Return of Rosetta – diesmal Landung in Darmstadt

Artist’s impression of Rosetta and Philae at the comet. Credit: ESA/ATG medialab; Comet image: ESA/Rosetta/NavCam

Rosetta, Philae und “Tschuri” kommen zurück – am 12.05.2017 landen sie im Hessischen Landesmuseum Darmstadt (HLMD).
Unter dem Titel “ROSETTA – Europas Kometenjäger” zeigt das HLMD eine Sonderausstellung, in dessen Mittelpunkt diese so spektakuläre wie erfolgreiche ESA-Mission steht.
Ein Meilenstein der unbemannten Raumfahrt.
Neben den Modellen von Rosetta und Philae steht der große, graphitschwarze 3 D-Ausdruck des Kometen “67P/Tschurjumow-Gerassimenko”. Die ESA-Mission ist eingebettet in eine Ausstellung über Kometen und Meteoriten, unter anderem einem Mars- und einem Mond-Meteoriten. Visueller Schwerpunkt der Präsentation wird die Visualisierung der genialen Flugdynamik der ESA-Sonde mit ihren vielen Fly-bys und Swing-bys  im Deckengewölbe des Saals sein.
Eine schöne Gelegenheit für mich, noch einmal in wunderbaren Erinnerungen zu schwelgen.

Geologen bringen Steine zum Erzählen über längst vergangene Erdzeitalter. In dieser Ausstellung geht es erstmals darum, außerirdische Gesteine zum Erzählen zu bringen, über Zeiten vor der Entstehung der Erde. Die erste Ausstellung im HLMD, die außerirdisch wird.
Die Ausstellung wird am 12.05.2017 eröffnet, läuft bis zum 08.10.2017 und wird flankiert von einem umfangreichen Sonderprogramm mit vielen Experten-Vorträgen. Außerdem gibt es natürlich öffentliche Führungen und die Möglichkeit, selbst eine Führung für eine Gruppe zu buchen. Und ich freue mich sehr, selbst dabei zu sein!

Ariane zickt ´rum und P 67 springt ein

1993 beschloss ESA’s Science Programme Committee ein anspruchsvolles Projekt: Die erste Landung auf einem Kometen. Ein Meilenstein im Kontext der langfristigen Planung des Horizon 2000-Programms. Die wichtigsten wissenschaftlichen Ziele waren die Erforschung von Kometen, die Beziehung zwischen Kometen- und interstellarer Materie und die Implikationen für die Entstehung unseres Sonnensystems.
Die Kometen haben sich wie die Sonne und unsere Planeten vor 4,6 Milliarden Jahren gebildet. Sonne und Planeten haben seitdem im Innern und auf der Oberfläche eine vielfältige Evolution durchlaufen, während die Kometen Artefakte aus dieser frühen Entwicklung unseres Sonnensystems sind. Auch die Suche nach der Herkunft des irdischen Wassers war ein wichtiger Aspekt der Mission, es steht im Kontext mit der Entstehung des Lebens, genauso wie die Suche nach organischen Verbindungen, die die Bausteine des Lebens sind.

DLR-Vitrine in Berlin: frühes Modell des Rosetta-Kometen in Falschfarben

Das Ziel der Rosetta-Mission war ursprünglich der Komet 46P/Wirtanen. Leider klappte der Start mit der Ariane 5 nicht wie geplant 2003. Der Komet Wirtanen ließ sich von diesen irdischen Technik-Problemen nicht erweichen und zog weiter seine Bahn… am Einsatzgebiet vorbei.
Ein neuer Komet musste her – P 67 passte perfekt!
1969 hatten Klim Tschurjumow (Universität Kiew, Ukraine) und Svetlana Gerassimenko (Institut für Astrophysik, Duschanbe, Tadschikistan) den  Kometen entdeckt, ein heller Flatschen, der seinen ganz eigenen Weg durchs Sonnensystem verfolgte. Außer den üblichen Fach-Publikationen war der kleine Brocken keine  weitere Erwähnung wert. Er wäre einfach weiterhin durchs Sonnensystem gesaust und allmählich vor sich hingeschmolzen.

