Mission Rosetta der ESA. Max Camenzind Bildungswerk Dezember 2014

Transkript

1 Mission Rosetta der ESA Max Camenzind Bildungswerk Dezember 2014

2 Kometen verbreiten Angst und Schrecken. Giotto 1986: Komet Halley und sein Kern. Die Mission Rosetta der ESA: das Ziel: Komet 67P/Churyumov- Gerasimenko, genannt Tschuri ; 10 Jahre Flug; die Annäherung; Unsere Themen die Landung am 12. Nov. 2014; Ziele der Mission Rosetta und Resultate.

3 Komet Ikeya-Seki 1965 Der hellste Komet seit 75 Jahren

4 Zeichnung: Matthäus Merian (Theatrum Europaeum, Band 1. Ausgabe 1635, S. 119):.. ist ein schröcklicher Comet-Stern mit einem sehr langen brennenden Schwanz am Himmel erschienen und in ganz Europa mit sonderlichem Schrecken gesehen worden.... An etlichen Orten ist er an die 27. Tag / an etlichen Orten länger gesehen worden. / So hat nu diese schröckliche Fackel der Allmächtige Gott für einen Bußprediger an die hohe Fäste des Himmels gestellet / damit die Menschen sehen möchten / wie er sie wege der Sünd zustraffen / und seine Zorn-Ruthen über sie ergehen zulassen beschlossen

5 Der erste periodische Komet, den die Menschheit kannte, ist der berühmte Halleysche Komet. Seine Beobachtung ist schon in babylonischen Tagebüchern und in chinesischen Chroniken aus der Ära der Kriegführenden Staaten [ v. Chr.] beschrieben. Das Auftreten des Kometen im 5. Jh. traf zusammen mit der Invasion des Hunnen Attila und im 11. Jh. mit der Eroberung Englands durch die Normannen. Teppich von Bayeux ~1070.

6 Komet Halley 1910 Perihel: 0,586 AE Aphel: 35,082 AE Periode: 75,32 a

7 Komet Halley 1986 ESA Giotto Mission Kern des Kometen Komet Halley: Perihel: 0,586 AE Aphel: 35,08 AE a = 17,834 AE e = 0,967 P = 75,32 a i = 162 Letzter:

8 Bahn des Kometen Halley Lang gestreckte Ellipse Komet Halley

9 Kometeneinschlag: Tunguska

10 Strukturen eines Kometen Komet Hale-Bopp negativ

11 Kometen-Struktur Plasma-Schweif Mio. km Coma km Kerne von Kometen (Halley, Borelly, Tempel 1 und Wild2) Staub-Schweif 1 10 Mio. km Nukleus ~ 1-10 km Komet C/1995 O1 (Hale-Bopp) im März 1997

12 Kometen Kern 1-10 km; Lohse Zusammensetzung; Dichte geringer als Wasser Komet Wild2 Stardust 2004 Perihel: 1,59 AE Aphel: 5,306 AE P: 6 a 147 d D: 5 km

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14 Rosetta Europas Kometenjäger

15 Doku DLR: Mission Rosetta ESA

16 Der Name der Kometenmission Rosetta bezieht sich auf den Stein von Rosetta, mit dessen Hilfe die Hieroglyphen entschlüsselt werden konnten.

17 Projekt Rosetta beginnt 1985 nach Giotto Mission

18 Das Ziel: 67P/Churyumov-Gerasimenko Bild: Rosetta 3. Aug ,3 m / Pixel d = 285 km

19 Komet 67P Komet 67P: Perihel: 1,2432 AE Aphel: 5,689 AE a = 3,463 AE e = 0,6412 P = 6,44 a i = 7,04 P Rot = 12,4 h

20 10 Jahre Flug

21 67P Kometenbahn & Rosetta Landung 12. November 2014 Rendez-vous Januar 2014 Perihel-Durchgang August 2015 Ende der Mission Dezember 2015

22 Rosetta bei Astrium

23 Rosetta Start mit Ariane 5 / 2004

24 Der Mars, aufgenommen von Rosetta Auf ihrem Weg zum Kometen Churyumov-Gerasimenko passierte die Raumsonde Rosetta am 25. Februar 2007 den Planeten Mars. Das Bild zeigt eine globale Ansicht des Mars. Es wurde am 24. Februar 2007 aus etwa Kilometer Entfernung mit dem Teleobjektiv Kamerasystems OSIRIS.

