Kometenmission Rosetta: Auf der Suche nach der Urmaterie (Special)

Rosetta mit dem Lander Philae am Kometen 67P/Tschurjumow/Gerassimenko (Grafik)
24 März 2014

Erstmals wollen die Europäer auf einem Kometen landen. An einem Ort, der 4,64 Milliarden Jahre alte Urmaterie vom Beginn unseres Sonnensystems beherbergen soll. Die zehnjährige Flugreise der Rosetta-Raumsonde führt uns an die Wurzeln der Entstehung unseres Planeten. Brachten Kometen einst Wasser und Leben auf die Erde?

Die am 2. März 2004 mit einer Ariane 5 vom europäischen Weltraumhafen Kourou gestartete ESA-Kometensonde Rosetta soll im August 2014 als erster Raumflugkörper auf eine Umlaufbahn um einen Kometen gebracht und der Lander Philae im November 2014 auf diesem abgesetzt werden.

Die weltweite Forschergemeinde vergleicht diese außergewöhnliche und bedeutsame ESA-Mission mit der ersten bemannten Mondlandung. Schließlich geht es um die Urmaterie des Sonnensystems und die Frage, ob Kometen einst die Bausteine des Lebens auf die Erde gebracht haben. Die Landeeinheit der Sonde sowie wesentliche wissenschaftliche Experimente wurden unter der Leitung von deutschen Forschungsinstituten entwickelt.

Urmaterie aus der Kinderstube des Sonnensystems

Comet Churyumov–Gerasimenko on 28 February 2014
Das Ziel von Rosetta im Blick der irdischen Teleskope

Um überhaupt den Kometen erreichen zu können, tüftelten die Missionsplaner eine überaus komplexe und wissenschaftlich hoch ergiebige zehnjährige Reiseroute aus. Dabei wird Rosetta bis zum Ende der Mission etwa 7,1 Milliarden Kilometer durch unser Sonnensystem zurückgelegt haben. Die Reise führte die Sonde dreimal an der Erde und einmal am Mars sowie an den Asteroiden Steins (2008) und Lutetia (2010) vorbei. Dabei entfernte sie sich bis zu 800 Millionen Kilometer von der Sonne – in die Nähe der Umlaufbahn des Jupiters – um so den Zielkometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko zu erreichen und ihn schließlich auf dem Weg zur Sonne zu begleiten.

Kometen und Asteroiden haben eine Gemeinsamkeit: Sie entstanden in der Frühphase unseres Sonnensystems zusammen mit den uns bekannten Planeten und Monden. Gravitative Wechselwirkungen haben jedoch verhindert, dass sich die Asteroiden zu „erwachsenen“ Himmelskörpern entwickeln konnten. Sowohl die Kometen als auch die mehreren Hunderttausend herumvagabundierenden Gesteinsbrocken in der Größe von wenigen Metern bis zu mehreren hundert Kilometern besitzen nahezu unbeeinflusstes Material aus der Frühzeit des Sonnensystems. Indem wir diese Körper untersuchen, können wir praktisch in die Kinderstube des Sonnensystems blicken und wertvolle Informationen zur Entwicklung unseres Planetensystems erfahren.

Winterschlaf der Raumsonde

Rosetta ist die erste Raumsonde, die vor Erreichen ihres Hauptziels aus energetischen Gründen in einen Winterschlaf versetzt werden musste. „So etwas ist nie zuvor versucht worden“, berichtet Andrea Accomazzo, der Flugleiter der Mission. Bei einer Entfernung von über 675 Millionen Kilometern reichen Rosettas Sonnensegel nicht aus, um die Energieversorgung der Sonde sicherzustellen. Die ESA hatte bewusst auf eine sonst übliche Radionuklidbatterie an Bord verzichtet. Die Raumsonde fliegt daher – umweltfreundlich – nur mit Solarenergie.

Nach einer 957-tägigen Tiefschlafphase konnte Rosetta am 20. Januar erfolgreich geweckt und wieder in Betrieb genommen werden. Ihr erstes Signal wurde um 19:18 Uhr MEZ im Missionskontrollzentrum der ESA in Darmstadt empfangen, das Rosetta steuert.

28. März 2014: Guten Morgen, Philae

Zum Zeitpunkt des Weckrufes war Rosetta noch neun Millionen Kilometer vom Zielkometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko entfernt.

Für die vom äußeren Sonnensystem kommende Späherin ist 2014 ein ereignisreiches Jahr. Bis Ende April nahmen die Missionsteams die 21 wissenschaftlichen Instrumente in Betrieb – die elf Instrumente der Sonde und die zehn Instrumente des Landers Philae. Der Lander wurde am 28. März aus seinem Winterschlaf geweckt. Diesmal hieß es "Daumen drücken" in Köln, denn die Steuerung von Philae erfolgt im DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente MUSC (Microgravity User Support Center). 

Erste Landung auf einem Kometen

Philae soll auf 67P/Tschurjumow-Gerassimenko landen.

Ende Mai hatte sich Rosetta dem Kometen auf 934 000 Kilometer angenähert. Dann stand eine Reihe größerer Korrekturmanöver auf dem Programm, um die Kometenjägerin endgültig auf Rendezvouskurs zu bringen.

Das Einschwenken in einen Orbit um den Kometen ist für August 2014 geplant. Dann beginnt aus einer Entfernung von 100 Kilometern die globale Kartierung des Kometen - eines der wesentlichen wissenschaftlichen Ziele der Mission. Die Kartierung ermöglicht auch die Auswahl eines Landeplatzes für Philae. Dieser muss Ende September festgelegt werden.

Das Sahnehäubchen der Rosetta-Mission ist zweifellos die für November 2014 geplante Landung von Philae auf dem Kometen. Sie ist eine Premiere in der Geschichte der Raumfahrt, genauso wie das Einschwenken in eine Umlaufbahn mit dem Kometen und die Begleitung des Kometen auf seinem Flug um die Sonne.

Derzeit werden die Ankunft am Kometen und die Landung von Philae am ESA-Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt, am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln und bei der französischen Raumfahrtagentur CNES in  Toulouse (Frankreich) intensiv simuliert und trainiert.

Dem Sonnentod entgegen

Im August 2015 wird dann der sonnennächste Punkt der Kometenbahn und damit jene Phase erreicht, in welcher der Komet am aktivsten und der Schweif am schönsten ist. Einige Monate danach – nominell Ende 2015 – ist die Satellitenmission beendet. 67P/Tschurjumow-Gerassimenko zieht sich wieder für einige Jahre in die kälteren Regionen zurück.

Der Lander ist so konstruiert, dass er etwa sechs Monate lang die harten Umweltbedingungen auf der Kometenoberfläche aushalten könnte. Selbst dann, wenn er durch das Ausgasen des Kometen mitgerissen werden sollte, würde er bei seiner Masse immer wieder auf die Oberfläche des Kometen zurückfallen. Sein Schicksal ist dennoch vorprogrammiert. Er erleidet den Wärmetod, wenn die gegen die anfängliche Kälte isolierte Elektronik überhitzt wird. Denkbar wäre aber auch ein Auseinanderbrechen des Kometen, so dass sich Philae mit einem Bruchstück fortbewegen würde. Aber vielleicht übersteht Philae wider Erwarten all diese Attacken?

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