Als Ziel-Komet für die ESA-Mission ist er der Star unter den Kometen geworden. Keinesfalls eine Notlösung, war er eine wesentlich größere Herausforderung für die ESOC-Crew. Bei der Annäherung wurde nämlich deutlich, dass es sich um einen Doppelkometen handelt. Ein größerer Körper ist über einen Hals mit einem kleineren Körper verbunden. Nach dem ersten ungläubigen Staunen ward er liebevoll “Rubberducky” (Gummiente) genannt.
Diese völlig unerwartete Form machte die Suche nach einem Landeplatz für den kleinen Kometenlander Philae extrem schwierig. Philae sollte ohne eigenen Antrieb auf die Kometenoberfläche absteigen, darum konnte man nur ein Zielgebiet wählen, nicht aber den genauen Zielpunkt. Und die Kartierung der Oberfläche musste zügig erfolgen, bevor P 67 mit zunehmender Oberflächentemperatur zu viel Aktivitäten entwickelte. Oberflächenaktivität bedeutet hier schließlich, dass auf besonnten Flächen Eis unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit Eis aus dem festen unmittelbar in den gasförmigen Aggregatzustand wechselt (sublimiert) und als “Jet” entweicht. Solche Jets hätten den kleinen Lander einfach wegblasen können. Schließlich gab es einen geeigneten Landeplatz, etwa von der Größe eines Fußballfeldes.
Dieser letzte Reiseabschnitts von Rosetta und Philae war absolut dramatisch. Glücklicherweise ging ja dann alles gut – Philae landete nicht einmal, sondern gleich mehrmals. Wie die Flugdynamiker am beweglichen Kometen navigiert haben und welche besonderen Schwierigkeiten dabei aufgetreten sind, haben sie mir im Interview detailliert erklärt.

Rosetta zum Einlesen und Auffrischen

Die drei großen, übergeordneten Missions-Ziele waren:

1. Ein besseres Verständnis der Entstehung der Kometen
2. Die Zusammenhänge zwischen interstellarer und Kometen-Materie
3. Was erzählt uns die Kometenmaterie über den Ursprung unseres Sonnensystems?

Um Antworten zu bekommen, hat das Rosetta-Team
– den Kern des Kometen,
– seine Oberfläche und
– die chemische Zusammensetzung und Dynamik seiner Koma analysiert.
Auch die Beobachtung der zunehmenden Aktivität (“Leben”) des Kometen mit der Annäherung an die Sonne und die Interaktion seiner Gase und Staubpartikel mit dem Sonnenwind. Diese in Sonnennähe zunehmende Aktivität bedeutet eine ungeheure Dynamik des kleinen Himmelskörpers und machte diese Mission so besonders schwierig.

Weitere untergeordnete Fragestellungen waren die Frage nach der Herkunft des irdischen Wassers und ob es die Bausteine des Lebens auch außerhalb der Erde gibt.

Die Rosetta-Mission hat bis jetzt einen Riesenstapel wissenschaftlicher Publikationen, Presseberichten und Blog-Beiträgen produziert.
Hier haben wir einen kleinen Überblick zum Einlesen bzw. Auffrischen zusammengetragen:

Die ESA gibt einen ausgezeichnet Projektüberblick in Broschüren und Online-Ressourcen:
Dazu gibt es viele einzelne Fact-Sheets etwa zu den Instrumenten, zum Missionsablauf und vielen anderen Details.

Besonders gut gefällt mir ESAs Rosetta-Blog, den Daniel Scuka, Emily Baldwin und Claudia geschrieben haben. Dabei sind unter anderem viele der Vorträge bei den Veranstaltungen im ESOC dokumentiert, es gibt Interviews und immer wieder spannende Einzelaspekte mit phantastischen Bildern. Die meisten Vorträge der wissenschaftlichen Abschlußvorstellung “Grand Finale” sind dann noch in einzelnen Blog-Beiträgen wiedergegeben.

Auch diese DLR-Broschüre “Mission Rosetta” gibt einen schnellen Überblick.

