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Sonde Rosetta auf Kometenkurs : Treffsichere Landung auf 6,4 Milliarden Kilometer in Vorbereitung

  • -Aktualisiert am

Rosettas Flug zum Kometen Bild: F.A.Z.

Die Sonde Rosetta bereitet ihre Landung auf dem Kometen Tschuri. Eine technische Meisterleistung der Raumfahrer in Darmstadt steht bevor. Doch wie lange wird der Treibstoff reichen?

          3 Min.

          Erstmals fliegt eine Sonde die Umlaufbahn eines Kometen an und bereitet die Landung des mitgeführten Roboters vor. Der Countdown läuft im Sekundentakt auf null. Absolute Stille im Raum. Außer der nun wieder hochzählenden Uhr ist nichts zu sehen. Ein leicht verlegenes Raunen geht am 6. August 2014, es ist genau 11.29 Uhr, durch die Reihen der Beobachter im Kontrollzentrum Darmstadt. Wenige Augenblicke später bricht doch noch Jubel aus, denn per Videoübertragung heißt es aus dem Kontrollraum: „Wir sind am Kometen!“

          Zumindest vorläufig. Noch ist die Sonde Rosetta der Europäischen Raumfahrtorganisation (Esa) rund 100 Kilometer entfernt vom Kometen 67P Tschurjumow-Gerasimenko, Kurzname Tschuri. Um diese Position zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter zu erreichen, flog die Sonde zehn Jahre und 6,4 Milliarden Kilometer durch das Sonnensystem. Als Rosetta im März 2004 mit einer Ariane-5-Rakete startete, ließ sich nur auf 10 000 Kilometer genau schätzen, wo sich Tschuri eine Dekade später befinden würde. Man ging davon aus, den Kometen mit den Bordinstrumenten zu erfassen, sobald die Sonde dem berechneten Treffpunkt nahe kommt – der Plan ist aufgegangen.

          Beschleunigung auf 40.000 km/h

          Der Anflug dauerte so lange, weil Rosetta erst Geschwindigkeit aufnehmen musste. Die Ariane-Rakete beschleunigte die drei Tonnen schwere Sonde zunächst auf 40.000 km/h. Doch noch war sie zu langsam, um den Kometen einholen zu können. In ausgeklügelten Swing-by-Manövern flog Rosetta in nahem Abstand dreimal an der Erde und einmal am Mars vorbei. Die Sonde wurde dadurch nicht nur schneller, die Flugbahn führte sie auch zur Beobachtung in die Nähe zweier Asteroiden. Dabei waren die Techniker auf die zwei Navigationskameras angewiesen, mit denen Rosetta auch Tschuri erfasst hat. Die Methode der optischen Navigation hatte die Esa noch nie zuvor eingesetzt.

          Rosetta wurde durch die Vorbeischwungmanöver so schnell, dass sie für die Annäherung an Tschuri bremsen musste. Anfang Mai begann eine Reihe von zehn Manövern. Insgesamt zwanzig Stunden lang feuerten die Steuerdüsen und verlangsamten die Sonde um etwa 2800 km/h. Das letzte dieser Bremsmanöver wurde am 6. August im Darmstädter Kontrollzentrum beklatscht, als Rosetta die Position in 100 Kilometer Entfernung zum Kometen erreichte. Nun ist die Sonde fast genauso schnell wie der Komet, der sich mit 55 000 km/h Richtung Sonne bewegt.

          „Wir kennen noch nicht alle Eigenschaften des Kometen“

          Frank Budnik und sein Team haben diese navigatorische Leistung vollbracht. Budnik ist Flugdynamikexperte der Esa und überwachte die vorläufige Ankunft der Sonde im Kontrollraum. Die Tage vor dem großen Moment hat er ziemlich wenig geschlafen, die kommenden Monate werden wohl noch anstrengender. Zweimal in der Woche, mittwochs und sonntags, wird Rosetta die Steuerdüsen anschalten. In einer dreieckigen Spirale kommt die Sonde dann dem Kometen stufenweise näher. „Von der Erde aus war es unmöglich, den direkten Kurs zu bestimmen“, sagt Budnik über den Anflug der Sonde. Nach jedem Manöver in der Dreieckspirale beginnt die Nachjustierung für den nächsten Steuerbefehl.

          Dieser wird ein einziges Mal am Computer simuliert und von zwei unabhängig arbeitenden Teams berechnet, die auf das gleiche Ergebnis kommen müssen. Ist der Befehl abgeschickt, heißt es warten. Die Signale benötigen bei der jetzigen Entfernung 22 Minuten in eine Richtung. Daher muss Rosetta Teilaufgaben autonom erledigen. „Wenn die festgelegte Lageposition noch nicht erreicht ist, zünden die Düsen automatisch länger, als wir vorgegeben haben“, sagt Budnik. Auch dreht sich die Sonde automatisch so, dass die Solarzellen in Richtung Sonne ausgerichtet sind, wenn dies erforderlich ist.

          Je näher Rosetta dem Kometen kommt, desto genauer wird die Datenlage für die Navigation. „Wir kennen noch nicht alle Eigenschaften des Kometen“, sagt der Esa-Mitarbeiter. Zwar registriere man bereits Gravitation, die habe jedoch noch kaum Auswirkung. Abzuwarten bleibe, wie stark die Anziehungskraft wird, wenn die Sonde näher kommt und der Komet zunehmend an Masse verliert.

          Wie lange reicht der Treibstoff?

          Er ist aber noch weit von der Sonne entfernt, die er in einer Umlaufzeit von sechseinhalb Jahren umkreist. Mit einem Durchmesser von nur etwa vier Kilometern hat der Komet wenig Gravitationskraft. Doch diese ist ungleich verteilt und schwankt, denn Tschuri ähnelt in seiner Form einer Badeente. Nun gilt es, die genaue Rotation, das Schwerefeld und den Schwerpunkt des Kometen zu bestimmen. Budnik kann für die Flugbahn auf den letzten Kilometern immer präziser werdende Daten von Messungen aus nächster Nähe verwenden.

          Letztendlich schwenkt Rosetta in einen Satellitenorbit in einigen tausend Meter Höhe ein, abhängig von der Aktivität des Kometen. Spätestens dann wird ein Landeplatz für den stationären Forschungsroboter Philae ausgewählt, der von November an etwa ein Jahr lang den Kometen untersuchen soll.

          Rückblickend hätte Budnik bei der Kursbestimmung selbst mit heutigem Wissensstand nichts anders machen wollen. Doch in nicht allzu ferner Zeit warten neue Aufgaben auf ihn, denn das Ableben von Rosetta ist absehbar. „Die Mission ist spätestens dann zu Ende, wenn der Treibstoff ausgeht.“ Wahrscheinlich wird die Sonde dann kontrolliert auf den Kometen stürzen.

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