Philae wird auf kleinerem Kometenkopf landen

Am 11. November wird möglicherweise Weltraum-Geschichte geschrieben. Wenn sich der Lander "Philae" beim Aufsetzen auf den Kometen "67P/Tschurjumow-Gerassimenko", kurz "Tschuri", nicht überschlägt, wenn er nicht im Mondstaub einsinkt oder in einer Gletscherspalte verschwindet, dann hat Stephan Ulamec alles richtig gemacht. "Wir haben nur einen Versuch", sagt der Leiter des Landemanövers. "Wir haben uns 20 Jahre auf diesen Moment vorbereitet. Am Tag der Landung entscheidet sich alles in wenigen Minuten."

Doch zuerst musste heute eine geeignete Landezone und ein Reserve-Landeplatz ausgewählt werden, aus fünf potenziellen Kandidaten haben Ulamec und sein Team am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt am Montagvormittag einen definitiven Landeplatz ausgewählt: Es wird eine Stelle am kleineren Kopf des Kometen, der Platz trägt die Signatur "J". Als Ersatz-Parkplatz für die Landersonde ist eine Stelle auf dem größeren Körper ausersehen ("C"). Für das Aufsetzen "brauchen wir auch Glück. Das wird keine gmahte Wies’n", sagte der gebürtige Salzburger Anfang des Monats im KURIER-Interview.

"J" hat eine für die Landung interessante Oberflächenstruktur und eine gute Beleuchtung bei der Rotation des Kometen. Für das Experiment "Consert", bei dem Radiowellen durch den Kometen zum Orbiter geschickt und wieder empfangen werden, ist diese Landesstelle günstig. Allerdings sind auch hier einige problematische Strukturen, größere Brocken, Brüche und Terrassen zu sehen, die das Landen auf "J" riskant machen.

Der Komet machte es den Wissenschaftler nicht leicht, seine Oberfläche ist alles andere als glatt: zahlreiche Risse, Hänge, Krater und Brocken sind in den derzeit verfügbaren Nahaufnahmen zu sehen. "Wenn man die außergewöhnliche Form und die globale Topographie des Kometen sieht, ist es sicherlich keine Überraschung, dass viele Gebiete gleich aus der Auswahl herausfielen", sagt Stephan Ulamec, Projektleiter für den Lander Philae. "Bei den verbliebenen fünf Kandidaten ist eine Landung nach ersten Abschätzungen technisch durchführbar. Die vorläufigen Flugbahnberechnungen zeigen dies. Außerdem bieten alle zumindest teilweise flaches Terrain und bei jeder Rotation des Kometen mindestens sechs Stunden Tageslicht, um den Lander mit Energie zu versorgen."

Also: die Qual der Wahl.

Ist das Gelände zu schroff und befinden sich beispielsweise Vertiefungen, Brocken von der Größe des Landers oder steile Hänge in dem Areal, ist eine Landung riskant. Da die Position des Orbiters, wenn er Philae in Richtung Komet absetzt, nicht exakt bestimmt werden kann, können die Wissenschaftler nämlich auch das Landegebiet nur mit einem Durchmesser von etwa einem Kilometer festlegen. Setzt der Lander nicht genau im angepeilten flachen Gebiet auf, könnte er im angrenzenden Gelände auf eine sehr raue Umgebung treffen. Neben dem Oberflächenreflief ist die Zahl der Sonnenstunden ein wichtiges Auswahlkriterium. Der Lander benötigt genügend Sonnenstunden, um nach einer 64-stündigen ersten wissenschaftlichen Untersuchungsphase über einen möglichst langen Zeitraum seine Batterien für seinen Betrieb und die weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen aufzuladen. Permanente Beleuchtung hingegen könnte wiederum ein Überhitzen des Landers zur Folge haben, und somit die Lebensdauer von Philae und seiner Instrumente deutlich einschränken. Der Lander ist nämlich für eine kalte Umgebung ausgelegt.

Nicht zuletzt muss die Position für das Absetzen auch mit dem Rostta-Orbiter erreichbar und eine regelmäßige Kommunikation mit Philae nach dessen Landung möglich sein, um unter anderem die gewonnenen Daten zur Erde zu funken. Und ginge es ausschließlich nach den Wünschen der beteiligten Wissenschaftler, würden diese sich vor allem ein möglichst aktives, ausgasendes, aber auch ursprüngliches Gebiet auswählen, in dem das Kometenmaterial seit der Entstehung unseres Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren kaum Veränderungen erfahren hat.

