HESS-Projekt: Wolf-Rayet-Doppel

Rosetta – Philae
Landung auf dem Kometen
67P/Tschurjumow-Gerasimenko
„Tschuri“
Astronomische Vereinigung Rottweil
Zimmern o.R.
Herbert Haupt
09.04.2016
Inhalt
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Mission, Forschungsaufgaben und Geräte
Der Flug zum Kometen
Bahnparameter für Satelliten bei Tschuri
Die Landung auf dem Kometen am 12.11.2014,
erste Untersuchungen
Tschuris Strukturformen, Gas-/Staubanalysen
im Umfeld
Erstes Ergebnispaket Ende Januar 2015
Tschuri auf dem Weg zum Perihel
Wassereis und organische Stoffe auf Tschuri
Ausblick
Mission der ESA-Raumsonde Rosetta
Kometen stammen aus der Frühzeit des Sonnensystems.
Sie sollen die Urmaterie aus den Anfängen vor 4,64 Mrd.
Jahren enthalten.
• Wie war deren chemische
und Isotopen-Zusammensetzung?
• Wie sah die Kinderstube des Sonnensystems aus?
• Wie hat sich das Planetensystem entwickelt?
• Haben Kometen einen Großteil des Wassers auf die
Erde gebracht?
• Haben Kometen auch die Grundbausteine für Leben
auf die Erde gebracht?
Raumsonde Rosetta mit Lander Philae
Gewicht:
• Rosetta: 3.000 kg
• Philae:
100 kg
Forschungsaufgaben der Sonde Rosetta
und der Landesonde Philae (1)
• Kameras: Weitwinkel und Detailaufnahmen im Optischen und IR
- Oberflächenzusammensetzung, Textur, Albedo, Landeplatz
• Kometenkern: Untersuchung mit Radiowellen:
- innere Struktur, Masse, Schwerkraft, Dichte
 auch Infos für Sonden-Orbit und Philae-Landung
• Physikalische und chemische Eigenschaften der Oberfläche
(z. T. mit Bohrproben bis 30 cm Tiefe)
- Temperatur auf und unter der Oberfläche
- Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Schallwellen durch Oberfläche
- chemische Zusammensetzung (anorganisch und organisch)
speziell: Analyse komplexer organischer Moleküle
• Lokale Magnetfelder des Kometen und durch den Sonnenwind
Die wissenschaftlichen Instrumente
an Bord von Philae
Forschungsaufgaben der Sonde Rosetta
und der Landesonde Philae (2)
• Gasanalyse in Koma, Schweif und an der Kometenoberfläche
- Hauptkomponenten wie H2O, CO, CO2, ... und von Edelgasen
und deren räumliche Verteilung
- Ausgasungsraten (Änderung während der Rotation des Kometen
und seiner Annäherung an die Sonne)
- speziell: Isotopenverhältnis der leichten Elemente, z.B. H/D, O, C, N
- Geschwindigkeit der ionisierten Gaspartikel, deren Reaktionen
und Wechselwirkung mit dem Sonnenwind
- Struktur der inneren Koma
• Staubteilchen in der Kometenumgebung
- Zahl, Größe, Masse, Form, Impuls, ...
- Zusammensetzung: anorganisch und organisch
- Rückfallrate von Staubteilchen auf die Oberfläche
Namen
Rosetta: Hauptsonde und Tschuri-Orbiter
Stein von Rosetta, dreisprachig
1799 in Ägypten entdeckt:
 trug sehr zur Entschlüsselung
der Hieroglyphen bei
Philae: Tschuri-Lander
Insel im Nil mit ISIS-Tempel,
darin Obelisk mit zweisprachiger Inschrift
Agilkia: Philae-Landegebiet auf Tschuri
Auf diese Nachbarinsel wurde der ISIS-Tempel umgesetzt,
bevor Philae durch den Nasser-Staudamm überflutet wurde.
Der Flug zum Kometen Tschuri
Rosettas Start
2. März 2004
mit Ariane 5G+
Startgewicht der Sonde : 3 t
darin:
Lander 100 kg
 Swingby-Manöver
zur Energiegewinnung
erforderlich
Verzicht auf Radionuklidbatterie an Bord:
 nach Vorbeiflug
an Lutetia:
957 Tage „Winterschlaf“
Rosettas
Flugbahn
seit Start
03.2004
4 Swing-byManöver und
Vorbeiflug an
Asteroiden
Steins und
Lutetia
Rosettas Vorbeiflug an Asteroid Steins
05.09.2008
Entfernung zur Sonne: 2,4 AE
Abstand:
min. 800 km
Relativgeschwindigkeit: 8,6 km/s
Rotationsdauer:
6h
Durchmesser
bis 6 km
Vermutlich Teil eines größeren
Asteroiden, der in Frühphase des
Sonnensystems zerstört wurde.
Diamantform durch YORPEffekt?
Asteroid Typ E: kein / kaum Fe
Rosettas Vorbeiflug an Asteroid Lutetia
10.06.2010
Entfernung von der Sonne:
~ 400 Mio km
Abstand:
3200 km
Relativgeschwindigkeit:
15 km/s
Durchmesser: ~ 100 km
Albedo:
~ 22 %
Mittlere Dichte: 3,4 g/cm3
Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko
20. Juli 2014 MPIS: H. Sierks et al.
Video aufgenommen
aus 5.500 km Entfernung
Durchmesser bis 4 km
Rotation in 12,4 h
Aufhellung im Halsbereich:
- OF-Temperatur im
Sonnenlicht ~ 210 K
- evtl. Rekondensation
auf der Nachtseite
Die Überraschung:
Tschuri die „Ente“!
