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Interview mit Dr. Stephan Ulamec über die ersten Landung auf einem Kometen

Philae setzt zur Landung an Interview mit Dr. Stephan Ulamec über die ersten Landung auf einem Kometen

Lander Philae ist seit dem 2. März 2004 ist an Bord der Rosetta-Sonde unterwegs zu seinem Ziel, dem Kometen Churyumov-Gerasimenko. Am 12. November 2014 wird er dort in 22,5 Kilometern Höhe über dem Kometen von der Sonde abgekoppelt und setzt – so der Plan – rund sieben Stunden später auf der Kometenoberfläche auf.

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Wie es sich die Wissenschaftler wünschen: eine optimale Landung.

Quelle: Huart/ESA/dpa

Köln. Das Signal des Aufsetzens wird gegen 17 Uhr im Lander Control Center (LCC) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln erwartet.

Von dort aus wird der Lander Philae überwacht und kommandiert. Projektleiter Dr. Stephan Ulamec erläutert im Interview mit Manuela Braun den Ablauf und die Risiken dieser ersten Landung überhaupt auf einem Kometen.

Wann erhält das Team im Lander Control Center am 12. November denn die ersten Rückmeldungen von Philae?
Wir empfangen bereits während des Abstiegs Daten – die Verbindung beginnt etwa zwei Stunden nach der Separation. Dann sendet der Lander Daten zum Orbiter und von dort aus gehen sie zur Erde. Das sind Informationen zum Zustand von Philae, sogenannte „Housekeeping“-Daten, und auch schon einige wissenschaftliche Daten.

Beispielsweise erhalten wir die Rückmeldung, ob das Landegestell ausgeklappt wurde. Und wir erhalten Bilder der Rolis-Kamera vom Abstieg und Daten zum Beispiel des Instruments Consert. Direkt nach der Landung kommen ebenfalls sofort Daten – sofort heißt dann natürlich wie immer mit der Zeitverzögerung von 28 Minuten Signallaufzeit.

So lange dauert es, bis wir im Kontrollraum die Rückmeldung erhalten. Der Touchdown ist vorgesehen für 16.34 Uhr, um 17.02 Uhr müssten dann die Daten eintreffen. Ganz so genau geht’s aber nicht: Wir haben eine Lande-Ellipse mit einem Durchmesser von einem Kilometer, das heißt der Ort der Landung ist ungenau. Und auch der Zeitpunkt ist etwas ungenau – es kann ein wenig früher oder später sein.

Welche Aufgaben hat das Team im Lander-Kontrollraum des DLR bei der Landung?
Es gibt ja einige Entscheidungskriterien für oder gegen das Auslösen der Separation, für die wir die Daten des Landers überprüfen und analysieren müssen. Dies geschieht im Lander Control Center in Köln. Weicht dann einer der Werte von den Nominalwerten ab, wird es besonders anspruchsvoll: Dann muss man schauen, ob dies ein Übermittlungsfehler ist, ob ein Sensor falsche Daten liefert oder ob tatsächlich irgendein System nicht richtig funktioniert.

In diesem Fall müssen wir entscheiden, ob man dies durch ein neues Kommando korrigieren kann oder ob man den Landevorgang stoppen muss.

Welche Möglichkeiten gibt es denn während des Abstiegs, um noch einzugreifen?
Auch nach dem Abkoppeln können wir im schlimmsten Fall noch Kommandos zum Lander schicken. Das haben wir in Simulationen schon durchgespielt. Dabei haben wir angenommen, dass Philae das Separationssignal  vom Orbiter nicht erhalten hat.

Dann fällt er sieben Stunden, weiß nicht, dass er abgekoppelt ist und das Landebein würde nicht ausgeklappt. Das war lehrreich: Wir haben hier im LCC die Kommandos generiert, dass Philae das Landegestell noch ausfahren soll und in den Touchdown-Modus umschaltet, in dem auch die Harpunen scharfgestellt werden.