Online ist neben den üblichen Online-Auftritten der Tageszeitungen und Magazine der Science-Blog Clear sky-Blog (Stefan Gotthold) mit einer umfangreichen Rosetta-Berichterstattung hervorzuheben und natürlich der überaus sachkundige Michael Khan mit Go for launch: Rosetta.

Auf meertext gibt es ausgewählte Hintergrundinfos und atmosphärische Berichte zu
Übersicht und Landung, Landungs-Drama, Flugdynamik am Kometen (Interview) und natürlich die astrobiologischen Implikationen der Rosetta-Mission –  Interview mit Prof. Kathrin Altwegg.

Rosettas Wissenschafts-Highlights

“The surprising comet” (ESA) gibt einen kurzen Überblick über Science-Highlights der Mission:
Natürlich hat die Mission das Bild eines Kometen in unserer wissenschaftlichen Vorstellung völlig geändert. Vom schmutzigen Schneeball ist P 67 zu einem höchst komplexen astrogeologischen Körper geworden. 11 Instrumente auf Rosetta und 10 auf Philae haben viele Details zusammengetragen.

1. Wie primordial ist Rosetta?
Auch wenn der Komet eine höchst aktive Oberfläche hat, ist seine Materie doch primordial und repräsentiert  ursprüngliche Merkmale des Sonnensystems bei seiner Entstehung vor 4,6 Milliarden Jahren: “With the data presented so far, the comet certainly looks pretty primordial, offering us a glimpse of what the building blocks of the planets and moons may have looked like, 4.6 billion years ago.” erklärt Bonnie Buratti (NASA). Sein Gehalt an molekularem Sauerstoff, molekularem Stickstoff, Edelgasen und dem Verhältnis von Wasserstoff und Deuterium im Kometenwasser weisen auf einen sehr kalten Geburtsort hin, fern der Sonne im protoplanetaren Nebel. Sauerstoff und Stickstoff sind im Kometeneis eingeschlossen und gasen nun aus.

2. Haben die Kometen das Wasser auf die Erde gebracht?
Das Verhältnis von Deuterium (H3) zu Wasserstoff (H2) gibt Hinweise darauf, in welche Entfernung zur Sonne P 67 entstanden ist.  Theoretische Simulationen haben gezeigt, dass sich das Verhältnis von H2 zu H3 mit zunehmender Distanz von der Sonne und in den ersten paar Jahrmillionen des Sonnensystems ändert. Im Kometen bleibt es dann allerdings stabil. Mittlerweile ist das H2/H3-Verhältnis von 11 Kometen gemessen worden und P 67 hat den höchsten H3-Anteil von allen. Das bedeutet, dass dieser Komet viel weiter entfernt von der Sonne entstanden ist, als die Wissenschaftler ursprünglich dachten.
Das Wasser auf P 67 unterscheidet sich signifikant vom irdischen Wasser. Nun ist die Frage nicht mehr, ob das irdische Wasser von Kometen stammt, wieviel von Asteroiden und wieviel zu Beginn da war.  “Now we have to ask: what fraction of the water on Earth came from comets, how much came from asteroids or other bodies, and how much was here to begin with?” meint Bonnie dazu.

2. Zwei Loben, zwei Himmelskörper-Verhalten
Die beiden Loben des Kometen haben eine unterschiedliche Dichte,  Zusammensetzung, Jahreszeiten und ihre Oberflächen interagieren unterschiedlich. Außerdem geben sie auch noch unterschiedliche Staubschauer von sich, die die Wissenschaftler erstmals im All analysieren konnten.

Hier ist das Profil von Tschurjumow-Gerassimenko (ESA):