Ein Doppelkörper
Sonnen-Entfernung derzeit:
~ 550 Mio km = 3,6 AE
 erste leichte Aktivität
Tschuri aus 285 km
03.08.2014
Umlauf um die Sonne: 6,6 J
Größe: ~ 4 km x 2.5 km
Albedo: 3 - 6 %
Komet Tschurjumow-Gerasimenko
08.08.2014, aus 80 km
Tschuri:
seit 1840 Mitglied
der Jupiter-Familie
Um 1840 von Jupiter eingefangen: danach Perihel bei 4 AE
Durch weiteren Jupitereinfluss:
Perihel  3 AE  1,3 AE (1959)
Aphel
 5,7 AE
Bahndaten
für Sondenbewegungen
im Umfeld eines Kometen
Bahndaten für Sonden im Umfeld von
Tschuri (1)
1. Schwerkraft an Oberfläche: Fo = - G∙M∙m∙R-2 = - m∙g
• Erde:
R = 6370 km, M =
• Tschuri:
r =
6∙1024
kg
!
ge = 1
2 km, m = 1013 kg
gt ≈ 1,7∙10-5
 Philae (100 kg) wiegt auf Tschuri soviel wie 1,7 g auf der Erde
2. Fluchtgeschwindigkeit vF von der Oberfläche (2km):
Ekin = ½ m ∙

!
v2
= Epot = G ∙ M ∙ m ∙
vF = √
2𝐺𝑀
𝑟
∞1
𝑟 𝑟2
dr = -
1
∙
𝑟
G∙M∙m
= 0,82 m/s ≈ 3 km/h !!
 Ab dieser Geschwindigkeit würde Tschuri bei einem Rückprall
bei der Landung in den Raum davonschweben
Bahndaten für Sonden im Umfeld von
Tschuri (2)
3. Geschwindigkeit auf stationärer Kreisbahn vB:
Schwerkraft Fo = -
G∙M∙m∙r -2
!
= - m ∙ g = m∙v2∙r -2 Fliehkraft
 vB = √
• nahe der Oberfläche (2 km):
𝐺𝑀
𝑟
=
1
2
vF
vB2 = 0,58 m/s (Erde: 7,9 km/s)
• in 10 km Höhe über Zentrum: vB10 = 0,26 m/s !!
 Für einen Umlauf (2π∙10 km) braucht Rosetta
242.000 s oder ~ 2,8 Tage!
 Die Bewegungen von Rosetta müssen weitgehend mit ihren
Triebwerken gesteuert werden, sie werden von Tschuri
kaum beeinflusst!
Bahndaten für Sonden im Umfeld von
Tschuri (3)
4. „Abwurf“ und Landung von Philae
!
Vor dem Abstieg musste das Schwerefeld
des Kometen exakt
vermessen werden, damit sehr genau berechnet werden konnten:
• die Abstoßgeschwindigkeit
• die Abstiegsbahn
• die „Fall“-Geschwindigkeit und -Dauer
• der Auftreffpunkt = Landeplatz
• die Position gegenüber dem Orbiter (Funkkontakt).
Eine Korrektur während des Abstiegs war nicht möglich!
schon wegen der Signallaufzeit von 28 min zur Erde
Die Landung von Philae auf Tschuri
Die Bahn
von Rosetta
vor der
Landung
von Philae
Herausforderung:
die extrem geringe
Schwerkraft von
Tschuri: < 2∙10-5 g
an der Oberfläche
„Abwurf“Manöver
auf Kollisionskurs 
go – no go 
mit 1 m/s in 22,5 km Höhe
Abtrennung von Philae um 9:35 Uhr
“Sanfter Abstoß“: Philae steigt ohne Antrieb in 7 h langsam ab
Ein Drallrad stabilisiert seine Lage im Raum
 Philae
Philaes Landeabstieg am 12.11.2014
„Abwurf“ aus 22,5 km Höhe mit 1 m/s
Abstiegsdauer: etwa 7 Std.
Philae vor
dem ersten
Aufsetzen
Aufnahme von
ROLIS an Bord
von Philae am
12.11.2014 aus
40 Meter Höhe
über Agilkia
Philae landet auf Tschuri (Fotomontage)
Risiko bei der Landung: Beschleunigung an der Oberfläche < 2∙10-5 g
 Philae schwebt leicht davon, wenn nicht verankert
Philaes spektakuläre Landung auf Tschuri
Tolle Leistung!! Gratulation!
•
•
•
•
Und das 28 Lichtminuten von der Erde weg,
völlig automatisch gesteuert,
nach extrem vorausschauender Programmierung,
und im Kontakt mit dem Orbiter, den Philae oft
tagelang nicht sieht, da der im Orbit nur mit ein
paar Zentimetern pro Sekunde kreist, oder
aufwändig nachgeführt werden muss.
Anflug und Abprall von Philae 12.11.2014
15:14h ... 15:23h: Anflug
Um 15:30h: Aufsetzen / Abprall
15:43h: Philae schwebt
über schattigem Gebiet
Hurra, Philae landet, aber holprig!
Das geplante Landegebiet J „Agilkia“; wo Philae zuerst aufsetzte
Nach der spektakulären Landung:
Philae legt noch drei Hopser hin!
