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ESA-Kometensonde «Rosetta» |
| Fünf Kandidaten für Landeplätze auf «Tschurjumow (Churyumov)-Gerassimenko» |
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25. August 2014
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| Noch nie musste ein Missionsteam einen Landeplatz auf einem Kometen auswählen - Lander Philae wird das erste Gerät überhaupt sein, das auf einem Kometen aufsetzt und vor Ort Messungen durchführt. Und Zielkomet Churyumov-Gerasimenko, zu dem die ESA-Raumsonde Rosetta vor zehn Jahren mit Philae an Bord aufgebrochen ist, macht es dem Landerteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nicht einfach: Auf seiner Oberfläche sind nicht nur flache Gebiete, sondern auch zahlreiche Risse, Hänge, Krater und Brocken zu sehen. "Wenn man die aussergewöhnliche Form und die globale Topographie des Kometen sieht, ist es sicherlich keine Überraschung, dass viele Gebiete gleich aus der Auswahl herausfielen", sagt DLR-Wissenschaftler Dr. Stephan Ulamec, Projektleiter für den Lander Philae. |
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Am 24. August 2014 fiel die Entscheidung für fünf mögliche Landestellen. "Bei diesen Kandidaten, die wir nun weiterhin untersuchen, ist eine Landung nach ersten Abschätzungen technisch durchführbar - die vorläufigen Flugbahnberechnungen zeigen dies. Ausserdem bieten alle zumindest teilweise flaches Terrain und bei jeder Rotation des Kometen mindestens sechs Stunden Tageslicht, um den Lander mit Energie zu versorgen."
Abwägen der Kriterien
Bei dem Auswahlprozess musste das Team aus Wissenschaftlern des "Lander Control Centers" des DLR in Köln, des SONC (Science, Operations and Navigation Centre) der französischen Raumfahrtagentur CNES und die Wissenschaftler, deren Instrumente an Bord von Philae mitfliegen, die unterschiedlichsten Kriterien berücksichtigen: So benötigt der Lander beispielsweise genügend Sonnenstunden, um nach einer 64-stündigen ersten wissenschaftlichen Untersuchungsphase über einen möglichst langen Zeitraum seine Batterien für seinen Betrieb und die weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen aufzuladen. Kann der Lander nicht mit ausreichend Energie versorgt werden, hat dies Konsequenzen für die geplante "Long term science phase", der Phase, in der alle Instrumente die Entwicklung des Kometen auf seinem Weg in Richtung Sonne untersuchen können. Permanente Beleuchtung hingegen könnte wiederum ein Überhitzen des Landers zur Folge haben - und somit die Lebensdauer von Philae und seiner Instrumente deutlich einschränken. Und auch die Zeitspanne von der Trennung des Landers von der Muttersonde bis zur eigentlichen Landung hat Auswirkungen auf die Wissenschaft: Je länger der Landevorgang dauert, umso weniger Energie steht für die erste wissenschaftliche Phase auf der Kometenoberfläche zur Verfügung.
Landung mit Ansprüchen
Ist das Gelände zu schroff und befinden sich beispielsweise Vertiefungen, Brocken von der Grösse des Landers oder steile Hänge in dem Areal, ist eine Landung riskant. Da die Position des Orbiters, wenn er Philae in Richtung Komet absetzt, nicht exakt bestimmt werden kann, können die Wissenschaftler nämlich auch das Landegebiet nur mit einem Durchmesser von etwa einem Kilometer festlegen. Setzt der Lander nicht genau im angepeilten flachen Gebiet auf, könnte er im angrenzenden Gelände auf eine sehr landeunfreundliche Umgebung treffen. Nicht zuletzt muss die Position für das Absetzen auch mit dem Rosetta-Orbiter erreichbarund eine regelmässige Kommunikation mit Philae nach dessen Landung möglich sein, um unter anderem die gewonnenen Daten zur Erde zu funken. Und ginge es ausschliesslich nach den Wünschen der beteiligten Wissenschaftler, würden diese sich vor allem ein möglichst aktives, ausgasendes, aber auch ursprüngliches Gebiet auswählen, in dem das Kometenmaterial seit der Entstehung unseres Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren kaum Veränderungen erfahren hat.
