Bildnachweis: ESA
Die Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation wird das erste Raumschiff sein, das jemals umkreist und dann auf einem entfernten Kometen landet. Es besteht jedoch eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich des Starts aufgrund eines Auffrischungsunfalls mit einer verbesserten Ariane-5 im letzten Monat. Das Raumschiff muss bis Ende Januar starten, um Wirtanen zu treffen. Andernfalls muss ein neues Ziel ausgewählt werden.
Die Rosetta der ESA wird die erste Mission sein, die auf einem Kometen umkreist und landet. Kometen sind eisige Körper, die sich durch das Sonnensystem bewegen und einen charakteristischen Schwanz entwickeln, wenn sie sich der Sonne nähern. Rosetta soll im Januar 2003 an Bord einer Ariane-5-Rakete aus Kourou, Französisch-Guayana, gestartet werden.
Die Entscheidung über den Starttermin wird bis Dienstag, den 14. Januar 2003 getroffen (siehe die Pressemitteilung 03/02 von Arianspace vom 7. Januar 2003 oder die Website http://www.arianespace.com). Das Missionsziel ist der Komet Wirtanen und die Begegnung wird 2011 stattfinden. Rosettas Name stammt von dem berühmten Rosetta-Stein, der vor fast 200 Jahren zur Entschlüsselung ägyptischer Hieroglyphen führte. In ähnlicher Weise hoffen Wissenschaftler, dass das Rosetta-Raumschiff die Geheimnisse des Sonnensystems aufdecken wird.
Kometen sind für Wissenschaftler sehr interessante Objekte, da ihre Zusammensetzung widerspiegelt, wie das Sonnensystem war, als es vor mehr als 4600 Millionen Jahren noch sehr jung und noch „unvollendet“ war. Kometen haben sich seitdem nicht viel verändert. Indem Rosetta den Kometen Wirtanen umkreist und darauf landet, sammelt sie wichtige Informationen, um den Ursprung und die Entwicklung unseres Sonnensystems zu verstehen. Es wird auch helfen herauszufinden, ob Kometen zu den Anfängen des Lebens auf der Erde beigetragen haben. Kometen sind Träger komplexer organischer Moleküle, die, wenn sie durch Stöße auf die Erde gebracht werden, möglicherweise eine Rolle bei der Entstehung lebender Formen spielen. Darüber hinaus könnten „flüchtige“ Lichtelemente, die von Kometen getragen werden, auch eine wichtige Rolle bei der Bildung der Ozeane und der Atmosphäre der Erde gespielt haben.
"Rosetta ist eine der herausforderndsten Missionen, die jemals durchgeführt wurden", sagt Prof. David Southwood, ESA-Wissenschaftsdirektor. "Niemand zuvor hat eine ähnliche Mission versucht, die sowohl für ihre wissenschaftlichen Implikationen als auch für ihre komplexen und spektakulären interplanetaren Raummanöver einzigartig ist." Bevor Rosetta 2011 ihr Ziel erreicht, wird sie die Sonne fast viermal auf breiten Schleifen im inneren Sonnensystem umkreisen. Während seiner langen Wanderung muss das Raumschiff extremen thermischen Bedingungen standhalten. Sobald es in der Nähe des Kometen Wirtanen liegt, werden Wissenschaftler es durch ein heikles Bremsmanöver führen. dann umkreist das Raumschiff den Kometen eng und lässt vorsichtig einen Lander darauf fallen. Es wird wie eine Landung auf einer kleinen, sich schnell bewegenden kosmischen Kugel sein, die derzeit eine fast unbekannte „Geographie“ aufweist.
