28.11.2014 | Presseinformationen:

Der unglaubliche Flug der Landeeinheit „Philae“ ROMAP-Magnetometer hilft Kometenlandung zu rekonstruieren

Ein Wechselbad der Gefühle löste die erste Kometenlandung bei über 400 Gästen im Altgebäude der Technischen Universität Braunschweig aus. Doch kurz danach stellte sich heraus, dass die Landung nicht nach Plan verlief und die Landeeinheit „Philae“ von der Kometenoberfläche abgeprallt war. Ein internationales Forscherteam um Astrophysiker Dr. Hans-Ulrich Auster vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik war an diesem Abend im „Philae“-Kontrollzentrum im Einsatz und verfolgte gespannt den unglaublichen Flug der Landeeinheit. Die Daten des Braunschweiger ROMAP-Magnetometers zeigten sowohl das Abprallen sowie die folgenden mehrmalige Landungen. Mit ihrer Hilfe kann nun auch die Bewegung auf dem Kometen rekonstruiert werden.

Abgeprallt: zwei Stunden über der Kometenoberfläche

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Hans-Ulrich Auster waren überrascht, als sie am Abend des 12. Novembers 2014 die Daten Ihres ROMAP-Magnetometers unmittelbar nach der Landung sahen: „Vergleichbar mit der Drehung einer Kompassnadel, kann man die Bewegung der Landeeinheit im Weltraum mit einem Magnetometer nachvollziehen. So konnten wir schnell feststellen, dass ‚Philae‘ nach dem Aufsetzen wieder abgeprallt war und erst nach zwei Stunden auf die Oberfläche zurückkehrte. Nach der Auswertung unserer Daten wissen wir jetzt ein wenig besser, was auf dem Weg zum ungeplanten Landeplatz passierte“, erklärt Dr. Auster.

Mögliche Kollision mit Kometenkrater

Die Magnetfelddaten geben nun Preis, dass sich „Philae“ nach dem ersten Abprall angefangen habe, sich immer schnell um seine vertikale Achse zu drehen, so Auster. „Der Grund dafür war, dass das für die Landung erforderliche Reaktionsrad ausgeschaltet war und sich sein Drehmoment nun auf den frei fliegenden Lander übertrug. Innerhalb von 40 Minuten beschleunigte sich ‚Philae‘ auf diese Weise auf Rotationsgeschwindigkeit von etwa 5 Umdrehungen pro Minute, was mit einem Windrad bei geringer Windstärke vergleichbar ist“, erläutert der Astrophysiker. Doch dann änderte sich das Bewegungsmuster schlagartig: „Die Drehgeschwindigkeit halbierte sich, die Drehachse neigte sich und der Lander begann zu Taumeln. Die Ursache war höchstwahrscheinlich die Kollision mit einem Riff an einem Kraterrand“, fasst Auster zusammen.

Zweite Landung entschied über „Philaes“ Schicksal

Wie das Braunschweiger Magnetometer zeigt, flog die Landeeinheit noch über eine Stunde taumelnd über den Kometen, bevor es zur zweiten, holprigen Landung kam. „Hier hat sich der Erfolg der Mission entschieden, auch das war durch die Signaturen im Magnetfeld nachvollziehen. Erst im letzten Moment fiel der Lander auf seine Füße. Ein letzter Hüpfer mit einer Länge von sieben Minuten war für den Bewegungsverlauf dann vergleichsweise unspektakulär und endete in der von Eiswänden umgebenen Landeposition“, so Hans-Ulrich Auster. „Obwohl etwas Glück im Spiel war“, so der Astrophysiker, „wurde mit der spektakulären Landung eindrucksvoll der Nachweis erbracht, dass der Lander robust genug war, um nicht nur die unwirtlichen Bedingungen im Weltraum, sondern auch eine solche Lande-Odyssee schadlos zu überstehen.

Zum Instrument ROMAP
Der „Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor“ (ROMAP) ist eines von zehn Instrumenten auf der „Philae“-Landeeinheit, das im Rahmen der ESA-Weltraummission „Rosetta“ das Magnetfeld sowie die Sonnenwindwechselwirkung mit dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko untersucht. Unter Leitung von Dr. Hans-Ulrich Auster vom Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig sind das Energieforschungszentrum Budapest/Ungarn sowie das Institut für Weltraumforschung Graz/Österreich und das Max-Planck Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen an dem Instrument beteiligt.

 


Rosetta-Mission: The incredible flight of the lander „Philae“
Data of the ROMAP-Magentometer aids in reconstruction of flight path

At a Rosetta landing event at Tu Braunschweig the 400 guests were elated to hear that the Rosetta lander „Philae“ touched down on a comet as planned. But soon after it was clear that the mission was not continuing as expected, because the lander bounced off the surface. The international team of scientists lead by geophysicist Dr. Hans-Ulrich Auster from the Institut für Geophysik und extraterrestische Physik was working at the „Philae“ control center at that time and followed the incredible flight of the lander. The data obtained by the ROMAP magnetometer from Braunschweig immediatly showed the signatures of this bouncing and the subsequent touchdowns. With the data, the movement on the comet can be reconstructed.

Bounce: two hours above the comet

In the evening of 12th November, 2014, the scientists around Dr. Hans-Ulrich Auster were surprised when they saw the data of the ROMAP magnetometer immediately after touchdown: „With the magnetometer we can reconstuct the movement of the lander, just like the rotation of a compass needle. Consequently we could see instantly that „Philae“ bounced off the surface and finally returned after two hours. After evaluating our data we now have more information on the path to the final and still unknown landing site“ explained Dr. Auster.

Possible collision with a crater rim

Now the magnetic field data reveals that after the first touchdown „Philae“ started to rotate about its vertical axis, says Auster. The reason was that the reaction wheel, that was stabilizing the lander during descend, transferred its momentum to the freely moving lander. Within 40 minutes Philae accelerated to a rotational velocity of about 5 rpm, which is comparable to a wind turbine at low wind speeds“ says the geophysicist. But after 45 minutes the pattern changed suddenly: „The rotational velocity decreased to half the original speed, the axis tilted and the lander began to tumble. Most likely the reason was a collision with a crater rim“ summarized Dr. Auster.

Second landing decides Philae’s fate

The magnetometer from Braunschweig shows that the lander tumbled above the surface for another hour before it jarringly touched down for the second time. „Then the fate of the lander was decided, which was also visible in magnetic field signatures. After first grazing the surface, „Philae“ landed on its feet at the last moment. After another seven minute bounce the lander arrived at its final position surrounded by icy walls“ say Hans-Ulrich Auster. „Although there was some luck involved, the astonishing landing impressively demonstrated that the lander was sturdy enough to not only withstand the harsh environmental conditions of space but also managed to survive this arduous landing sequence.”

ROMAP-Instrument

The Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor (ROMAP) is one of ten instruments on the lander „Philae“, that investigates the magnetic field and solar wind parameters of the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko for the ESA Mission Rosetta. Lead by Dr. Hans-Ulrich Auster of the Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik at Technische Universität Braunschweig scientists from the Energy Research center in Budapest, the Institut für Weltraumforschung Graz in Austria and the Max-Planck Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen contribute.