Kometenhaft Rosetta die erste Kometenlandung der Geschichte

Transkript

1 Kometenhaft Rosetta die erste Kometenlandung der Geschichte Stephan Ulamec German Aerospace Center, DLR

2 Rosetta Mission Rosetta ist eine ESA Cornerstone Mission zum Kometen 67P/Churyumov Gerasimenko 11 Orbiter Instrumente plus ein Lander Start: März, 2004 Ankunft: Mai 2014, Lander Separation: Nov. 2014

3 Rosetta - Philae Der Stein von Rosetta wurde 1799 während der Napoleonischen Ägyptenexpedition, nahe Rashid entdeckt. Er zeigt eine Inschrift aus der Zeit Ptolemaios V Epiphanes ( B.C) in Hieroglyphen, Demotisch und Giechisch. Der Obelisk von Philae zeigte die gleichen königlichen Kartuschen (Ptolemäos und Cleopatra) Mit doiiesem Text gelang es, Jean-Francois Champollion ( ) die ägyptischen Hieroglyphen zu entziffern (publiziert 1822). Der Rosetta Stein ist jetzt im British Museum; der Obelisk in Cornwall

4 Wissenschaftlicher Hintergrund Kometen bestehen aus dem ursprünglichsten Material im Sonnensystem, aus einer Zeit von vor etwa 4,6 Milliarden Jahren Die Analyse dieses Materials erlaubt Rückschlüsse auf die Geschichte des Sonnensystems Die Aktivität ist nicht gut verstanden (Wie bildet sich der Schweif?) In Kometen sind organische Substanzen enthalten. Auslöser für die Entwicklung des Lebens?

5 Historischer Hintergrund Kometen bringen Unheil und Verderben Naja.. Zumindest künden sie vom baldigen Weltuntergang.. oder einer verlorenen Schlacht

6 Discovery of 67P The Comet was discovered 1969 by K. Churyumov and S. Gerasimenko Close (0.05 AU) encounter at Jupiter February 1959 [perihel dropped from 2.7 to 1,3 AU] Discovery Image of 67P Churyumov-Gerasimenko, from 1969

7 Der Rosetta Orbiter Rosetta-Mission untersucht Komet Churyumov-G orbitiert um den Kometenkern Distanz zur Oberfläche: 5-50 km Instrumente an Bord: Kameras und Spectrometer (UV,VIS, IR, MW) Zusammensetzung von Staub und Gas Massenspektrometer Isotopenanalyse Staubanalysator Plasma, Wechselwirkung mit dem Sonnenwind Lander

8 Die Untersuchung eines Kometenkernsein wenig Geschichte Rosetta entstand aus der Idee einer Probenrücknahmemission CNSR Das Objekt der Begierde ist das pristine Kometenmaterial Messungen vom Orbiter legen Modelle zum Ausgasen zugrunde Messungen an der Oberfläche geben Ground Truth 8 Rosetta SWT Meeting, ESAC, June 2014

9 Historic Designs DLR/MPAe/FMI RoLand 1994 JPL/CNES Champollion 1994 JPL/CNES Champollion 1995 DLR/MPAe et al. RoLand Rosetta SWT Meeting, ESAC, June 2014

10 Lander Characteristica Landesystem Dämpfung der Landung Rotation und Höhenverstellung Verankerung mit Harpunen Hold-down Thruster Energie- und Thermalkonzept Solargenerator 11 W (bei 3AU) Primär- and Sekundärbatterie warme und kalte Bereiche Drill /Sampling Device Bohrtiefe ~20 cm Mehrfache Probennahme Geringe Erwärmung Daten und Kommunikation Central computer Data relay via Orbiter (16 kb/s)

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13 Lander FM Thermal-Vacuum Test in IABG, Oktober 2001

14 Rosetta Spacecraft inside ESTEC-TV Chamber Image by ESA/ESTEC

15 9. September, 2014 Landing Drawings: ESOC Folie 15 > Vortrag > Autor Dokumentname >

