Rosetta - Passage von Asteroid Lutetia

Das ESA-Raumschiff Rosetta ist seit dem Start im Februar 2004 auf einem äußerst komplizierten Kurs unterwegs zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, den es im Mai 2014 erreichen wird. Rosetta führt ein kleines Landeraumschiff namens Philae mit, das auf dem Kometen landen und mit ihm in Innere des Sonnensystems fliegen soll. Der Kurs ist deshalb so kompliziert, da aufgrund der geringen Schwerkraft auf dem Zielkometen eine möglichst genaue Angleichung an den Kurs des Zielobjektes erforderlich ist, um am Ziel in einen Orbit gehen und den Lander absetzen zu können.
 
Rosetta Flugbahn
Abb. 1: Rosetta Flugbahn durch das Sonnensystem. Die Gittereinteilung entspricht 1 AU/Kästchen. Der grüne Kreis ist der Erdorbit, blau ist die Marsbahn und rot die des Zielkometen Churymov-Gerasimenko. Rosettas Kurs muß sich der extremen Ellipsenbahn des Zielkometen anpassen, um den Lander Philae im Jahre 2014 auf ihm absetzen zu können. Der Kurs hat bereits 3 Flybys an der Erde und einen Flyby am Mars beinhaltet. Daneben ist bereits im September 2008 der Asterois Steins passiert worden (5) und eben jetzt am 10. Juli 2010 der Asteroid Lutetia (7). Im Juli 2011 wird Rosetta in einen Hibernationsmodus versetzt, um bis zur Ankunft am Ziel im Jahre 2014 die Batterien schonen zu können. Das Raumschiff ist zur Energieversorgung mit Solarpaneelen ausgestattet, die in so großer ENtfernung von der Sonne nicht mehr genügend Licht zur Stromerzeugung bekommen.

Am 10. Juli 2010 passierte Rosetta einen der größeren Asteroiden im Asteroidengürtel, Lutetia, in 3126 km Entfernung. Dabei waren sämtliche Instrumente des Raumschiffes und des Landers Philae eingeschaltet, um deren Funktion in der Zielentfernung von der Sonne testen zu können. Bei Ankunft am Zielkometen Churymov-Gerasimenko würden diese einwandfrei funktionieren müssen, um den Missionserfolg sicherstellen zu können.
 
Anflugfilm
Abb. 2: Film des Anfluges von Rosetta auf das etwa 132 x 101 x 76 km durchmessende Ziel Lutetia. Der Film bricht in 80.000 km Entfernung von Lutetia ab, da ab diesem Zeitpunkt die Zielautomatik das Kommando übernahm und die Ausrichtung der Hauptantenne zur Erde verlorenging.

Die Passage von Lutetia fand in 25 Lichtminuten von der Erde statt. Aufgrund der großen Entfernung wurde der Vorbeiflug vom Hauptsteuercomputer des Raumschiffes autonom ausgeführt, der dafür sorgte, dass die Kameras entsprechend nachgeführt und die Bordinstrumente in der richtigen Reihenfolge eingeschaltet wurden. Der Vorbeiflug erfolgte mit einer relativen Geschwindigkeit von über 50.000 km/h (~15 km/s), das entspricht etwa der Vorbeifahrt an einem 6 m entfernt liegenden Objekt eines auf der Autobahn mit 100 km/h fahrendem Autos.  Wegen der Nachführungsgeschwindigkeit der Kameras war der Punkt der nächsten Annäherung extra auf etwas über 3.000 km (genau: 3.126 km) gelegt worden, was die Automatik gerade noch bewerkstelligen konnte. Ursprünglich sollte in etwa 2000 km Entfernung an Lutetia vorbeigeflogen werden. Dies hätte die Nachführungsautomatik jedoch überfordert.
 
Blick aus dem nächsten Punkt der Annäherung auf Lutetia
Abb. 3: Blick aus 3126 km, dem Punkt der nächsten Annäherung, auf Lutetia. Das 132 x 101 x 76 km durchmessende Objekt ist ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems und ähnelt sehr stark dem Marsmond Phobos, siehe auch die entsprechenden Seiten auf marspages.eu
Lutetia und Saturn Blick zurück auf Lutetia
Abb. 4: Lutetia vor dem Saturn - eines der großartigsten Fotos des Vorbeifluges Abb. 5: Blick zurück direkt nach der Passage auf die zerfurchte Sichel des Asteroiden Lutetia

Die Passage bei Lutetia war vor der Zielankunft in 4 Jahren bei Churymov-Gerasimenko die letzte Möglichkeit, die mitgeführte Ausrüstung testen zu können. Bereits im Jahre 2005 hatte es einen ähnlichen Vorbeiflug am Asteroiden Steins gegeben (marspages.eu berichtete). Nach der Passage von Lutetia wird Rosetta im Juli 2011 in einen Hibernationsmodus versetzt und erst im Februar 2014 wieder daraus aufgeweckt, um bis dahin die Batterien schonen zu können. Rosettas Energieversorgung ist von Solarpaneelen abhängig und die funktionieren in so großer Entfernung von der Sonne nicht optimal. Wie die Abb.1 oben zeigt ist bei Zielankunft im Jahre 2014 wieder größere Sonnennähe erreicht und Rosetta kann dann mit seinen Solarpaneelen auskommen.
 
Zoom auf Lutetia
Abb. 6: Zoom auf Lutetia. Im großen Krater in der Bildmitte scheint es eine Hangrutschung gegeben zu haben, die das Material bergab transportiert hat (also im Bild nach oben), wo es sich zu dem glatten Bereich im Zentrum des Kraters gesammelt hat. Dieser glatte Bereich hat etwa 5 km Durchmesser und der Felsbrocken links am Rande dieses Bereich mit dem ausgeprägten dunklen Schatten dürfte über 100 m groß sein, also eher ein kleiner Hügel als ein Felsbrocken.

Wie gut die Instrumente, und vor allen Dingen die OSIRIS-Kamera funktionierten, zeigt eindrucksvoll das Bild in der Abb.6. Die vergrößerte Ansicht zeigt detailliert einige große Felsbrocken im und am größten Krater auf der sichtbaren Seite von Lutetia. Der Durchmesser der größeren von ihnen dürfte mehrere Dutzend bis etwa 100 m betragen.
 
Asteroiden und Kometen im Vergleich
Abb. 7: Emily Lakdawalla von der Planetary Society hat in ihrem Blog das schon beim Vorbeiflug an Steins kreierte phantastische Bild aller bisher von terranischen Raumschiffen besuchten Asteroiden und Kometen um den neuen Kandidaten Lutetia erweitert (Originalveröffentlichung siehe hier, Credits: Emily Lakdawalla). Es sind jetzt insgesamt 14 Asteroiden und Kometen von ganz klein bis ganz groß, davon ist Lutetia der weitaus größte.

Alle weiteren Details dieser fantastischen Mission sind auf den ESA-Webseiten nachzulesen. Der Flyby an Asteroid Steins im September 2005 ist auch das Thema einer eigenen Seite auf marspages.eu.