Die ersten - 1 km weiten - Sprünge
dauerten etwa zwei Stunden, der
dritte sieben Minuten. Danach liegt
Philae auf der Seite, nur zwei von
drei Beinen am Boden, und
fast den ganzen Tag im Schatten.
Nach einigen wichtigen Experimenten sind die Batterien leer.
Es gelingt noch, Philaes Kollektoren besser zur Sonne zu
drehen. Dann wird er in Schlaf versetzt in der Hoffnung, dass
er bei Näherung an die Sonne wieder genug Energie erhält!
Magnetfeldmessungen: Philaes Tanz
Magnetfelddaten von ROMAP beim Anflug und nach
der Landung:
 dem Aufsetzen folgte eine abenteuerliche Phase von
2 Stunden. Erstes Ergebnis:
Der Kometenkern hat kein eigenes Magnetfeld!
Philae maß also die Ausrichtung und Stärke des
interplanetaren Magnetfelds, das von der Sonne ausgeht.
Alle registrierten Änderungen gehen auf die
Bewegungen von Philae relativ zu diesem Magnetfeld
zurück.
Das half später bei der Eingrenzung des endgültigen
Landeplatzes.
Oberflächen-Strukturen von Tschuri
Dicht dran
an Tschuri!
OSIRIS-Kamera
am 14.10.2014:
Hatmehit-Region am
Kopf von Tschuri
aus 8 km Entfernung:
Auflösung: 15 cm/px
Staub auf Flächen:
mit Gas hochgepustet
und zum Teil zurückgefallen?
NavCam-Bild
23.10.2014
aus 9 km Höhe
Beschaffenheit der
Kometenoberfläche
- zerklüftet
- ausgeprägte
Schichtstrukturen
- zerbröseltes
Material: erst vor
Kurzem freigelegt
67P: Babi
und Aten
NavCam-Bild
27.10.2014
aus 10 km vom
Kometen-Zentrum
Auflösung:
75 cm/pixel
Bildbreite: 770 m
Komet 67P am 28. März 2015 – NavCam-Mosaik
Imhotep-Region auf dem “Fuß” aus 20 km Entfernung
Auflösung: 1.7 m/pixel; Bildgröße: 3.1 x 1.7 km.
Die Aktivität von Tschuri
Tschuri wird aktiv
Rosetta OSIRIS:
vom 24.3. bis 4.5.2014
bei Annäherung von
5 auf 2 Mio km an
Tschuri:
KH M 107
dabei Verringerung des
Abstandes zur Sonne
von ~ 4,8 auf 4,2 AE.
Der Komet entwickelt
in dieser Zeit eine
Staubkoma, die bis
~ 1300 km in den
Raum reicht.
Tschuri im Blick vom VLT 14.08.2014
Entfernung von der Sonne:
> 500 Mio km
Größe Koma / Schweif:
~ 20.000 km
Gas-/Staubfontänen von „Tschuri“
„Komet Tschurjumow-Gerasimenko dreht auf!“
10.09.2014
Austritt fast überall,
aber vor Allem in der
„Hals-Region“
(stark überbelichtet)
Abstand von der Sonne:
> 450 Mio km = 3 AE!!
SuW News 23.10.2014
Aufnahme
aus 7,2 km
(OSIRIS)
Feine Jets am
Hals
(überbelichtet)
Wasser in der Koma von Tschuri
ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/Obs. de Paris-Lesia/DLR
10.2014
Kohlendioxid in der Koma von Tschuri
ESA/Rosetta/VIRTIS/INAF-IAPS/Obs. de Paris-Lesia/DLR
10.2014
Gasanalyse mit dem UV-Spektrometer Alice
Bright bands Lyα and Lyβ are due to electron impact on H2O
Eis auf Tschuri?
Eis am Hals
von Tschuri
Falschfarbenbild
Am Hals (Hapi) ist
gefrorenes Wasser
mit oberflächlichem
Staub vermischt, also
nicht nur im Inneren
vorhanden.
Hier reflektiert 67P
rotes Licht deutlich
schwächer  Hapi
schimmert bläulich.
Helle Gebiete in Imhotep: Wassereis
14.09.2014, aus 42 km Entfernung.
120 helle Stellen auf dem Kometen, meist nur wenige Meter groß,
reflektieren bis zu 60% des Lichtes - typisch für Eis.
Dieses Licht ist leicht bläulich, wie bei gefrorenem Wasser.
HH: Offene Eisstellen wegen unter Temperaturstress abgeplatzten Spitzen?
Eis auf
Imhotep
Aufnahmen und IRAnalyse mit VIRTIS
in 09.-11.2014:
 Wassereis an
zwei Stellen.
Eis ist assoziiert mit
Klippen und Schutthalden; Temperatur
um -120°C.
Jedoch:
die Eiskörner mit
50 μm bis 2 mm Ø
machen nur wenige
% aus, der Rest ist
dunkles Material.
Rosetta – die ersten Wochen im
Umlauf um 67P
Erste Ergebnisse (Januar 2015)
Geologische Karte von „Tschuri“
 unterschiedliche geologische Einheiten!
mit Namen aus der altägyptischen Götterwelt versehen
Tschuris Geologie
Oberfläche des Kometen:
je nach Morphologie
eingefärbt.
Blick auf die „Fußsohle“;
darin: Imhotep.