16 Die technische Herausforderung Weiche Landung auf einem Kometen Das hat bisher noch niemand versucht!.. Größe, Masse, Tag-Nacht Zyklus, Temperatur und Oberflächenbeschaffenheit des Kometen sind nur sehr schlecht bekannt. Langzeitbetrieb eines Landers im Weltall ohne RTG s (keine Plutoniumbatterien) 10 wissenschaftliche Instrumente an Bord eines 100 kg Lander

17 The Lander Consortium System contributions DLR (Köln, Braunschweig) MPG (Lindau, Garching) CNES (Paris, Toulouse) ASI (Rom, Matera) KFKI (Budapest) TU-Budapest STIL (Maynooth) FMI (Helsinki) RAL (Chilton) IWF (Graz) Instruments MPG (Lindau, Mainz, Garching) IAS, Orsay DLR (Köln, Berlin) Open University (Milton Keynes) KFKI (Budapest) FMI (Helsinki) Universität Münster LPG (Grenoble) Politecnico Milano

18 Landeszenario Abstoßen vom Orbiter Abstieg (ballistisch) Optionale Aktivierung des Kaltgassystems Lagestabilisierung durch Schwungrad Verankerung am Boden v o r, s e p E j e c t i o n m a n e u v e r v 0, l a n ² v 1 R O S E T A O r b i t e r v r o t, c o m e t

19 Landesimulationen LAMA Anlage im DLR-Bremen Pendeltests im MPS, Lindau

20 Penetration at Landing see Biele et al., 2009

21 Scientific Instruments Material Analysis COSAC (MPS) Ptolemy (OU) APX (MPCh/Uni DA) Cameras ÇIVA (IAS) ROLIS (DLR) Structure SESAME (DLR) CONSERT (IPAG) MUPUS (U. Münster) Plasma/Magnetic Environment ROMAP (TU Braunschweig) Sampling & Drilling Device SD 2 (Politecnico Milano) Folie 21 > Vortrag > Autor

22 Rosetta Launch

23 Ground Segment / Operations LCC Lander Control Center (DLR-Cologne) SONC Science Operations and Navigation Center (CNES-Toulouse) Rosetta Ground Segment: RMOC (ESOC), RSOC (ESTEC)

24 10 years of Cruise Mars swingby, February23 rd 2007; CA: km Šteins : September 5 th 2008 Lutetia: July 10 th 2010 Hibernation: Dec Mar 2014 Mars as seen by CIVA Bowshock at Mars; ROMAP Images by OSIRIS

25 Background Image: Comet P/Churyumov-Gerasimenko; Folie by > Herman Vortrag Mikuz / Crni > Vrh Autor Observatory ROSETTA Lander Philae Image: OSIRIS NAC (from 1950 km)

26 Comet 100 km pyramid 50 km pyramid Sun direction From pyramid orbits Sun direction Folie 26 > Vortrag > Autor Dokumentname >

27 Landing Site Selection: Technische Kriterien Landing site: Sonnenbeleuchtung Topologie Oberflächenrauigkeit Härte des Oberflächenmaterials Bahndynamik: Sichtbarkeit des Orbiters (RF Link) Pre & post-delivery Orbit möglich? Nominal & backup Abstiegstrajektorie möglich? Science Operations: Fist Science Sequence - FSS feasibility Long Term Science - LTS feasibility Dokumentname >

28 Possible Landing Areas Folie 28 > Vortrag > Autor

29 Background Image: Comet P/Churyumov-Gerasimenko; Folie by > Herman Vortrag Mikuz / Crni > Vrh Autor Observatory ROSETTA Lander Philae OSIRIS image

30 Background Image: Comet P/Churyumov-Gerasimenko; Folie by > Herman Vortrag Mikuz / Crni > Vrh Autor Observatory ROSETTA Lander Philae NAVCAM image

31 Selected Candidates for Landing Sites Folie 31 > Vortrag > Autor

32 Site I Relativ flaches Terrain am kleineren Lobe (Kopf) Gut zu erreichen Gut beleuchtet

33 Nächste Meilensteine Weitere Bahnmanöver um im Orbit um den Kometen zu bleiben Charakterisierung des Kerns und endgültige Wahl eines geeigneten Landeplatzes Landung ( ) Betrieb auf der Kometenoberfläche