Rosetta's full-size engineering replica is located at ESA/ESOC and is used for software validation and testing
Das Ingenieur-Modell von Rosetta am ESOC

Das Erfolgsgeheimnis: Immer wieder Manövertests

Alle Aktivitäten in der Nähe des Kometen sowie die Landung auf ihm stellen eine Herausforderung dar. Zuverlässige Daten über den Aufbau des Kometen, seine Oberfläche und die Beschaffenheit des Kometenmaterials gibt es nicht. Dazu kommen aufgrund der Entfernung von 480 Millionen Kilometer zwischen Raumsonde und Erde Übertragungszeiten des Signals von 30 Minuten für eine Strecke. Die Experten am ESOC erfahren also erst nach über einer Stunde, ob ein an Rosetta gesandter Befehl korrekt ausgeführt wurde.

Die Lösung bestand in der Entwicklung intelligenter Algorithmen, die sowohl das Einschwenken in die Umlaufbahn um den Kometen als auch das Absetzen des Landers weitgehend autonom durchführen können. Trotz der eingebauten Intelligenz bleibt das Vorhaben jedoch eine große Herausforderung.

Auf alles vorbereitet sein

Deshalb wurden und werden immer wieder am ESOC, dem „Kommandostand“ für Rosetta, der Flugablauf und die erforderlichen Manöver simuliert und immer wieder überprüft. Das schließt auch unvorhergesehene Reaktionen sowie mögliche Fehler der Raumsonde. Die Fachleute möchten auf alle Eventualitäten vorbereitet sein.

Gleichzeitig trainieren mehr als 20 Mitarbeiter auf diese Weise die Steuerung und Überwachung, um jederzeit, gespickt mit den Erfahrungen aus den Simulationen, die Mission erfolgreich durchführen zu können.

Den Experten am ESOC stehen für die Vorbereitung und das Training verschiedene Modelle von Rosetta zur Verfügung. Die meisten sind als Software-Modelle im Computer gespeichert. Es gibt aber auch ein Hardware-Modell, um die Wirkungsweise von Befehlen an das Gerät so real wie möglich prüfen zu können.

Zurzeit konzentrieren sich die Mitarbeiter auf die Prozeduren und Ablaufpläne für die Annäherung an den Kometen, die Kartierung und die Landung.

Die Herausforderung: Das Einschwenken in den Kometenorbit

Rosetta schwenkt in die Bahn um den Kometen ein (Grafik)

Bevor der Lander zum Einsatz kommt, ist die größte Herausforderung für das ESOC-Team die Annäherung an den Kometen und das Einschwenken in den Orbit. Dafür sind im Zeitraum von Anfang Mai bis Anfang August 2014 insgesamt zwölf Bahnkorrekturmanöver geplant. Mit dem zwölften Manöver am 6. August soll schließlich das Einschwenken in eine Umlaufbahn um den Kometenkern erfolgen. Dabei können die Experten der Bodenstation zunächst nur auf erdgebundene Beobachtungen des sich sehr schnell bewegenden Zielobjektes bauen, die der Berechnung seiner Flugbahn dienen. Es muss zunächst ein imaginärer Punkt angesteuert werden, an dem sich Komet und Raumsonde zum berechneten Zeitpunkt treffen sollen, denn beim ersten Korrekturmanöver betrug die Entfernung beider Objekte noch knapp eine Million Kilometer.

Aufgrund der geringen Größe sind Aufnahmen des Kometenkerns erst Anfang August möglich, wenn sich Rosetta ihm bis auf 100 Kilometer genähert hat. Sie werden unter anderem für die Festlegung eines Landeplatzes benötigt. Außerdem lassen sich neben der Position des Kerns seine Form, Größe und Rotation bestimmen.

Die Aufgabe der vielen Bahnmanöver besteht darin, die Relativgeschwindigkeit von Rosetta zum Kometen schrittweise zu verringern und sich ihm dabei immer weiter zu nähern, von zunächst über 300 Meter/Sekunde auf rund zwei Meter /Sekunde. Nach dem Einschwenken in den Orbit „tastet“ sich die Sonde in weiteren kleinen Schritten an den Kometen auf zwei bis drei Kilometer Entfernung zur Oberfläche heran. In dieser Zeit erfolgt auch die Auswahl eines Landegebietes für Philae.

Wo wird Philae landen?

Aufgrund der unbekannten Beschaffenheit des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko konnte bisher noch kein Landeort für Philae bestimmt werden. Erwartet wird ein inaktiver, gefriergetrockneter, dunkler Körper. Seine Oberfläche könnte einer schmutzigen, verharschten Eiswüste nahe kommen. Das ist aber keineswegs sicher. Deshalb wird der Kometenkern mit seinen etwa vier Kilometern Durchmesser zunächst aus dem Orbit mit den elf Rosetta-Instrumenten einer intensiven Inspektion unterzogen. Spektrometer ermitteln die mineralogische und chemische Zusammensetzung des Oberflächenmaterials. Und mit der Kamera wird Ausschau gehalten nach einem geeigneten Landeplatz. Etwa 80 Tage vor der geplanten Landung werden fünf potentielle Landegebiete ausgewählt, die später auf zwei begrenzt werden. 30 Tage vor der Landung erfolgt dann die endgültige Auswahl.

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