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Rosetta: Wir sind sehr ambitioniert

September 6th, 2008

Gerhard Schwehm (ESA)

Gerhard Schwehm (ESA)

Raumfahrer.net: Herr Schwehm, Rosetta steht kurz vor dem Vorbeiflug an Šteins. Sind Sie aufgeregt?

Gerhard Schwehm: Wir sind vor allem gespannt. Dies ist das erste wirklich wissenschaftliche Ereignis, das wir auf dieser Mission haben und es sollte alles funktionieren. Alles was wir bisher gemacht haben, war das Testen der Instrumente. Der Asteroidenvorbeiflug ist nun das erste wirklich wissenschaftliche Ziel der Mission und wir äußerst zuversichtlich, denn bisher ist alles im grünen Bereich.

RN: Warum möchte die ESA überhaupt zu toten Gesteinsbrocken fliegen?

GS: Tote Brocken können uns sagen, was vor langer Zeit im Sonnensystem passiert ist. Wir können mehr erfahren über eine Zeit, in der die Bildung der Planeten mehr oder weniger zum Abschluss gekommen ist. Das Hauptziel von Rosetta ist ein Komet, das in meinen Augen eines der primitivsten Objekte ist. Heute besuchen wir mit dem Asteroiden Šteins eine andere Objektklasse, die ursprünglich schon einmal zu einem größeren Brocken akkretiert war. Sie können uns mit ihrer chemischen Zusammensetzung Auskunft geben über die herrschenden Bedingungen während der Entstehung der Planeten. Beim Vorbeiflug an Šteins hoffen wir vor allen Dingen, Informationen über das Material sammeln zu können. Denn darüber können wir auch mehr über die Bildungstemperaturen lernen. Šteins gehört zur seltsamen Gruppe der E-Typ-Asteroiden, die aus sehr eisenarmem Silikatgestein bestehen. Dies weist auf eine Entstehung unter sehr hohen Temperaturen hin. Die Zusammensetzung des Materials weist zudem darauf hin, dass der Asteroid früher Teil des Mantels eines größeren Brockens …

RN: … vergleichbar mit der Erde …

GS: gewesen ist, wenn vielleicht auch nicht ganz so groß.

Als wir Šteins ausgewählt haben, dachten wir, es handele sich um einen ganz normalen Asteroid. Durch die bessere Beobachtungen, die natürlich immer eine Folge sind, wenn man ein solches Objekt als Ziel vorgibt, kam die Klassifizierung eines eher seltenen E-Typ-Asteroids heraus. Nun haben wir ein sehr gutes Infrarot-Spektrometer an Bord. Wenn wir uns also die Spektrallinien genauer ansehen, können wir herausfinden, welche Mineralien sich an der Oberfläche befinden.

Was ebenfalls immer sehr spannend ist, ist die Größe des Objekts. Wenn wir ihn von der Erde aus beobachten, haben wir immer eine gewisse Vorstellung von der Albedo [der Rückstrahlfähigkeit, d.Red.], die gekoppelt ist mit dem Radius. Wenn wir nun den Asteroiden direkt sehen, werden wir wissen, ob die geschätzte Größe wirklich stimmt oder völlig falsch war. Dies ist auch für die erdgebundener Beobachtung anderer Asteroiden wichtig.

RN: Wie ist der genaue Ablauf der Annäherung an Šteins?

Rosetta wird die Bahn von Šteins kreuzen und im kleinsten Abstand von 800 Kilometern auf dessen Sonnenseite an ihm vorbeifliegen. Unser Manöver ist vergleichbar mit einer Autofahrt, auf der man eine Burg sieht. Zuerst sieht man sie von vorn, wenn man aber direkt daran vorbeifährt, muss man den Kopf drehen, um sie weiter sehen zu können. Da alle Instrumente fest auf Rosetta montiert sind, müssen wir die Sonde drehen, wie wir unseren Kopf drehen. So können wir den Asteroiden aus allen Richtungen sehen und erhalten ein Bild vom gesamten Körper.

Physikalisch interessiert uns die Phasenfunktion, wie also die Reflexion abhängig ist vom Winkel des einfallenden Lichts. Auch das können wir mit dem Manöver erreichen. Dabei kommen wir auch am Punkt mit dem Phasenwinkel null vorbei, an dem Rosetta die Sonne direkt im Rücken hat. Der minimale Abstand von 800 Kilometern ist für die Instrumente das absolute Minimum beim Vorbeiflug. Wenn wir noch dichter heran gehen würden, könnte sich die Sonde nicht mehr schnell genug drehen.