Eine erstaunliche 8-jährige interplanetare Wanderung
Rosetta ist ein 3 Tonnen schweres Raumschiff vom Typ Box mit einer Höhe von etwa 3 Metern und zwei 14 Meter langen Sonnenkollektoren. Es besteht aus einem Orbiter und einem Lander. Der Lander ist ungefähr 1 Meter breit und 80 Zentimeter hoch. Es wird während der Reise zum Kometen Wirtanen an der Seite des Rosetta-Orbiters angebracht. Rosetta führt insgesamt 21 Experimente durch, 10 davon auf dem Lander. Sie werden während des größten Teils ihrer 8-jährigen Wanderung in Richtung Wirtanen im Winterschlaf gehalten.
Was macht Rosettas Kreuzfahrt so lang? Zum Zeitpunkt des Rendezvous wird der Komet Wirtanen so weit von der Sonne entfernt sein wie der Jupiter. Kein Launcher konnte Rosetta direkt dorthin bringen. Das Raumschiff der ESA wird durch Gravitationskicks, die von drei planetarischen Vorbeiflügen bereitgestellt werden, an Geschwindigkeit gewinnen: einer vom Mars im Jahr 2005 und zwei von der Erde in den Jahren 2005 und 2007. Während der Reise wird Rosetta auch zwei Asteroiden besuchen, Otawara (im Jahr 2006) und Siwa (in 2008). Während dieser Begegnungen werden Wissenschaftler Rosettas Instrumente für Kalibrierungen und wissenschaftliche Studien einschalten.
Lange Reisen in den Weltraum bergen viele Gefahren, wie z. B. extreme Temperaturänderungen. Rosetta wird die gutartige Umgebung des erdnahen Weltraums für die dunklen, kalten Regionen jenseits des Asteroidengürtels verlassen. Um diese thermischen Belastungen zu bewältigen, haben Experten vor dem Start sehr strenge Tests durchgeführt, um die Ausdauer von Rosetta zu untersuchen. Zum Beispiel haben sie ihre Außenflächen auf mehr als 150 Grad Celsius erwärmt und sie dann im nächsten Test schnell auf -180 Grad Celsius abgekühlt.
Wissenschaftler werden das Raumschiff vor dem Kometen-Rendezvous-Manöver im Jahr 2011 vollständig reaktivieren. Dann wird Rosetta den Kometen umkreisen, ein nur 1,2 Kilometer breites Objekt, während er mit 135 000 Stundenkilometern durch das innere Sonnensystem fährt. Zum Zeitpunkt des Rendezvous, rund 675 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, wird Wirtanen kaum Oberflächenaktivität zeigen. Das charakteristische Koma (die "Atmosphäre" des Kometen) und der Schwanz haben sich aufgrund der großen Entfernung von der Sonne noch nicht gebildet. Der Schweif des Kometen besteht aus Staubkörnern und gefrorenen Gasen von der Oberfläche des Kometen, die aufgrund der Hitze der Sonne verdampfen.
Rosetta wird sechs Monate lang die Kometenoberfläche ausgiebig kartieren, bevor sie einen Landeplatz auswählt. Im Juli 2012 wird sich der Lander aus einer Höhe von nur einem Kilometer selbst aus dem Raumschiff auswerfen. Das Aufsetzen erfolgt mit Schrittgeschwindigkeit - weniger als 1 Meter pro Sekunde. Unmittelbar nach dem Aufsetzen feuert der Lander eine Harpune in den Boden, um zu vermeiden, dass er von der Oberfläche zurück in den Weltraum springt. Dies muss geschehen, da die extrem schwache Schwerkraft des Kometen allein den Lander nicht festhält. Der Betrieb und die wissenschaftlichen Beobachtungen auf der Kometenoberfläche dauern mindestens 65 Stunden, können jedoch viele Monate dauern.
Während und nach den Landeroperationen wird Rosetta den Kometen weiter umkreisen und untersuchen. Rosetta wird das erste Raumschiff sein, das die Veränderungen in einem Kometen aus nächster Nähe beobachtet, wenn sich der Komet der Sonne nähert und sein Koma und seinen Schwanz wachsen lässt. Die Reise endet im Juli 2013 nach 10,5 Jahren Abenteuer, wenn der Komet der Sonne am nächsten ist.