3. Entdeckung der ersten Aminosäure auf einem Kometen bzw. in dessen Koma : Glycin

Das Massenspektrometer ROSINA hat für mich besonders interessante Ergebnisse gebracht:
ROSINA hat molekularen Sauerstoff, molekularen Stickstoff und langkettige Kohlenwasserstoffe nachgewiesen, darunter die erste auf einem Kometen bzw. in seinem Koma nachgewiesene Aminosäure (Korrigiert – 2017-05-02, s. Kommentare).
“Kathrin Altwegg und ihr Team haben bis jetzt Glycin auf Tschuri nachgewiesen.
Glycin ist die ERSTE Aminosäure, die auf einem Kometen nachgewiesen werden konnte.
Moooment…da waren doch noch mehr Aminosäuren nachgewiesen worden? Oder?
Nein, erklärt mir Kathrin Altwegg, eben nicht. Das war zwar als Ergebnis des Stardust-Projektes so postuliert worden. Die NASA-Sonde Stardust war 2004 durch die dicke Staub- und Gaswolke, die den Kometen Wild-2 umgibt, geflogen und hatte einige Partikel in einer Probenkammer eingefangen. Zwei Jahre später waren diese Partikel per Fallschirm auf die Erde zurückgekommen und konnten analysiert werden.
Allerdings hatten die Forscher die biochemischen Verbindungen mit Wasser aus den Proben herausgelöst. Damit besteht die Möglichkeit, dass einige Verbindungen erst durch die Reaktion mit Wasser zu Aminosäuren reagiert haben. Der Beweis ist also nicht sicher.

Der Nachweis von Glycin in Tschuri ist hingegen sicher, weil durch die Untersuchung mit dem Massenspektrometer keine Kontamination und Reaktion mit Wasser erfolgt ist. Glycin ist die einzige bekannt Aminosäure, die sich ohne die Anwesenheit von flüssigem Wasser bilden kann!
Weitere Aminosäuren sind bis heute nicht sicher nachgewiesen. Allerdings gibt es in den Kometengasen eine ganze Reihe von Verbindungen, die bei Kontakt mit Wasser zu Aminosäuren reagieren könnten. Und so könnten, so Kathrin Altwegg, doch – auch – Kometen diese wichtigen Grundbausteine des Lebens auf die Erde gebracht haben. Schließlich gibt es auf der Erde wirklich viel Wasser, so dass die Kometentrümmer bei einem Impact sehr sicher mit diesem wichtigsten aller Lösemittel reagieren konnten.” (meertext: Rosetta: Kometen-Zoo und Kometen-Suppe).

Abb. ESA

Die Suche bzw. das Finden von Aminosäuren, den Bausteinen des irdischen Lebens oder sogenannter probiotischer Moleküle, steht im Kontext mit der “L-“-Frage: der Suche nach Lebensformen (Life forms) außerhalb der Erde.
Die Analysen der Berner Arbeitsgruppe um Frau Prof. Altwegg sind noch nicht abgeschlossen, sie deutete im Vortrag an, dass sie da noch einige interessante Funde erwartet.

Wissenschaft zum Miterleben

Die Rosetta-Mission ist mit ihren spektakulären Ergebnissen bereits jetzt in die Wissenschaftsgeschichte eingegangen. Für mich ist sie auch darum so interessant, weil sie vor den Augen des Publikums passierte und jedermann und jederfrau sie mitverfolgen und daran teilhaben konnte.
Die Bilder standen online im Netz und dann erfolgte die wissenschaftliche Interpretation. Interessierte konnten online ihre Fragen an die Experten bei den ESA-Veranstaltungen stellen.

Dr. Matt Taylor beim Grand Finale (Photo: Bettina Wurche)

Eine der wissenschaftlichen Galionsfiguren von Rosetta ist Dr. Matt Taylor. Der Astrophysiker ist Experte für Plasma und hat bis jetzt schon eine ganze Reihe von bahnbrechenden Publikationen zu Rosetta veröffentlicht.
Matt meinte zum Abschluß des Projekts beim Grand Finale bei ESOC, dass Rosetta DIE Mission seines Lebens sei und die umfangreichen Datenströme Wissenschaftlern noch für die nächsten 10 Jahre beschäftigen werden. Der Astrophysiker mit den Astro-Tattoos ist eine der schillerndsten Gestalten des Rosetta-Projekts und hat phantastische Forschungsergebnisse gebracht. Gleichzeitig bemüht er sich sehr, diese komplizieret Materie allgemeinverständlich zu erklären, etwa in Vorträgen oder Interviews.
Hier ein Interview aus dem Guardian: “Rosetta project scientist Matt Taylor: ‘I think comets bring the funky organics’”. Die Recherche nach ihm liefert zunächst viele Links zu “Shirtgate”, das er durch ein unglücklich gewähltes Hemd unbeabsichtigt verursacht hatte. Schade, dass die meisten Medien sich dann lieber am vermeintlichen Sexismus und viel Geschrei hochzogen, als über das geniale Projekt, seine Technik und Wissenschaft zu berichten.