Einer meiner Kollegen, der schon bei der Giotto-Mission [zum Kometen Halley im Jahr 1986, d.Red.] mit dabei war, sagte damals, wir müssten mit allen damaligen Ungenauigkeiten der Bahnparameter einfach auf den Kometen zielen, um möglichst dicht an ihm vorbeizufliegen. Wenn wir das heute machen würden, würden wir mit großer Wahrscheinlichkeit mit dem Asteroiden kollidieren. Damals war die Wahrscheinlichkeit dafür nur sehr gering, heute können wir tatsächlich so genau navigieren. Das ist vor allem auf die optische Navigation zurückzuführen.

RN: Wie würden Sie Rosetta mit anderen internationalen Missionen wie DAWN oder Hayabusa vergleichen?

GS: Gemessen an den Ambitionen ist Rosetta natürlich ein viel komplexeres Projekt. Zum einen haben wir mehr Instrumente an Bord und wollen sogar einen Lander auf dem Kometen absetzen, um seine Zusammensetzung genaustens zu untersuchen. Um die Sublimation an der Oberfläche abhängig vom Abstand zur Sonne zu verfolgen, müssen wir den Kometen dazu auch auf seiner Bahn verfolgen. Damit begeben wir uns in jedem Fall ins Neuland.

DAWN hat zwar ähnliche Instrumente an Bord wie wir, insgesamt aber nur vier. Die Mission untersucht zwei Asteroiden. Was Rosetta heute mit einem Vorbeiflug macht, wird DAWN über längere Zeiträume aus einer Umlaufbahn um die Körper tun.

Hayabusa war eher eine Technologiemission, die zu einem Asteroiden fliegen sollte, um hier eine Probe zu nehmen. Was sie mit zur Erde zurückbringt wird, interessiert mich auch. Die Sonde hat uns wunderbare Bilder aus nächster Nähe eines Asteroiden gebracht, die sich völlig von denen unterschieden, die uns die NEAR-Mission von Eros übermittelte.

Letztlich wollen aber alle Missionen unser Gesamtwissen vergrößern. Mit jedem Objekt, das wir besuchen, können wir viel lernen. Die eine Mission kostet mehr als die andere und setzt andere Schwerpunkte, aber alle zusammen bringen ein großes Bild. Deshalb kann man nicht sagen, dass wir besser sind.

RN: Wir sind gespannt auf die Ergebnisse, die uns Rosetta noch bringen wird und danken für das Gespräch.

Rosetta: Auf dem Weg zu Šteins

August 28th, 2008

Šteins am Morgen des 4. August 2008 gesehen von Rosetta. Während die helleren Punkte Sterne darstellen, sind die kleineren weißen Punkte Artefakte der CCD-Kamera.

Šteins am Morgen des 4. August 2008 gesehen von Rosetta. Während die helleren Punkte Sterne darstellen, sind die kleineren weißen Punkte Artefakte der CCD-Kamera. (ESA)

Unter den vielen Himmelskörpern, die Nikolai Stepanowitsch Tschernych am Krim-Observatorium entdeckte, war der 1969 entdeckte Šteins kein herausragender. Der russische Astronom konnte in seinem Leben 537 Asteroiden und viele Kometen entdecken. Der im Durchmesser etwa fünf Kilometer messende Šteins im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter gehörte eher zu den kleineren und wurde von Tschernych nach Karlis Šteins benannt, einem wichtigen sowjetisch-lettischen Astronomen des 20. Jahrhunderts.

In Kürze wird Šteins berühmt sein. Gegen 22.30 Uhr am Freitag, den 5. September erwarten die ESA-Mitarbeiter im Europäischen Weltraumkontrollzentrum in Darmstadt erste Signale vom Vorbeiflug von Rosetta an dem kleinen Asteroiden. Spätestens am folgenden Tag wird die ESA erste Bilder veröffentlichen. Der Flyby der Sonde gilt als wichtiger Test für die Mission. Auf dem Weg zu ihrem Zielkometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (C-G), den sie 2014 erreichen soll, ist Šteins der erste Asteroid, der noch dazu in einem besonders geringen Abstand von nur 800 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 8,6 km/s passiert wird. Um die nötige Geschwindigkeit für das Rendezvous mit C-G zu erreichen, musste Rosetta zuvor bereits zweimal das Erdschwerefeld und einmal das des Mars nutzen. Nach ESA-Angaben arbeitet Rosetta während des Vorbeiflugs an seinem Limit. So ist eine schnelle Rotation direkt vor der Annäherung notwendig, um die Instrumente zum Asteroiden auszurichten. Die Distanz zu Šteins stellt das absolute Minimum für eine sinnvolle Beobachtung dar.