Einen Kometen sofort studieren
Rosettas Ziel ist es, einen Kometen detailliert zu untersuchen. Zu den Instrumenten auf Rosettas Orbiter gehören mehrere Kameras, Spektrometer und Experimente, die bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten - Infrarot, Ultraviolett, Mikrowelle, Radio - und eine Reihe von Sensoren. Sie liefern unter anderem sehr hochauflösende Bilder und Informationen über Form, Dichte, Temperatur und chemische Zusammensetzung des Kometen. Rosettas Instrumente analysieren die Gase und Staubkörner im sogenannten Koma, das sich bildet, wenn der Komet aktiv wird, sowie die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind.
Die 10 Instrumente an Bord des Landers führen vor Ort eine Analyse der Zusammensetzung und Struktur des Oberflächen- und Untergrundmaterials des Kometen durch. Ein Bohrsystem entnimmt Proben bis zu 30 Zentimeter unter die Oberfläche und führt sie den „Zusammensetzungsanalysatoren“ zu. Andere Instrumente messen Eigenschaften wie oberflächennahe Festigkeit, Dichte, Textur, Porosität, Eisphasen und thermische Eigenschaften. Mikroskopische Untersuchungen einzelner Körner geben Aufschluss über die Textur. Darüber hinaus untersuchen Instrumente auf dem Lander, wie sich der Komet während des Tag-Nacht-Zyklus und während er sich der Sonne nähert, verändert.
Bodenoperationen
Daten vom Lander werden an den Orbiter weitergeleitet, der sie für die Abwärtsverbindung zur Erde beim nächsten Bodenstationskontakt speichert. Die ESA hat in New Norcia bei Perth in Westaustralien eine neue Weltraumantenne als Hauptkommunikationsverbindung zwischen dem Raumschiff und der ESOC Mission Control in Darmstadt installiert. Mit dieser Parabolantenne mit einem Durchmesser von 35 Metern kann das Funksignal Entfernungen von mehr als 1 Million Kilometern von der Erde erreichen. Die mit Lichtgeschwindigkeit übertragenen Funksignale benötigen bis zu 50 Minuten, um die Entfernung zwischen dem Raumschiff und der Erde zurückzulegen.
Das Science Operations Center von Rosetta, das für die Erfassung und Verteilung der wissenschaftlichen Daten verantwortlich ist, wird sich einen Standort bei ESOC und ESTEC in Noordwijk, Niederlande, teilen. Das Lander Control Center befindet sich im DLR in Köln und das Lander Science Center im CNES in Toulouse, Frankreich.
Rosetta bauen
Rosetta wurde 1993 als Mission ausgewählt. Das Raumschiff wurde von Astrium Deutschland als Hauptauftragnehmer gebaut. Wichtige Subunternehmer sind Astrium UK (Plattform für Raumfahrzeuge), Astrium France (Avionik für Raumfahrzeuge) und Alenia Spazio (Montage, Integration und Verifizierung). Das Industrieteam von Rosetta besteht aus mehr als 50 Auftragnehmern aus 14 europäischen Ländern und den USA.
Wissenschaftliche Konsortien von Instituten aus ganz Europa und den USA haben die Instrumente für den Orbiter bereitgestellt. Ein europäisches Konsortium unter der Leitung des Deutschen Instituts für Luft- und Raumfahrtforschung (DLR) hat den Lander zur Verfügung gestellt. Rosetta hat die ESA unter wirtschaftlichen Bedingungen im Jahr 2000 701 Millionen Euro gekostet. Dieser Betrag beinhaltet den Start und den gesamten Zeitraum der Entwicklungs- und Missionsoperationen von 1996 bis 2013. Der Lander und die Experimente, die sogenannte „Nutzlast“, sind nicht enthalten, da sie von den Mitgliedstaaten über die wissenschaftlichen Institute finanziert werden.
