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ROSETTA Europas Kometenmission vor dem Start Redaktion astronews.com 25. Februar 2004, aktualisiert am 26. Februar 2004 Morgen früh soll es endlich soweit sein: Um 04.36 Uhr Ortszeit in Kourou, also um 8.36 Uhr MEZ, wird die europäische Mission Rosetta an Bord einer Ariane-5-Rakete von Europas Raumflughafen in Französisch-Guayana aus ihre Reise zum Kometen Tschurjumow-Gerasimenko beginnen. Erreichen wird Rosetta ihr Ziel in zehn Jahren, doch das Warten dürfte sich, da sind sich die ESA-Wissenschaftler sicher, lohnen.
Rosettas Start hätte eigentlich vor knapp einem Jahr stattfinden sollen. Wegen der Verschiebung kann sie ihren ursprünglichen Zielkometen, Wirtanen, nicht mehr anfliegen (astronews.com berichtete wiederholt). Daher musste mit Tschurjumow-Gerasimenko ein Ersatzkomet ausgewählt werden, den die Sonde nach einem mehr als zehnjährigen Flug durch das Sonnensystem im Jahr 2014 erreichen soll. Rosetta ist die erste Mission, die die Umrundung eines Kometen und die Landung auf ihm vorsieht. Der weite Weg zu Churyumov-Gerasimenko 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 2,5 Jahre in einen "Winterschlaf" versetzt wird. Dabei werden alle Systeme abgeschaltet, einschließlich der wissenschaftlichen Instrumente. Nur der Bordcomputer arbeitet noch. 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 hat elf wissenschaftliche Instrumente an Bord und zehn weitere im Lander. Sie nehmen Bilder auf, sollen Fragen nach Zusammensetzung und Struktur des Kerns beantworten, aber auch die Wechselwirkung von Plasma und Sonnenwind erforschen. "Um die Stromversorgung im Weltall zu gewährleisten, haben wir Rosetta die größten Sonnensegel spendiert, die bislang ein europäischer Satellit mit sich trug", so 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 (etwa 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." 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." Der Komet, der sich auf einer Ellipsenbahn um die Sonne bewegt, wird zum Zeitpunkt des Rendezvous 675 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sein und sich damit nahe seinem von der Sonne am weitesten entfernten Punkt befinden. Die Position ist nicht zufällig gewählt: Zu diesem Zeitpunkt ist der Komet noch nicht wirklich aktiv und nur ein gefrorener Klumpen aus Eis und interplanetarem Staub - wahrscheinlich jener Materie, aus der vor viereinhalb Milliarden Jahren unser Sonnensystem entstand.
Der Komet wird sich auf seiner weiteren Reise verändern. Gelangt er in die Nähe der Sonne, wird er - wie alle Kometen - aktiv: Durch die Strahlung der Sonne aufgeheizt, verdampft das Eis und reißt kleine Staubteilchen von der Oberfläche mit. Dadurch entstehen Koma (der Kometenkopf) und Schweif. Für den Menschen sichtbar sind nur diese beiden Phänomene. Der eigentliche Kometenkern hingegen ist viel zu winzig, um von der Erde aus gesichtet werden zu können - bei Tschurjumow-Gerasimenko gerade einmal rund 4 Kilometer im Durchmesser. "Die Ausbildung von Schweif und Koma beim Vorbeiflug an der Sonne kostet einen Kometen mehrere Meter Dicke seiner Oberflächenmaterie", erklärt Dr. Uwe Keller vom Max-Planck-Institut für Aeronomie in Kaltenburg-Lindau, der für die von Rosetta mitgeführte Kamera OSIRIS zuständige Wissenschaftler. "Bei einem kleinen Kometen wie Tschurjumow-Gerasimenko reden wir durchaus von einem Prozent Verlust der Masse." Da er alle 6,6 Jahre an der Sonne vorbeifliegt, sind seine Tage - allerdings nur nach kosmischen Zeitmaßstäben - gezählt. Die sichtbaren Phänomene der Kometen haben die Menschen seit jeher fasziniert - und ihnen Angst gemacht. Auch heutzutage noch finden sich mystische Erklärungen für Kometen im Weltbild einiger Völker: Die Andamanen-Insulaner, ein Naturvolk in der Bucht von Bengalen, sehen in Kometen brennende Fackeln, die Waldgeister emporgeschleudert haben, um leichter jene Menschen zu entdecken, die sich nachts unklugerweise im Freien aufhalten. Einige Ureinwohner Australiens halten Kometen für Feuerstöcke, auf denen mächtige Schamanen reiten. Der Versuch, das Phänomen "cometa aster" ("haariger Stern") naturwissenschaftlich zu erklären, reicht zurück bis in die Antike. Dabei brachten die Menschen Kometen bis vor wenigen hundert Jahren mit atmosphärischen Vorgängen in Verbindung. Aristoteles (384-322 v. Chr.) beschrieb in seinem Buch "Meteorologika" wie brennbare Gase aus Felsspalten entweichen und sich in den höchsten Schichten der sublunaren Welt (der "Welt unter dem Mond") sammeln und dort entzünden. Eine schnelle Freisetzung dieser Gase führe zu einer Sternschnuppe, eine langsame bewirke einen Kometen. Aristoteles wusste es nicht besser - und war sich seiner begrenzten Fähigkeit zur Erkenntnis wohl bewusst. Er selbst gesteht: "Da wir über Kometen kein eigentliches sinnliches Urteil haben, muss ich zufrieden sein mit einer Erklärung, wenn diese nur nichts den bekannten Wahrheiten Widersprechendes enthält." Und solche Wahrheiten waren seinerzeit bekanntermaßen dünner gesät. Auch der sich im Laufe der Jahrhunderte durchsetzende Umkehrschluss entsprach nicht ganz den Tatsachen: Kometen wurden nun ihrerseits für extreme Hitzeperioden verantwortlich gemacht. Die Naturphilosophen gingen noch einen Schritt weiter. Kometen - so sagten sie - führen zu Hitze, Hitze zu Stürmen und diese zu Naturkatastrophen. Der Römer Plinius der Ältere (geb. ca. 23 n. Chr.) beispielsweise klassifizierte zwölf verschiedene Kometen-Phänomene nach ihrer äußeren Erscheinungsform. Jeder Klasse ordnete er daraufhin eine Naturkatastrophe zu.
