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Lander Philae: Bereit und mit allen drei Beinen am Boden

Geschrieben am 12.11.2015, 17:51:38 in Kategorie: Mission "Rosetta" mit Lander "Philae"

Als Philae vor einem Jahr, am 12. November 2014, auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko landete, war er über 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. "Wir hatten fast 20 Jahre diese Mission begleitet, sie geplant und die Rosetta-Sonde und Philae durchs All geschickt - der Tag der Landung war dann schon sehr besonders", erinnert sich Philae-Projektleiter Dr. Stephen Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

Rund 60 Stunden arbeitete das Team des Lander-Kontrollzentrums des DLR mit Philae und seinen zehn Instrumenten an Bord, dann war dessen erste, aufgeladene Batterie erschöpft. Aufnahmen des akustischen SESAME-Experiments belegen nun: Der Lander steht an seiner schroffen Landestelle mit allen drei Füßen auf dem Boden. Mit der erneuten Annäherung der europäischen Rosetta-Sonde der ESA an den Kometen ist auch die Kommunikationseinheit des Orbiters wieder eingeschaltet und "horcht" auf ein Signal des Landers. "Es ist aber schwierig einzuschätzen, ob und wann wir Kontakt bekommen", sagt DLR-Wissenschaftler Stephan Ulamec.

245 Millionen Kilometer sind Komet und Lander zurzeit von der Sonne entfernt. "Pro Kometentag von 12,6 Stunden steht Philae im Moment rund vier Stunden in der Sonne", sagt Dr. Koen Geurts, technischer Manager des Landers am DLR. "Das reicht, um ihn mit Energie zu versorgen." Allerdings: Die Bedingungen auf dem Kometen - und somit die Möglichkeit, dass Philae Kontakt mit seinem Team am Boden aufnehmen kann - werden in den nächsten Wochen schlechter. "Durch die zunehmende Entfernung von der Sonne wird die zur Verfügung stehende Energie weniger, und auch die Temperatur im Inneren des Landers wird kälter." Minus 51 Grad Celsius kann Philae in seinem Inneren vertragen - sinkt die Temperatur unter diesen Wert, schaltet sich der Lander nicht mehr ein und ist nicht mehr betriebsbereit. Voraussichtlich spätestens im Januar 2016 wird dies der Fall sein - und Philaes Mission somit enden.

Schwierigkeiten mit dem Senden

Insgesamt sieben Mal meldete sich der Lander zwischen dem 13. Juni 2015 und dem 9. Juli 2015 und schickte Daten zu seinem "Gesundheitszustand". Seitdem schweigt Philae. "Eigentlich müssten seine Speicher noch mit wissenschaftlichen Daten voll sein, wenn er unsere Befehle empfangen und durchgeführt hat", sagt DLR-Ingenieur Koen Geurts. Nach den detaillierten Analysen der empfangenen Lander-Daten geht das Team des DLR davon aus, dass einer der beiden Empfänger und einer der beiden Sender auf Philae ausgefallen sind. Ein zweiter Sender scheint zudem nicht mehr fehlerfrei zu funktionieren. So hat Philae in seinen Datenpaketen auch Informationen zu einem Kometentag geschickt, an dem er nicht in Kontakt zur Erde stand - "Er war also in Betrieb, hat die Signale des Orbiters gehört, aber sein Sender hat sich nicht eingeschaltet". Dies würde auch erklären, warum die Kontakte mit Philae nur unregelmäßig und relativ selten zustande kamen.

Die größte Annäherung an die Sonne am 13. August 2015 hat Philae sicherlich gut überstanden, ohne zu überhitzen. Nachdem er von seinem ursprünglichen, sehr sonnigen Landeplatz nach der ersten Landung abprallte und schließlich an einem eher schattigen Platz zur Ruhe kam, steht er dort vor zu hohen Temperaturen geschützt. Wahrscheinlich wird er am sonnennächsten Punkt der Kometenbahn in 186 Millionen Kilometern Entfernung von der Sonne lediglich auf etwa 40 Grad Celsius erwärmt worden sein. Eine Temperatur, die dem Lander nicht schadet.

Strategien fürs Aufwachen

Um ein Aufwachen des Landers zu erleichtern, verfolgt das DLR-Team verschiedene Strategien. Unter anderem aktiviert es zum Beispiel das bisher ungenutzte Ersatz-Power-Subsystem - in der Hoffnung, dass dieses den wankelmütigen, verbleibenden Sender des Landers einschaltet. Zudem arbeitet das Team an einer Kommando-Sequenz, die Philaes Sender häufig ein- und wieder ausschaltet, um den Transmitter so aktivieren.