Die Suche nach dem besten Kompromiss
Allerdings: Den idealen Landeplatz, an dem ein flaches Terrain, genügend Sonnenstunden, eine gute Erreichbarkeit und optimale wissenschaftliche Bedingungen gewährleistet sind, entdeckte das Lander-Team nicht auf Komet Churyumov-Gerasimenko - und musste bei der Auswahl jeweils Vor- und Nachteile abwägen und einige "Kröten schlucken". "Es ist klar, dass wir Kompromisse eingehen müssen", betont DLR-Projektleiter Stephan Ulamec. Informationen über Temperaturen, das Ausgasen oder Geländeformen wurden von den Instrumente auf dem Orbiter geliefert. Aus ursprünglich zehn möglichen Landeplätze A bis H entschied sich das Lander-Team schliesslich für fünf Kandidaten auf dem Kometen, der aus einem kleineren Kopf, einem grösseren Körper und einem schmalen, sehr aktiven Verbindungsstück besteht. Drei der möglichen Landestellen (B, I und J) befinden sich auf dem kleineren der beiden Kometenteile, die beiden anderen (A und C) sitzen auf dem grösseren Teil, dem Körper.
Landestellen mit viel Potenzial
"Jede Landestelle unter diesen Kandidaten hat das Potenzial für einmalige wissenschaftliche Entdeckungen", betont Lander-Projektleiter Stephan Ulamec. Das DLR-Institut für Planetenforschung ist bei vier Instrumenten der Mission in einer führenden Rolle und bei drei weiteren Experimenten wissenschaftlich beteiligt. Kamera ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) wird beispielsweise bereits während des Abstiegs von Lander Philae von dessen Unterseite aus erste Bilder der Kometenoberfläche aufnehmen und vor Ort dann die Oberflächenstruktur des Kometen untersuchen. Thermalsonde MUPUS (Multi-Purpose Sensors for Monitoring Experiment) hämmert sich unter anderem in den Kometen, um dort bis in 40 Zentimetern Tiefe die Temperatur sowie die Wärmeleitfähigkeit zu messen. Das Experiment SESAME misst den Staubfluss, sitzt aber auch unter anderem in den Füssen des Landers und sendet und empfängt akustische und elektrische Signale.
Zum Einsatz kommen können diese Instrumente allerdings nur, wenn Philae - gesteuert und betrieben aus dem "Lander Control Center" des DLR in Köln - sicher landet. Bis zum 14. September 2014 wird das Lander-Team deshalb die fünf möglichen Kandidaten für eine Landung genauer unter die Lupe nehmen und aus ihnen den Landeplatz sowie eine Ersatz-Landestelle auswählen. Im Oktober wird dann nach noch genaueren Analysen der Landeplatz bestätigt oder auf den Ersatz-Landesplatz zurückgegriffen. Voraussichtlich am 11. November 2014 ist es dann soweit: Die erste Landung auf einem Komet findet statt und erstmals können direkt vor Ort auf einer Kometenoberfläche wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt werden.
Die Mission
Rosetta ist eine Mission der ESA mit Beiträgen von ihren Mitgliedsstaaten und der der NASA. Rosettas Lander Philae wird von einem Konsortium unter der Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI beigesteuert.
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| Quelle:
GText Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 26. August 2014 |
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| Rosetta: Wahl fällt auf Landeplatz J |
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15. September 2014
Das Rosetta-Landegerät Philae wird also Landeplatz J ansteuern, eine faszinierende Region auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko, die ein einzigartiges wissenschaftliches Potenzial bietet und dabei für das Landegerät im Vergleich zu den anderen möglichen Aufsetzstellen mit einem minimalen Risiko verbunden ist.
Landeplatz J befindet sich auf dem "Kopf" des Kometen, eine unregelmässig geformte Welt, die an ihrer breitesten Stelle einen Durchmesser von nur etwas mehr als 4 km aufweist. Die Entscheidung für Landeplatz J als der bevorzugten Aufsetzstelle erfolgte einstimmig. Der Ersatzlandeplatz C liegt auf dem "Körper" des Kometen.
Das 100 kg schwere Landegerät soll die Kometenoberfläche am 11. November 2014 erreichen. Dort wird es zunächst intensive Messungen durchführen, um den Kometenkern vor Ort zu charakterisieren - eine absolute Premiere.
Die Auswahl eines geeigneten Landeplatzes war jedoch kein Kinderspiel.
"Wie wir bei den jüngsten Nahaufnahmen feststellen konnten, herrscht auf dem Kometen eine schöne, aber dramatische Szenerie - seine Gestalt und Beschaffenheit sind wissenschaftlich reizvoll, stellen jedoch aus operationeller Sicht eine grosse Herausforderung dar", erläutert Stephan Ulamec, der Verantwortliche für das Philae-Landegerät im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
"Keiner der potenziellen Landeplätze erfüllte alle der betrieblichen Kriterien zu 100 %. Der Landeplatz J stellt jedoch eindeutig die beste Wahl dar."
