Hightech im Weltall - Rosetta-Mission verwendet Technik vom Feinsten

Rosetta's lander on a comet's surface
Eine Visualisierung des Rosetta Landers "Philae"
16 Februar 2004

INFO 04-2004. Im Februar 2004 startet die Europäische Weltraumorganisation ESA die Mission „Rosetta“. Um die Zusammensetzung eines Kometen zu untersuchen und die dynamischen Prozesse bei seiner Annäherung an die Sonne zu verstehen, fliegt die Raumsonde Rosetta zum Kometen 67 P/Churyumov-Gerasimenko.

Sie wird auf dem Kometen sogar eine Landesonde absetzen. „Dies ist unsere erste Möglichkeit, direkten Kontakt zur Oberfläche eines Kometen zu erhalten“, erklärt Dr. Manfred Warhaut, Leiter des Missionsbetriebs für die Rosetta-Mission beim ESOC (European Space Operations Centre) in Darmstadt.

Doch der Weg ist weit: Rosetta wird zehn Jahre lang unterwegs sein, bevor sie Churyumov-Gerasimenko überhaupt erreicht hat. Das stellt extreme Anforderungen an die technische Ausrüstung: Alle Instrumente müssen funktionieren, wenn die Sonde den Kometen erreicht hat – insbesondere wenn sie während ihrer Reise für 2 ½ Jahre in einen ‚Winterschlaf’’ versetzt wird. Dabei werden alle Systeme abgeschaltet, einschließlich der wissenschaftlichen Instrumente. Nur der „Bordcomputer“ arbeitet noch.

Zwölf Kubikmeter Hightech

Die Technik von Rosetta steckt in einem knapp 12 Kubikmeter großen Aluminiumquader. Während die wissenschaftlichen Instrumente in seinem oberen Teil verstaut werden, befinden sich die technischen Subsysteme – wie Bordcomputer, Sender und Antrieb – im unteren Bereich. Die Landesonde ist auf der gegenüberliegenden Seite der schwenkbaren Parabolantenne befestigt. Wenn Rosetta im Orbit um den Kometen fliegt werden die wissenschaftlichen Instrumente immer in seine Richtung zeigen, Antenne und Sonnensegel hingegen zu Erde und Sonne.

Neben dem Haupttriebwerk dienen 24 kleinere Triebwerke zur Stabilisierung von Rosettas Lage im Raum. Sie erzeugen jeweils 10 Newton Schub. Das entspricht der Kraft, die hier auf der Erde benötigt wird, um eine Tasche mit 10 Äpfeln zu halten. Insgesamt führt Rosetta in ihren zwei Tanks 1.650 Kilogramm Treibstoff mit sich – über die Hälfte des Startgewichts geht damit auf dessen Rechnung.

Nur knapp zehn Prozent dieses Gewichts stehen der Wissenschaft zur Verfügung. So galt bei der Entwicklung der Forschungsgeräte die gleiche Maxime wie für Top-Models: Nur kein Gramm zuviel. Die Rechnung ist aufgegangen: Rosetta lädt elf wissenschaftliche Instrumente an Bord und zehn weitere im Landemodul, genannt „Philae". Sie nehmen Bilder auf, sollen Fragen nach Zusammensetzung und Struktur des Kerns beantworten, aber auch die Wechselwirkung von Plasma und Sonnenwind erforschen.

Strom ohne Steckdose

„Um die Stromversorgung im Weltall zu gewährleisten, haben wir Rosetta die größten Sonnensegel spendiert, die bislang ein europäischer Satellit mit sich trug“, sagt der Missionsleiter. „Denn die Stromversorgung erfolgt ausschließlich über Solarzellen.“ Deshalb haben beide Segel eine entsprechende Dimension: die gesamte Spannweite beträgt 32 Meter; die Fläche entspricht mit 64 Quadratmeter der einer kleinen Dreizimmerwohnung. Die Segel lassen sich um 180 Grad drehen, damit die größtmögliche Menge an Sonnenlicht einzufangen ist.

Diese Ausmaße sind auch nötig, denn das Rendezvous mit den Kometen ereignet sich 675 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt: Hier ist die Sonnenstrahlung bereits sehr schwach. Die Sonnenkollektoren liefern nur 440 Watt Leistung, während sie gegen Ende der Mission am nächsten Punkt zur Sonne (ca. 150 Millionen Kilometer von ihr entfernt) 8.000 Watt erzeugen. „An Bord der Sonde haben wir zusätzlich vier Batterien mit je zehn Amperestunden Kapazität, damit die Stromversorgung auch während der Flüge durch den Schatten des Kometen sichergestellt ist.“

Rosetta Lander: Hüpfen verboten

Ein weiteres technisches Highlight der Mission ist der Rosetta Lander, genannt „Philae“. Er soll mit seinen wissenschaftlichen Geräten die Kometenoberfläche direkt vor Ort untersuchen. Ein mechanischer Arm verleiht der Sonde einen Aktionsradius von mehr als zwei Meter. „Die weiche Landung der Sonde ist besonders diffizil, da der Kometenkern nur eine äußerst geringe Gravitationskraft hat: Auf dem Kometen hat das hier 100 Kilogramm schwere Landegerät das Gewicht von einem Blatt Papier.“ Der Lander hat zudem keine eigene Steuerung. Sollte er nur ein wenig abfedern, wäre er in den Weiten des Weltalls unwiederbringlich verloren. Um dies auszuschließen, sind die drei Landebeine mit speziellen Dämpfern ausgestattet. Sie nehmen die meiste kinetische Energie auf. Außerdem verfügen sie über Eisschrauben, die sich unmittelbar nach dem Aufsetzen in den Grund bohren.

Gleichzeitig feuert der Lander eine Harpune ab. Sie verankert sich im Boden und dient darüber hinaus der Erforschung der mechanischen Eigenschaften des Bodens. Dr. Warhaut: „Wenn alles wie geplant läuft, könnten die Ergebnisse der Mission unser Wissen über Kometen grundlegend erweitern, wie einstmals Rosettas Namensgeber – der Stein von Rosetta – half, die ägyptischen Hieroglyphen zu entschlüsseln.“

Links:

Informationen zur Rosetta Mission unter www.esa.int/rosetta sowie weitere Details zu dieser und anderen ESA-Missionen unter: www.esa.int/science

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