Rosetta/Philae: Landung auf einem Kometen

Die Aufnahme mit der Kamera OSIRIS an
Bord von Rosetta vom 20. August 2014
(links) zeigt den ausgewählten ZiellandeESA / Rosetta / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA
platz »J« aus einer Entfernung von 67 Kilometern. Die Auflösung des Bildes beträgt
ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD /
LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA
1,2 Meter pro Pixel.
Der Reservelandeplatz für Philae trug bei
der Vorauswahl die Bezeichnung »C«.
Rosetta/Philae: Landung auf einem Kometen
Am 12. November dieses Jahres soll der von der europäischen Sonde Rosetta mitgeführte
Landesonde Philae auf dem Kern des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko aufsetzen.
Einen geeigneten Landeplatz zu finden, erforderte gründliche U
­ ntersuchungen aus
­nächster Nähe. Schon jetzt bildet die Mission einen Meilenstein in der K
­ ometenforschung.
itte Juli dieses Jahres befand sich die
M
der Sonne vorgesehen, was diesen Lande-
reich beim Treffen des vorgesehenen Lan-
Raumsonde Rosetta noch im Anflug
termin vorgab. Ein wesentlich späterer Ter-
deplatzes beträgt fast einen Quadratkilo-
auf den Kometen 67P/Tschurjumow-Ge­
min schied von vornherein aus, da der Kern
meter. Derart große, möglichst flache Ge-
ra­si­men­ko. Die von der Sonde aus einigen
bei seiner Annäherung an die Sonne akti-
biete sind auf dem Kern jedoch rar. Auch
10000 Kilometer Abstand vom Kometen-
ver wird und der dadurch ansteigende Gas-
sollte das Terrain nicht zu steil sein, damit
kern zur Erde übertragenen Bilder sorgten
druck eine zunehmende Gefahr für den Er-
Philae bei der Landung nicht umkippt und
für eine große Überraschung unter den be-
folg der Landung hätte darstellen können.
sich fest im Boden verankern kann.
nen nahezu kugelförmigen Kern mit eini-
Landen – aber wo?
trifft den Tag-Nacht-Zyklus am Landeplatz,
gen wenigen Ausbuchtungen erwartet (sie-
Mitte August dieses Jahres lagen bereits
da Philae einige Monate auf der Oberflä-
he SuW 4/2014, S. 32 ff.). Stattdessen erwies
genügend Informationen über den Kern
che betrieben werden soll. Die Tageslänge
sich 67P als sehr unregelmäßig geformt
vor, so dass fünf geeignete Landeplatz-
sollte mindestens eine halbe Ko­me­ten­ro­
und scheint aus zwei Einzelkörpern zu-
kandidaten ausgewählt werden konnten
ta­tion betragen (6,2 Stunden), damit Phi­
sammengesetzt zu sein, verbunden durch
(siehe SuW 10/2014, S. 28 ff.). Die in Frage
laes Solarzellen genügend Strom zum Auf-
eine tiefe Einschnürung. Einen geeigneten
kommenden Landegebiete mussten eine
laden der Bordbatterie liefern können.
Landeplatz für das mitgeführte Landege-
ganze Reihe von Bedingungen erfüllen.
teiligten Wissenschaftlern: Man hatte ei-
Eine weitere wichtige Bedingung be-
Der durch das abströmende Kometen-
rät Philae auf einem derart unregelmäßig
Mit den Kameras an Bord von Roset-
gas auf Philae ausgeübte Druck war eben-
geformten Himmelskörper zu finden, war
ta wurde die Kernoberfläche kartiert und
falls eine wichtige Größe für die Landung.
daher schwieriger als erwartet.
