Vorbereiten zur Landung

  • 11. November 2014

Wenn Philae auf 67P aufsetzt, sind zahlreiche Instrumente aus Deutschland dabei.

Am morgigen 12. November 2014 soll sich das Landegerät Philae von der europäischen Raumsonde Rosetta trennen und einige Stunden später auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko landen. An Bord von Philae sind zehn Instrumente, die etwa 26,7 kg der 100 kg des Landers ausmachen, darunter thermoelektrische Sensoren des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien in Jena. Diese messen nach der Landung berührungslos die Oberflächentemperatur des Kometen auf ein Zehntel Kelvin genau.

Thermoelektrischer Sensor ohne Gehäuse (Bild: IPHT)

Abb.: Thermoelektrischer Sensor ohne Gehäuse (Bild: IPHT)

Der Sensorkopf hat einen Durchmesser von etwa zehn Millimetern. Er ist auf einer Strebe des Landemoduls in einer Höhe von zirka einem Meter über dem Boden angebracht. Er misst die Wärmestrahlung, den ein Quadratmeter der Kometenoberfläche emittiert. Die Sensoren zeichnen sich durch eine hohe Detektivität und Robustheit aus. Sie sind in einem vom IPHT angefertigten Spezialgehäusen für den Einsatz im Weltraum verkapselt. Eine Besonderheit dabei war das Gehäuse-Design, sodass die Sensoren im Weltall evakuiert werden konnten. Ein normales, berührendes Thermometer könnte die Temperatur auf dem Kometen nicht zuverlässig messen, da die Oberfläche des Kometen von Staub bedeckt ist.

Bereits 1995 kam das Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Vorhaben Rosetta auf die IPHT-Wissenschaftler zu. Daraus und aus weiteren Kontakten hat sich eine langfristige Kooperation auf dem Gebiet der Weltraum-Missionen entwickelt. So sind auch im Mars-Rover Curiosity Sensoren des IPHT verbaut. Für vier weitere Weltraum-Missionen stellen die Jenaer Wissenschaftler spezialangefertigte Sensoren zur Verfügung.

Auch in Mainz fiebern die Wissenschaftler um Göstar Klingelhöfer von der Johannes Gutenberg-Universität der Landung von Philae entgegen. Nachdem sie ihr Alpha-Röntgen-Spektrometer im April aus der Ruhepause geweckt haben, hat es in den vergangenen Monaten zahlreiche Tests absolviert. „Alle Tests sind sehr positiv ausgefallen. Wir waren wirklich angenehm überrascht“, erklärt Klingelhöfer. „Vor allem der Mechanismus, der das APXS auf die Oberfläche setzen soll, funktioniert bestens.“

Das kleine, etwa 500 Gramm schwere Alpha Particle X-Ray Spectrometer, soll auf Tschurjumow-Gerasimenko die chemische Zusammensetzung der Oberfläche bestimmen. Die Untersuchungen erfolgen durch die Bestrahlung mit Alphateilchen und Röntgenstrahlen. Gemessen wird dann die Rückstreuung der Teilchen. Daraus können die Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung ableiten und zum Beispiel das Vorkommen der wichtigen Elemente Kohlenstoff und Sauerstoff bestimmen. Eine Unwägbarkeit beim Absetzen des APXS auf die Kometenoberfläche sind die Elektromotoren. „Sie sind zwar speziell konstruiert, aber die Motoren können überhitzen“, so Klingelhöfer. Er hat zusammen mit seinem Kollegen Johannes Brückner und einem internationalen Team Tests durchgeführt, um eine Überlastung der Motoren zu verhindern. „Die Randbedingungen auf dem Kometen können allerdings anders aussehen als erwartet“, so Teamleiter Klingelhöfer. „Und vor allem muss Philae zuerst einmal sicher auf dem Kometen aufsetzen.“

Philaes zehn Instrumente in der Übersicht (Bild: ESA)

Abb.: Philaes zehn Instrumente in der Übersicht (Bild: ESA)

Klingelhöfer selbst wird das Ereignis am kommenden Mittwoch vom Europäischen Weltraumkontrollzentrum ESOC in Darmstadt aus beobachten. Andere Teammitglieder verfolgen das Geschehen beim Landerkontrollzentrum der DLR in Köln, wo auch die Daten des Landers auflaufen und vorläufig ausgewertet werden. Gegen 9.35 Uhr soll Philae von der Sonde Rosetta abdocken, gegen 17 Uhr wird mit einer Bestätigung der Landung gerechnet und dann sollen umgehend die wissenschaftlichen Untersuchungen am Landeplatz Agilkia starten.

Insgesamt sind 17 Nationen an der Rosetta-Mission beteiligt. Die Kosten für die Mission belaufen sich auf rund eine Milliarde Euro. Allein auf dem Lander Philae sind aus Deutschland MPIs in Mainz, Göttingen und Garching, die Unis Bochum und Münster, die TU Braunschweig und DLR-Institute in Berlin-Adlershof und Köln-Porz beteiligt.

IPHT / JGU / OD

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