Forschung
Premiere in der Raumfahrt: Philae soll nächste Woche auf Kometen landen

Nächste Woche landet mit Philae erstmals ein irdisches Objekt auf einem Kometen. Es ist die heikelste Phase der Mission Rosetta, an der auch die Uni Bern beteiligt ist. Findet sie da draussen Bauteile des Lebens?

Raffael Schuppisser und Mark Walther
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510 Millionen Kilometer von der Erde entfernt: Philaes Chancen auf eine erfolgreiche Landung liegen bei 50 Prozent.

510 Millionen Kilometer von der Erde entfernt: Philaes Chancen auf eine erfolgreiche Landung liegen bei 50 Prozent.

ESA

Nach über 10 Jahren Flugzeit und 6,6 Milliarden zurückgelegten Kilometern ist Rosetta am Ziel: Die Raumsonde der Europäischen Weltraumagentur ESA setzt nächsten Mittwoch den Lander Philae über dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko, kurz Chury, ab.

Was ist ein Komet, was ein Asteroid?

Ein Komet ist ein Himmelskörper von einigen Kilometern Durchmesser, der um die Sonne kreist. Wenn er ihr nahe genug kommt, lässt die Sonnenstrahlung Material auf seiner Oberfläche verdampfen. Dadurch entstehen ein Schweif aus Staubteilen und einer aus Gas, die er hinter sich her zieht. Kometen bestehen aus Eis, Staub und lockerem Gestein. Wie Asteroiden sind sie Überreste der Entstehung des Sonnensystems und genau deshalb interessant für die Forschung: Sie geben möglicherweise Aufschluss über die Bedingungen, wie sie auf der jungen Erde geherrscht haben. Asteroiden unterscheiden sich von Kometen insofern, als sie ihr Eis schon längst verloren haben, da sie sich immer schon viel näher an der Sonne zwischen Jupiter und Mars aufgehalten haben als Kometen, die von ausserhalb Neptuns kommen.

Nach einem siebenstündigen Flug soll Philae um 16.30 Uhr Mitteleuropäischer Zeit sanft auf Chury landen. Ob das klappt, werden wir erst 28 Minuten später wissen. Denn solange braucht das Signal, um die 510 Millionen Kilometer vom Kometen bis auf die Erde zurückzulegen.

Über Erfolg und Scheitern der Landung haben die ESA-Ingenieure in ihrer Zentrale in Darmstadt keine Kontrolle. Hat sich Philae erst einmal von Rosetta abgenabelt, lässt er sich nicht mehr steuern. Auf gerade einmal 50 Prozent schätzen die Weltraumforscher die Chancen, dass die Landung gelingt.

Wichtig wird sein, dass der Lander auf Churys zerfurchter Oberfläche eben aufsetzt und nicht stürzt. Massgebend ist auch die Bodenbeschaffenheit des 4 Kilometer grossen Kometen, über die wenig bekannt ist: Philae könnte bei der Landung in ihr versinken wie in lockerem Pulverschnee, oder aber auf den harten Boden aufprallen und zurück in die schwarze Unendlichkeit spicken. Um trotz kleiner Anziehungskraft Halt zu finden, besitzt Philae zwei Harpunen, mit denen er sich an Chury festkrallen kann. Er wäre das erste von Menschen geschaffene Objekt überhaupt, das auf einem Kometen aufsetzen würde. Die Landung von Chury ist die heikelste Phase des 1,4 Milliarden Euro teuren Langzeitprojekts.

Schwung von der Erde gekriegt

Die lange Reise beginnt am 2. März 2004: Eine Ariane-5-Trägerrakete bringt die drei Tonnen schwere Rosetta ins All. Sie nimmt jedoch nicht direkt Kurs auf den Kometen; dazu ist die Sonde zu schwer. Dafür lässt sie sich mit sogenannten «Flybys» von Erde und Mars beschleunigen: Ein erstes Mal nähert sie sich der Erde im März 2005, um in deren Gravitationsfeld Fahrt aufzunehmen. Nach einem dichten Vorbeiflug am Mars im Februar 2007 wird sie noch zweimal bei der Erde Schwung holen, um dann endgültig Kurs auf Chury zu nehmen – mit 139 200 Kilometern pro Stunde.

Nachdem Rosetta beim Passieren zweier Asteroiden wissenschaftliche Daten über die Weltraumbrocken sammelt, fällt sie im Juni 2011 in einen künstlichen Tiefschlaf – «deep space hibernation» genannt. Alles ausser der Bordcomputer und einige Heizelemente wird ausgeschaltet. Das Ziel: Energie sparen. Das ist auch nötig, denn Rosetta befindet sich zu weit weg von der Sonne. Die Strahlungsintensität ist zu gering, um die elektrische Versorgung der Geräte am Laufen zu halten, die einzig und allein auf Solarstrom basiert.