nach möglichst ebenen Gebieten mit we-
Wäre er zu hoch, könnte Philae wegen der
Bei Redaktionsschluss sollte die Lan-
nigen größeren Hindernissen gesucht. Die
sehr geringen Schwerkraft des Kometen be-
dung von Philae auf dem Kern von 67P am
Bilder zeigen sehr zerklüftete Regionen
trächtlich abgebremst werden, so dass die
12. November dieses Jahres erfolgen – be-
mit zum Teil viel Geröll, einzelne Schuttke-
Flugbahn verändert und der Landepunkt
reits bei der Planung von Rosetta vor mehr
gel sowie von Steilwänden und Abbruch-
auf der Oberfläche verschoben würde. An
als zehn Jahren war eine Landung bei drei
kanten begrenzte Plateaus. Der von den
den in Frage kommenden Landeplätzen
Astronomischen Einheiten Abstand von
Ingenieuren angegebene Unsicherheitsbe-
sollte der Gasdruck daher möglichst ge-
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November 2014
STERNE UND WELTRAUM
ring sein und musste bei der Berechnung
wägung aller Aspekte am geeignetsten für
Stromversorgung während des Herabsin-
der Flugbahn von Philae dennoch berück-
eine sichere Landung und für einen mög-
kens zur Oberfläche und der 60 Stunden
sichtigt werden. Zu deren Berechnung war
lichst langen und erfolgreichen Betrieb
Messdauer vorgesehen. Philaes zweite
es erforderlich, die räumliche Struktur des
von Philae auf der Kometenoberfläche. Es
Batterie lässt sich über die Solarzellen wie-
Kerns zu kennen. Bereits die im Juli über­
gibt Anzeichen für Aktivität in der Nähe,
der aufladen. Sie hat jedoch eine wesent-
tra­ge­nen Bilder enthielten genug Infor­ma­
die Neigungen von Steilwänden im Lan-
lich geringere Kapazität und dient danach
tio­nen für ein erstes 3-D-Modell. Es wurde
degebiet sind meist geringer als 30 Grad,
gemeinsam mit den Solarzellen zur allei-
ständig verbessert und erreichte im August
und es sind vergleichsweise wenige große
nigen Stromversorgung.
eine Genauigkeit von rund 20 Metern.
Felsbrocken vorhanden. Die Tageslänge be-
Auch der Temperaturverlauf auf der
trägt dort etwa sieben bis neun Stunden.
Auch die wissenschaftlichen Messungen müssen autonom ablaufen. Die Kom-
Oberfläche war von Bedeutung. Die Son-
Als Reserve dient der zweite ausgewähl-
mandos zum Betrieb von Philae und sei-
neneinstrahlung am Landeplatz darf nicht
te Landeplatz, falls sich Kandidat eins im
ner Instrumente werden – nach ausführli-
zu hoch sein, damit Philaes Bord­elek­tro­
Verlauf der Untersuchungen als ungeeig­
chen Test an einem Zwillingsmodell beim
nik bei der Annäherung des Kometen an
net erweisen sollte (siehe kleines Bild links).
Deutschen Zentrum für Luft- und Raum-
die Sonne nicht zu warm wird. Anderer-
fahrt (DLR) in Köln Porz-Wahn – in den
seits soll Philae bei Nacht nicht zu stark
Schwierigster Teil: Die Landung
auskühlen. Rosetta maß deshalb die Ober-
Für den Anflug stoßen vorgespannte Fe-
geladen und anschließend abgearbeitet.
flächentemperatur, woraus sich auch In-
dern Philae am 12. November etwa 20 Ki-
Kurzfristige Änderungen im Ablauf sind
formationen über die Zusammensetzung
lometer über der Kometenoberfläche vom
nur in Ausnahmefällen geplant.
der Oberfläche gewinnen ließen.
Orbiter ab. Die Federn bringen Philae da-
Die Landung und den Betrieb auf der
Speicher des Zentralrechners von Philae
Unter all diesen Voraussetzungen wur-
bei auf eine Geschwindigkeit von 19 Zen-
Kometenoberfläche steuert das Kon­troll­
den Landeszenarien entwickelt und mög-
timetern pro Sekunde. Philae soll dann im
zentrum der ESA in Darmstadt (ESOC) ge-
liche Flugbahnen für Philae für das Her-
freien Fall – durch die Anziehungskraft des
meinsam mit den Kontrollzentren des
absinken zur Oberfläche berechnet. Diese
Kometenkerns beschleunigt und nur ge-
DLR in Köln und der französischen Welt-
hatten weitere Bedingungen zu erfüllen:
ringfügig durch das entgegenströmende
raumbehörde CNES in Toulouse. Die Wis-
Die Landung musste bei Tag erfolgen, da-
Kometengas gebremst – innerhalb von sie-
senschaftler werden am 12. November
mit Philaes Kameras bereits während des
ben Stunden auf die Kernoberfläche herab-
beim DLR in Köln die Landung verfolgen
Anflugs Bilder des Landegebiets aufneh-
sinken und mit einer Geschwindigkeit von
und dort mit Spannung auf das Eintreffen
men können. Es muss für mehrere Stun-
0,95 Metern pro Sekunde auftreffen. Eine
der ersten Daten warten.