Der Kometenkern ist sehr
uneinheitlich und wohl
durch unterschiedlichste
Einflüsse geformt worden.
Schächte unter
die Oberfläche
09-2014, aus 28 km
Schachtartige
Vertiefungen bis zu
200 m ins Innere des
Kometen.
An den Innenseiten
zum Teil geschichtete
Strukturen.
Kavernen, deren Deckschicht eingestürzt ist!? Ursprung:
- Resthohlräume bei der Kometenbildung?
- Verdampfung von gefrorenem Kohlendioxid oder Wasser?
- z.T. Ursprung aktiver Jets!
Strukturen und Terrassen in Imhotep
OSIRIS 05.09.2014 aus 43.5 km, 80 cm/pixel
Strukturen: kurvig-linear im glatten Teil; Terrassen bei Becken;
runde erhabene Elemente (staubgefüllte ehemalige Emissionsgruben?)
Gruben: Zentren der Aktivität
Rippel und Windfahnen
Zeichen von lokalem Gas-getriebenem Transport:
- dünenartige Wellen und
- Windfahnen hinter Brocken als Strömungshindernisse
OSIRIS Kamera 18.09.2014
Tschuris zunehmende Aktivität
auf dem Weg zum Perihel
Tschuri nahe
dem Perihel
 Landung von Philae
12. November 2014
www.esa.int
Tschuri auf dem Weg zum Perihel
Tschuris Entfernung von der Sonne:
• bei Philaes Landung am 12.11.2014:
• im Perihel Annäherung auf
 6x stärkere Sonneneinstrahlung.
> 3 AE
1,25 AE
Stefano Mottola, DLR 11.02.2015:
"Der Komet häutet sich quasi ständig und zeigt frisches
Material an seiner Oberfläche, das noch nicht durch die
kosmische Strahlung gealtert ist.
Die Südseite, zurzeit noch nicht von der Sonne angestrahlt
und noch Neuland, wird im heißen Sommer bis zu 20 Meter
ihrer obersten Schicht verlieren.
Ganz anders auf der nördlichen Hemisphäre: Dort werden bei
einem Orbit nur die Bergspitzen bis zu 10 Meter verlieren."
Tschuris Aktivität am 15.04.2015
Tschuri
28.04.2015
Gasausbrüche,
manchmal auch
auf der
Schattenseite,
kurz vor/nach
Beleuchtung
Tschuris
Koma und
Schweif
14. Juni 2015
A. Maury et al.
75-minütige Aufnahme von Chile aus:
Schweiflänge: etwa 4 arcmin,  350.000 km in Projektion
Das VLT sah am 22.05.2015 erst 120.000 km (bei 1,6 AE)
Lokaler Gasausbruch am 29. Juli 2015
Drei Aufnahmen im
Abstand von je 18 min.
Die zweite zeigt einen
plötzlich ausbrechenden,
starken Jet, von dem im
3. Bild nur noch ein
schwacher Rest übrig ist.
Wie Kometenjets die
Schweife generieren, ist
noch unklar.
Kurzzeitige Gas-/Staub-Ausbrüche
In den zwei Tagen nach Philaes Landung – solange die Batterien
noch arbeiteten – wurde versucht, mit dem Bohrhammer MUPUS in
den Kometen einzudringen.
Das misslang!! vermutlich wegen der Härte der Oberflächenschicht.
Offenbar sintert die Oberfläche an nicht staubbedeckten Stellen unter
Sonneneinstrahlung so stark, dass sie sehr hart wird,
und wohl auch z.T. luftdicht?!
 Gase in Hohlräumen unter der Oberfläche erzeugen Überdruck,
der schließlich die OF aufdrückt und das mit Staub vermengte Gas
plötzlich entweichen lässt.
Erhöhte Gasanteile bei Ausbruch am 29. gegenüber 27.07.15
ESA Rosina 11.08.2015
Tschuri: Spektakulärer Jet vom 12.08.2015
Konischer Jet mit
kollimiertem Teil.
Dazu diffuse StaubEmission und weitere
Jets rings um den Kern.
Die Jets gehen von
vielfältigen Stellen aus,
wie Gruben, Klippen
oder Feldern mit
Eisbrocken.
Aktivität des rotierenden Tschuri
beim Perihel (13.08.2015)
Dauer einer Rotation: 12,4 h
Erosion und Masseverlust
der Kometen-Oberfläche
Masseverlust nahe Perihel
Während des Periheldurchgangs 2002/2003 sprühte
der Komet bis zu 200 kg Staub pro Sekunde ins All!
Auf der der Sonne zugwandten Südhälfte bedeutet das
einen Staub-Verlust bis zu einer Dicke von 20 m!!
 Bei etwa 2000 m Dicke löst sich der Komet
spätestens in 600 Jahren (100 Umläufe) auf!!
Erosion durch Sonneneinstrahlung
Auf der Nordseite dauert der Sommer 5,6 Jahre – allerdings in
Sonnenferne, auf der Südseite nur 10 Monate; da das nahe dem
Perihel ist, ist es dann aber sehr heiß (bis 80°C)! Daher könnte
die Südhälfte (rechts) eine Staubschicht bis zu 20 m Dicke in
einem Umlauf verlieren. Wegen dem saisonalen Zyklus ist die
nördliche Hälfte des Kometen (Bilder Mitte und links) viel
weniger von der Erosion betroffen!