Am 20. Januar dieses Jahres erwacht Rosetta dann wie geplant, sendet ein Lebenszeichen an die Erde und beginnt, ihre und Philaes Messinstrumente hochzufahren. Die meisten stehen nun seit April im Einsatz, schiessen Fotos und vermessen den Kometen, den Rosetta seit Anfang August umkreist.

An Bord der Raumsonde befindet sich auch die mit Massenspektrometern ausgestattete Apparatur Rosina. Das von der Universität Bern entwickelte Gerät ist quasi die Nase von Rosetta und erschnüffelt Gase in der Atmosphäre des Himmelskörpers. Die Forscher um die Astrophysikerin Kathrin Altwegg haben bereits herausgefunden, dass Chury eine ziemlich spezielle Ausdünstung hat. Er stinkt nach Pferdestall und verfaulten Eiern, durchmischt mit einer Note Bittermandeln.

Die Gerüche stammen von Ammoniak, Schwefel-Wasserstoff und Blausäure, aus denen sich der gefrorene Himmelskörper zusammensetzt. Je näher der Komet zur Sonne gelangt, desto stärker entweichen die Stoffe als Gase. «Dass wir schon jetzt, rund 400 Millionen Kilometer entfernt von der Sonne, so viel chemische Aktivitäten haben, war nicht zu erwarten», sagt Altwegg, die an der Uni Bern Physik lehrt.

Organische Moleküle entdeckt

Ein besonderes Interesse der Forscher gilt dem gasförmigen Wasser, das aus dem Himmelskörper entweicht. Denn Wasser ist nicht einfach Wasser. Es kann verschiedene Signaturen aufweisen. Diese ergeben sich aus den enthaltenen Isotopen (Varianten eines Atoms mit abweichenden Neutronenzahlen im Kern) und ihren Verhältnissen zueinander. Mithilfe von Rosina wollen die Forscher herausfinden, ob das Wasser des Kometen die gleiche Signatur hat wie das Wasser auf der Erde. Trifft das zu, würde der Befund die These stärken, dass Wasser durch den Einschlag von Kometen auf die Erde gebracht wurde. Denn vor rund 4 Milliarden Jahren gab es auf dem «Blauen Planeten» kein Wasser, da es dafür schlicht zu heiss war.

Altwegg und ihr Team kennen die Forschungsergebnisse bereits und werden sie in wenigen Wochen in der Zeitschrift «Science» veröffentlichen, worauf die Fachwelt gespannt wartet.

Vielleicht haben uns Kometen aber nicht nur das Wasser gebracht, sondern auch das «Leben». «Wir haben in der Atmosphäre des Kometen schwere organische Moleküle nachgewiesen», sagt Altwegg. Es ist gut möglich, dass es sich dabei um Aminosäuren handelt, die Bausteine der DNS. Lebewesen, wie wir sie kennen, werden aber sicher keine gefunden. Dazu fehlt laut Altwegg flüssiges Wasser auf Chury.

Um allfällige Aminosäuren zu finden, muss Philae am Mittwoch aber zuerst sicher auf dem Himmelskörper aufsetzen. In einem Experiment, so ist es geplant, soll dann die Oberfläche angebohrt, Stoffproben entnommen und in einem Minilabor im Innern von Philae analysiert werden. Dabei können die Forscher nicht nur erkennen, ob die Bausteine des Lebens vorhanden sind, sondern auch, ob sich die organischen Moleküle in ihrer Atomkonstruktion alle nach links drehen wie auf der Erde. «Wäre dem so, wäre das ein weiterer Hinweis darauf, dass die Bausteine des Lebens von einem Kometen auf die Erde gelangt sind», sagt Kathrin Altwegg.

Für die Analyse haben die Forscher aber nur wenige Monate Zeit. Denn bereits im Frühling wird der Komet der Sonne wohl so nahe kommen, dass es für Philae zu heiss wird und die Batterie aussteigt. Der Himmelskörper selber mit der ihn umkreisenden Sonde Rosetta wird irgendwann auf die Bahn Jupiters treffen. Dort wird er durch die Gravitation des Planeten abgelenkt. Die Forscher vermuten, dass er dann entweder aus dem Sonnensystem in die unendliche Weite fliegt oder direkten Kurs auf die Sonne nimmt und verglüht.

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