25 Lander Philae an Rosetta

26 Lander Philae wird abgekoppelt

27 Plan: Lander Philae im Anflug

28 Missions-Ziele Dauer Mission: ~ 11 Jahre 4x Planeten Swing-bys (Erde, Mars) Cruise science: 2 x Asteroiden Erde/Mars fly-bys Science am Kometen: > 1½ Jahre in Orbit Lander absetzen 1 Launch Earth Swing-by 1/Earth Swing-by 2/Mars Swing-by 3/Earth Fly-by Steins Swing-by 4/Earth Fly-by Lutetia Rendez-vous comet Landing on comet

29 Wichtige Aufgaben der Mission sind: die globale Charakterisierung des Kometenkerns und seiner Oberflächenbeschaffenheit; die Bestimmung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung sowie der Isotopenverhältnisse, Art des Wassers; die Messung physikalischer Eigenschaften des Kometenkerns wie Struktur, thermische, elektrische und magnetische Eigenschaften; die Beobachtung der Entwicklung der kometaren Aktivität (Ausgasung) während der Annäherung an die Sonne und deren Wechselwirkung mit der kosmischen Umgebung.

30 71% Erdoberfläche durch Wasser bedeckt. Woher stammt Wasser?

31 Wet launch mass 3064 kg Solar power (300 W-8 kw) 24 x 10 N bipropellant thrusters 2 Navigation cameras, 2 Star trackers, 4 Sun sensors, 9 Laser gyroscopes, 9 accelerometers HGA of 2.2 m, MGA, LGA, S-X band Data storage 20 Gbits. Raumsonde Rosetta Page: 32

32 Die Instrumente auf Rosetta Grafik: CNES

33 Philae Landung Grafik: DLR

34 Geplante Landung von Philae

35 Lander Instrumente Grafik: CNES

36 Kometen-Kern OSIRIS 14. August 2014

37 7. August 2014 Bild: OSIRIS

38 24. September 2014/NavCam/OSIRIS Aus 28,5 km Entfernung

39 Größe des Kometen

40 Größenvergleich

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42 Montage aus vier Einzelaufnahmen, die die Navigationskamera (NavCam) an Bord der Raumsonde Rosetta am 28. Oktober 2014 vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gemacht hat. Sie entstanden aus etwa 7,7 Kilometern Entfernung zur Oberfläche des Kometen.

43 Ablauf der Landung auf Churyumov-Gerasimenko

44 Philae setzt auf dem Kometen auf Das Problem ist nicht, bei der Landung zu zerschellen - die auf der Erde 100 Kilogramm schwere Landesonde wiegt auf dem vier Kilometer großen Kometen nur wenige Gramm. Die Schwierigkeit besteht vielmehr darin, dass der Philae-Lander nicht wieder vom Kometen abprallt. (Video-Still aus "Mission ins Ungewisse II Der Kometenlander Philae")

45 Plan: Philae auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko Philae auf dem Kometen. Der Komet Churyumov-Gerasimenko ist ein Objekt aus dem Kuiper-Edgeworth-Gürtel, einer ringförmigen Region in unserem Sonnensystem außerhalb des Neptunorbits. Er bewegt sich heute auf einer elliptischen Bahn zwischen Jupiter und Erde um die Sonne und gehört damit zur Jupiter-Familie der Kometen.

46 Philaes Eisschrauben Sofort nach dem ersten Kontakt mit dem Kometen sollten zwei Harpunen vom Lander abgeschossen werden, die ihn am Kometen verankern. Philae ist so konzipiert, dass für fast alle wichtigen Funktionen im Fall eines Fehlers eine oder mehrere Ersatzlösungen existieren. So besitzt Philae eben zwei Harpunen und außerdem eine kleine Düse, die beim Auftreffen gezündet wird, um eventuelle Rückprallimpulse zu kompensieren.