ESA/Rosetta/MPS OSIRIS-Team

Tschuris Aktivität: am 6. August 2014 und 2015
6.8.2014, Tag der Ankunft von Rosetta bei Tschuri:
Abstand von der Sonne: 540 Mio km, Abgasungsrate: einige 100 g/s
6.8.2015, eine Woche vor dem Perihel, Sonnenabstand 186 Mio km
 7-fache Sonneneinstrahlung  OF-Temperaturen bis + 80 °C!):
Abgasungsrate: einige 100 kg/s!
Beide Bilder gleich bearbeitet; 2014 erscheint der Komet weniger hell,
wegen der geringeren Sonneneinstrahlung.
Brüche in den Klippen von Tschuri
Die Sublimation von Wassereis und anderen flüchtigen Stoffen
führt zu Brüchen in Oberflächenstrukturen bis zum Abplatzen.
 Schutthalden unterhalb der Steilhänge
Abgebrochene Felsblöcke
Abgebrochene Blöcke in der Imhotep und Atum Region.
Die Brüche gehen z.T. völlig durch die (losen) Blöcke,
bis zur weiteren Fragmentierung.
Vielfältige
Bruchnetze
in der
Oberfläche
Ausgasen auf
der Sonnenseite
 Brüche mit
Polygon-Form
oder linear bis
zu mehreren
100 m Länge,
Folge innerer
Schichtstruktur
„Wackelstein“ auf Tschuri
Drei Brocken aus
festerem Material in
der Region Aker: der
größte (3) hat 30 m Ø
und nur eine sehr
kleine Aufliegefläche
 wie ein irdischer
»Wackelstein«
kurz vor Abbruch
Beim Abkippen evtl.
Abheben von der
Oberfläche?
Felsbrocken fliegt an Tschuri vorbei
30.07.2015:
Aufnahme aus 185 km Entfernung,
Größe des Brockens unbestimmt (1-50 m),
da Abstand von der Kamera unklar.
Eis/Staub-Brocken um Tschuri
22.06.2015
Schon beim Anflug von Rosetta wurden vier Brocken
aufgespürt, mit Durchmessern zwischen 14 und 50 cm,
auf Bahnen um 4 bis 17 km über dem Kometen.
Die Bahn eines Brockens wies darauf hin, dass er sich
erst kurz zuvor vom Mutterkörper gelöst hatte.
Erstaunlich, denn 67P war mit einem Abstand von 3,4 AE
noch weit von der Sonne entfernt und zeigte nur
schwache Aktivität.
Nun, am 22.06.2015 bei nur noch 1,4 AE und daher stark
erhöhter Aktivität, umgibt ein ganzer Schwarm von
Brocken mit bis zu 1 m Ø den Kern
 Der Abstand von Rosetta zu 67P musste deutlich
(auf ~ 300 km) erhöht werden.
Ums Perihel
abgestoßene
Partikel
10.12.2015
OSIRIS NAC:
15° vom Kern
Staub-Feld:
“Da fliegt immer
noch Einiges um
den Kometen
herum.”
ZwillingsSchweife
19.01.2016
A. Fitzsimmons
Isaac NewtonTeleskop
La Palma
Aufnahme durch ein Rotfilter zur Verdeutlichung der feinen Strukturen.
Schweiflänge im Bild: 0,5°, entspricht Minimumlänge von 2,2 Mio km.
Beide Schweifteile durch Staubteilchen, mit unterschiedlicher Korngröße,
die vom Sonnenwind verschieden stark beschleunigt werden.
Oberer Teil: der Staubpfad entlang der Kometenbahn durch alte / schwere
Körner.
Wo ist Philae?
Kandidat für Philae-Landeplatz
Juni 2015
Zoom-Aufnahme vom 13.12.2914 aus 20 km
Eingrenzung durch CONCERT- und ROMAP-Daten
Lander Philae ist wach: "Hallo" aus dem All
13.06.2015, 22:28h
Philae hatte sich am 15. November 2014 um 1.15 Uhr abgeschaltet.
Nach Beginn der neuen Aktivität hat er bereits wieder ein paar Tage
Daten gesammelt, bevor er Kontakt zum Orbiter Rosetta bekam.
Kontakt zu Rosetta:
nur wenige Std./Tag
Wegen steigender
Aktivität von Tschuri
ist Rosetta jetzt auf
200 km Abstand.
Die umherfliegenden
Brocken wurden von
den Steuer-Systemen
als Sterne interpretiert!
ESA: „Wurde ja mal Zeit, Du olle Schlafmütze!“
Neuer Kontakt zu Philae?
Hoffnung auf erneuten Kontakt zu Philae bekommt, wenn
nach dem Perihel sich Rosetta wieder Tschuri annähern kann.
Allerdings ist das zweifelhaft:
Auf der Sonnenseite – wo Tschuri in der Monaten um das
Perihel liegt – werden etwa 20 m Material abgetragen!!
Tschuri könnte auf der entweichenden Unterlage „rollen“ und
dabei wahrscheinlich beschädigt werden;
zusätzliches Problem: die direkte Sonneneinstrahlung.
Womöglich sogar durch Gasjets von Tschuri weg gepustet??
