Die lange Reise durch das All

Nach einer mehr als zehnjährigen Reise ist Philae am Ziel. Der Roboter soll den Kometen Tschury erforschen – sofern die heikle Landung gelingt.


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Der Weg war lang und kompliziert: 6,5  Milliarden Kilometer in zehneinhalb Jahren musste Philae an Bord der Raumsonde Rosetta zu seinem Arbeitsplatz reisen. Nächsten Mittwoch soll der ­Roboter, 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, auf den Kometen 67P  Tschurjumow-Gerasimenko, kurz: Tschury, abgesetzt werden. Zum ersten Mal werden die Astronomen direkt von der Oberfläche eines Kometen Informationen erhalten. Der Einsatz des Landegeräts kann nicht von der Erde aus ferngesteuert werden. Die Funksignale brauchen zwischen der Erde und dem Kometen fast eine halbe Stunde pro Weg. Die Kommunikation über eine derart grosse Distanz ist heikel, die Antennen der Funkstationen auf der Erde – in Argentinien und Australien – müssen auf ein Millionstelgrad genau gerichtet werden und die sehr schwachen Signale der Rosetta-Antenne empfangen. Das Funksystem kann die Position der Raumsonde auf den Meter genau ermitteln, diese fand ihr Ziel selber durch Auswertung der Sternbilder mit einer Bordkamera.

Philae ist bei seiner Arbeit auf sich gestellt, beziehungsweise auf Programme angewiesen, die ihm von der Erde aus zugespielt worden sind. «Der letzte Moment vor der Landung, in dem wir vom Boden aus noch eingreifen können, liegt 7  Stunden und 15  Minuten vor der Trennung vom Orbiter, ab dann läuft alles vollständig automatisch», erklärt Stephan Ulamec, der für Philae zuständige Projektleiter beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Vom DLR-Kontrollzentrum in Köln aus wird Philae überwacht und programmiert.

So soll die Landung ablaufen. Quelle: Youtube

Das Landemanöver, das erste auf einem Kometen, beginnt, wenn Philae aus dem Rosetta-Orbiter geschoben wird. Der Landeroboter wird auf den Kometen hinunterfallen, was aber ganz anders abläuft als ein freier Fall auf der Erde. Der Komet, ein unregelmässig geformter Brocken von nur etwa vier Kilometern Länge, hat eine geringe Anziehungskraft. Der auf der Erde 100  Kilogramm schwere Philae, ein Würfel von etwa einem Meter Kantenlänge, wiegt auf dem Kometen nur ein paar Gramm. Der Fall vom Orbiter einige Kilometer tief auf die Oberfläche wird mehrere Stunden dauern und sich im Zeitlupentempo von Zentimetern pro Sekunde abspielen.

Gefahr des Wegschleuderns

Der erste Bodenkontakt wird ein kritischer Moment sein. Nicht dass der Roboter zerschellen könnte, ganz im Gegenteil, er könnte als Leichtgewicht einfach vom Kometen wegspringen. Schrauben an seinen drei Füssen, Harpunen, die sofort in den Boden geschossen werden, und eine kleine Düse, die während einer Minute Schub in Richtung Boden liefert, sollen ihn vor dem Wegfliegen sichern. Wo genau er auftrifft, wissen die Forscher nicht. Die Bodenbeschaffenheit ist unbekannt, Felsen, Gletscherspalten, Gasströme oder Staub könnten das Manöver stören. Eine Schieflage von Philae liesse sich korrigieren, sofern er nicht gerade kippt, im Übrigen sind die Möglichkeiten der Kontrollstation begrenzt.