Sollte Philae aufwachen und einen stabilen Kontakt aufbauen, sind die DLR-Ingenieure und Wissenschaftler bereit. "Hat der Lander ausreichend Energie, können wir sehr schnell Fotos aufnehmen und Messungen mit den Instrumenten MUPUS, SESAME, Ptolemy, ROMAP und COSAC durchführen", erläutert Philae-Projektleiter Stephan Ulamec. "Diese Kommandos sind bereits vorkonfiguriert im Speicher von Philae." Eine sehr begehrte Bodenprobe zu nehmen - dies gelang im November 2014 nicht - würde allerdings zuverlässigere und besser vorhersagbare Kontakte zu Philae erfordern.

Grübeln übers Harpunensystem

Beschäftigt hat sich das Philae-Team auch mit dem Ausfall des Harpunensystems, mit dem Philae sich im Kometenboden hätte verankern sollen. Da die Harpunen nicht feuerten, prallte der Lander an der Kometenoberfläche ab und machte noch mehrere Hüpfer, bevor er am Landeplatz Abydos zum Stehen kam. "Eine Fehlerursache könnten die Filamente sein, durch die Strom fließt, um den Sprengstoff zu zünden, der wiederum die Harpunen auslöst", erklärt Stephan Ulamec. "Oder der Sprengstoff ist über die lange Zeit im Weltall degradiert. Vielleicht konnte keiner der vier Filamente die Zündung auslösen oder sie brannten durch, ehe es zur Zündung kam." Sollte Philae sich melden, könnte auch in Betracht gezogen werden, erneut zu versuchen, die Harpunen zu feuern. Da die Anker mit Temperatur-Sensoren und Beschleunigungsmessern versehen sind, könnten so zusätzliche wissenschaftliche Daten gewonnen werden.

Lauschen mit den Füßen

Sicher ist zumindest, dass Philae an seinem Landeort nicht ein Bein in den Himmel streckt. "Mit dem Instrument SESAME, das in allen drei Lander-Füßen Sensoren hat, haben wir das Hämmern von MUPUS gehört - und zwar in allen drei Beinen", erläutert DLR-Planetenforscher Dr. Martin Knapmeyer. Um die Beschaffenheit des Bodens zu untersuchen, nutzten die Wissenschaftler die Hammersonde MUPUS als laute Schallquelle. Die von MUPUS ausgelösten Schwingungen, die durch den Kometenboden verliefen, nahm SESAME auf. Damit wurden zum ersten Mal seit der Apollo-17-Mission in den 1970ern aktive seismische Messungen auf einem Himmelskörper durchgeführt.

Über zwei Stunden schaltete sich das seismische Instrument SESAME ein, während MUPUS - mit unterschiedlichen Schlagstärken - versuchte, in den Boden einzudringen. Das Erstaunliche: Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen erwies sich als extrem niedrig. "Bei massivem, blasenfreien Eis liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit bei knapp zwei Kilometern pro Sekunde, wir haben aber eine Geschwindigkeit von nur rund 100 Metern in der Sekunde gemessen." Das Material des Kometen müsste daher sehr porös und eher locker sein. Allerdings konnte MUPUS sich nur wenige Zentimeter tief in den Untergrund vorhämmern - und stieß somit auf eine unerwartet harte Oberfläche. "Das könnte daran liegen, dass die oberste Schicht besonders hart und gesintert ist und knapp darunter eine Schicht aus lockerem Material liegt", sagt DLR-Planetenforscher Prof. Tilman Spohn, der auch wissenschaftlicher Leiter des MUPUS-Instruments ist.

Auch wenn nicht alle Experimente exakt so durchgeführt werden konnten, wie geplant: "Die Mission ist auf jeden Fall ein großer Erfolg: Wir haben es geschafft, zum ersten Mal auf einem Kometenkern zu landen - das ist ein großer Schritt", betont der DLR-Planetenforscher. Fotos unmittelbar über der Kometenoberfläche, thermische Messungen direkt vor Ort, solche Messungen konnten so noch nie zuvor durchgeführt werden. "Das Schicksal war gar nicht so ungnädig mit uns - wir haben auf Churyumov-Gerasimenko eine ganz besondere Oberflächenmorphologie vorgefunden mit einem Reichtum an Strukturen wie Überhänge und Kratern, die wahrscheinlich durch Ausgasen entstanden sind, aber auch sanddünenähnlichen Strukturen oder schroffen Landschaften. Diese Dinge hatte man so nicht wirklich erwartet."

Quelle

DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.
Das DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V.) ist die deutsche Raumfahrtagentur. Es wurde 1969 durch den Zusammenschluss mehrerer Einrichtungen gegründet.

Webseite: http://www.dlr.de

Gute Reise Philae
Ein Bild von Rosettas OSIRIS-Kamera kurz nach der Separation des Kometenlanders Philae
© ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA
Der Komet 67 P am 20. Juli 2015
Dieses Bild von Churyumov-Gerasimenko hat die Navigationskamera (NavCam) an Bord der Raumsonde Rosetta am 20. Juli 2015 aus einer Entfernung von 171 Kilometern vom Zentrum des Kometen aufgenommen.
© ESA / Rosetta / NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0

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