ROSETTA: Endlich ganz angekommen!

BLOG: Go for Launch

Raumfahrt aus der Froschperspektive
Go for Launch

Au Mann. Wahrscheinlich ist noch nie in der Geschichte der Raumfahrt so viel Aufhebens um ein Manöver von nur ein paar Metern pro Sekunde gemacht worden. Aber gut – es war nun einmal das offizielle Ende des zehn Jahre währenden Transfers von der Erde zum Kometen 67P/C-G, und sowas gehört gebührend gefeiert. Die Medien denken das auch, denn die sind heute in Massen zum ESOC geströmt.

In einem – sehr gelungenen –  neuen Artikel auf der Rosetta-Wissenschaftsseite finden Sie nette Bilder, die die vergangenen Wochen zusammenfassen. Der Rosetta-Blog trägt eine animierte Sequenz aus 101 Bildern der NavCam bei:

Sequenz aus 101 Bildern der Rosetta-NavCam, geschossen zwischen dem 1. und dem 6. August in Abstängen zwischen 837 und 110 km, Quelle: ESA/ROSETTA/NAVCAM

Die folgende OSIRIS-NAC-Kamera zeigt den Stiefel von schräg links oben. Rechts ist der Schaft mit Krempe. Oben auf dem Schaft ist ein Loch. Logisch, da steckt man ja den Fuß rein. Im Ernst, das ist fantastisch. Es hat sich bereits in vorherigen Bildern angedeutet, dass es einen großen Krater oben auf dem Schaft gibt. Nur war das aufgrund der Blickrichtung und/oder der Beleuchtung da nicht so gut zu sehen wie hier. Der große Zeh ist ganz links (dies ist ja der rechte Fuß). Der Zeh liegt zur Hälfte im Schatten. Auch von der Ferse sieht man nichts. Man hat Sicht auf die linke Ferse, aber auch die ist im Schatten.

Auch die vorher zu sehende helle Stelle am rechten Spann, beim Übergang zum Schaft ist hier wieder als hellere und zudem auch noch glatte Stelle zu sehen. So etwas gab es ja auch auf der Sohle. Da sind zudem einige sehr merkwürdig aussehende Krater zu sehen. Einmal der über dem zweiten oder dritten Zeh. Ein Loch, umgeben mit einer etwas herausstehehenden, sehr glatten Fläche. Dann noch einige weiter den Fußrücken entlang in Richtung zur ausgedehnten glatten Stelle am Schaft. Es sieht nicht aus wie Einschläge, sondern so, als hätte lokal der Untergrund nachgegeben und es habe sich daraufhin der Talboden abgesenkt, wobei ganz oder teilweise rundherum steile Klippen stehen blieben.

OSIRIS-NAC-Bild vom Kern des Kometen am 3.8.2014, Quelle: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Das ist jetzt sehr interessant. Hier hat man eine richtig lange Belichtungszeit gewählt. Als Konsequenz ist der Kern selbst komplett überbelichtet, aber Sterne treten hervor, und wichtiger noch: der Ausstoß von Gas und Staub, der Licht zurück zur Kamera streut. Die Sonne steht hier ziemlich genau hinter Rosetta, ihr Licht scheint die Blickrichtung entlang.

Ich sehe hier mindestens zwei Jets. Sie befinden sich irgendwo in der linken Fußregion. Die Perspektive hier ist so, dass der Fuß von hinten nach vorne betrachtet wird. Es lässt sich trotz der Überbelichtung sagen, dass das so sein muss, weil der Schaft leicht nach links versetzt auf dem Fuß sitzt und weil die Krempe rechts weiter hinaussteht. Das Ejektamaterial kommt möglicherweise in der Region des linken Knöchels heraus, vielleicht aber auch weiter vorn am Fuß, aber aus der linken Fußseite.

Man könnte jetzt im Bild darüber schauen, ob man eine Stelle sieht, die als Austritt für einen kleinen Jet infrage kommt. Wenn es in einem halben Jahr oder so richtig los geht mit der Aktivität, dann wird man sehen, ob man heute richtig geraten hat, denn dann wird es abn der Stelle wahrscheinlich ordentlich heraus spritzen.