Allerdings: Den idealen Landeplatz, an dem ein flaches Terrain, genügend Sonnenstunden, eine gute Erreichbarkeit und optimale wissenschaftliche Bedingungen gewährleistet sind, entdeckte das Lander-Team nicht auf Komet Churyumov-Gerasimenko - und musste bei der Auswahl jeweils Vor- und Nachteile abwägen und einige "Kröten schlucken". "Es ist klar, dass wir Kompromisse eingehen müssen", betont DLR-Projektleiter Stephan Ulamec

Aus ursprünglich zehn möglichen Landeplätze A bis H entschied sich das Lander-Team im August für fünf Kandidaten auf dem Kometen, der aus einem kleineren Kopf, einem größeren Körper und einem schmalen, sehr aktiven Verbindungsstück besteht (daher rührt der Kosename "Badeente"). Drei der möglichen Landestellen (B, I und J) befinden sich auf dem kleineren der beiden Kometenteile, die beiden anderen (A und C) sitzen auf dem größeren Teil, dem Körper.

Bisher eine Erfolgsgeschichte ...

Für eine Mission, die seit 1994, inklusive Planung, Testphase, Bau und Flug, rund 1 Milliarde Euro gekostet hat, ist bei Rosetta bislang kaum etwas schief gegangen. Die Weltraumforscher haben es geschafft, den Orbiter samt Landelabor, nach 10-jährigem Flug in die Tiefen des Sonnensystems, auf die gleiche Bahn wie "Tschuri" zu bringen. Jetzt fehlen nur noch drei Kilometer bis zur ersten, hoffentlich weichen Landung auf einem Kometen in der Geschichte der Menschheit. Ulamec wird am 11.11. im Kontrollzentrum sitzen. "Es wird hektisch", sagt er, der das Kommando "Go" oder "No go" geben wird. Seine größte Sorge gilt der Beschaffenheit der 1 großen Landezone.

Wie schaut das Gelände in der Landezone aus?

Das wüssten die All-Forscher auch gern. "Wir landen auf einem Körper mit völlig unbekannter Oberfläche." Das Risiko des langsamen Abprallens wird durch den Einsatz von Harpunen reduziert. "Wir wissen aber nicht wie hart die Oberfläche ist." Als die Forscher den Lander vor 15 Jahren geplant haben, ging man von einer Oberfläche aus porösem Eis mit Staub drinnen aus, "wie schmutziger Firn. "Was wir in der Zwischenzeit gelernt haben, ist, dass zumindest die Oberfläche aus einer lockeren Staubschicht aufgebaut ist, Regolith, wie auf dem Mond. Unter ganz niedrigen Gravitationsbedingungen ist das so als würde man in Zigarettenasche einsinken. Allerdings wird der Staub durch das Einsinken komprimiert und der Untergrund sehr schnell härter. Wir fürchten also nicht, dass wir wie ein Stein im Neuschnee verschwinden, aber wir vermuten, dass das Material beim Landen sehr, sehr weich sein wird."

Warum "Tschuri"?

Ursprünglich war ein anderer Komet für Rosetta ausersehen. Nach der Explosion einer Ariane-Trägerrakete musste man allerdings umdisponieren. Ulamec: "Ein Komet wartet nicht." Bei der Suche nach einem aktiven, nicht ausgegasten Kometen fiel die Wahl auf "67P/Tschurjumow-Gerassimenko".

Warum hat "Tschuri" so eine seltsame Form?

"Kartoffel" und "Badeente" waren einige der ersten Assoziationen, als die Orbiter-Kamera "Osiris" im Juli die ersten Nahaufnahmen lieferte. Die Größe von 4 km war schon lange bekannt. Der dünne Verbindungsbereich könnte durch stärkere Ausgasungen an dieser Stelle entstanden sein oder durch einen Zusammenstoß zweier Kometen, die dabei nicht zerstört wurden.

Ist "Rosetta 2" geplant?