Das hat in der Simulation gut geklappt. Vorgesehen ist das natürlich nicht, aber im Notfall würde dies so geschehen. Dann würden wir die fünf Stunden vor der Landung, in denen wir bereits Kontakt zu Philae haben, für Korrektur-Kommandos nutzen.

Was könnte eine reibungslose Landung gefährden?
Das größte Risiko sehe ich in der Landung selbst. Wir haben eine relativ große Lande-Ellipse, etwa einen Quadratkilometer. Auf diesem Gebiet ist zwar viel flaches Gelände – deshalb haben wir es ausgewählt – aber es gibt auch einen gewissen Prozentsatz des Gebiets, wo es steile Hanglagen oder einige Brocken gibt.

Wenn man Pech hat und mit einem Bein genau auf so einem Brocken oder einem Hang landet, kann der Lander umkippen. Ist der Hang zum Beispiel deutlich über 30 Grad geneigt, ist es sogar wahrscheinlich, dass Philae „purzelt“. Es ist schwer, vorherzusehen, was dann passiert. Landet er mit den Beinen nach oben und den Antennen nach unten, können wir nicht mit ihm kommunizieren.

Das wäre dann auch das Ende der Lander-Mission.Liegt er durch Zufall auf der Seite, würden wir versuchen, das Signal noch zu empfangen und könnten so einen Teil der Wissenschaft retten. Steht er auf dem Boden, hat sich aber nicht verankert, würden wir den Bohrer SD² und die Sonde Mupus zunächst nicht einsetzen.

Wohlmöglich würde man dadurch nämlich den Lander vom Boden heben und umstoßen. Kameras, Radarinstrument, Massenspektrometer im „Schnüffelmodus“ und das Magnetometer kann man dann aber dennoch betreiben. Dass Philae den Kometen verfehlt und daran vorbeifliegt, ist ein extremer Fall. Da halte ich die Wahrscheinlichkeit für sehr gering. Der Orbiter müsste dann schon eine falsche Ausrichtung oder Position  genau in dem Moment des Aussetzens haben.

Was passiert nach einer erfolgreichen Landung als Nächstes?
Dann beginnt die sogenannte erste wissenschaftliche Phase. Wenn wir wissen, wie und vor allem wo wir genau gelandet sind, werden wir sehr schnell eine Analyse machen, wie die tatsächliche Beleuchtung ist. Wir haben zwar typische Beleuchtungsszenarien für dieses Landegebiet berechnet, aber letztlich hängt es schon davon ab, ob Philae auf einem sonnigen Hang oder hinter einem schattenspendenden Brocken steht.

Das ist wichtig für die spätere wissenschaftliche Phase, in der die Batterien des Landers über die Sonnenenergie aufgeladen werden. Die erste wissenschaftliche Sequenz, in der alle Instrumente in Betrieb genommen werden, kann auch noch modifiziert werden. Weil wir eben wissen, wann die Sonne auf- und untergeht oder wann es Kommunikationsmöglichkeiten über den Orbiter zum Lander und weiter zur Erde gibt.

Wie geht es mit Philae weiter, wenn der Komet weiter in Richtung Sonne fliegt?
Der Lander ist von seinem Thermaldesign her so ausgelegt, dass er noch bis in eine Entfernung von zwei Astronomischen Einheiten von der Sonne, das sind rund 300 Millionen Kilometer, funktioniert. Dieser Punkt wird Ende März 2015 erreicht sein. Dann könnte es sein, dass der Lander überhitzt und somit nicht mehr betrieben werden kann.

Es könnte aber auch sein, dass viel Staub auf die Kometenoberfläche zurückfällt und somit auch auf die Solarpaneele. Das würde bedeuten, dass Philae keinen Strom mehr erhält, um betrieben werden zu können.

Die gesamte Mission von der Planung bis zur Landung läuft nun seit rund 20 Jahren. Steigt die Aufregung im Team so kurz vor der Landung?
Natürlich. Wir haben alles getan, damit die Landung erfolgreich ist. Ob wir auf einem Hang landen oder auf einem flachen Gebiet – das ist ein wenig Glück, da können wir nichts mehr tun. Wir haben das Beste getan, um einen guten Landeplatz zu wählen, der relativ sicher ist. Jetzt muss es einfach klappen.

eb/fri

Livestream und Interviews

Als einer der wichtigsten Partner der Landemission bietet das Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung allen Interessierten an, die Landung im Institut, Justus-von-Liebig-Weg 3, mitzuerleben.