"Wir werden an dieser Stelle die welterste In-situ-Analyse eines Kometen durchführen, die uns bislang einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung, Struktur und Entwicklung eines Kometen liefern wird", freut sich Jean-Pierre Bibring, ein auf dem Gebiet Landegeräte führender Wissenschaftler und Hauptexperimentator für das Kamerasystem CIVA vom Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) in Orsay, Frankreich.
"Landeplatz J bietet uns insbesondere die Chance, ursprüngliche Materie zu erforschen, die Eigenschaften des Kometenkerns zu charakterisieren und die seiner Aktivität zugrundliegenden Prozesse zu verstehen."
Die Suche nach einem Landeplatz konnte erst beginnen, als Rosetta am 6. August 2014 beim Kometen "ankam" und dieser zum ersten Mal aus der Nähe begutachtet werden konnte. Bis 24. August 2014 wurden mit Daten, die erfasst wurden, als Rosetta noch immer 100 km vom Kometen entfernt war, fünf potenzielle Landeplätze ermittelt, die genauer untersucht werden sollten.
Inzwischen hat sich Rosetta dem Kometen auf 30 km angenähert und damit eine genauere wissenschaftliche Vermessung der potenziellen Landeplätze ermöglicht. Gleichzeitig haben die für den Betrieb und die Flugdynamik verantwortlichen Teams die Optionen einer Landung an allen fünf möglichen Aufsetzstellen geprüft.
Am Wochenende nun hat sich die Gruppe für die Auswahl des Landeplatzes, die sich aus Ingenieuren und Wissenschaftlern des Philae-Wissenschafts-, Betriebs- und Navigationszentrums der französischen Raumfahrtagentur CNES und des Landegerät-Kontrollzentrums des DLR sowie aus für die Instrumente des Landegeräts verantwortlichen Wissenschaftlern und dem Rosetta-Team der ESA zusammensetzt, im CNES in Toulouse getroffen, um die verfügbaren Daten zu analysieren und den bevorzugten Landeplatz sowie Ersatzlandeplätze festzulegen.
Dabei war eine Reihe kritischer Aspekte in Betracht zu ziehen, nicht zuletzt eine sichere Flugbahn für das Absetzen des Landegeräts auf der Oberfläche und eine minimale Dichte sichtbarer Hindernisse im Landebereich. Auf der Oberfläche selbst kommen dann andere Faktoren ins Spiel, wie die Ausgewogenheit von Tag- und Nachtstunden und die Häufigkeit der Funkverbindungen mit dem Orbiter.
Der Abstieg auf die Kometenoberfläche erfolgt passiv, weshalb sich die Landestelle nur mit einer Genauigkeit von einigen wenigen Hundert Metern bestimmen lässt.
Für jede mögliche Aufsetzstelle wurde eine ein Quadratkilometer grosse Fläche untersucht. Die Hügel an Landeplatz J weisen grösstenteils ein Gefälle von unter 30° im Vergleich zur lokalen Vertikalen auf, was das Risiko, dass Philae bei der Landung umkippt, verringert. Zudem befinden sich an Landeplatz J relativ wenig Gesteinsbrocken und die Lichtverhältnisse vor Ort reichen aus, um das Landegerät aufzuladen und ihm die Fortführung der wissenschaftlichen Untersuchungen auf der Oberfläche auch nach der ersten batteriebetriebenen Phase zu ermöglichen.
Eine vorläufige Berechnung der Flugbahn zu Landeplatz J ergab, dass die Abstiegszeit bis zur Oberfläche bei ca. 7 Stunden liegt und somit die Erkundungszeit auf dem Kometen nicht durch einen zu hohen Batterieverbrauch beim Abstieg beeinträchtigt wird.
Die Landeplätze B und C wurden als Ersatzstellen in Erwägung gezogen, wobei C aufgrund der besseren Lichtverhältnisse und weniger Gesteinsbrocken der Vorzug gegeben wurde. Die Landeplätze A und I schienen in der ersten Beratungsrunde zunächst geeignet, schieden jedoch in der zweiten Runde aus, da sie mehrere Schlüsselkriterien nicht erfüllten.
