher Geschwindigkeit einem der inneren Planeten an. Dreimal holte Rosetta auf diese Art bei den genau berechneten, sehr nahen Vorbeiflügen Schwung an der Erde und einmal beim Mars.

Die Bahn der Sonde wurde nun stark exzentrisch und führte immer tiefer ins Sonnensystem. Das mehrmalige Durchkreuzen des Asteroidengürtels konnte dabei genutzt werden, um zwei Asteroiden - Šteins und Lutetia - während kurzer Vorbeiflüge zu untersuchen. Außerdem gelang es 2005, Aufnahmen vom Kometen Tempel 1 zu machen und damit die Deep Impact-Mission der NASA zu unterstützen. Rosetta hat bis zur Ankunft bei 67P/Churyumov-Gerasimenko etwa 6,4 Milliarden Kilometer zurückgelegt und den Kometen bis September 2016 auf weiteren 1,6 Milliarden Kilometern begleitet.

Vorbeiflug an Šteins und Lutetia

Am 10. Juli 2010 flog Rosetta in einer Entfernung von 3.169 Kilometern an dem Asteroiden (21) Lutetia vorbei. Mit einem Durchmesser von circa 106 Kilometern ist Lutetia einer der größten Asteroiden, groß genug, um die Zusammenstöße im Asteroidengürtel zu überstehen. Seine hohe Dichte (3,4 Gramm pro Kubikzentimeter) legt nahe, dass er einen schwereren, mit Metall angereicherten Kern und eine etwas leichtere Gesteinskruste und -oberfläche hat. Damit stellt dieser Kleinkörper einen Übergang dar zu den größten Asteroiden wie Vesta und zu den Gesteinsplaneten im inneren Sonnensystem.

Am 10. Juli 2010 passierte Rosetta den etwa 100 Kilometer großen Asteroiden Lutetia
Am 10. Juli 2010 passierte Rosetta den etwa 100 Kilometer großen Asteroiden Lutetia in etwa 3000 Kilometer Entfernung. Lutetia ist ein vergleichsweise massereicher Asteroid mit hohem Eisenanteil; (c) ESA 2010 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA
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Credit: ESA 2010 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA.


Zuvor fand am 5. September 2008 der Vorbeiflug an dem Asteroiden (2867) Šteins in einer Entfernung von etwa 800 Kilometern statt. Šteins ist einer von Millionen Asteroiden, die im Sonnensystem zwischen Mars und Jupiter zu finden sind. Mit einem Durchmesser von 4,5 Kilometern zählt er schon zu den größeren dieser Kleinkörper. Seine Form, die er durch schnelle Rotation bekommen hat, ähnelt einem geschliffenen Diamanten. Deutlich sichtbar ist ein großer Einschlagskrater nahe der Rotationsachse. Die Oberfläche aus Geröll, dem sogenannten Regolith, ist mit Einschlagskratern übersät. Dem menschlichen Auge präsentiert sich Šteins unspektakulär grau mit einer leichten rötlichen Tönung.

Überwinterung und Aufwachen

Trotz der riesigen Solargeneratoren mit einer Fläche von 64 Quadratmetern war von vorn herein klar, dass für die sonnenfernsten Abschnitte der Reise nicht genug elektrische Leistung zur Verfügung stehen würde, um Rosetta aktiv zu halten. Daher wurde die Sonde für etwa zweieinhalb Jahre in eine Art Winterschlaf (Hibernation) versetzt. Nur das Heizsystem, ein "Wecker" und der Radioempfänger blieben in Betrieb.

Die Sonde war während dieser Zeit spin-stabilisiert, das heißt, Rosetta rotierte um ihre Längsachse und behielt dann wie ein Kreisel eine stabile Lage im Raum bei. Das war notwendig, um das Maximum an Stromerzeugung in dieser großen Entfernung zur Sonne zu ermöglichen.

Kontakt mit der Erde gab es in diesem Zeitraum nicht. Am 20. Januar 2014 kam es zu einem der emotionalsten Momente der Mission: Würde auf Rosetta "der Wecker klingeln" und das Raumschiff automatisch wieder den Betrieb aufnehmen? Und sich und dann mit einem vorgegebenen Funksignal auf der Erde melden?

