Philae (Sonde)

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Modell von Philae
Künstlerische Darstellung der Landung der Sonde auf einem Kometen

Philae (auch bekannt unter dem Namen Rosetta Lander) ist der Name des Landers, der die Raumsonde Rosetta begleitet und auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko landen soll. Der Lander bekam kurz vor dem Start den Namen Philae, nach einer Insel im Nil. Verantwortlich für den operationellen Teil der Philae Mission ist das Raumfahrtnutzerzentrum MUSC des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), in Köln.

Mission[Bearbeiten]

Der Lander Philae soll auf der Oberfläche des Kometen, nach der Kartographierung und Analyse durch Rosetta, aufsetzen. Dieser Missionsabschnitt ist notwendig, da die Beschaffenheit der Oberfläche vor dem Eintreffen der Sonde nicht genau bekannt ist. Nach der Abtrennung wird sich dieser mit etwa 1 m/s dem Kometen nähern und mit Hilfe eines kardanisch gelagerten (mit zwei Freiheitsgraden) dreibeinigen Landegestells und dem zwischen Sonde und Landegestell befindlichen Mechanismus, Bubble genannt, auf dem Kometen aufsetzen, ohne von diesem wegen der niedrigen Schwerkraft wieder abzuprallen. Bubble hat mehrere Aufgaben. Es dient als Dämpfungselement für das Aufsetzmanöver bei der Landung, ermöglicht dem Lander seine Position durch Kippen und Drehen zu verändern und beherbergt die elektrischen Verbindungen zwischen der Sonde und den Sensoren in den Füßen. Das kardanische Element nimmt zusätzliche Dämpfungsfunktionen wahr, indem es die Knickbewegungen im Element abbremst. Die Fixierung am Boden soll durch drei Eisschrauben, je eine an einem Landegestellfuß, und zwei Harpunen gewährleistet werden.

Nach der Landung auf der Kometenoberfläche wird Philae verschiedene physikalisch-chemische Messungen vornehmen, unter anderem wird versucht werden, organische Verbindungen wie etwa Aminosäuren im Kometeneis zu detektieren. Chirale Verbindungen werden dabei in ihre Enantiomere getrennt und quantifiziert, um die Entstehung des Lebens und dessen Homochiralität auf der Erde verstehen zu helfen.[1] Die minimale Lebenserwartung der Sonde Philae wird von der ESA mit 64 Stunden angegeben, die Sonde könnte unter Umständen jedoch länger arbeiten.[2]

Instrumente[Bearbeiten]

An Bord des Landers befinden sich zehn Instrumente, die etwa 26,7 kg der 100 kg des Landers ausmachen:[3]