Bis vor kurzem wusste man nur wenig über Šteins. Wegen der herannahenden europäischen Sonde wurde er jedoch etwas näher untersucht. Mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO gelang es einem Forscherteam um den italienischen Astronomen Fornasier im Jahr 2006, den Asteroiden anhand seines Spektrums und seines Albedos, also dem Anteil reflektierten Lichts relativ zum eingestrahlten, zu klassifizieren. Er gehört zu den E-Typ-Asteroiden, die zwar nur einen kleineren Teil aller Objekte des Asteroidengürtels ausmachen, in seinen äußeren Regionen aber mit bis zu 60% die Mehrheit stellen. Sie bestehen aus basaltischen Silikatmineralen, überwiegend Enstatit, das auch im Erdmantel besonders häufig ist. Der Schluss liegt also nahe, dass Šteins ein Vertreter von Asteroiden ist, die während der Kollision mit differenzierten planetenartigen Körpern entstand, die zumindest Ansätze eines Schalenaufbaus besaßen. Solche Kollisionen dürften im jungen Sonnensystem häufig vorgekommen sein, als deutlich mehr kleine Objekte unterwegs waren, als das heute der Fall ist.

Berühmte und für die unbemannte Raumfahrt einzigartige Aufnahme: Lander Philae fotografiert ein Solarpaneel der Muttersonde Rosetta und dahinter Planet Mars während des Vorbeiflugs im Februar 2007.  (ESA)

Berühmte und für die unbemannte Raumfahrt einzigartige Aufnahme: Lander Philae fotografiert ein Solarpaneel der Muttersonde Rosetta und dahinter Planet Mars während des Vorbeiflugs im Februar 2007. (ESA)

Zuletzt hatte Rosetta selbst Informationen über den in Sichtweite kommenden Asteroiden gesammelt. Um die von der Erde aus nur ungenau bestimmbare Flugbahn von Šteins zu spezifizieren, hatten die ESA-Techniker die Sonde mehrmals pro Woche ein Bild des Zielobjekts mit der optischen Kamera gemacht. Dadurch gelang es ihnen, die Genauigkeit bisheriger Daten deutlich zu verbessern.

“Je näher wir Steins kommen, desto präziser wird unsere Kenntnis seiner Position relativ zu Rosetta sein,” sagte Trevor Morley, Leiter des Rosetta Flugdynamik-Teams im Europäischen Weltraum-Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt. “Dank der Rosetta-Kameras werden wir immer präzisere Messungen bekommen, die uns erlauben, Rosettas Orbit gegebenenfalls noch einmal zu justieren, um einen optimalen Vorbeiflug am Asteroiden zu gewährleisten.”

“Obwohl wir das nicht erwartet hatten, war der Asteroid bereits zu Beginn der aktuellen Bahnberechnung ständig zu sehen und das trotz der großen Distanz”, sagte Andrea Accomazzo, Rosetta-Flugleiter im ESOC. “Die außergewöhnliche Auflösung der Osiris-Kamera ermöglichte ausgesprochen scharfe Aufnahmen, was eine exakte Bahnberechnung von Šteins zuließ.”

Die Navigation über optische Aufnahmen ist nicht neu, sie wurde erstmalig im Jahr 1961 von Eugene F. Lally vom Jet Propulsion Laboratory unter dem Namen Mosaic Guidance for Interplanetary Travel beschrieben. Für die ESA bedeutet der Einsatz bei Rosetta aber eine Premiere, deren Erfolg vor allem auf die hohe Auflösungseigenschaften der Hauptkamera an Bord zurückzuführen ist. Zuletzt unternahm Rosetta am 14. August eine Kurskorrektur, welche die Geschwindigkeit der Sonde um 12,8 cm/s relativ zu Šteins veränderte und die sich anhand der neu berechneten Bahndaten des Asteroiden empfohlen hatte.

Šteins bekommt zum ersten Mal Besuch von einer Raumsonde. Es ist vermutlich ein gewöhnlicher Tag für den Himmelskörper, der kaum etwas vom vorbeischießenden Technikgeschoss spüren dürfte. Auf dem blauen Planeten rund zwei astronomische Einheiten entfernt wird das Ereignis aber einigen Wirbel erzeugen. Raumfahrer.net berichtet natürlich zeitnah darüber.