OSIRIS-NAC-Aufnahme des Kerns am 2.8.2014 aus 550 km Abstand mit langer Belichtungszeit von 330 s, die den Austritt volatilen Materials zeigt, Quelle: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Und hier noch einige Bilder in einem anderen Rosetta-Blog-Artikel. Das erste zeigt die glatte Stelle auf der Fußsohle in einer hohen Auflösung von 2.4 Metern pro Pixel und erlaubt den direkten Vergleich mit der glatten Stelle vorne rechts am Stiefelschaft bzw. Spann, siehe oben. Die zweite blickt am rechten Stiefelschaft herunter. Man sieht oben die Krempe und rechts den Fuß, dessen Zehenregion wieder links ist und von Schaft und Krempe verdeckt wird. Zu sehen ist also die rechte Ferse.

Erstaunlich, wie gut das Stiefelmodell die Lokalisierung unterstützt.

OSORIS-NAC-Aufnahme der glatten Region an der Sohle, vom 6.8.2014, 13 km Abstand, Auflösung 2.4 Meter pro Pixel, Quelle: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
OSIRIS-NAC-Aufnahme vom 6.8.2014, Anstand 120 km, Aufloösung 2.2 Meter pro Pixel, ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
Michael Khan

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

15 Kommentare

  1. Die glatte Region an der Sohle erweckt den Eindruck, als wäre dort irgendwann Wassereis aufgetaut und das entstehende Wasser hätte sich dann mit Staub zu einer Art Schlamm vermischt.
    Der hätte dann ein weites Gebiet überschwemmt. Kann das sein? Im oberen Teil der Region links neben den einzelnen Felsen ist ansatzweise ein voll gelaufener Krater (?) zu sehen.

    • Nein, das kann nicht sein. Im Valuum ist es nicht möglich, dass Wasser lange genug im flüssigen Aggregatzustand verbleibt, um sich mit etwas zu vermischen (d.h., eine größere Mengen Staub in Suspension zu halten oder gar irgendwo hin zu fließen.

      Man sehe sich mal das Phasendiagramm von H2O an. Bei niedrigen Drücken ist die flüssige Phase nicht existent. Da erfilgt Sublimation direkt von der festen in die gasförmige Phase.

      Auf der Oberfläche des Kerns kann es kaum volatiles Material geben. Die Oberfläche wird bei jedem Periheldurchgang heiß. Volatiles Material, festes Kohlendioxid und Wassereis vermischt mit Silikaten, ist innerhalb des Kerns zu finden. Wennder Kern von außen erhitzt wird, sublimiert etwas von dem volatilen Material und tritt durch Spalten in der Schale aus. Dabei wird sofort die Fluchtgeschwindigkeit erreicht, das Zeug ist dann weg von der Oberfläche.

      Wenn der Komet aus irgendwelchen Gründen weit weg von der Sonne mal pupst, wie wir das im April erlebt haben, dann mag etwas von dem Gas an der kalten Oberfläche kondensirene. Das wäre aber dann eine hauchdünne Schicht Raureif und wie gesagt, keinesfalls eine Flüssigkeit.

    • Ich stelle mir vor, die glatten, quasi planierten Stellen im Sohlenbereich könnten die Folge von Aufschmelzvorgängen sein, welche das körnige oder kiesige Material miteinander verbacken lässt. Wenn sich eine Schmelze für längere Zeit bildet, sorgt sogar die geringe Schwerkraft des Kometen dafür, dass sich ein ebener Spiegel blidet.
      Das Problem mit dieser Erklärung ist allerdings, dass sie recht hohe Temperaturen erfordert – weit höhere Temperaturen als duch die Sonneneinstrahlung selbst in sonnennahen Gebieten zur Verfügung stellt. Vielleicht sind die Aufschmelzvorgänge ja Folgen von früheren Kollisionen.

  2. Die Oberfläche des Kometen hat irre Strukturen. Ich sehe überall Spuren der Sublimation, die bizarre Kanten von festerem Material herausgearbeitet hat. Die glatte Fläche an der Fußsohle hat ähnliche Strukturen wie die Lavaoberflächen der Mondmare. Also muss sich es um eine Art Flüssigkeit handeln, vielleicht ein Staub-Wasser-Eis-Gemisch, vielleicht stark salzhaltig, dass sich eine gewisse Zeit halten kann (sowas gibts auch auf Marshängen). Die Flüssigkeit/das Eis ist weg, geblieben ist der Staub/die Salzkruste. Es sind Risse und Verwerfungen zu erkennen. Auf der Oberfläche haften Felsbrocken, die sich sanft aufgesetzt haben und nur durch die sehr geringe Schwerkraft gehalten werden. Ein Stubs und sie fliegen weg. Eine Traumlandschaft!