Ab 14 Uhr gibt es Aktivitäten für Erwachsene und Kinder rund um Kometen und Rosetta. Nach einem Rückblick auf die Ereignisse und einem kurzen Vortrag über die einzigartige Kometenmission gegen 15 Uhr, können die Gäste zusammen mit den MPS-Mitarbeitern die Vorgänge im Kontrollzentrum der ESA im Livestream verfolgen.

Zudem berichten die MPS-Kollegen in Köln und Darmstadt in Interviews von der Atmosphäre vor Ort, ihren Aufgaben und dem aktuellen Stand.

Viele Pioniere der Mission sind bereits im Ruhestand

Bereits vor knapp drei Jahrzehnten hatten die Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen erste Pläne für eine Landung auf einem Kometen entwickelt. Bei der aufregendsten Phase einer der längsten und aufregendsten Missionen der europäischen Raumfahrt sind die Pioniere von einst allerdings nicht mehr dabei: Die meisten Wissenschaftler und Ingenieure von damals sind inzwischen im Ruhestand, eine neue Forschergeneration betreut jetzt das Projekt.

 „Weltraummissionen sind immer generationsübergreifende Projekte, das macht sie auch so faszinierend“, sagt Holger Sierks, Leiter des Osiris-Teams. Osiris ist das wissenschaftliche Kamerasystem der Raumsonde, das seit mehreren Monaten immer detailliertere Aufnahmen von dem Kometen liefert.

Sierks ist seit 1997 an dem Projekt beteiligt und übernahm die Leitung, als sein Vorgänger Horst Uwe Keller in den Ruhestand ging. Dieser hatte bereits die Spezialkamera für die „Giotto-Mission“ im Jahr 1986 entwickelt. Damals war eine Sonde dicht an dem legendären Halleyschen Kometen vorbeigeflogen und hatte die ersten Bilder überhaupt von einem Kometenkern geliefert.

Die Aufnahmen waren damals eine Sensation. Beflügelt von diesem großen Erfolg bewilligte die Europäische Raumfahrtagentur ESA Ende 1993 das Projekt einer Kometenlandung. Die südniedersächsischen Max-Planck-Forscher stürzten sich mit Feuereifer in die Arbeit. Mehr als 75 Prozent der Werkstattkapazitäten seien jahrelang nur mit dem Kometen-Projekt ausgelastet gewesen, sagt Institutssprecher Norbert Krupp.

Manche Wissenschaftler tüftelten auch nach Feierabend und am Wochenende an Lösungen für die vielfältigen technischen Herausforderungen. Kurz vor dem geplanten Start im Frühjahr 2003 dann der Schock: Nach dem Absturz einer Ariane-5-Trägerrakete wurden alle Starts gestrichen. Der ursprüngliche Plan, den Kometen Wirtanen anzufliegen, ließ sich nicht mehr realisieren.

Bei der  Suche nach einem Alternativ-Ziel fiel die Wahl auf den Kometen Churyumov-Gerasimenko. Die Wissenschaftler und Ingenieure mussten sowohl die Flugroute als auch das Abstiegsszenario neu planen und auch den Lander modifizieren.

Als schließlich im März 2004 endlich die Rakete mit der Rosetta-Sonde abhob, knallten erst zwei Stunden später im Max-Planck-Institut die Sektkorken. Die Forscher und Ingenieure hatten vorsichtshalber gewartet, bis auch die zweite Raketenstufe gezündet hatte.

Der einstige Chef-Entwickler Keller will die Landung von Philae im europäischen Missions-Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt mit verfolgen. „Wenn es funktioniert, ist das sensationell“, sagt der 73-Jährige, der noch als Gastwissenschaftler an der TU Braunschweig und am Institut für Planetenforschung in Berlin tätig ist.

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