Februar 2016: noch kein Kontakt  Philae muss wohl
aufgegeben werden, da jetzt zu weit von der Sonne weg
Material und Wassereis
an Tschuris Oberfläche
Tschuri:
Material an Oberfläche
F. Capaccioni et al., INA Rom
Analyse der Daten von VIRTIS:
 chemische Zusammensetzung der Kometenoberfläche
Aus vergangenen Kometenmissionen hatte man gehofft, komplexe
organische Moleküle wie Alkohole, Carboxylsäuren und Amine und
vielleicht sogar Aminosäuren, die Bausteine der Proteine, anzutreffen.
Die Erwartungen wurden allerdings enttäuscht??
Auf der Oberfläche dominieren eher einfache Kohlenwasserstoffverbindungen wie Ethanol, Ethan und gefrorenes Kohlendioxid.
Auch größere Mengen an Wassereis kommen auf der Oberfläche
nicht vor. Sie ist durch die starke Sonnenwirkung im Lauf der Zeit
ausgetrocknet.
COSAC-Massenspektrometer auf Philae
Science 2015 (Fred Goesmann et al.)
Gemessen während Philaes Hüpfer nach der ersten Landung:
rot: nicht sicher nachgewiesen.
Insgesamt 16 organische Substanzen ermittelt, darunter N-haltige aber
keine S-haltigen Moleküle. - Vorläufersubstanzen für biochemische
Reaktionen - wichtig für Leben; jedoch keine einfachen Aminosäuren.
Haben Kometen die Bausteine für
Leben auf die Erde gebracht?
Ja, denkbar! Modell von Jochen Kissel und Franz Krueger:
Ein Komet zerplatzt in der Erdatmosphäre, Bruchstücke fallen in
einen Ozean. Sobald Wasser in die flockigen Staubteilchen eindringt,
kommt die Biochemie in Gang 
Aus den einfachen organischen Molekülen rund um die Staubkrümel
bilden sich komplexe Zucker, Aminosäuren und Nukleinsäuren, die
Bauelemente des Erbguts. Fettsäuren formen, ganz von allein,
Micellen, von einer "Haut" umhüllte Reaktionsräume, in denen sich
biochemische Substanzen sammeln können - Voraussetzung für die
Entwicklung eines primitiven Stoffwechsels.
Geo Magazin Nr.12/13 Klaus Bachmann
◄ Mars
Haben Kometen Wasser auf die Erde
gebracht?
protosolarer Nebel
Profi-Trend derzeit
(ESA, K. Altwegg,...):
„Eher nicht!
Tschuri hat 3,5 x mehr
D-Anteil als die Erde!
Auch andere Kometen
liegen weit darüber.“
HH – Alternativüberlegung  Separationsprozess:
• Auffällig: die kleinsten und lockersten Körper haben den größten DAnteil; und fast alle Werte liegen weit über dem der Ursuppe!
• Denkbar: die Sonneneinstrahlung hat bei diesen das Wasser zersetzt;
bei der geringen Gravitation ist H noch leichter als D entwichen?!
Die Entengestalt von Tschuri
Die Strukturen der beiden Teilkörper sind zum Teil
recht unterschiedlich und die Schichtungen auf ihnen
ganz anders orientiert:
 Die Verengung am Hals kann nicht aus einem
Körper durch höhere Erosion und Emission
entstanden sein!
Tschuris Hals: die auffällige Teilung in zwei verschiedene Hälften.
Der größere Flügel des Kometen misst an seiner dicksten Stelle 4,1 km,
der kleinere 2,6 km. Dazwischen liegt der markante "Hals" von Tschuri.
Die Schmalstelle gibt den Wissenschaftlern noch Rätsel auf.
Wie Tschuri
zu seiner
Entengestalt
kam
Auf jeden Fall:
Anlagerung zweier
Körper wahrscheinlicher als erhöhte
Erosion im Halsbereich!
Beide Teile haben
durchgehende, aber
verschiedene
Schichtstrukturen!
Verschmelzen von zwei Kometenkernen
Simulation: zwei etwa 1 km große Körper ohne innere
Festigkeit kollidieren mit wenigen m/s im Winkel von 52°.
Der kleinere hinterlässt beim streifenden Aufschlag eine
Schicht seines Materials auf dem Zielobjekt.
Einen Tag nach der
Trennung stoßen sie
erneut sanft zusammen,
verkleben miteinander
und bilden zwischen sich
eine schmale Taille, die
sehr dem Hals von
Tschuri ähnelt.
Martin Jutzi et al., Univ. Cal., 2015
Bricht 67P bald auseinander?
Ein etwa 500 Meter langer Riss zieht sich durch den schmalen
Hals des Kometenkerns. Könnte hier der Kern mittelfristig
auseinander brechen? Entstehungsursache ist noch unbekannt.
HH – Evtl. Folge von stark einseitiger Erosion in Sonnennähe?!
Fotos von Tschuri nach dem
Periheldurchgang
zumeist Bilder der NAC (Narrow Angle Camera)
oder der WAC (Wide Angle Camera)
als „OSIRIS Image of the Day“
ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
Dabei ab Anfang Dezember 2015 wieder allmähliche Annäherung
an Tschuri
OSIRIS NAC
10.12.2015; 103 km;
1,87 m/px; 1,85 AE
OSIRIS Image
of the day
27.01.2016
Aus 71,4 km, NAC
1,3 m/px,
2,23 AE (Sonne)
Südliche Hemisphäre,
in Sonnennähe
besonders erodiert!
Regionen im Vordergrund:
Neith, Sobek, Anhur,
und Bes.
01.03.2016, NavCam
aus 26.7 km; 2.3 m/px,
2,5 AE zur Sonne;
Bildbreite 2.3 km.