Das christliche Mittelalter sah in Kometenerscheinungen nicht mehr das blinde
Wüten einer anonymen Natur, sondern interpretierte sie vielmehr als von Gott
gesandte Zeichen. Theologen wie die heilige Hildegard von Bingen (1098-1179)
oder Albert Magnus (1200-1280) beriefen sich auf die heilige Schrift. Bei
Jeremias (Kap.1,11-12) ist zu lesen, dass Gott eine wachsende Rute, eine
"Zuchtrute", am Himmel erscheinen ließe, um seine Worte durchzusetzen. Bei Lukas
steht in Kapitel 21,11: "Es wird gewaltige Erdbeben und an vielen Orten
Hungersnöte geben und am Himmel wird man gewaltige Zeichen sehen". Den nächsten wichtigen Schritt auf dem Weg der naturwissenschaftlichen Beschreibung von Kometen verdanken wir dem britischen Astronomen und Physiker Edmond Halley, einem Freund und Förderer Isaac Newtons. Als er 1705 die Messreihen von Kometen untersuchte, stellte er fest, dass sich einige Kometenbahnen glichen: Seine eigene Berechnung der Bahn eines Kometen von 1682 stimmte mit den von Johannes Kepler im Jahre 1607 berichteten Daten sowie mit jenen von Apianus von 1531 überein. Er schloss daraus, dass verschiedene Kometenbeobachtungen ein und demselben Kometen zuzuschreiben sind - und behielt recht, als er die Wiederkehr des Kometen vorhersagte: Im Dezember 1758 wurde der fortan nach ihm benannte Komet erneut gesichtet und bestätigte damit seine These, dass scheinbare Parabelbahnen von Kometen "nur" Teile einer riesigen Ellipsenbahn sind. Inzwischen konnten schriftliche Aufzeichnungen aus China im Jahre 240 v. Chr. als Sichtung von Halley identifiziert werden - bislang das älteste bekannte Dokument über dieses Phänomen. Was in der Bibel als Zeichen Gottes erklärt wird, interpretierte Fred Hoyle, britischer Astrophysiker, als mögliche Erklärung der großen Zäsuren in der Geschichte. Er war der Auffassung, dass einschneidende Ereignisse wie das Aussterben der Mammuts auf Einschläge von Kometenteilen zurückzuführen seien. Dabei griff er die 1982 entwickelte These der britischen Astronomen Victor Clube und Bill Napier auf, dass ein riesiger Komet vor 15.000 Jahren von unserem Sonnensystem eingefangen worden sei. Die Trümmer dieses Kometen hätten in seiner periodischen Wiederkehr alle 1.600 Jahre einschneidende Zäsuren auf der Welt bewirkt. Auch Legenden wie die Sintflut könnten damit erklärt werden. Doch wie sieht der eigentliche Kometenkern aus? Eine erste Antwort auf diese Frage lieferte die Raumsonde Giotto der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Sie wurde nach dem bedeutenden italienischen Maler Giotto di Bondone benannt, der auf dem Wandgemälde der Scrovegni-Kapelle in Padua Anfang des vierzehnten Jahrhunderts einen Kometen abbildete. Am 14. März 1986 gelang es der Sonde Fotos vom Kern des Kometen Halley aus nur 600 Kilometer Entfernung mit einer Auflösung im 100-Meterbereich aufzunehmen. "Durch die Mission mussten wir unser bisheriges Bild von einem Kometenkern als schmutzigem Schneeball revidieren. Die Bilder belegten, dass es sich vielmehr um einen eisigen Matschbrocken handelt", erklärt Dr. Uwe Keller. "Der feste Anteil des Kerns ist bei weitem größer als der aus Eis."
Kaum hatte Giotto jedoch sein elektronisches Auge auf den Himmelskörper
gerichtet, war es auch schon vorbei mit der Bilderserie: Ein ungefähr ein
Millimeter großes Staubkorn traf die Sonde. Da die Differenzgeschwindigkeit
zwischen Sonde und Komet 68,4 Kilometer pro Sekunde betrug, genügte die Wucht
der unfreiwilligen Begegnung, weitere Schnappschüsse zu vereiteln. Trotz
beschädigter Kamera konnte die Mission fortgesetzt werden: Nach zweimaligem
"Winterschlaf" erfolgte der Vorbeiflug am Kometen Grigg-Skjellerup am 10.7.1992.
Update: Wegen starker Winde in Kourou wurde der Start um 24 Stunden verschoben. Neuer Termin: 27. Februar, 8.36 Uhr MEZ. |
URL des Artikels: http://www.astronews.com/news/artikel/2004/02/0402-018.shtml
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