Rosetta und Philae: Wenn Science-Fiction zur Realität wird

Bildbeschreibung: Blick auf die gestörte Oberfläche desKomet Churyumov–Gerasimenkoaufgenommen mit der Rosetta-Kamera aus einer Höhe von einigen Kilometern. Wir verstehen, dass auf dieser chaotischen Oberfläche das Fahrwerk korrekt ausfahren musste, das Triebwerk Philae perfekt am Boden fixieren musste und die Harpunen synchron arbeiten mussten, um den Roboter am Boden zu fixieren. Bildquelle: Europäische Weltraumorganisation -ESA.

Der Philae-Roboter

Philae, der von der Rosetta-Sonde transportierte Roboter, landete am 12. November 2014 auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Der Roboter ohne Antrieb wurde um 9:35 Uhr Pariser Zeit in einer Entfernung von 22,5 km vom Zentrum des Kometen losgelassen und berührte 7 Stunden später mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 m/s den sandigen Boden des Kometen. Der Ort, an dem Philae landete, heißt Agilkia. Dies ist die erste jemals von einem Menschen unternommene Kometenlandung.

Um die Erde zu erreichen, benötigte das Signal zur Bestätigung dieser historischen Landung etwa 40 Minuten und traf um 16:03 Uhr ein. KOORDINIERTE WELTZEIT. Die Bestätigung wurde vom Rosetta-Orbiter übermittelt und gleichzeitig von der ESA-Bodenstation in Malargüe, Argentinien, und der NASA-Station in Madrid, Spanien, erfasst. Die ersten Daten der Instrumente des Landers wurden an das Navigationszentrum der Raumfahrtbehörde in Toulouse, Frankreich, übermittelt.

Die Landung auf einem so kleinen Kometen ist angesichts der extrem geringen Schwerkraft des Objekts eine echte Leistung. Philae, der 100 kg schwere Roboterlander, wiegt auf der Oberfläche von „Tchouri“ nur wenige Gramm. Zehn Jahre lang, seit dem 2. März 2004, reisten Rosetta und Philae gemeinsam, um ihr Ziel zu erreichen. Seit dem 6. August 2014 umkreist Rosetta den Kometen und analysiert seine Oberfläche, um einen Landeplatz für Philae auszuwählen.

Der Landeplatz

Der Landeplatz befindet sich auf dem Kopf des zweilappigen Objekts und wurde anhand von Bildern und Daten ausgewählt, die nur sechs Wochen nach der Ankunft in einer Entfernung von 30 bis 100 km vom Kometen gesammelt wurden. Nach einer sehr langen Reise von 6,4 Milliarden Kilometern trennten sich Rosetta und Philae am 12. November 2014.

Das Hauptziel der Mission bestand darin, den periodischen Kometen Churyumov-Gerasimenko zu erreichen (1 Vorbeiflug alle 6,59 Jahre) und dann den 100 kg schweren Roboterlander Philae auf seiner Oberfläche zu landen. Die Rosetta-Sonde der ESA verbrachte eine beträchtliche Zeit (in der zweiten Oktoberhälfte 2014) damit, den Kometen zu umkreisen, weniger als 10 km von seiner Oberfläche entfernt. In dieser Zeit erreichten uns großartige und bisher ungesehene Bilder, aufgenommen von Rosettas Navigationskamera. Sie zeigen uns diese verstörende und mysteriöse Welt, die Philae seit Anbeginn der Zeit gefangen hält.

Komet Rosetta

Der Komet ist extrem dunkel, viel dunkler als auf dem Bild, schwärzer als Kohle, aber die Kamera hat das Licht und die Schatten dieses alten Überbleibsels unseres Sonnensystems hervorgehoben. Diese ersten Bilder zeigten eine Welt voller Felsen, Klippen und Gruben sowie beeindruckender Abgründe.

Rosetta wird am 13. August 2015 mit etwa 185 Millionen Kilometern zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars ihre größte Entfernung zur Sonne erreichen. Rosetta wird dem Kometen folgen und Philae das ganze Jahr 2015 über beobachten und sich von der Sonne entfernen. Anschließend werden Rosetta und Philae im eisigen Raum des Sonnensystems einschlafen.

Hinweis: :
DortRosetta-SteinIm Jahr 1799 wurde eine gravierte Stele aus dem alten Ägypten entdeckt, auf der drei Versionen desselben Textes eingraviert sind, der die Entzifferung von Hieroglyphen zu Beginn des 19. Jahrhunderts ermöglichte. Oben auf dem Stein steht der Text in ägyptischen Hieroglyphen, in der Mitte derselbe Text in demotischer Schrift und unten in Altgriechisch.
Der Rosetta-Stein ist 44 Zoll hoch, 30 Zoll breit, 11 Zoll dick und wiegt ≈760 kg.

