25.02.2004 · Die europäische Raumsonde Rosetta ist auf dem Absprung zu einem Rendezvous mit dem Kometen Tschurjumow-Gerasimenko. Sie startet am Donnerstag auf eine lange Reise zu einem fernen Ziel.
Von Günter Paul
© Esa
Rosetta im Weltraumsimulator
Wie kam es dazu, daß vor etwa 4,6 Milliarden Jahren das Sonnensystem entstand? Aus welchem Material haben sich damals die Planeten und Kometen gebildet, und wie warm war es zu jener Zeit? Um Fragen dieser Art beantworten zu können, haben europäische Forscher, unterstützt von Wissenschaftlern in den Vereinigten Staaten, für die Raumfahrtbehörde Esa die Kometensonde Rosetta entwickelt, die am Donnerstag morgen von Kourou/Französisch-Guayana aus in den Weltraum gebracht werden soll. Ziel dieses ehrgeizigen Vorhabens ist der Komet Tschurjumow-Gerasimenko, den die Sonde - wenn alles nach Plan geht - in gut zehn Jahren erreichen wird.
Rosetta ist nach der Stele benannt, die Soldaten Napoleons im Jahr 1799 im Nildelta entdeckten. Auf diesem Stein von Rosetta ist ein und derselbe Text in zwei Sprachen, aber drei Schriften verewigt. Das half dem französischen Historiker Jean-François Champollion, die ägyptischen Hieroglyphen zu entschlüsseln.
Rückzieher Amerikas
Nach den ersten Plänen sollte Rosetta zwei Landegeräte auf einem zunächst noch nicht bestimmten Kometenkern absetzen - ein europäisches und ein amerikanisches. Doch die Vereinigten Staaten zogen sich schon bald aus diesem Teil des Vorhabens zurück, und auch das Landegerät der Esa mußte rasch wegen finanzieller Schwierigkeiten gestrichen werden. Daraufhin entschlossen sich insbesondere die deutschen Kometenforscher und die Raumfahrtindustrie in Europa, ein eigenes Landegerät zu entwickeln. Es hat Anfang dieses Monats den Namen Philae erhalten. Auf der gleichnamigen Insel im Nil hatten die Ägyptologen einen Obelisken entdeckt, der unter anderen die Namen Kleopatra und Ptolemäus in hieroglyphischer Darstellung enthält. Diese führten Champollion bei der Entschlüsselung des Steins von Rosetta auf die richtige Spur.
Als Ziel für die Raumsonde wählte die Esa zunächst den 1,5 Kilometer großen Kometen Wirtanen aus, der die Sonne auf einer langgestreckten elliptischen Bahn umkreist. Eine solche Bahn hat den Vorteil, daß sich eine Raumsonde in großer Sonnendistanz dem Kern des Kometen nähern kann, bevor sich Koma und Schweif ausbilden. Anschließend kann sie das Objekt beim Vordringen in das innere Sonnensystem begleiten. Auf diese Weise läßt sich die Entwicklung des Kometen aus der Nähe verfolgen. Der Start von Rosetta war für den 21. Januar 2003 vorgesehen. Doch der Verlust einer Trägerrakete des Typs Ariane 5plus verzögerte das Vorhaben, so daß Wirtanen nicht mehr als Ziel in Frage kam. Als Ersatz haben die Forscher den vier Kilometer großen Kometen Tschurjumow-Gerasimenko gewählt, der 1969 entdeckt worden war und die Sonne in 6,6 Jahren einmal umkreist. Wie Wirtanen ist dieser Komet für eine große Raumsonde nicht direkt erreichbar, weil dazu die Kapazität der verfügbaren Raketen nicht ausreicht. Deshalb muß Rosetta während des Fluges, der die Sonde mehrmals um die Sonne führt, mehrfach Schwung holen - im März 2005, im November 2007 und im November 2009 an der Erde und im Februar 2007 am Planeten Mars.
Kleinplaneten erforschen
Zweimal wird Rosetta auf dem Weg zum Kometen den Asteroidengürtel durchqueren. Das verschafft ihr die Möglichkeit, an einem oder zweien der Kleinplaneten dicht vorbeizufliegen und sie aus der Nähe zu studieren. Welche Objekte man dafür wählt, hängt davon ab, wie sparsam die Sonde bis dahin mit dem Treibstoff für Kurskorrekturen umgegangen ist. Anschließend wird sich Rosetta bis auf 800 Millionen Kilometer von der Sonne entfernen.