Alles funktionierte reibungslos: Rosetta erwachte wie erwartet, nahm seine Systeme autonom in Betrieb und orientierte sich zuerst mit seinen Sternenkameras am Fixsternhimmel. Die Sonde wusste dadurch, wo die Sonne, ihre Energiequelle, stehen würde und dreht die Solarpanele in ihre Richtung. Nachdem die Akkus genug Energie hatten, wurde die Hauptantenne zur Erde ausgerichtet und der Funkverkehr nach 31 Monaten Pause wieder aufgenommen. Als das erste Trägersignal über eine Stunde später, um 19.18 Uhr, im Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt eintraf war der Jubel grenzenlos.

Annäherung und Ankunft

Nun war Rosetta fast am Ziel. Schon lange vor dem Rendezvous am 6. August 2014 wurde "Tschuri" aus Millionen von Kilometern Entfernung von der OSIRIS-Kamera erfasst. Aus einer Distanz von 570.000 Kilometern konnte der Kern zum ersten Mal auf den Bildern aufgelöst werden. Völlig überraschend zeigte sich ein Körper mit einer komplexen Gestalt.

Mit der Annäherung wurden immer mehr Details auf dem Kern sichtbar. Er rotiert mit einer Periode von 12,4 Stunden, also ist der Kometentag nur halb so lang wie ein Erdtag. Die Rotationsachse ist um 52 Grad gegenüber der Umlaufbahn geneigt, das verursacht starke Jahreszeiten. Vor und nach der Ankunft war nur der Norden zu sehen, der Süden lag zunächst in der Finsternis einer "Polarnacht".

Rosetta war mit unglaublicher Präzision auf Kurs. Zuletzt musste die Sonde weit ausholen, um sich der Umlaufbahn des Kometen mit möglichst geringem Geschwindigkeitsunterschied anzunähern. Später wurde sie von dem winzigen Gravitationsfeld des Kometen "eingefangen", um ihn fortan wie ein Satellit zu umkreisen. Allerdings waren dabei ständig Korrekturen mit Hilfe der Steuerdüsen notwendig. All diese komplizierten Manöver meisterte die ESA bravourös. Auch die Instrumente an Bord lieferten große Mengen wertvoller Daten. Mit hoher Priorität wurde die detaillierte Kartierung des Kometen begonnen. Schon in etwas mehr als drei Monaten sollte die Landung auf Tschuri erfolgen.

Anfang November 2014: "Grünes Licht" vom Kontrollzentrum für die Landevorbereitungen der Philae-Sonde.

Ein Bild von einem Kometen

Wissenschaft und Öffentlichkeit waren fasziniert von den Aufnahmen, die Rosetta zur Erde funkte. Churyumov-Gerasimenko offenbarte eine exotische, bizarre Kometenwelt.

Sofort ins Auge fallen die beiden durch eine Art "Hals" getrennten Teile, die zur besseren Orientierung als "Kopf" und "Körper" bezeichnet werden. Derart ausgeprägt kannte man dies von keinem anderen Kometen oder Asteroiden. Die gesamte Oberfläche zeigt erstaunlich unterschiedliche Landschaftsformen. Neben glatten, staubbedeckten Ebenen ragen schroffe, zerklüftete Steilwände und Grate empor. Zahlreiche Gruben und Senken sind das Ergebnis der bei jedem Umlauf in Sonnennähe einsetzenden Aktivität von Tschuri. Staub, der sich mit dem verdampfenden Eis löst, wird offensichtlich nicht vollständig ins Weltall mitgerissen, sondern fällt zum Teil auf die Kometenoberfläche zurück und bildet dort sanft gewellte, gelegentlich an Dünen erinnernde Flächen.

Vielerorts liegen große fels- oder staubbedeckte Brocken bis zur Größe von kleinen Häusern wie Findlinge in der Landschaft. Am Fuß mancher Abhänge haben sich Geröllfelder gebildet. Blankes Eis dagegen findet sich nur an wenigen Stellen. Mancherorts spalten mehrere hundert Meter lange Risse die Landschaft, vermutlich das Ergebnis großer Temperaturunterschiede, die zu Spannungen im Körper des Kometen geführt haben. Wegen der sich durch die Aktivität ständig verändernden Oberfläche sind Krater von Meteoriteneinschlägen nicht sichtbar.

