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Astro Corner » Aktuell » AstroNews » Meldung vom 10.11.2009
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Rosettas dritte Erdpassage

SwingBy-Manöver der europäischen Kometensonde Rosetta
von Christoph Rollwagen
10.11.2009  Am 13. November 2009 wird es zu einem dritten nahen Erdvorbeiflug der Raumsonde Rosetta kommen. Auf ihrem Weg zum Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko nutzt Rosetta die Gravitation der Erde, um ein weiteres Mal Schwung zu holen und so ihre Geschwindigkeit zu steigern.

Die Sonde passierte zuvor am 5. September 2008 den 5 km großen Asteroiden Steins in einer Entfernung von 1.700 km und soll im Juli 2010 den etwa 100 km großen Asteroiden Lutetia besuchen. Den Zielkometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko wird Rosetta allerdings erst im Jahr 2014 erreichen.
Rosetta wird um etwa 08:45h MEZ den geringsten Abstand zur Erdoberfläche von nur knapp 2.500 Kilometern über der Erdoberfläche erreichen. Dabei wird sie sich über dem Indischen Ozean nahe der indonesischen Insel Java befinden und mit einer Geschwindigkeit von mehr als 13 km/s an der Erde vorüberziehen.
Verzögerter Missionsstart
ESA, CNES, Arianespace
Ariane-5 Trägerrakete auf der Startrampe
Die europäische Kometensonde Rosetta wurde am 2. März 2004 an Bord einer Ariane-5G+-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou (Französisch Guyana) gestartet und soll im Jahr 2014 den periodischen Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erreichen, um als erster Kometen-Orbiter vor Ort Untersuchungen eines Kometenkerns durchzuführen. Dabei soll sogar der mitgeführte Lander Philae auf der Oberfläche des Kometenkerns aufsetzen.

Rosettas Start hätte ursprünglich eigentlich schon gut ein Jahr früher stattfinden sollen. Wegen eines Fehlstarts einer Ariane-5-Rakete im Dezember 2002 und der sich daraus ergebenden Überprüfung der Unfallursachen musste der Start damals verschoben werden. Das ursprüngliche Ziel - der Komet Wirtanen - war nicht mehr zu erreichen und ein anderes Ziel musste ausgewählt werden. Im Mai 2003 entschied sich die europäische Weltraumagentur ESA zu einer grundsätzlich neuen Planung des Missionsablaufs. Rosetta sollte nun den Schweifstern Tschurjumow-Gerasimenko ansteuern.
Lange interplanetare Reise zum Kometen
Rosettas Swing-By-Manöver an der Erde
Bei dem aktuellen Swing-By-Manöver im November 2009 handelt es sich um den letzten von insgesamt vier Planetenvorbeiflügen. Die Sonde wird hierbei zeitweilig beschleunigt und erreicht dadurch eine sonnenfernere Bahn, um letztlich nach einer zehnjährigen Reise ihren Zielkometen zu erreichen.

Während ihres ersten Swing-By an der Erde im März 2005 wurde die Geschwindigkeit von Rosetta um 19.400 km/h erhöht. Am 26. Februar 2007 erreichte die Sonde dann unseren äußeren Nachbarplaneten Mars, um von dort wieder zur Erde zurück katapultiert zu werden. Kurz nach ihrem zweiten Erdvorbeiflug am 11. November 2007 passierte Rosetta am 5. September 2008 den 5 km großen Asteroiden Šteins in einer Entfernung von nur etwa 800 km.

YouTube
Animerte Aufnahmen des Asteroiden Šteins

Im Anschluss an den letzten Swing-By an der Erde wird Rosetta zudem den etwa 100 km großen Asteroiden Lutetia am 10. Juli 2010 besuchen. Der minimale Abstand soll dann etwa 3.000 km betragen. Danach wird die Sonde für einige Jahre bis zur Ankuft beim Kometen Tschurjumow-Gerasimenko in einen Hibernation-Modus (Tiefschlaf) versetzt.

Ankunft im Jahr 2014

ESA, MPG, H. Uwe Keller
Am 30. April 2004 fertigte die OSIRIS- Kamera an Bord von Rosetta zu Testzwecken ein Bild des Kometen C/2002 T7 (LINEAR) an - es zeigt die deutlich erkennbare Koma des Kometen und einen Teil des insagesamt ungefähr 2 Millionen Kilometer langen Plasmaschweifs
Nach dem erfolgreichen Abschluss dieses Planetenbillards wird die Sonde den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko im Jahr 2014 erreicht haben. Rosetta befindet sich dann rund drei Astronomische Einheiten (450 Millionen Kilometer) von der Sonne entfernt. Die Sonde wird Ihre Eigengeschwindigkeit mit der des Kometenkerns synchronisieren und in eine Umlaufbahn um diesen einschwenken.

Zuerst wird Rosetta die Beschaffenheit des Kometenkerns präzise vermessen. Der Orbiter umrundet den Kometen dann weiterhin in einem Abstand von ein bis zehn Kilometern auf einer elliptischen Umlaufbahn und untersucht den Eisbrocken auf seiner Bahn um die Sonne.

Rosetta wird sich während der Mission gemeinsam mit dem Kometen der Sonne annähern. Es wird also möglich sein, die mit der Erwärmung zunehmende Ausgasung und Staubentwicklung und die Bildung des Kometenschweifs genau zu untersuchen. Ungefähr ein Jahr nach der Ankunft Rosettas am Kometenkern, wird der Komet im August 2015 seinen sonnennächsten Bahnpunkt (Perihel) erreichen.