Hinweis: :
Philae war eine altägyptische Stadt am Ufer des Nils, in der sich einer der am besten erhaltenen Isis-Tempel befand. Seit der Inbetriebnahme des Assuan-Staudamms im Jahr 1970 ist Philaé nichts weiter als ein Felsen, der aus dem See ragt. Alle Bauwerke, die Stein für Stein auf dem Granitboden von Philaé errichtet wurden, wurden auf eine andere Granitinsel namens Aguilkia transportiert.

Wie schwer ist Philae auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko?

Philae blieb trotz der Fehlfunktion des Befestigungssystems am Boden des Kometen. Der Philae-Roboter landete auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko an dem von den Wissenschaftlern geplanten Ort, aber der Harpunenangriff, der Philae am Boden fixieren sollte, verlief fehl. Die Harpunen sollten durch ein Sprengsystem geschleudert werden. Doch Philae erholte sich unter dem Druck der Stoßdämpfer. Diese Fehlfunktion, die den Roboter für immer vom Kometen hätte hinausschleudern können, war nicht katastrophal, Philae landete auf weichem Boden. Laut dem Astrophysiker Francis Rocard hätte Philae bei hartem Boden einen heftigen Rückprall erlitten. Tatsächlich sank das System nur um 4 cm, während die maximale Amplitude des Stoßdämpfers 20 cm beträgt.

Dann machte Philae laut Stephan Ulamec (verantwortlich für den Lander) „einen gewaltigen Sprung“ von etwa einem Kilometer. Aufgrund der geringen Schwerkraft erfolgte dieser Sprung in Zeitlupe und dauerte daher fast zwei Stunden. Glücklicherweise endete die Landung gut, aber Philae beendete sein Rennen in einer unbequemen Position im Schatten und mit einem Bein in der Luft, was das Aufladen seiner Batterien erschweren würde.

Berechnung des Gewichts von Philae auf dem Kometen

Um das Gewicht von Philae auf Churyumov-Gerasimenko, also die Schwerkraft auf den Kometen, zu berechnen, müssen wir mehrere Parameter verwenden, die Gravitationskonstante G, die Erdbeschleunigung g, die Masse des Kometen M, die Masse von Philae m und den Radius des Kometen R, oder besser gesagt R min und R max, weil es sich nicht um ein kugelförmiges Objekt handelt.

• G = 6,67384·10−11 N.m2.kg-2
• g = G (M/R2) in m/s2
• M = 1×1013 kg
• m = 100 kg
• R min und max = ≈0,65 km und ≈2,05 km, (Kometenkeulenabmessungen) (4,1×3,2×1,3 km) + (2,5×2,5×2,0 km).

Jetzt muss nur noch die Gravitationskraft berechnet werden, die der Komet auf Philae ausübt, wobei F=G ((Mm)/R2) Newton oder m·kg·s-2 ist. Die Gravitationskraft beträgt ≈0,01588 N am weitesten vom Zentrum des Kometen entfernt und 0,1579 N am nächsten. Das Gewicht von Philae beträgt daher ≈1,5 g am weitesten vom Zentrum des Kometen entfernt und ≈15,7 g am nächsten. Wissenschaftler müssen bei der Bedienung der Instrumente von Philae sehr vorsichtig sein. Ein sehr kleiner unkontrollierter Stoß würde ausreichen, um den Roboter zu landen und ihn für immer zu verlieren.

Hinweis: :
Masse und Gewicht sollten nicht verwechselt werden, obwohl auf der Erde Masse und Gewicht verwechselt werden. Das Gewicht eines Körpers ist die Kraft, die das umgebende Gravitationsfeld ausübt, das Gewicht variiert daher je nach Standort. Die Masse entspricht einer Materiemenge (Anzahl der Atome), sie ändert sich nicht je nach Standort, sie ist im gesamten Universum gleich. Das Gewicht wird in Newton (N) gemessen, die Masse in Kilogramm (kg). Masse und Gewicht sind unterschiedliche Größen, aber durch die Beziehung miteinander verbunden: Gewicht = Masse x g (g steht für die Beschleunigung oder Intensität der Schwerkraft). Beschleunigung ist also die Geschwindigkeitsänderung in Metern pro Sekunde, pro Sekunde (m/s)/s oder Metern pro Sekunde im Quadrat (m/s2). Wenn ein Auto beispielsweise in 5 s von 0 auf 100 km/h beschleunigt, erfährt es eine Beschleunigung von (100 km/h)/(5 s) = 20 (km/h)/s = 5,6 m/s2 ≈0,56 g.