Suche nach einem Landeplatz

Die unerwartet raue Oberfläche ließ rasch Bedenken aufkommen, ob man auf dem Kometenkern sicher würde landen können. Im August 2014, nach der ersten Erkundung aus dem Orbit, begann die Diskussion über geeignete Landestellen. Zunächst wählte das Lander-Team, das vom DLR und dem französischen CNES angeführt wurde, zehn mögliche Kandidaten aus, die auch von der ESA aus raumfahrttechnischer Sicht als "machbar" eingestuft wurden. Diese wurden Ende August 2014 in Toulouse dem Philae-Wissenschaftsteam vorgestellt. Das Team verringerte diese Zahl auf fünf, die dann nochmal genauestens untersucht werden sollten, um drei Wochen später eine endgültige Auswahl zu treffen.

Möglicher Landeplatz von Philae
Möglicher Landeplatz von Philae
Philae konnte nicht aktiv gesteuert werden. Deshalb war der endgültige Landeplatz mit etwas Unsicherheit behaftet. Geplant war ein Aufsetzen im Zentrum dieses Kreises (Radius 500 Meter).
Credit: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA


Für die Ingenieure war eine möglichst sichere Landung das oberste Ziel. Deshalb sollte die Landestelle möglichst wenige Hindernisse aufweisen. Darüber hinaus waren Sonnenscheindauer und Ausrichtung zur Sonne von Bedeutung für die Energieversorgung des Landers. Für die Forscher galten etwas andere Prioritäten, denn die Landestelle sollte auch wissenschaftlich möglichst spannend sein. So wollten sie die Kometenaktivität aus nächster Nähe untersuchen und allen Instrumenten gute Beobachtungschancen bieten. Mitte September wurden die endgültige Landestelle Agilkia und eine Reservelandestelle ausgewählt. Acht Wochen später war es so weit.

Wie sich im Nachhinein herausstellte, war Agilika eine ausgezeichnete Wahl. Allerdings gelang die Landung am 12. November nicht wie geplant.

Abtrennung und Abstieg

Mittwoch, 12. November 2014 - der Tag X: Auf diesen Tag haben die Teams jahrelang hingearbeitet. Das Landemodul Philae soll auf dem Kometen aufsetzen.

Um 6:06 Uhr MEZ wurde Rosetta aus der 30 Kilometer hohen Umlaufbahn auf einen Beinahe-Kollisionskurs mit Tschuri gebracht, um Philae in Richtung der vorgesehenen Landestelle Agilkia abstoßen zu können. Um 9:35 Uhr MEZ wurde Philae bei einer Kometenentfernung von 22,5 Kilometern vom Orbiter getrennt und schwebte Tschuri mit einer Geschwindigkeit von zunächst 19 Zentimetern pro Sekunde entgegen. Der Abstieg erfolgte ballistisch, also im freien Fall und dauerte sieben Stunden. Das Manöver konnte jetzt nicht mehr beeinflusst werden, zumal Signale von der Erde zum Ort des Geschehens 28 Minuten benötigten.

ideal für die wissenschaftlichen Experimente
Ideal für die wissenschaftlichen Experimente
Wenige Meter über der Agilkia-Landestelle: Die ROLIS-Kamera zeigt einen ebenen, von Staub bedeckten Landeplatz mit nur wenigen groben Fragmenten.
Credit: ESA/Rosetta/Philae/ROLIS/DLR.


Die OSIRIS-Kamera an Bord von Rosetta funkte währenddessen Bilder zur Erde, die zeigten, dass die drei Landebeine vollständig ausgeklappt sind. Die geringe Anziehungskraft des Kometen beschleunigte Philae auf einen Meter pro Sekunde, das ist knapp Schrittgeschwindigkeit. Exakt wie berechnet setzte Philae um 16:34 Uhr in Agilkia auf, nur etwa hundert Meter neben dem vorgesehenen Landeplatz. Der Empfang des sogenannten Touchdown-Signals um 17:03 Uhr, das den Bodenkontakt anzeigt, löste im Kontrollzentrum zunächst großen Jubel aus. Auch die Harpunen, die Philae im Eis des Kometen verankern sollten, schienen funktioniert zu haben. Der Funkkontakt blieb zunächst stabil.

Dennoch: Etwas stimmt nicht … Philae war noch in Bewegung!

Was ist mit Philae passiert?

