Finale auf dem Kometen

30.09.2016 - Meike Klinck

philae Gegen 14 Uhr prallt heute der Orbiter Rosetta kontrolliert auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko auf. Hier wartet schon sein Lander Philae, dessen Position nach seinem holprigen Landemanöver vor zwei Jahren zunächst unbekannt war und der erst Anfang September 2016 wiederentdeckt wurde. Prof. Peter Edenhofer (Forschungsgruppe Antennen und Wellenausbreitung), der an der ESA-Kometenmission Rosetta mit dem Radar Transmissions-Experiment CONSERT beteiligt ist, berichtet im Interview über zentrale Ergebnisse und seine persönlichen Highlights.

Herr Professor Edenhofer, trotz seiner unglücklichen hochriskanten Landung konnte Philae erstmals Daten auf einem Kometen sammeln und über den Orbiter Rosetta zur Erde senden. Welche Erkenntnisse haben Sie daraus für CONSERT gewinnen können?

„Mit seinen ‚multiplen touchdowns‘ prallte der Lander Philae vor zwei Jahren leider mehrfach auf der Kometenoberfläche auf. Dadurch wurde unter anderem seine langfristige Energieversorgung via Solarzellen entscheidend gestört. Glücklicherweise hat jedoch unser Experiment sehr wohl innerhalb der ersten, durch Akku-Primärversorgung gesicherten, rund 60 Stunden Radarmessungen während des Abstiegs auf den Kometen und durch den Kometenkern hindurch gewinnen können.

Die mit Hilfe der 90-MHz-Radarsignale tomografisch vermessenen Laufzeiten in aufeinander folgenden Schnittebenen innerhalb des Kometenkerns ergaben als vorläufige Resultate, dass mit einer Auflösung der Größenordnung 10 Meter der Kometenkern weitgehend homogen ist und eine sehr niedrige mittlere Dielektrizitätskonstante von 1,27 besitzt (elektrische Polarisierbarkeit; Vakuum: 1,00). Er weist vernachlässigbar geringe elektrische Verluste auf und zeigt mit 75 bis 85 Prozent eine hohe Porosität bei einem Staub/Eis-Verhältnis von 0,4 bis 2,6. Im Hinblick auf die Materialzusammensetzung der Staubkomponente wurden im Wesentlichen ‚carbonaceous chondrites’ ermittelt – kohlenstoffhaltige, hochmolekulare, auch organische Verbindungen fester Konsistenz mit Silikat-Mineralien wie Olivin und Pyroxen.“

Wie lässt sich das während der ESA-Mission gewonnene Wissen insgesamt einordnen?

„Besondere Bedeutung kommt derartigen Ergebnissen schon deshalb zu, weil es sich bei Kometen um Objekte handelt, die - anders als bei Planeten - unversehrt im ‚Eiskeller des Universums’ unverfälschte Spuren der Urmaterie darstellen (zum Beispiel keine Kratereinschläge), die bei der Entstehung des Universums beteiligt waren. Fachübergreifend gilt die erstmalige, zweifelsfreie Detektion von Aminosäuren (Bausteine von Proteinen, hier speziell Glyzin) und von hochmolekularen organischen Kohlenwasserstoffverbindungen sowie Phosphor, das Schlüsselelement der Nukleinsäuren DNA und RNA, in der Gas- und Staubwolke eines Kometen als ein herausragendes Highlight der Rosetta Mission.“

Ein jüngst veröffentlichtes Foto der ESA zeigt zwei der drei Landebeine von Philae, die aus einer abgeschatteten Spalte der zerklüfteten Kometenoberfläche herausragen. Spielte das Wissen um den Standort des Landers so kurz vor dem Ende der Mission noch eine Rolle?

„Für unser Radar-Experiment CONSERT ist die Kenntnis der genauen Philae-Landeposition und des umgebenden lokalen Terrainprofils durchaus von großer Bedeutung. Zum einen erlaubt die genaue Landeposition die Separation der rein geometrischen Vakuum-Entfernung zum Lander bei der Auswertung der gemessenen Laufzeiten der 90-MHz-Radarsignale innerhalb des Kometenkerns. Zum anderen erlaubt es das Terrainprofil, die elektromagnetischen Kopplungseffekte der schiefliegenden CONSERT-Antenne zum umgebenden kometaren Terrain im Nah- und Fernfeld hinreichend realistisch zu simulieren und damit das Signal-zu-Rauschverhältnis bzw. die Genauigkeit der Messergebnisse zu verbessern. So lassen sich mit weitergehenden wissenschaftlichen Analysen auch Feinstrukturen im Kometenkern sondieren und womöglich bislang weitgehend verrauschte Messungen rekonstruieren.

Konkret geht es beispielsweise um Effekte der Vorwärtsstreuung von Radarstrahlen etwa an diskret verteilten rauhen Inhomogenitäten lokal transmittierter Flächen- bzw. Volumenbereiche im Kerninnern des Kometen und um zeitweise beobachtete Mehrwegeausbreitung bei der Vermessung einzelner Radarstrahlen. Besonders erfolgversprechend sind hierbei speziell entwickelte stochastische, kovarianzbasierte Inversionsverfahren, die durch Kontrolle der typisch bei Remote Sensing zwangsläufig auftretenden numerischen Instabilitäten auf höchstes räumliches Auflösungsvermögen bei der Strukturanalyse des Kometenkerns abzielen."

Philae war zwei Jahre auf dem Kometen, Rosetta flog zwölf Jahre, der Vorbeiflug von Giotto an Halley erfolgte 1986 (Sie selbst waren damals Principal Investigator eines Radio Science Doppler-Experiments). Mittlerweile blicken Sie auf über drei Jahrzehnte Erfahrung in der Fernerkundung bei Kometen zurück – welche Momente sind Ihnen besonders wichtig?

„Besondere persönliche Herausforderung und Freude zugleich war und ist für mich die Tatsache, dass ich mitwirken konnte bei Missionen von einer gewissen globalen historischen Bedeutung im Hinblick auf die Erforschung der Entstehung unseres Universums und der Ursprünge des Lebens – durchaus im Sinne der klassischen Worte von Goethe: ‚Von hier und heute geht eine neue Epoche ... aus - und ihr könnt sagen, ihr seid dabei gewesen’. Es war gleichermaßen Erlebnis und Genugtuung, insbesondere auf internationaler Ebene über Jahre hinweg wissenschaftlich-technisch wettbewerbsfähig tätig zu sein in gegenseitig anerkannter, vertrauensvoller globaler Kooperation. Besondere Freude hat es mir schließlich auch gemacht, auf dem Neuland von Grenzbereichen zu arbeiten, in denen überlappend Ingenieur- und Naturwissenschaften bei der Lösung fundamentaler Probleme aufeinander angewiesen sind.“

Herr Professor Edenhofer, vielen herzlichen Dank für Ihre Einschätzung!

Das Interview führte Meike Klinck im September 2016 mit Prof. Peter Edenhofer.

Prof. Dr.-Ing. Peter Edenhofer

Foto: Copyright ESA

Die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse von CONSERT veröffentlichte das international renommierten Wissenschaftsmagazins SCIENCE in einer Rosetta-Sonderausgabe

Tags: esa, Peter Edenhofer, Rosetta