Zur Festlegung der genauen Anflugbahn von Rosetta wird nun ein detaillierter Zeitplan ausgearbeitet. Philae muss vor Mitte November an Landeplatz J abgesetzt werden, da der Komet voraussichtlich bei seiner Annäherung an die Sonne aktiver wird.
"Es gilt, keine Zeit zu verlieren und jetzt, da wir uns dem Kometen nähern, werden die beständig durchgeführten Forschungs- und Kartierungstätigkeiten dabei helfen, den bevorzugten Landeplatz sowie die Ersatzstellen besser zu analysieren", so Rosetta-Flugdirektor Andrea Accomazzo.
"Natürlich ist es uns nicht möglich, die Aktivität des Kometen von jetzt bis zur Landung und am Landetag selbst vorherzusagen. Eine plötzliche Zunahme könnte die Position von Rosetta in ihrer Umlaufbahn beim Absetzen des Landegeräts und somit dessen genauen Landeplatz gefährden, was das ganze Unterfangen riskant macht."
Sobald Rosetta das Landegerät ausgesetzt hat, wird Philae automatisch absteigen, wobei die entsprechenden Befehle vom zuständigen Kontrollzentrum des DLR vorbereitet und über die Rosetta-Missionskontrolle vor der Abtrennung hochgeladen werden.
Während des Abstiegs wird Philae Bildaufnahmen machen und das Umfeld des Kometen untersuchen.
Sobald das Landegerät mit Schrittgeschwindigkeit auf der Kometenoberfläche aufsetzt, wird es sich mithilfe von Harpunen und Eisschrauben fixieren. Im Anschluss wird seine Kamera eine 360°-Panoramaaufnahme des Landeplatzes machen, um festzustellen, wo und mit welcher Ausrichtung es gelandet ist.
Dann beginnt die erste wissenschaftliche Phase, in der weitere Instrumente das Plasma- und Magnetumfeld sowie die Oberflächen- und Untergrundtemperatur untersuchen. Zudem wird das Landegerät Bohrungen vor- und Untergrundproben entnehmen, die dann in seinem mitgeführten Labor analysiert werden. Mittels Funkwellen, die durch die Oberfläche zu Rosetta gesandt werden, wird zudem der innere Aufbau des Kometen erforscht.
"Noch nie zuvor wurde versucht, auf einem Kometen zu landen, was dieses Unterfangen zu einer echten Herausforderung macht", erklärt der Rosetta-Missionsleiter der ESA, Fred Jansen. "Die komplizierte "Doppelstruktur" des Kometen erhöht die mit der Landung verbundenen Risiken erheblich, aber für die Chance einer ersten weichen Landung auf einem Kometen überhaupt lohnt sich dies."
Das Landedatum dürfte nach einer weiteren Flugbahnanalyse am 26. September 2014 bestätigt werden und nach einer umfassenden Bereitschaftsüberprüfung erfolgt am 14. Oktober 2014 die endgültige Bekanntgabe, ob die Landung auf dem bevorzugten Landeplatz stattfinden wird oder nicht.
Über Rosetta
Rosetta ist eine Mission der ESA, an der sich ihre Mitgliedstaaten und die NASA beteiligen. Das Landegerät Philae wird von einem Konsortium unter Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI bereitgestellt. Rosetta ist die erste Mission überhaupt, die einen Kometen in nächster Nähe umkreist, diesen auf seinem Flug um die Sonne begleitet und ein Landegerät auf seiner Oberfläche absetzt.
Kometen sind Zeitkapseln, die primitives Material aus dem Zeitalter der Entstehung der Sonne und der Planeten enthalten. Mit der Untersuchung von Gas, Staub, Aufbau des Kerns und anderem organischem Material des Kometen aus der Ferne und an dessen Oberfläche dürfte die Rosetta-Mission nicht nur der Schlüssel zur Enthüllung der Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems sein, sondern auch Fragen zum Ursprung des Wassers und vielleicht gar des Lebens auf der Erde beantworten.
Mehr über Rosetta unter http://www.esa.int/rosetta.