Beim Rückflug in das innere Sonnensystem erfolgt im Mai 2014 das Rendezvous mit dem Kometen Tschurjumow-Gerasimenko, dessen Geschwindigkeit sich die Sonde mit einer Kurskorrektur anpaßt. Im August 2014 schwenkt sie in eine Bahn um den Himmelskörper in einem bis zu zehn Kilometern Höhe ein. Rosetta hat die Form eines 2,8 Meter hohen Aluminiumkastens, auf dem oben die Instrumente montiert sind. Zwei riesige Solarzellenflügel mit einer Spannweite von je 14 Metern werden den Strom für den Betrieb der Raumsonde liefern. An Bord befinden sich Kameras und Spektrometer, die im ultravioletten, im optischen und im infraroten Bereich sowie im Mikrowellenbereich des Spektrums arbeiten. Massenspektrometer sowie Instrumente für die Isotopen- und die Staubanalyse sollen die Zusammensetzung von Gas und Staub erforschen, während ein Plasmadetektor die Wechselwirkung des Kometen mit dem Sonnenwind ermittelt.
Landeplatz für „Philae“ suchen
Die erste Aufgabe von Rosetta wird es sein, den Kometenkern zu vermessen und zu kartieren und nach einem sicheren Landeplatz für Philae zu suchen. Sicherheitshalber hat man das Landegerät allerdings so konzipiert, daß ihm auch Bodenneigungen bis zu dreißig Grad nicht gefährlich werden können. Das Landemanöver ist für den November 2014 geplant. Es wird dadurch eingeleitet, daß der Lander vom Mutterkörper - dem Orbiter - sachte entgegen der Flugrichtung abgestoßen wird. Der Abstieg zum Kometenkern erfolgt aus etwa einem Kilometer Distanz, wobei die geringe Schwerkraft des Objekts dem Manöver zugute kommt. Sie ist so klein, daß ein Gegenstand auf der Oberfläche des Kerns, der sich mit einer Geschwindigkeit von nur einem Meter pro Sekunde nach oben bewegt, der Schwerkraft des kleinen Himmelskörpers entweicht. Das gälte auch für das Landegerät, das auf der Erde rund hundert Kilogramm, auf dem Kometenkern dagegen nur wenige Gramm wiegt.
Wenn eines der drei Beine von Philae den Himmelskörper mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde berührt, wird deshalb eine Harpune in dessen Oberfläche geschossen, die das Landegerät verankert. Eine zweite Harpune steht als Reserve bereit. Außerdem wird an der Oberseite des Landegeräts Gas aus einer Düse gepreßt, wodurch Philae auf den Kometenkern gedrückt wird. Das bei dem Manöver benutzte Dämpfungssystem, das hilft, sanft aufzusetzen, ist im vergangenen Jahr modifiziert worden, weil berücksichtigt werden mußte, daß Tschurjumow-Gerasimenko ein größeres Schwerefeld hat als Wirtanen.
Daten bis 2015
Zu den zehn Instrumenten von Philae, die den aus Eis und Staub bestehenden Kometenkern untersuchen sollen, gehört ein Bohrer, der Proben aus zwanzig bis dreißig Zentimeter Bodentiefe entnehmen kann. Diese werden dann an Bord erhitzt und anschließend von verschiedenen Meßgeräten analysiert. Philae ist unter anderem mit einem Alphateilchen/Röntgen-Spektrometer sowie mit Massenspektrometern und Gaschromatographen ausgerüstet. Hinzu kommen zwei Kameras, die Panorama-, Stereo- und Mikroskopaufnahmen liefern sollen, sowie Geräte zur Analyse der Struktur des Kometenkerns. Ein weiteres Gerät soll einen Stab zur Messung physikalischer Parameter wie Härte und Temperaturen in den Kometenkern hämmern. Man hofft, daß die Instrumente von Philae einige Monate lang intakt bleiben. Der Orbiter soll noch bis zum Dezember 2015 Daten liefern, wenn sich der Komet schon wieder auf dem Rückweg in die kälteren Zonen des Sonnensystems befindet.
Die 1993 beschlossene Rosetta-Mission - nach dem erfolgreichen Vorbeiflug von Giotto am Halleyschen Kometen im Jahr 1986 die zweite große Kometenmission und die bislang größte Herausforderung für die Esa - kostet insgesamt knapp eine Milliarde Euro, woran sich Deutschland am stärksten beteiligt hat. Als Hauptauftragnehmer hat EADS Astrium in Friedrichshafen den Orbiter gebaut, während das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Projektleitung für das Landegerät hat. Beim DLR in Köln-Porz ist auch das Kontrollzentrum beheimatet, das die erste Landung einer Raumsonde auf einem Kometenkern vorbereiten und betreuen wird.