Bereits während des Abstiegs beginnen automatisch die ersten Philae-Experimente zu laufen. Kameras erfassen den Landeplatz und den Horizont und liefern eine 360-Grad-Darstellung der Kometenlandschaft, eine Premiere der Raumfahrt. Einmal sicher gelandet und fixiert, fokussiert Philae eine Kamera auf eine Distanz von 30 Zentimetern und macht Nahaufnahmen des Kometen­bodens. Automatisch oder auf Kommando der Zentrale in Köln starten dann die weiteren Untersuchungen. Die Arbeiten sollen während einiger Monate fortgesetzt werden, sofern die Solarzellen genügend Strom für den Betrieb hergeben. Die Sonne liefert in der grossen Distanz nur etwa 10  Prozent der Energie, die auf der Erde genutzt werden könnte. Da die Aussentemperatur auf dem Kometen zwischen minus 50 und minus 170 Grad Celsius schwankt, wird die Energie an Bord von Philae etwa zum Heizen einiger Bereiche gebraucht – für die Funkverbindung zu Rosetta oder den Betrieb des Bohrers, der Bodenproben bis aus 30 Zentimetern Tiefe entnehmen soll.

An Bord von Philae sind zehn wissenschaftliche Experimente. Einige dienen der Analyse des Materials, aus dem der Komet besteht. 67P stammt sehr wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke. Darunter verstehen die Astronomen eine breite Zone, die weit draussen im All wie eine Kugelschale das gesamte Sonnensystem umgibt. Dort muss es Millionen oder Milliarden von grossen und kleinen Kometen geben, Reste aus der Zeit, als die Planeten entstanden. Direkt beobachtbar ist die Oortsche Wolke bisher nicht, wenn sich ein Komet von dort in unsere Nähe verirrt, ergibt sich die Chance, den Urstoff, aus dem die Planeten bestehen, zu untersuchen.

Da Komet Tschurjumow-Gerasimenko wohl während 4,6 Milliarden Jahren in der Kälte des Alls unterwegs war, ist der Zustand der Materie, der sich seither auf den Planeten stark verändert hat, im Kometen tiefgefroren konserviert. Eine andere Reihe von Experimenten von Philae soll genauere Informationen über den Kometen liefern. So wird mit Radiowellen der Kometenkern durchleuchtet, Messgeräte erfassen ausserdem Temperaturen auf und unter der Kometenoberfläche, das Magnetfeld, den Wassereisgehalt und die Partikel­einschläge.

(Erstellt: 07.11.2014, 16:59 Uhr)

Zwischenstation zum Mars

Forscher wollen auch ­Asteroiden besser erkunden. Sie suchen zudem ­Mittel, um einen anfliegenden ­Himmelskörper abzuwehren. Das Projekt steht in der Kritik.

Sie kommen nicht ganz so weit her und sind öfters in der Nähe der Erde anzutreffen. Aber sie sind genauso interessant für die Forschung wie Kometen: die Asteroiden. Beide Arten kleiner Himmelkörper gibt es in vielen Varianten, und bisweilen ist nicht ganz klar, zu welcher Sorte ein Objekt gehört. Asteroiden sind besser erforscht, da sie leichter erreichbar sind. Mehrmals sind Sonden an ihnen vorbeigeflogen, es wurden auch schon Geschosse auf sie abgeworfen, um die Kraterbildung zu beobachten.

Die japanische Sonde Hayabusa hat sogar schon von einem Asteroiden ein paar Körner Material auf die Erde geholt. Ende November soll Hayabusa-2 starten und einen japanischen Rover­ ­sowie ein deutsch-französisches Landemodul auf dem Asteroiden 1999 JU3 ­absetzen. Nach der Planung der japanischen Raumfahrtbehörde Jaxa soll Hayabusa-2 im Jahr 2018 auf dem Asteroiden eintreffen und Ende 2020 mit Bodenproben zur Erde zurückkehren.