den Funkkontakt mit Rosetta bestehen,
Kaltgasdüse auf der Oberseite von Philae
Im August 2015 wird 67P das Perihel
damit die ersten wissenschaftlichen Da-
zündet beim ersten Bodenkontakt für ei-
seiner Bahn passieren. Ob Philae bis da-
ten möglichst schnell über Rosetta zur Er-
nige Sekunden, um die Sonde an den Bo-
hin funktionsfähig bleibt, ist unklar, da
de übertragen werden können. Hierfür,
den zu drücken. So kann sie nicht von der
mit zunehmender Temperatur Fehler und
und um Philae auf die gewünschte Flug-
Oberfläche abprallen. Gleichzeitig bohren
Ausfälle in der Bordelektronik auftreten
bahn zu bringen, musste Rosetta vor und
sich drei in den Landefüßen befindliche
können. Doch bereits vor der Landung
nach dem Abtrennen von Philae eine Rei-
Schrauben in den Boden und zwei Harpu-
von Philae stellt die Rosetta-Mission einen
he von Bahnmanövern fliegen.
nen an Philaes Unterseite werden zur fest-
Meilenstein in der Kometenforschung dar.
Neben all diesen technischen Randbe-
gen Verankerung abgefeuert.
dingungen wirken die wissenschaftlichen
Alle Schritte erfolgen autonom: Nach
HARALD KRÜGER erforscht am Max-Planck-
Kri­te­rien für die Auswahl geeigneter Lan-
dem Abtrennen von Philae ist ein Eingrei-
Institut für Sonnensystemforschung in Göt-
deplätze schon fast nebensächlich. So soll-
fen von der Erde aus nicht mehr möglich.
tingen Kometen und kosmischen Staub.
te neben einem optimalen Tag-Nacht-Ver-
Dies ist schon rein technisch ausgeschlos-
hältnis die Ko­me­ten­ober­flä­che in der Nä-
sen, da Funksignale von der Erde zur Raum-
he des Landeplatzes aktiv sein. Die sich
sonde fast eine halbe Stunde benötigen.
mit der Annäherung an die Sonne entwickelnde Kometenaktivität ist eine Beson-
Philae bei der Arbeit
derheit dieser Kleinkörper. Daher ist es
Hauptziel der Philae-Mission sind die Un-
eines der Hauptziele der Rosetta-Mis­sion,
tersuchungen auf der Kometenoberfläche,
die Mechanismen, die zur Aktivität füh-
die nur wenige Minuten nach dem Aufset-
ren, besser zu verstehen. Weiterhin spiel-
zen beginnen sollen. Für etwa 60 Stunden
ten die Zusammensetzung der Oberfläche
(rund fünf Kernrotationen) sind Messun-
und geologische Aspekte bei der Auswahl
gen mit allen Instrumenten an Bord ge-
der Landeregion eine Rolle.
plant. Wie lange diese Messphase wirk-
Das Zielgebiet
lich dauert, hängt allerdings vom Lade-
Krüger, H., Agarwal, J.: Rosetta: Rendezvous mit einem Kometen. In: Sterne und
Weltraum 4/2014, S. 32 – 42
Althaus, T.: Ein Komet wird ent­schlei­ert – Raumsonde Rosetta nimmt die
Arbeit auf. In: Sterne und Weltraum
10/2014, S. 28 – 35
Weblinks zu diesem Thema finden Sie
unter: www.sterne-und-weltraum.de/
artikel/1310854
zustand der Hauptbatterie an Bord ab. Sie
Mitte September wurde die Zahl der Kan-
wurde vor dem Start im Jahr 2004 voll ge-
didaten auf zwei reduziert und einer dieser
laden, ihr Ladezustand ließ sich während
Kandidaten als Ziellandeplatz ausgewählt
des Flugs jedoch nicht überprüfen. Sie ist
(siehe Bilder links). Er erwies sich unter Ab-
nicht wieder aufladbar und war nur zur
www.sterne-und-weltraum.de
Literaturhinweise
Landesequenz von
Philae im Video:
http://goo.gl/IULVMa
November 2014
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