Teil der großen Lobe,
von Imhotep runter zu
Bes auf der südlichen
Hemisphäre.
Mit Gas/Staub-Jet, trotz
größerer Sonnenferne!
12.03.2016 NAC
17,7 km; 0,3 m/px;
Bildbreite 600 m;
2,57 AE zur Sonne
Helle Flecken:
frisch
aufgebrochene
Eisflächen?
19.03.2016 WAC
12 km, 1,1 m/px
2,62 AE zur Sonne
Imhotep-Region
mit hellen WasserEisstellen
19.03.2016, NAC
12 km, 0,2 m/px
2,62 AE zur Sonne
Am Rand der
Imhotep-Region
Staub und
Spitzen
Bild vom nahen
Vorbeiflug am 14.02.15
aus 6 km.
Deutlich die sehr
unterschiedlichen Oberflächen des Kometen:
zackige Spitzen neben
staubigen Ebenen, auf
denen Findlinge liegen,
z.T. mehrere zehn Meter
groß. Der größte ist
„Cheops“ mit 45 m Ø.
Imhotep und angrenzende Regionen
05.02.2016, NavCam,
53 km, 4,6 m/px
Vielfältige geologische
Strukturen.
Zudem:
Entdeckung von Wassereis
und von dramatischen
Veränderungen der
Oberflächenmerkmale im
zentralen ebenen Bereich.
Oben, im Hintergrund:
Wosret und Bastet auf der
kleinen Lobe
Die Sonne verändert Tschuris Oberfläche
Erosion von Tschuris Oberfläche durch die Sonneneinstrahlung:
Runde Vertiefungen bilden sich und dehnen sich immer weiter aus.
 Der gezackte Steilhang in der Imhotep-Ebene verschwindet!!
Erosion Tschuris in Sonnennähe
Zeitweise verschwanden pro Sekunde einige hundert kg
Kometenmasse ins All.
Holger Sierks, Leiter OSIRIS-Team, MPIS:
"Dies ist das erste Mal, dass wir mitverfolgen können,
wie sich eine Kometenoberfläche Schritt für Schritt
entwickelt.“
"Bisher steht nur eins fest: Der Komet, von dem wir uns
im Herbst 2016 verabschieden werden, wird nicht mehr
derselbe sein, den wir im August 2014 kennengelernt
haben."
Recht homogener Kometenkörper
Martin Pätzold et al., Uni Köln :
Umlaufbewegungen von Rosetta im Schwerefeld des Kometen genutzt,
um dessen Masse und inneren Aufbau zu bestimmen.
Auswertung der Umlaufbahnen im Abstand von 10 bis 100 km.
Trotz des bizarren Aussehens und der zerklüfteten Oberfläche mit
zahlreichen Brocken ist 67P erstaunlich homogen aufgebaut.
Masse: 9 982 000 Tonnen. Mit dem Volumen, aus stereoskopischen
Auswertungen der Bilder  mittlere Dichte: 0,53 g/cm3
 Porenvolumen: 72 bis 74 %.
Das Innenleben des Kometenkerns ist ohne größere Hohlräume.
Vermutetes Mischungsverhältnis von Staub zu Eis:
im Volumen ~ 2 : 1  Massenverhältnis ~ 4 : 1
Deckt sich mit den Messungen von CONSERT, das mit Radiowellen
zusammen mit Philae den Kometenkern »durchleuchtete«.
Ausflug von Rosetta
Ende März 2016
... bis 1.000 km Abstand in
Gegenrichtung zur Sonne:
zur Untersuchung von
weiterer Koma, Schweif
und Plasma-Umgebung des
Kometen.
“A postcard from my far
excursion into the tail: 67P
on 27 March, 2016, 329 km
away” #CometWatch
http://wp.me/p46DHN-1Cv
Navcam-Foto: 28 m/px
Tschuris schwacher Schweif am 12.03.2016
Staubschweiflänge jetzt > 10 Mio km
 Ausdehnung am Himmel: 2 Grad = 4x Mond-Ø
R-band Mosaic vom 2,5 m Isaac Newton Teleskop
auf La Palma
J. Davies / A. Fitzsimmons / C. Snodgrass.
“Time to say goodbye, Philae!”
Februar 2016
Die Bedingungen für den
Lander werden immer schlechter.
Projektleiter Ulamec (DLR): "Die Chancen, dass Philae noch
einmal Kontakt zu uns aufnimmt, gehen leider gegen Null.
Wir senden auch keine Kommandos mehr!“.
Philae ist zwar wahrscheinlich eisfrei, aber mit Staub bedeckt.
Er geht an seinem schattigen Platz auf Tschuri in den ewigen
Winterschlaf und schaltet sich in der Kälte nicht mehr ein. Rosetta wird aber noch bis September 2016 um den Kometen
kreisen und Messungen durchführen.
Rosetta wird auch weiter auf Signale des Landers horchen, bis
die dafür notwendige Energie nicht mehr zur Verfügung steht.
Mission Rosetta noch bis September 2016
ESA, Paolo Ferri:
„Die spektakuläre Mission wird Ende September 2016 enden!
Kurz davor soll sich Rosetta bis auf 1 km an Tschuri heranwagen
und wenn alles klappt, auf Tschuri niederlassen. Dann verlieren
wir den Kontakt“.