Die jetzige Mission bringt das Labor zum Kometen. Der nächste Schritt in der Kometenforschung wäre es, 100 Gramm eines Kometen auf die Erde zu bringen und dort zu untersuchen. Unter Forschern wird die aktuelle Sonde "Rendezvous"-Maschine genannt. Ulamec, launig: "Beim ersten Rendezvous schleppt man selten was ab."

Zur Person:

Stephan Ulamec: Der Salzburger arbeitet am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln. Der Experte ist sich nicht zu schade, Laien seinen Job zu erklären, etwa indem er klarmacht, dass er die Landung auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko nicht mit dem Joystick lenken wird, schon wegen der halbstündigen Signalverzögerung.
hblogs.esa.int/rosetta/

Pascale Ehrenfreund: Pascale Ehrenfreund ist Astrobiologin und steht seit 2013 an der Spitze des Wissenschaftsfonds FWF. Anfang September trat sie in beiden Funktion bei der Veranstaltung „Kometenhaft“ der Dialogreihe „Am Puls“ auf, die von FWF und der Agentur PR&D organisiert wird, um den Stellenwert der Grundlagenforschung zu verbessern. www.fwf.ac.at

Rund 20 Experimente werden nach geglückter Landung auf 67P/Tschrujumow-Gerassimenko laufen, etliche mit österreichischer Beteiligung. Das Institut für Weltraumforschung IWF in Graz ist allein an fünf wissenschaftlichen Instrumenten der Mission beteiligt. "Wir können die ersten Daten kaum erwarten", sagt daher auch Institutsleiter Wolfgang Baumjohann. Weitere involvierte Institutionen: Austrian Institute of Technology (AIT), Joanneum Research, RUAG Space Austria, TU Wien. Sie alle waren u.a. am Bau von "Midas" (Micro-Imaging Dust Analysis System) beteiligt. Ein Atomrastermikroskop an Bord von Rosetta, das die Gestalt kleiner Staubpartikel vermisst, und zwar auf einige Nanometer genau (ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters). Während "Midas" die Struktur dieses Staubs untersucht und ein 3D-Bild erstellt, soll ein anderes Experiment, „Cosima“, die chemische Zusammensetzung des Staubs herausfinden. Das IWF hat die zugehörige Steuerungselektronik entwickelt, vom AIT stammt die Ionenquelle.
FWF-Präsidentin Pascale Ehrenfreund ist zum einen Mitglied des Wissenschaftlerteams, das "Midas" entwickelt hat, zum anderen arbeitet sie auch in der Gruppe, die für den Versuch „Cosac“ (Cometary Sampling and Composition Experiment“) auf dem Lander "Philae" verantwortlich ist. "Cosac" nimmt nach der Landung Proben des Kometen und soll organische Stoffe identifizieren. Das mithilfe eines Bohrers aus 20 cm Tiefe entnommene Material wird erhitzt und die Inhaltsstoffe werden gaschromatographisch und gasspektrometrisch aufgetrennt. "Wir suchen in erster Linie nach Aminosaäuren", sagt Ehrenfreund.

Uraltes Problem

Am Ende des Tages wollen die Forscher der Lösung eines uralten Problems näher kommen: Wie ist das Leben auf der Erde entstanden? „Das ist unheimlich wichtig für uns alle“. Aber ausgerechnet auf einem Eisbrocken in einer kalten Ecke des Sonnensystems soll die Antwort schlummern? Möglich wäre es. In der -reichen, extrem unwirtlichen Atmosphäre der frühen Erde konnten sich noch keine Aminosäuren bilden. Eine Möglichkeit wie Leben trotzdem gelingen konnte, sind Kometeneinschläge, die die entscheidenden Ausgangsmaterialien mitbrachten: Wasser, organische Moleküle und Mineralstoffe.

Ehrenfreund wird am 11.11. im Kontrollzentrum in Darmstadt live dabei sein, allerdings im Hintergrund. „It’s your show“, sagt sie zu Stephan Ulamec, „ich lande ja nicht“. Auf die Frage, ob er, Ulamec, nervös sei, antwortet sie, Ehrenfreund: „Er ist nie nervös.“ Kein Nachteil bei der ersten Landung auf einem Kometen in der Geschichte der Menschheit.