Schon bald nach Philaes erstem Kontakt mit dem Kometen wurde bemerkt, dass etwas nicht ganz wie geplant verlaufen war. Das zeigten Telemetriedaten des Solargenerators sowie Messungen des Magnetometers und des MUPUS-Sensors: Philae bewegte sich. Was war geschehen?

Die Harpunen, die Philae an der Landestelle Agilkia hätten verankern sollen, haben nicht funktioniert. Auch die Eisschrauben an den Füßen konnten sich nicht in den Boden drehen. Wegen der geringen Gravitation übt die 100-Kilogramm-Sonde auf dem Kometen eine Gewichtskraft aus wie eine zwei Gramm schwere Masse auf der Erde. Daher prallte Philae wieder ab, wenn auch mit sehr niedriger Geschwindigkeit. Die Sonde stieg auf, berührte wieder den Boden, hüpfte ein zweites und drittes Mal und landete zwei Stunden später etwa einen Kilometer weiter südlich am Außenrand der großen Senke Hatmehit. Die Stelle wurde später Abydos getauft.

Zwölfeinhalb Jahre nach dem Start und nach einer mehr als sieben Milliarden Kilometer langen Reise endete am 30. September 2016 die Mission Rosetta
Zwölfeinhalb Jahre nach dem Start und nach einer mehr als sieben Milliarden Kilometer langen Reise endete am 30. September 2016 die Mission Rosetta mit einer harten Landung auf Churyumov-Gerasimenko. Wie Philae auch, wurde die Sonde auf dem 'Kopf' des Kometen 'abgestellt' - im Gebiet Ma'at, etwa einen Kilometer von Abydos entfernt, der endgültigen Landestelle von Philae. (c) DLR/Laboratoire d'Astrophysique de Marseille
Zwölfeinhalb Jahre nach dem Start und nach einer mehr als sieben Milliarden Kilometer langen Reise endete am 30. September 2016 die Mission Rosetta mit einer harten Landung auf Churyumov-Gerasimenko. Wie Philae auch, wurde die Sonde auf dem 'Kopf' des Kometen 'abgestellt' - im Gebiet Ma'at, etwa einen Kilometer von Abydos entfernt, der endgültigen Landestelle von Philae.
Credit: DLR/Laboratoire d'Astrophysique de Marseille.


Zwar konnte das Philae-Team die endgütige Landestelle auf wenige zehn Meter genau eingrenzen, aber auf den Fotos von OSIRIS war der Lander zunächst nicht zu sehen. Immerhin schien Philae nicht beschädigt zu sein, auch der Funkkontakt über Rosetta zur Erde blieb stabil. Das erste Philae-Bild von Abydos zeigt Strukturen, die an eine dunkle Felsspalte erinnern.

Abydos war ein sehr schlecht beleuchteter Ort, der im Verlauf des zwölfstündigen Kometentages nur etwa 80 Minuten von der Sonne beschienen wurde: Das war jedoch zu kurz, um die Batterien wieder aufzuladen, aber immerhin ausreichend, um alle Instrumente zumindest einmal in Betrieb zu nehmen.

Philae befindet sich an einem für lange Zeit unbekannten Ort
Philae befindet sich an einem für lange Zeit unbekannten Ort. Zwar konnte dieser mit CONSERT-Messungen auf das Gebiet der eingezeichneten Ellipse eingegrenzt werden (oben). Aber alle Bemühungen, den Lander mit der OSIRIS-Kamera aufzuspüren, schlugen fehl - bis fast zum Missionsende. (c) ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Ellipse: ESA/Rosetta/Philae/CONSERT
Philae befindet sich an einem für lange Zeit unbekannten Ort. Zwar konnte dieser mit CONSERT-Messungen auf das Gebiet der eingezeichneten Ellipse eingegrenzt werden (oben). Aber alle Bemühungen, den Lander mit der OSIRIS-Kamera aufzuspüren, schlugen fehl - bis fast zum Missionsende.
Credit: Bild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; Ellipse: ESA/Rosetta/Philae/CONSERT.


Spektakuläres Ende der Mission

Philae konnte nur 64 Stunden mit dem Strom der Primärbatterie arbeiten. Das ermöglichte wichtige Messungen. So wurde die erste Landung auf einem Kometen ein großer Erfolg.