  3. Zu den Jets aus dem Halsbereich – das finde ich wirklich überraschend. Denn 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ist nicht der erste hantelförmige Kometenkern mit weißem Hals – Hartley 2 sah ihm ziemlich ähnlich.

    Oh Überraschung: Hartleys Jet kamen aus den Hantelenden und nicht aus dem Hals. Man müsste sich jetzt überlegen, woran das liegen könnte. Wo liegt die Rotationsachse? Wo steht die meiste Zeit die Sonne? Wo wird es am wärmsten? Der weiße Hals von Hartley 2 wurde wohl als Niederschlagsgebiet für das Gasstaubgemisch interpretiert – deswegen sei er weiß gewesen.

    Man könnte jetzt im Bild darüber schauen, ob man eine Stelle sieht, die als Austritt für einen kleinen Jet infrage kommt. Wenn es in einem halben Jahr oder so richtig los geht mit der Aktivität, dann wird man sehen, ob man heute richtig geraten hat, denn dann wird es abn der Stelle wahrscheinlich ordentlich heraus spritzen.

    Die Frage ist, ob das Aktivitätsmuster bei 67P über den Periheldurchgang gleich bleibt. Ich bin mir ziemlich sicher, dass sich die Jets im Laufe der Zeit verlagern werden.

    Das nächste Jahr wird in jedem Fall sehr spannend.

    • Können wir denn jetzt wirklich sagen, dass die Austrittsstelle der Jets wirklich am Hals liegt? Das gegebene Bild lässt aufgrund der Perspektive keine abschließende Beurteilung zu. Gut, die beim MPS werden nicht nur ein Bild geschossen haben. Aus einer Serie solcher Langzeitbelichtungen, geschossen über einen Zeitraum von mehreren Stunden, sollte man zuordnen können, woher die Jets kommen.

      Ein anderer Kommentator hat in meinem Blog unlängst moniert, die NavCam-Bilder seien absichtlich nachbearbeitet, damit man darin Jets nicht entdecken kann. Ich habe aber nachgefragt und mir wurde gesagt, dass mit der NavCam solche Langzeitbelichtungen über mehr als fünf Minuten hinweg gar nicht möglich sind.

  4. Drei Laienfragen, danke für die Antworten im Voraus:
    Warum verwendet man eine annähernd dreieckige Umlaufbahn?
    Welches Triebwerk verwendet man, um diese Ecken zu erzeugen?
    Wieviel Treibstoff benötigt man für so eine Ecke?

    • @The Karl Bednarik:

      Das Wort Umlaufbahn sollte man eigentlich noch gar nicht verwenden. Es kam zwer gestern vielfach in der Presse, aber es trifft noch etliche Wochen nicht zu. Rosetta ist noch in einer heliozentrischen Bahn, die einen Formationsflug mit dem Kometenkern darstellt. Man kann durch kleine Triebwerksmanöver diese heliozentrische Bahn so verändern, dass es, in einem Referenzsystem, das mitdem Kometen mitrfliegt, so aussieht, als wäre die Bahn aus fast linearen Elementen zusammengesetzt, die sich langsam auf den Kern zubewegen. Dreieickig angeordnet erscheinen diese Trajektorienelemente deswegen, weil man verhindern muss, dass der Abstand vom Kometenkern sich wieder erhöht.

      Man könnte natürlich jetzt anstelle der gewählten Strategie einfach auf den Kern zufliegen. Aber da noch nicht einmal bekannt ist, welche Masse der hat, wäre das wohl etwas gewagt. Die gewählte Strategie hat den Vorteil, “fail safe” zu sein. Sie lässt eine zunehmend genauere Charakterisierung des Kerns zu. Aber wenn die Sonde in den Safe Mode geht oder sonst etwas unvorhergesehenes passiert, brennt nichts an. Schlimmstenfalls fällt eine der Umlenkmanöver aus und die Sone bleibt in einer sicheren Bahn, die keine Schattendurchgänge und kein Kollisionsrisiko hat.

      Die Triebwerke, die dazu verwendet werden, sind die kleinen Triebwerke des Reaction Control System, die man für die Navigation und für manche Lageregelungsmanöver oder für das Endladen der Schwungräder verwendet. Rosetta hat kein großes Haupttriebwerk.