Dabei soll sich Rosetta ganz langsam zur Oberfläche des Kometen
fliegen und darauf landen. Aber nicht direkt bei Philae, denn so
könnte man auch eine andere Stelle des Kometen sehen.
Eine von Rosettas letzten Aufgaben wäre, bis dahin noch ein Bild
vom kleinen Landeroboter zu machen. Paolo Ferri: „Ich wäre
traurig, wenn wir ihn physisch nicht mehr sehen würden.“
Die Ergebnisse geben Hinweise,
Ausblick
dass Kometen ...
• ...eher lose Eis- / Schutthaufen sind als kompakte Körper
• ...erstaunlich vielfältige Oberflächenformen haben,
vor Allem, wenn sie schon länger in Sonnennähe
viel oberflächennahes Eis verloren haben
• ...trotz der extrem geringen Schwerebeschleunigung an der
Oberfläche deutliche Spuren von Materialverschiebungen
haben und schroffe Formen (infolge Eisverlust?!)
• ...lokal sehr begrenzte Stellen für Gas- und Staubausstoß
aufweisen.
• Noch unklar, ob Kometen wie Tschuri einen Großteil des
Wassers und Lebensbausteine auf die Erde gebracht haben.
• Kometen enthalten Urmaterie aus den Anfängen des
Sonnensystems, aber nicht mehr in der ursprünglichen
Zusammensetzung
Zu guter Letzt
Gefahr für die Erde und uns durch Kometen?
Bild-Zeitung am 25.9.1992
Der Komet:
• 1 km Durchmesser,
• 1000 km/s schnell (??)
• Einschlag am 25.9.2000
- 100.000 km Entfernung:
lutscht Wasser aus Ozean!
- 10.000 km Entfernung:
hält die Erde an!
- 1.000 km Entfernung:
Erde ändert Bahn 
Sonne geht im Westen auf!
- 100 km Entfernung:
lässt 1000 Vulkane platzen!
- Trifft die Erde:
Die Erdbewohner sehen
hilflos ihr Ende kommen!
Erde aus Achse gewuchtet!
Was wäre wenn ...?
... ein Komet wie Tschuri auf uns zukäme?
• Gravitativ hätte er auf uns und die Erde keinerlei Einfluss!
Selbst wenn wir ihn direkt über unseren Köpfen hätten,
würden wir uns - bei seinen gt ≈ 1,5 x 10-5 - gerade einmal
um 1- 2 Gramm erleichtert fühlen.
• Daher würden wir einen Vorbeiflug auch in ein paar 100 km
Entfernung überhaupt nicht spüren!
• Schlimm wäre natürlich, wenn er in die Atmosphäre der Erde
eindringen und dort riesige Druckwellen auslösen und gar
zerplatzen würde, oder in die Erdoberfläche einschlagen.
Das könnte ein ganzes Land verwüsten.
• Allerdings: Die maximale Einschlaggeschwindigkeit könnte
42 km/s nicht überschreiten, die Fluchtgeschwindigkeit eines
Körpers aus dem Sonnensystem aus dem Bereich der Erdbahn.
Danke
Besondere Zugriffe
OSIRIS-Bilder des Tages ab Anfang Dezember 2015:
https://planetgate.mps.mpg.de:8114/Image_of_the_Day/public/IofD_
archive.html
Interaktives Rotationsmodell:
ermöglicht das Drehen des Kometenmodells nach allen Seiten
einschließlich Vergrößerung und Regionen-Darstellung
http://sci.esa.int/comet-viewer/ (Download dauert ein paar Minuten)
Quellen
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ESA, ESOC, DLR, MPIA, MPIS, SuW News, Spektrum, ..
NASA, JPL: Comet 67/p, Bilder von Tschuri
http://rosetta.jpl.nasa.gov/ : Fotos und wissenschaftliche Ergebnisse
Wikipedia
H. Böhnhardt, MPIS: “Deep Impact, Stardust und Rosetta:
Kometenforschung – heute und in 4 Jahren”
Vortrag bei der IAS-Herbst-MV 09.10.2011 in Katzenstein
Tilman Althaus: “Philae ist gelandet, aber nicht verankert!”
“Steht Philae sicher auf dem Kometen?”
Spektrum-die-Woche 13.11.2014, S. 24 und S. 29
BR Wissen 26.01.2015: Komet "Tschuri" streift seine Hülle ab
BR Wissen, Stand 01.10.2015: Komet Tschurjumow-Gerasimenko:
Neues Wissen durch Rosettas Bilder
http://www.c-muc.de/interessen/astronomie/rosetta-philae-undtschuri/
Quellen
• http://www.bernd-leitenberger.de/rosetta.shtml
• HNA , Th. Kopietz mit H. Sierks, 09.11.2015: Raumsonde Rosetta:
Intimes Bild von Tschuri
• Der Tagesspiegel 23.01.2015: Rosetta-Mission am Komet
"Tschuri" Außen hart und innen luftig
• Südwestpresse-Neckarquelle: Auch Rosetta soll landen, 09.11.15
• HU Keller: Rosetta – Intimes Bild eines Kometen, Kosmos
Himmelsjahr 2016, Juni
• https://planetgate.mps.mpg.de:8114/Image_of_the_Day/public/Iof
D_archive.html
• Harald Krüger: „Einem Kometenkern hautnah sein“, SuW 10-2015
• Tilmann Althaus: „Komet Tschuri ist homogen aufgebaut“ SuW
News, 03.02.2016 (M. Pätzold et al.)