  • APXS (Alpha Proton X-ray Spectrometer) APXS analysiert die chemische Zusammensetzung der Oberfläche unterhalb des Landers. Das Instrument ist eine verbesserte Version des APXS des Mars Pathfinders
  • COSAC (The COmetary SAmpling and Composition) Das Gerät wird Bodenproben entnehmen und flüchtige Komponenten erfassen.[4]
  • PTOLEMY[5][6]wird mit einer Kombination aus Gaschromatograph und Ionenfallen-Massenspektrometer die chemische Zusammensetzung des Kometenmaterials bestimmen, insbesondere die Isotopenverteilung.[7]
  • CIVA (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer). CIVA besteht aus einem stereoskopischen Panorama-Kamerasystem, einem Mikroskop im sichtbaren Spektralbereich und einem abbildenden Infrarot-Spektrometer für die vom Bohrer Sample Drill and Distribution (SD2) erbohrten Bodenproben.[7]
  • ROLIS (Rosetta Lander Imaging System)
  • CONSERT (COmet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission). Consert wird mit Hilfe der Rosetta Sonde elektromagnetische Wellenausbreitung durch den Kern messen, um so über die innere Struktur und der Zusammensetzung Rückschlüsse zu ziehen.[8]
  • MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science). MUPUS besteht aus mehreren Sensoren: einem Temperatur- und Wärmeleitfähigkeitssensor, der 30 cm in den Kometenboden getrieben wird (PEN) sowie einem Infrarotsensor (Thermal Mapper), der die Temperatur der obersten Kruste misst. Außerdem sind Akzelerometer zur Festigkeitsuntersuchung des Kometenbodens und Temperatursensoren in die beiden Ankerharpunen eingebaut; beim Einschuss in den Untergrund wird aus dem Beschleunigungsverlauf die Festigkeit des Bodens bestimmt, später bestimmt der Temperaturfühler den Temperaturverlauf in tieferen Schichten. MUPUS wird ferner den Temperaturhaushalt des Komentenkerns als Langzeitexperiment verfolgen.[7]
  • ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor).[9] ROMAP besteht aus einem Fluxgate-Magnetometer, einem Electrostatic Analyzer und einem Faraday-Becher. Das Fluxgate-Magnetometer hat einen Messbereich von +/- 2000 nT bei einer Auflösung von 20 pT und einen Frequenzbereich von 0 bis 32 Hz. Mit dem Plasma Monitor können Ionen mit Energien von bis zu 8000 keV und Elektronen mit Energien von bis zu 4200 keV gemessen werden. Ein zusätzliches Penning-Vakuummeter und ein Pirani-Vakuummeter können zusätzlich Drücke zwischen 10-8 und 10 mbar messen. Das Magnetometer wurde unter Federführung des Instituts für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGEP) der TU Braunschweig in Zusammenarbeit mit dem Institut für Weltraumforschung der TU Graz und dem Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik entwickelt. Am Plasma Monitor waren das KFKI Budapest, das Max-Planck Institut für Sonnensystemforschung und das IKI Moskau beteiligt (siehe Beschreibung von ROMAP auf der Homepage des IGEP).
  • SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiment)[10] SESAME besteht aus drei Teilen: CASSE (Cometary Acoustic Surface Sounding Experiment) bestimmt über die Analyse der Schallausbreitung im Kometenboden die Struktur des Materials. DIM (Dust Impact Monitor) misst dreidimensional aufgelöst den Staubfluss in der Umgebung des Landers. PP (Permittivity Probe) sondiert den Untergrund elektrisch.[7]
  • SD2 (The sampling, drilling and distribution subsystem) ist der Bohrer, der aus bis zu 20 cm Tiefe Proben für COSAC, CIVA und PTOLEMY bereitstellt. Aus Bohrleistung und Vortriebsgeschwindigkeit können Festigkeitsparameter ermittelt werden, während die Vibrationen durch das Bohren (wie das Einhämmern des MUPUS-PEN) eine Schallquelle für das SESAME-CASSE Experiment darstellen.[7]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Philae (spacecraft) – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Meierhenrich: Amino acids and the asymmetry of life, Springer-Verlag, 2008. ISBN 978-3-540-76885-2
  2. Tweet der ESA vom 9. Dezember 2013: [1]
  3. Bibring, J.-P.: The Rosetta Lander („Philae“) Investigations. In: Space Science Reviews. 128, 2007, S. 205. doi:10.1007/s11214-006-9138-2.
  4. Goesmann F., Rosenbauer H., Roll R., Böhnhardt H.: COSAC onboard Rosetta: A bioastronomy experiment for the short-period comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. In: Astrobiology. 5, Nr. 5, 2005, S. 622–631. doi:10.1089/ast.2005.5.622.
  5. Wright, I. P.; Barber, S. J.; Morgan, G. H.; Morse, A. D.; Sheridan, S.; Andrews, D. J.; Maynard, J.; Yau, D.; Evans, S. T.; Leese, M. R.; Zarnecki, J. C.; Kent, B. J.; Waltham, N. R.; Whalley, M. S.; Heys, S.; Drummond, D. L.; Edeson, R. L.; Sawyer, E. C.; Turner, R. F.; Pillinger, C. T.: Ptolemy – an Instrument to Measure Stable Isotopic Ratios of Key Volatiles on a Cometary Nucleus. In: Space Science Reviews. 128, 2006, S. 363. doi:10.1007/s11214-006-9001-5.
  6. D. J. Andrews, S. J. Barber, A. D. Morse, S. Sheridan, I. P. Wright, G. H. Morgan,: Ptolemy: An Instrument aboard the Rosetta Lander Philae, to Unlock the Secrets of the Solar System. In: Lunar and Planetary Science. XXXVII, 2006, S. 1937.
  7. a b c d e Rosetta lander. Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), abgerufen am 2. Juni 2014.
  8. Kofman, W., A. Herique, J-P. Goutail, T. Hagfors, I. P. Williams, E. Nielsen, J-P. Barriot, Y. Barbin, C.Elachi, P. Edenhofer, A-C. Levasseur-Regourd, D. Plettemeier, G . Picardi, R.Seu, V. Svedhem: The Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission (CONSERT). A short description of the instrument and of the commissioning stages. In: Space Science Reviews. 128, 2007, S. 413–432. doi:10.1007/s11214-006-9034-9.
  9. Auster, H.U., I. Apathy, G. Berghofer, A. Remizov, R. Roll, K. H. Fornacon, K. H. Glassmeier, G. Haerendel, I. Hejja, E. Kührt, W. Magnes, D. Moehlmann, U. Motschmann, I. Richter, H. Rosenbauer, C. T. Russell, J. Rustenbach, K. Sauer, K. Schwingenschuh, I. Szemerey, R. Waesch: ROMAP: Rosetta Magnetometer and Plasma Monitor. In: Space Science Reviews. 128, 2007, S. 221-240. doi:10.1007/s11214-006-9033-x.
  10. Seidensticker, K. J.: Sesame – An Experiment of the Rosetta Lander Philae: Objectives and General Design. In: Space Science Reviews. 128, 2007, S. 301. doi:10.1007/s11214-006-9118-6.