Ebenfalls 2020 soll die amerikanische Sonde New Horizons neue Horizonte erreichen. Die Sonde, die seit 2006 unterwegs ist, wird 2015 den Zwergp­laneten Pluto und seine Monde besuchen. Danach soll sie zum Kuipergürtel weitergeschickt werden, einer Zone, in der sich viele Asteroiden bewegen, von denen immer wieder einige ins Sonnensystem eindringen. New Hori­zons soll einen oder mehrere Asteroiden an ihrem Ursprungsort erkunden.

In einen Sack packen

Ein besonders spektakuläres Projekt hegt die Nasa für die kommenden 20er-Jahre: Mit der Asteroid Redirect Mission (ARM) soll ein Asteroid im All eingefangen werden. Unbemannte Raumschiffe würden den Himmelskörper aufsuchen, entweder in eine Art Sack einpacken oder abschleppen und in die Nähe der Erde befördern. Dort, so stellen es sich die ARM-Experten vor, könnten dann von der Erde aus gestartete Astronauten den Fang in aller Ruhe untersuchen. ­Asteroiden könnten laut den Plänen der Nasa bei den geplanten bemannten Marsflügen als Zwischenstationen dienen. Zudem wird nach Mitteln gesucht, einen anfliegenden Asteroiden, der die Erde bedroht, abzuwehren – beliebte ­Katastrophenfilme wie «Armageddon» widmen sich dem Szenario. ARM soll die Grundlage für diese Arbeiten liefern.

Das Projekt ARM wird stark kritisiert. Richard P. Binzel vom Massachusetts ­Institute of Technology hat Ende Oktober in der Zeitschrift «Nature» der Nasa vorgeworfen, ARM würde Milliarden verschlingen, ohne auf dem Weg zum Mars eine Hilfe zu sein. Es sei ein Spektakel, das Astronauten beschäftige, aber von den wichtigen Vorbereitungen des Marsflugs ablenken würde. Seiner Meinung nach brauche es viel mehr Mittel, um die zahlreichen Asteroiden in Erdnähe zu beobachten, wobei man bedrohliche, aber auch für spätere Besuche geeignete finden könnte. Für das Ablenken gefährlich nahender grösserer Asteroiden sollten in einem Konkurrenzverfahren unbemannte Raumschiffe entwickelt werden. Schliesslich sollten Roboter geplant werden, die in fernerer Zukunft Wasser und Rohstoffe aus Asteroiden gewinnen könnten.

Asteroiden sind nicht selten, jedes Jahr kommen Tausende davon im Format eines Seecontainers der Erde näher als der Mond, schreibt Binzel. Manche fliegen sehr nahe vorbei, wie Asteroid 2014 RC, der im September in nur einem Zehntel der Distanz zum Mond an der Erde vorbeiraste und mit 20 Meter Durchmesser so gross war wie sein Artgenosse, der 2013 in der russischen Stadt Tscheljabinsk grössere Schäden anrichtete. Kleinere Objekte prasseln Tag für Tag auf die Erde nieder, harmlos und unauffällig. Walter Jäggi

Die Mission

Am 2. März 2004 startete in Kourou eine Ariane-5-Rakete mit der Raumsonde Rosetta. Da es für einen Direktflug zum Kometen 67P kein leistungsfähiges Raumschiff gibt, holte Rosetta von 2005 bis 2009 Schwung beim Umfliegen von Planeten – dreimal um die Erde, einmal um den Mars. Sie beobachtete die Asteroiden Steins und Lutetia, ehe von Juni 2010 bis Januar 2014 alle Geräte in den Energiesparmodus schlummerten. Seit August 2014 hat Rosetta den Kometen kartiert, sodass ein Platz für die Landung von Philae am 12.  November gefunden werden konnte. Die Sonde hat ihren Namen vom berühmten «Stein von Rosetta». Philae ist eine im Assuan-Stausee versunkene Insel, auf welcher Grundlagen für die Hieroglyphen­forschung gefunden wurden. Der Landeplatz wird Agilkia genannt, nach der Nachbarinsel, wo die Philae-Ruinen heute stehen. (jä)

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