Mittwoch, 11. März 2015

ESA hofft schon morgen auf Lebenszeichen von Kometenlander Philae


Rosetta-Aufnahme der gänzlich im Sonnenlicht liegenden Oberfläche des Kometen Churyumov-Gerasimenko samt Schatten der Sonde selbst (u.l.). (Klicken Sie auf die Bildmitte für weitere Informationen zu dieser Aufnahme. | Copyright: SA/Rosetta/NAVCAM - CC BY-SA IGO 3.0

Köln (Deutschland) - Es wäre viel Glück im Spiel, wenn am morgigen 12. März 2015 um 5 Uhr direkt ein Signal von Lander Philae zu hören wäre - schließlich steht der Lander an einem recht schattigen Platz auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko und muss erst genügend Energie tanken, bevor er aufwachen und sich melden kann. Dennoch: Die erste Möglichkeit, dass Philae sich meldet, besteht, und deshalb wird am 12. März die Kommunikationseinheit am Rosetta-Orbiter eingeschaltet, die den Lander rufen wird.

- Bei dieser Meldung handelt es sich um eine Presseinformation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, DLR


"Philae erhält zurzeit ungefähr doppelt so viel Sonnenenergie wie im November vergangenen Jahres", sagt Lander-Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Immerhin sind Komet Churyumov-Gerasimenko und sein Begleiter Philae nur noch 300 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. "Wahrscheinlich wird es trotzdem noch zu kalt für den Lander sein, um aufzuwachen – aber ein Versuch ist es wert. Die Chancen steigen mit jedem Tag."


Aufwachen bei der richtigen Temperatur und Energie

Gleich mehrere Bedingungen müssen passen, damit Philae wieder in Betrieb geht und im Lander-Kontrollzentrum des DLR die Arbeit mit dem Lander aufgenommen werden kann. Zunächst muss es im Inneren des Landers wärmer als minus 45 Grad Celsius werden, bevor Philae aus seinem Winterschlaf erwachen kann. An seinem neuen Landeplatz Abydos erreicht ihn nur wenig Sonne, und so waren die Temperaturen bisher deutlich niedriger als notwendig. Zudem muss Philae über seine Solarpaneele mindestens mit 5,5 Watt versorgt werden, damit er aufwacht. Untätig bleibt er dennoch nicht in seinem Winterschlaf: "Philae ist so konstruiert, dass er seit November 2014 jedes bisschen Sonnenenergie dafür nutzt, sich aufzuheizen", erläutert Dr. Koen Geurts vom DLR-Kontrollzentrum. Sobald er "merkt", dass er mehr als 5,5 Watt Energie erhält und seine eigene Temperatur über minus 45 Grad Celsius liegt, schaltet Philae sich ein, heizt sich weiterhin auf und versucht zusätzlich, seine Batterie zu laden.

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Kontakt am Kometentag
Einmal aufgewacht, schaltet Philae alle 30 Minuten seinen Empfänger ein und lauscht, ob er Rosettas Signale hört. Auch dies kann er bei einem noch sehr niedrigen Energiestand durchführen. "Zu diesem Zeitpunkt wissen wir aber noch nicht, dass er wach ist", sagt DLR-Ingenieur Koen Geurts. "Um uns eine Antwort zu schicken, muss Philae nämlich auch seinen Sender einschalten – und dafür benötigt er zusätzliche Energie." Es könnte also sein, dass der Lander zwar in 500 Millionen Kilometern Entfernung bereits aus seinem Winterschlaf aufgewacht ist, seine Kraft aber noch nicht ausreicht, um sein Team auf der Erde darüber zu informieren. Insgesamt 19 Watt benötigt Philae, damit er in Betrieb gehen und die Kommunikation aufnehmen kann. Zunächst einmal bis zum 20. März wird Orbiter Rosetta den Lander anfunken und auf eine Reaktion horchen. Am wahrscheinlichsten ist der Kontakt bei elf Vorbeiflügen, bei denen der Orbiter in einer besonders günstigen Konstellation zum Lander während eines Kometentages seine Bahn zieht – denn nur dann steht Philae im Sonnenlicht und wird über seine Solarpaneele mit Energie versorgt. Versucht wird die Kommunikation trotzdem kontinuierlich, weil Philaes Umgebung sich seit der Landung im November 2014 geändert haben könnte.