      • Lassen die neuesten Daten/Schätzungen über Masse und Form des Kometen überhaupt eine halbwegs stabile Umlaufbahn zu? Es könnte ja auch sein, dass in der Entfernung (einige 10 km?), in der die Gravitation des Kometen die der Sonne deutlich überwiegt, die Unregelmäßigkeiten des Schwerefeldes bereits so groß sind, dass nur sehr “wilde” Orbits existieren, die alsbald mit einem Einschlag enden.

        • Die Form des Kometenkerns dürfte, da keine sehr niedrige Bahn angestrebt wird, nicht allzu problematisch sein. Was die Masse betrifft, da wurde im Vorfeld mit einer Vielzahl von Annahmen gearbeitet, damit man sicher sein konnte, alle später auftretenden Fälle abzudecken. Ich hoffe doch, dass die Bandbreite der Annahmen auch die Realität umfasst.

          • Ich habe mal nachgerechnet, in welcher Entfernung vom Zentrum des Kometen zur Sonne hin sich die Gravitationskräfte gerade aufheben. Das wäre doch r_K^2 / r_S^2 = M_K / M_S (r_K,S: Abstand zum Kometen bzw. zur Sonne, M_K,S: Masse des Kometen bzw. der Sonne). Mit näherungsweise r_S = 5e08 km und den Werten für M_K und M_S aus der engl. Wikipedia (3.14e12 kg bzw. 2e30 kg) komme ich auf lediglich r_K = 0.6 km. Das ist noch im Kometeninnern; spricht nicht gerade für stabile Orbits in einigen 10 km Entfernung. Und selbst bei einer als 10 mal größer angenommenen Kometenmasse käme auch nur r_K = 2 km heraus. Habe ich mich vielleicht einfach verrechnet?

          • Sie haben den falschen Rechenansatz gewählt. Wenn Sie einfach den Term GMk/(Rk)² durch den Kometen (also Gravitationskonstante * Kometenmasse durch das Quadrat des Bahnradius bezüglich dem Kometen mit dem Term GMs/(Rs)², also Gravitationskonstante * Sonnenmasse geteilt durch das Quadrat des Sonnenabstands vergleichen, kommen Sie allerdings auf einen winzigen Kometenabstand, bei dem die Kometenanziehungskraft noch zu überwiegen scheint. Aber das kann man so nicht rechnen. Wenn sie dasselbe mal für die Erde und Sonne versuchen, stellen Sie fest, dass schon bei 260,000 km Bahnradius keine Bahn um die Erde möglich sein kann. Dann hätten Sie aber ein Problem, die Existenz des Monds in seiner Bahn zu erklären. Das kann also nicht der richtige Ansatz sein.

            Man kann als ungefähre Grenze für die Möglichkeit stabiler Bahnen vergleichen, wie sich GMk/(Rk)² zu GMS/(Rs-Rk)² verhält und den Wert für Rk, bei dem sich die beiden aufheben, etwa durch 2 teilen (ohne Herleitung). In Bezug auf das Erde/Sonne-System kämen Sie so auf etwa 700,000 km, die ungefähre untere Grenze der Weak Stability Boundary, in der Bahnen langsam chaotisch werden.

            Wenn der Komet eine Masse von 3.12E12 kg hat und 500 Millionen km von der Sonne entfernt ist, kämen Sie damit auf 235 km. Das ist sicherlich noch etwas hoch gegriffen, es berücksichtigt beispielsweise nicht die im Fall von Bahnen um Kometen sehr erheblichen Solardruckkräfte.

            Wie auch immer, 30 km Bahnradius erscheinen mir erst einmal nicht als ausgeschlossen. Es sei denn, ich hätte mich hier verrechnet. Kann natürlich immer sein.

      • Ja, das ist zutreffend. Europäische Satelliten und Raumsonden verwenden, wenn sie mit Bipropellant-Antrieb ausgestattet sind, immer MMH/MON. NASA-Raumfahrzeuge dagegen UDMH/NTO.

        • Ich versuche das mal zu übersetzen:

          UDMH = (CH3)2-N-NH2 = Unsymmetrisches Dimethylhydrazin,

          NTO = N2O4 = Distickstofftetroxid.

          Vorsicht, Humor.

          24 Düsen aus einer Platin-Rhodium-Legierung, also das wird die galaktischen Plünderer anlocken.

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