Kometenlander Philae: Überraschende neue Erkenntnisse

Überraschende neue Erkenntnisse zum Kometenlander Philae, der 2014 von der europäischen Sonde Rosetta auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko abgesetzt wurde und dann verloren ging. Man hat nachträglich eine ‚Aufschlagstelle‘ identifiziert und neue Erkenntnisse aus den Daten ziehen können.


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Der Kometenlander Philae

Am 12. November 2014 gab es eine Premiere: Der Kometenlander Philae wurde von der Sonde Rosetta auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko abgesetzt. Die Landung klappte zwar, aber die Landeeinheit “hüpfte” mehrfach über die Oberfläche des Kometen und landete in einer schattigen Felsspalte.

Philae Endposition
(Philae Landestelle, Quelle: ESA)

Daher konnte die Bordelektronik nur für mehrere Stunden betrieben werden. Nachdem die Batterien erschöpft waren, verstummte der Lander nach 3 Tagen. Die Solarzellen lieferten keinen Strom, um die Akkus aufzuladen. Der Lander galt seit diesem Zeitpunkt als verschollen. Die Sonde Rosetta umkreist seit diesem Zeitpunkt den Kometen und fertigte zahlreiche Fotos der Oberfläche an. Später wurde die Landestelle von Philae auf Fotos identifiziert (siehe Kometenlander Philae “gefunden”). Bei Interesse: In den deutschsprachigen Artikeln hier, hier und hier gibt es weitere Informationen.

Neue Erkenntnisse zur 2. Aufschlagstelle

Die Wissenschaftler werten immer noch die Fotos und Messdaten aus, die vom Kometenlander sowie der Rosetta-Sonde übermittelt wurden. Vor allem interessierten die Forscher die Stellen, an denen der Lander aufgeschlagen, dann aber wegen der geringen Schwerkraft wieder weggehüpft und an einer weiteren Stelle aufgeschlagen war. Die erste Aufschlagstelle war frühzeitig aus Fotos der Muttersonde bekannt, und die Ruheposition im Schatten eines Felsens hatte man ja auch gefunden. Nachfolgendes Video zeigt eine Animation der Aufschlagstellen der Sonde.

(Quelle: YouTube)

Eine neue Studie unter der Leitung von Laurence O’Rourke von der Europäischen Weltraumorganisation ESA enthüllt eine weitere Stelle, an der Philae den Kometen 67P berührte. Der Lander war wohl beim 2. Aufprall mit einer Klippenkante zusammengestoßen, wo er abprallte und schließlich an der leider im Schatten liegenden Stelle auf der Seite liegen blieb.

Die Sensoren des Landers zeigten jedoch an, dass er die Oberfläche dieser Klippe aufgeschürft haben musste. Es gab die Hoffnung, dass dadurch ein Teil des darunter liegenden alten Eises freigelegt worden sein könnte. Die Wissenschaftler und Ingenieure mussten nur herausfinden, wo diese Stelle des zweiten Aufpralls zu finden wäre.


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Die Daten des Magnetometer, ROMAP, des Landers erwiesen sich bei der Analyse als entscheidend. Die Wissenschaftler konnten Spitzen in den Daten ermitteln, die durch die Bewegung des Auslegers relativ zum Gehäuse des Landers verursacht wurden. Dies gab dem Team eine Vorstellung davon, wie lange Philae bei der Landung in das Eis eingedrungen sein musste.

Pilae: 2. Aufschlagort und Landestelle
(2. Aufschlagstelle (grün) und endgültige Position (blau) von Philae, Zum Vergrößern klicken, Quelle: ESA)

Durch die Kombination der Daten der Instrumente an Bord der Rosetta-Sonde mit den Daten, die vom Philae-Lander übermittelt wurden, konnte das Team schließlich den Ort 30 Meter von der endgültigen Position des Landers entfernt lokalisieren. In obigem Foto ist die Aufschlagstelle (grün) und die endgültige Position (blau) von Philae markiert.

Die Forscher tauften die Stelle “skull-top ridge” (Schädeldachkamm). Nach der Landung erschien in dieser Spalte ein heller Fleck, so, als ob Oberflächenstaub entfernt worden wäre, um das Wassereis in dem Felsbrocken freizulegen. Spektraldaten von Bildern bestätigen, dass der helle Fleck größtenteils aus Wassereis besteht. Während Wassereis einen beträchtlichen Teil der Kometen ausmacht – besteht die Oberfläche eines Kometen aus einer Staubschicht. Die Größe des Kratzers, die die Sonde auf der Klippe hinterließ, lässt Rückschlüsse über die Beschaffenheit des Kometen zu.

Der anfängliche Aufsetzpunkt von Philae lag an einer flachen Stelle, die wahrscheinlich von einer dicken Staubschicht bedeckt war. Dann traf der etwa Kühlschrank große Lander auf die Klippe, um dann endgültig in der schattigen Felsspalte zu landen. Das Team schätzt die Tiefe der vom Lander an der Klippe hinterlassenen Delle auf etwa 25 Zentimeter. Anhand der aufgezeichneten Geschwindigkeit des 100-Kilogramm-Landers konnte die Festigkeit des Felsblocks berechnet werden. Das Team kam zum Schluss, dass der scheinbare ‚Felsbrocken‘ tatsächlich etwa so weich wie flauschiger Schnee auf der Erde war.

Der hohe Gehalt an Wassereis und CO2-Eis täuscht, wenn der Komet auf Fotos kompakt, wie ein harter, gefrorener Block ausschaut. Der Komet ist extrem porös, denn rund 75 Prozent seines Volumens sind Leerräume zwischen Eiskörnern und Staub. Ohne eine starke Schwerkraft können Kometen einfach keinen kompakten Kern bzw. Körper bilden.

Eine frühere, erste Schätzung der Materialstärke des Kometen, basiert auf den Daten des ersten Landekraters, wo Philae aufsetzen sollte. Diese Daten ergaben, dass die Oberfläche wesentlich robuster sein musste und eher dem Regolith unseres Mondes ähnelt. Aber dort lag wahrscheinlich eine dicke Staubschicht. Ein von Philae nach der endgültigen Landung durchgeführtes Bohrexperiment an einem Felsen ergab eine fast steinähnliche Festigkeitsschätzung, die alle anderen bei weitem übertraf. Aber es ist nicht klar, welches Material gebohrt wurde oder ob die Messung überhaupt genau war.

Die aktuelle Studie, die  in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt nicht nur die Schwierigkeiten der Landung auf Kometen oder kleinen Himmelskörpern. Es zeigt auch, dass die Stellen, wo künftig Proben genommen werden sollen, sorgfältig auszuwählen sind. Der Forscher der Universität von Arizona, Erik Asphaug, schreibt dazu:

Dies ist nicht das erste Missgeschick, das sich auf der Oberfläche eines kleinen Planetenkörpers ereignet, und es wird auch nicht das letzte sein. Leider deuten die Ergebnisse auch darauf hin, dass die besten Orte für Kometenproben nicht die flachen Ebenen sein werden, sondern entlang der neu freigelegten Bergrücken, Klippen und Geröllhalden, die schwieriger zu erreichen sind.

Das stellt Herausforderungen für künftige Missionen dar, denn alleine die versuchte Landung auf einer flachen Ebene erwies sich als schwierig genug und ging letztendlich schief, wie wir heute wissen. Bei Bedarf lassen sich weitere Details finden sich in der Studie hier und hier (mit weiteren Fotos), sowie in den englischsprachigen Artikeln hier und hier, die mir vorige Woche unter die Augen gekommen sind.

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