Danach fiel Philae in eine Art Winterschlaf. Zwar näherte sich der Komet nun der Sonne an, sodass Philae mehr Strom produzieren konnte. Und tatsächlich sendete Philae am 13. Juni 2015 doch noch ein Lebenszeichen! Es kam jedoch nur zu wenigen sporadischen Kontakten, dem letzten am 9. Juli 2015. Weitere Experimente waren aber nicht möglich.

Der Rosetta-Orbiter funktionierte weit über die geplante Missionsdauer hinaus. Die Sonde zeichnete die Zunahme der Kometenaktivität bis zum sonnennächsten Punkt auf - und danach auch die nachlassende Aktivität.

Im Sommer 2016 waren Rosetta und der Komet bereits weit jenseits der Marsbahn. Bald würden die Solarpanele nicht mehr genügend Strom liefern. Für das Missionsende plante die ESA ein weiteres spektakuläres, noch nie durchgeführtes Manöver: Rosetta sollte, wie Philae, auf dem Kometen landen. In Vorbereitung des letzten Manövers und für Beobachtungen aus nächster Nähe wurde Rosetta bis auf zwei Kilometer an Churyumov-Gerasimenko herangelenkt.

Dies ermöglichte Aufnahmen mit der OSIRIS-Kamera in extrem hoher Auflösung. Dabei wurde Philae am 2. September 2016 doch noch entdeckt! Der Lander stand in Abydos hochkant in einer dunklen Spalte.

Am 30. September 2016 wurde Rosetta auf Kollisionskurs gebracht und setzte sanft am selben Tag auf dem Kometen auf, den die Sonde 786 Tage lang aus der Nähe untersucht hatte. Um 13:19 Uhr MESZ erreichte das letzte Funksignal das Kontrollzentrum in Darmstadt. Rosetta übermittelte bis zur letzten Sekunde Messdaten und Fotos.

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.
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.
Credit: 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.

Impressum

KOMETEN - Die Mission Rosetta
KOMETEN – Die Mission Rosetta
Ab 9. Mai 2018 bis zum 12. September präsentiert das DLR im Naturhistorischen Museum Wien die Sonderausstellung »KOMETEN - Die Mission Rosetta.
Credit: DLR (CC-BY 3.0)


Gesamtprojektleitung

Sabine Hoffmann, Klaus Gering, DLR-Politikbeziehungen und Kommunikation, Köln

Idee, Konzept, Entwurf

Ulrich Köhler, Tilman Spohn, Heike Rauer, Ekkehard Kührt, Barbara Stracke, DLR-Institut für Planetenforschung, Berlin
Dieter Stöffler, Museum für Naturkunde, Berlin

Wissenschaftliche Redaktion

Tilman Spohn, Ekkehard Kührt, Barbara Stracke, Ulrich Köhler, DLR-Institut für Planetenforschung, Berlin

Texte, Bilder, Exponate, Animationen, Recherche, Organisation

Ulrich Köhler, Barbara Stracke, Ekkehard Kührt, Tilman Spohn, Heike Rauer, Susanne Pieth, Stubbe Hviid, Stefano Mottola, Horst Uwe Keller, John Lee Grenfell, Frank Preusker, Frank Scholten, Stephan Elgner, DLR-Institut für Planetenforschung, Berlin
Stephan Ulamec, DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC), Köln
Michael Müller, Petra Scholz, Cordula Tegen, DLR-Politikbeziehungen und Kommunikation, Köln
Christian Köberl, Reinhard Golebiowski, Franz Brandstätter, Agnes Mair, Walter Hamp, Irina Kubadinow, Naturhistorisches Museum Wien
Dieter Stöffler, Ansgar Greshake, Kai Wünnemann, Museum für Naturkunde, Berlin
Holger Sierks, Urs Mall, Harald Krüger, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Göttingen
Kathrin Altwegg, Adrian Etter, Universität Bern, Schweiz
Sylvain Lodiot, Bettina Braunstein, ESA-Raumfahrtkontrollzentrum, Darmstadt
Maria Menendez, ESA Head of Corporate Exhibitions and Events Offce, Communication Department HQ, Paris

Umsetzung auf DLR.de

Elke Heinemann, Philipp Burtscheidt, Eva Siggelkow, DLR-Kommunikation, Köln

Übersetzung

Karen Ranero Celius, EJR Quartz BV, Leiden

Planung, Gestaltung, Realisation

CD Werbeagentur GmbH, Troisdorf

 

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