Das Rosetta-Feeling – Europas Ritt auf dem Kometen

Rosetta ist eine Mission, die auf sehr langer Planung und einer schier unglaublichen Logistik basiert. Die European Space Agency hat 22 Mitgliedsstaaten und Niederlassungen in vielen Ländern. Das ESOC in Darmstadt ist das Kontrollzentrum für alle Satelliten und nicht zuletzt durch den Ritt auf dem Kometen sind mittlerweile viele Darmstädter stolz auf ihren “Weltraumbahnhof”. Die ESA ist ein großartiges Beispiel für Europa, dass viele nicht sehr große Staaten durch eine gezielte Kooperation sehr große Projekte planen und erfolgreich durchführen können.
Gerade in unserer Zeit ist der Gedanke des “Wir Europa (und darüber hinaus)” wichtiger denn je, wird es doch gerade auf staatlicher Ebene chic “Ich” zu sagen.
Raumfahrt stellt High-Tech-Arbeitsplätze, fördert innovative Problemlösungen und ist eine aktive Mitplanung der Zukunft. Jeder investierte Euro sichert Aufträge und Arbeitsplätze in Europa,  Herr Prof. Wörner sagte im Vortrag auf der Starkenburg-Sternwarte, dass jeder in die ESA investierte Euro 10 Euro zurück brächte.

Die starke mediale Abdeckung und Einbeziehung der Social Media hat viele Menschen für dieses wunderbare Projekt der europäischen Raumfahrt direkt teilhaben lassen und interessiert und begeistert.
Neben den professionellen Medien haben auch viele Science-Blogger und Science-Twitterer daran teilgenommen und ihre Eindrücke weitergegeben, oft sehr sachkundig und immer begeistert.
Ein ganz wesentlicher Aspekt der hervorragenden Wissenschafts-Kommunikation der Rosetta-Mission war die Erfindung des Rosetta-und-Philae-Cartoons. Alle Teile des Cartoons sind auf Youtube verfügbar, in verschiedenen Sprachen.
Dieser hier gibt einen Cartoon-Überblick über das Gesamtprojekt.

Und beim Grand Finale spielte die Band “My Rosetta”:

Zum Weiterlesen:

Im Print-Bereich gefallen mir die Beiträge von Dr. Thorsten Dambeck für “Bild der Wissenschaft” besonders gut. Hier sind die gekürzten Online-Versionen:

“Schlußakkord für Rosetta” (Bild der Wissenschaft 5/2017)

“Lebenszeichen von Philae” ((bild der wissenschaft 12/2015 )

“Kleiner Komet ganz groß” (bild der wissenschaft 6/2015, Seite 42 )

“Philaes schwerste Stunde” (gekürzte Fassung von “Landung auf dem Doppelkometen” in bild der wissenschaft 10/14)

“Landung auf dem Doppel-Kometen” (bild der wissenschaft 10/2014)

“Sterne und Weltraum”, “Spektrum” und andere Fachzeitschriften haben sicherlich ebenfalls sehr lesenswerte Rosetta-Beiträge gebracht.

Viele Science Blogs und Scilogs haben einiges um Rosetta geschrieben, u. a. auch, warum am Ende der Mission der kontrollierte Absturz stehen musste: Unbedingt empfehlenswert finde ich:  Go for launch: “ROSETTA: And the winner is ….. „J“!” und Leaving Orbit: “Rosetta wird gecrasht – aber warum?”.
Gerade Michael Khan ist natürlich ein ausgewiesener Experte für ESOC- und andere Raumfahrtthemen.

Weiterhin lohnt sich auch die grandiose Berichterstattung der BCC sehr, die u. a. ihr wissenschaftsjournalistisches Urgestein Jonathan Amos zu ESOC entsendet hatte.

(Ein herzliches Dankeschön an Gerhard, Ines und Rainer!)