47 Bestätigung der Abtrennung des Philae-Landers von Rosetta Um 10:03 Uhr (MEZ) wurde die erfolgreiche Abtrennung des Philae-Landers von der Rosetta-Sonde im ESA-Space Operation Centre (ESOC) in Darmstadt bestätigt. Die Signallaufzeit von Rosetta zur Erde beträgt 28 Minuten und 20 Sekunden, die eigentliche Separation hat um 09:35 Uhr (MEZ) stattgefunden.

48 Lander Kontrollzentrum am DLR

49 : Philae gelandet / DLR

50 Das Mosaik aus Bildern der OSIRIS-Kamera zeigt (von links nach rechts) Lander Philae bei seinem Abstieg in Richtung Kometen. Das um Uhr (UTC) aufgenommene Bild bestätigt, dass sich der Lander in Richtung Osten bewegte. Die endgültige Position von Philae ist noch nicht bekannt.

51 Rosettas Lander Philae ist am 12. November 2014 auf der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gelandet. Das zeigt dieses Bild, das vom CIVA- Kamerasystem an Bord des Landers aufgenommen wurde. Links im Bild ist eines der drei Landerbeine zu erkennen.

52 Kometen-Kern aus 3 km / ROLIS

53 Aus einer Entfernung von 40 Metern entspricht ein Pixel auf dem Foto nur noch 4 Zentimeter. Komet ist mit Staub (mm) und Geröll bedeckt. Kometen-Oberfläche 40m / ROLIS

54 Wasser auf Tschuri H 2 O oder HDO? Das meiste Wasser auf der Erde stammt von Kometen. So lautet die gängige Theorie unter Wissenschaftlern. Die "Rosetta"-Mission stellt diese Erkenntnis nun womöglich auf den Kopf. Laut einer Studie, die im Dezember 2014 im Wissenschaftsmagazin "Science" veröffentlicht wurde, hat das Minilabor "Philae" Proben des Kometen untersucht und herausgefunden: Das Wasser dort stimmt nicht mit dem überein, welches man auf der Erde findet. Kathrin Altwegg, Professorin an der Universität Bern und Mitglied der Mission, erklärt: "Das Verhältnis von schwerem Wasser zu leichtem Wasser ist drei Mal höher als auf der Erde. Das ist die höchste Dichte, die wir je im Sonnensystem gemessen haben."

55 Organische Moleküle auf Tschuri? Stephan Ulamec: Wir haben mit dem Instrument COSAC, mit dem Massenspektrometer, organische Substanzen identifizieren können im sogenannten sniffing mode, also Schnüffel-Mode, die Atmosphäre aufgenommen. Organische Substanzen könnten einst über Kometen die Erde erreicht haben und so eventuell die Entstehung des Lebens ausgelöst haben, so die Wissenschaftler. Als Philae wegen Sonnenmangels in den Ruhezustand gehen musste, hatte er mit Hilfe seiner Batterie schon etliches geleistet.

56 Kohlendioxid in VIRTIS-H-Spektren der Koma von 67P Die Messkurve zeigt die Detektion von Kohlendioxid in der Koma von 67P. Die Darstellung zeigt die Messungen (weiß) mit dem Kanal H des Spektrometers VIRTIS auf Rosetta im Vergleich zu Simulationen (Modell, blau), die eine sehr gute Übereinstimmung aufweisen. Die Molekülbanden zeigen die typische Struktur einer von Rotationsschwingungslinien.

57 VIRTIS-H-Spektren der Koma von 67P Das Spektrometer VIRTIS auf Rosetta hat Wassermoleküle in der Koma des Kometen nachgewiesen. Die Darstellung zeigt die Messungen mit dem Kanal H (weiß) im Vergleich zu Simulationen (Modell, rot), die eine sehr gute Übereinstimmung aufweisen. Die detektierten Molekülbanden zeigen die typische Struktur einer Kombination von Rotationsschwingungslinien.