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| Quelle:
Text European Space Agency ESA, 15. September 2014 |
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| Landeplatz für Lander Philae bestätigt |
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15. Oktober 2014
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| Nun steht es fest: Nach weiteren detaillierten Untersuchungen ist der im September ausgewählte Landeplatz J auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko bestätigt worden. Das Team im Lander-Kontrollraum des Deutschen Zentrums für Luft- undRaumfahrt (DLR) kann sich somit definitiv auf die Landung auf dem Kopf des entenförmigen Kometen vorbereiten. "Der Landeplatz hat ausreichend Sonne und relativ flaches Gelände", sagt Lander-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. Einfach wird die Aufgabe dennoch nicht - bisher kennen die Wissenschaftler beispielsweise nicht die Bodenbeschaffenheit. "Die Landung ist eine grosse Herausforderung." Am 12. November 2014 um 9.35 Uhr soll der Lander von der Rosetta-Sonde getrennt werden und rund sieben Stunden später auf dem Kometen aufsetzen. Gesteuert und überwacht wird die erste Landung überhaupt auf einem Kometen aus dem Lander Control Center des DLR in Köln. |
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Mit der Mission, die am 2. März 2004 startete, wollen die Kometenforscher einen Blick in die Entstehungszeit unseres Sonnensystems werfen. Zum ersten Mal haben sie dabei die Möglichkeit, das ursprüngliche Material eines Kometen nicht nur bei einem weit entfernten Vorbeiflug zu untersuchen, sondern aus dem Orbit und sogar direkt vor Ort auf der Kometenoberfläche.
Die Rosetta-Sonde selbst ist zurzeit nur noch zehn Kilometer von Churyumov-Gerasimenko entfernt. Sobald Philae auf dem Kometen gelandet ist, werden zehn wissenschaftliche Instrumente die ersten Daten von einer Kometenoberfläche liefern. Drei Instrumente werden dabei federführend vom DLR-Institut für Planetenforschung durchgeführt: Die Sonde MUPUS hämmert sich bis zu 40 Zentimeter tief in den Boden, um beispielsweise die Wärmeleitfähigkeit zu messen, SESAME sendet und horcht auf akustische und elektrische Signale, und die Kamera ROLIS nimmt bereits während des Abstiegs in Richtung Komet die ersten Bilder auf.
Doch zunächst muss am 12. November 2014 die anspruchsvolle Landung gelingen. Noch am Tag zuvor sowie in der Nacht zum 12. November 2014 werden mehrfach Entscheidungen getroffen, ob die Landung ausgelöst werden soll. Rund zwei Stunden vor der Separation des Landers wird die Rosetta-Sonde auf die entsprechende Flugbahn gesteuert. Rund 22,5 Kilometer über der Kometenoberfläche beginnt dann nach der Separation der Flug von Philae, der über eine vorab im DLR programmierte Computer-Sequenz autonom verlaufen wird. 509 500 000 Kilometer werden Rosetta und Philae dann von der Erde entfernt sein, und ein Signal wird über 28 Minuten aus dem All bis zum Boden benötigen. Gegen 17 Uhr erwartet das Team im Lander-Kontrollraum dann die Information, dass Lander Philae sicher auf dem Kometen aufgesetzt hat. Etwa eine Stunde nach der Landung wird das DLR-Lander-Kontrollzentrum dann mit der ersten wissenschaftlichen Phase beginnen, bei der alle Instrumente auf dem Lander in Betrieb genommen werden.
Die Mission
Rosetta ist eine Mission der ESA mit Beiträgen von ihren Mitgliedsstaaten und der NASA. Rosettas Lander Philae wird von einem Konsortium unter der Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI beigesteuert.
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| Quelle:
Text Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 15. Oktober 2014 |
| Über die European Space Agency ESA |
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Die Europäische Weltraumorganisation (ESA), Europas Tor zum Weltraum, ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und anderswo zugutekommen.
Die ESA hat 20 Mitgliedstaaten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Davon sind 18 auch Mitgliedstaaten der EU.
Im Rahmen von Kooperationsabkommen unterhält die ESA Beziehungen zu acht anderen EU-Mitgliedstaaten. Auch Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an bestimmten ESA-Programmen teil.
Darüber hinaus arbeitet die ESA mit der EU zusammen, um die Programme Galileo und Copernicus zu verwirklichen.
Dank der Koordinierung der Finanzressourcen und Kompetenzen ihrer Mitgliedstaaten kann die ESA Programme und Tätigkeiten durchführen, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen.
Die ESA entwickelt Raumfahrzeugträger, Satelliten und Bodenanlagen, um sicherzustellen, dass Europa bei Raumfahrtvorhaben weltweit an der Spitze bleibt.
Sie startet Erdbeobachtungs-, Navigations-, Telekommunikations- und Astronomiesatelliten, schickt Raumsonden in entlegene Regionen des Sonnensystems und beteiligt sich an der bemannten Exploration des Weltraums
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