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Vorbereitung für alle Fälle

Bisher konnte Philae und seine genaue Lage noch nicht auf Bildern der OSIRIS-Kamera identifiziert werden, und so arbeitet das Operations-Team im DLR derzeit mit den Informationen, die ihnen die Aufnahmen der CIVA- und der ROLIS-Kamera sowie die Erfahrungswerte zur Solarenergie im November bieten. "Wir gehen aber davon aus, dass die Solarpaneele von Philae durch etwas abgeschattet werden, was wir auf den bisherigen Bildern nicht sehen können." Als erstes senden die DLR-Ingenieure deshalb immer wieder neue Kommandos an den Lander, die das Heizen optimieren und den so gesparten Energieaufwand für seine Kommunikation zur Erde zur Verfügung stellen. Selbst wenn Philae noch nicht genügend Energie hat, um zu antworten – er könnte diese Kommandos empfangen und ausführen. "Blindes Kommandieren" nennen die Ingenieure dies, denn der Lander wird ihnen zunächst sehr wahrscheinlich keine Rückmeldung geben. Getestet wurden diese Prozeduren am Bodenmodell des DLR-Nutzerzentrums für Weltraumexperimente (MUSC). Auch für den Fall, dass die aufladbare Batterie von Philae die Kältephase nicht überstanden hat, wappnen sich die Ingenieure. "Wir arbeiten gerade daran, dass wir mit dem Lander und den Instrumenten dann zumindest während der Kometentage und somit bei direkter Sonnenbestrahlung arbeiten können."


Künstlerische Darstellung der Landeeinheit Philae auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko (Illu.). | Copyright: ESA/AOES Medialab

Warten auf den Gesundheitscheck

Erst wenn Philae nicht nur aufwacht, sondern auch senden kann, schickt er erste Daten zu seinem "Gesundheitszustand" zur Erde. "Diese Daten werden wir dann auswerten: Wie geht es der aufladbaren Batterie? Funktioniert noch alles am Lander? Welche Temperatur herrscht? Wieviel Energie erhält er?", sagt Koen Geurts. Abhängig von diesen Ergebnissen ist auch die wissenschaftliche Arbeit mit den zehn Instrumenten an Bord von Philae. Kann die Batterie keine Energie speichern oder nur wenig, bestimmt die Sonnenenergie während des Kometentages, ob man eine abgespeckte Version der Messungen durchführen kann. Zurzeit gehen die Wissenschaftler davon aus, dass Philae 1,3 Stunden lang im Sonnenlicht steht. Insgesamt dauert ein Kometentag auf Churyumov-Gerasimenko 12,4 Stunden. Lädt die Batterie hingegen wie geplant auf, kann auch in der Kometennacht gearbeitet werden – so könnten beispielsweise Langzeitmessungen zum Zuge kommen. Welches Instrument wann zum Einsatz kommt, legt das Team der beteiligten Wissenschaftler gemeinsam fest.

"Sollten wir bis zum 20. März keinen Kontakt zu Philae aufbauen können, werden wir dies bei der nächsten Gelegenheit wiederholen", sagt Philae-Projektleiter Stephan Ulamec vom DLR. Mit zunehmender Annäherung an die Sonne wird auch die Energie größer, die der Lander über seine Solarpaneele erhält. "Sobald wir mit Philae wieder kommunizieren können, kann die wissenschaftliche Arbeit beginnen."


Die Mission

Rosetta ist eine Mission der ESA mit Beiträgen von ihren Mitgliedsstaaten und der NASA. Rosettas Lander Philae wird von einem Konsortium unter der Leitung von DLR, MPS, CNES und ASI beigesteuert.

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