Missionsverlauf

• 02.03.2004 - Start
• 30.04.2004 - Beobachtung des Kometen C/2002 T7 (LINEAR)
• 04.03.2005 - 1. Erdvorbeiflug
• 04.07.2005 - Beobachtung des Kometen Tempel 1 (Deep-Impact)
• 25.02.2007 - Marsvorbeiflug
• 13.11.2007 - 2. Erdvorbeiflug
• 05.09.2008 - Vorbeiflug am Asteroiden (2867) Šteins
• 13.11.2009 - 3. Erdvorbeiflug
• 10.07.2010 - Vorbeiflug am Asteroiden (21) Lutetia
• Mai 2011-Januar 2014 - Deep-Space-Hibernation
• Januar-Mai 2014 - Annäherung an den Kometen
• August 2014 - Kartografierung des Kometenkerns
• November 2014 - Landung von Philae auf dem Kometen
• November 2014 bis Dezember 2015 - Begleitung des Kometen um die Sonne herum

Wissenschaftliche Instrumente

NASA, JPL
Kern des Kometen Wild 2, den die Raumsonde Stardust während ihres nahen Vorbeiflugs aus einer Entfernung von 236 Kilometern am 2. Januar 2004 fotografieren konnte.
Rosetta verfügt über zwölf wissenschaftliche Instrumente zur Fernerkundung: Die Kameras und Spektrometer arbeiten in einem breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Mit Massenspektrometern, Instrumenten zur Isotopenanalyse und Staubanalysatoren soll die Zusammensetzung von Staub und Gasen erforscht werden, die aus dem Kometenkern freigesetzt werden. Ein Plasma-Detektor beobachtet die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind.

Der Höhepunkt der Mission wird die Landung der kleinen mitgeführten Sonde Philae auf dem Kometenkern sein. Philae soll der Prognose zufolge über ein halbes Jahr hinweg auf der Oberfläche des Kometenkerns funktionieren. Die eigentliche Rosetta-Mission soll bis zum Jahresende 2015 abgeschlossen sein.
Kometenlander Philae
ESA
Künstlerische Darstellung des Landers Philae der von Rosetta auf der Oberfläche des Kometen 67P/ Tschurjumow - Gerasimenko abgesetzt werden soll, um Analysen vor Ort durchzuführen
Ein an Bord der Sonde mitgeführtes Landemodul soll auf der Oberfläche des Kometen landen, während der Orbiter ihn auf seiner Bahn um die Sonne in geringer Distanz verfolgt. Aus der Umlaufbahn soll Rosetta die detailliertesten jemals von einem Kometenkern erstellten Aufnahmen anfertigen. Einen Monat lang wird Rosetta die Kometenoberfläche vorerst kartieren und somit einen geeigneten Landeplatz erkundschaften.

Das 100 kg schwere Landemodul Philae wird dann vom Orbiter auf die Oberfläche entlassen. Es soll weich auf der Oberfläche aufsetzen und sich vorerst mit einem Düsenantrieb an den Kometenkern drücken, damit es nicht zu einem Abprallen von der Oberfläche kommt. Diese Gefahr besteht, da der Kometenkern aufgrund seiner geringen Masse nur eine schwache gravitative Wirkung besitzt. Der Lander wird sich daraufhin mit zwei Harpunen und drei Eisschrauben im eisigen Material verankern.

Philae soll erstmals vor Ort die Zusammensetzung des Kometenkerns studieren. Das Landegerät soll insbesondere die Element- und Isotopenverteilung, organische Moleküle sowie Minerale und Eise untersuchen. Zudem wird der Lander Erkenntnisse über die Struktur und Oberflächen-Beschaffenheit des Kometen erlangen.

Das Landemodul wird etwa sechs Monate lang die Daten seiner acht verschiedenen Experimentiergeräte zum Orbiter übertragen. Es sollen sogar Proben aus der vereisten Kruste aus einer Tiefe von mindestens 20 cm entnommen werden. Besonders gespannt sind die Forscher auf die Analyse der organischen Substanzen, die in vielfältiger Form in Kometen vorkommen und wahrscheinlich einst den Grundstoff für das Leben auf der Erde darstellten.
Dem Ursprung des Lebens auf der Spur
ESA / Giotto
Aufnahme des Kerns des Kometen Halley der ESA-Sonde Giotto aus dem Jahr 1986
Die europäischen Wissenschaftler haben sich mit Rosetta das Ziel gesetzt, einen Kometen aus unmittelbarer Nähe zu studieren und somit neue Erkenntnisse über die Geburt und die Entwicklung der Planeten und den Ursprung des Lebens auf der Erde zu gewinnen.

Kometen, die ihren Ursprung im Kuipergürtel und in der Oortschen Wolke weit jenseits der Bahnen von Neptun und Pluto haben, gehören zu den ältesten und am wenigsten veränderten Körpern des Sonnensystems. Forscher bezeichnen sie als Zeugen der Frühgeschichte des Sonnensystems. Diese urtümlichen Bausteine unseres Planetensystems sind ca. 4,6 Milliarden Jahre alt. Seit der Entstehung der Planeten zu dieser Zeit haben sich diese Eis- und Gesteinsbrocken weitestgehend nicht mehr verändert.

Die Rosetta-Mission baut auf den enormen Erfolg der ESA-Sonde Giotto auf, die am 13. Mai 1986 den Kometen Halley erreichte, und aus geringer Distanz (600 Kilometer Entfernung) zum ersten Mal eine fotografische Aufnahme eines Kometenkerns anfertigte. Der feste Kometenkern kann von der Erde aus nicht direkt beobachtet werden, da er in der Helligkeit der Koma verhüllt bleibt und selbst eine sehr geringe Oberflächenhelligkeit aufweist.
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