Philae – ein Blick hinter die Kulissen

Philae – ein Blick hinter die Kulissen

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Rosetta und Philae waren bereits letzte Woche Protagonisten eines Blogbeitrags meiner Kollegin Anna Wittnebel. Und heute schon wieder! Tatsächlich hat das Philae-Fieber auch die Raabe-Redaktion ereilt (jedenfalls einige von uns) – vom Mitfiebern bei der Landung von Philae auf „Tschury“ bis hin zur Freude über sein Erwachen aus dem Winterschlaf.

Doch was und wer steckt eigentlich hinter dieser Mission? Ich war neugierig und habe vor ein paar Tagen mit dem wissenschaftlichen Leiter der Landemission von Rosetta, Dr. Hermann Böhnhardt vom Max Planck Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, telefoniert.

Vielen Dank Herr Böhnhardt, dass Sie sich die Zeit nehmen, einige Fragen zu Philae zu beantworten!
Gerne!

Dr. Hermann Böhnhardt, wissenschaftlicher Leiter der Landemission

Dr. Hermann Böhnhardt, wissenschaftlicher Leiter der Landemission

Waren Sie von Anfang an bei der Mission dabei?
Bei der Landemission bin ich seit 2004, bei Rosetta bin ich insgesamt schon ein bisschen länger dabei. Bevor ich zum Lander gewechselt bin, war ich an einem Orbiter-Instrument beteiligt, dem RSI (Radio Science Investigation), das Funksignale von Rosetta nutzt, um die Masse des Kometenkerns und das Gravitationsfeld zu bestimmen. Das Projekt habe ich dann aber abgegeben.

Sie sind wissenschaftlicher Leiter der Landemission  – was genau heißt das, was sind Ihre Aufgaben?
Ich muss dafür sorgen, dass das wissenschaftliche Programm der Landemission erarbeitet, vorbereitet und implementiert wird und natürlich richtig vorbereitet ist. Dazu gehört dann auch, dass mit den Ergebnissen gearbeitet werden kann – und am Ende ein Erkenntnisgewinn entsteht. Ebenso bin ich verantwortlich für die anschließende Dokumentation der Messungen und Ergebnisse im ESA-Archiv für Rosetta. Das Archiv ist ein relativ neues Element bei ESA-Missionen und ermöglicht den Zugang zu den Rosetta- und Philae-Daten praktisch für jedermann, nicht nur für die direkt an der Mission beteiligten Leute und Institute.
Beteiligte Institute ist auch ein gutes Stichwort – die Landemission wird von einem europäischen Konsortium unter deutsch-französischer Leitung betrieben, also nicht von der ESA direkt. Deshalb wurden zwei wissenschaftliche Leiter benannt. Mein französisches Pendant ist Jean-Pierre Bibring. Wir beide sind Schnittstelle und Vertreter für die wissenschaftlichen Belange der Philae-Mission nach außen und nach innen.

Was heißt das konkret?
Zum einen vertreten wir das wissenschaftliche Programm, das von allen beteiligten Wissenschaftlern erarbeitet wurde. Alle zehn Experimente an Bord können z.B. nicht gleichzeitig laufen; wir müssen dafür sorgen, dass priorisiert wird. Dabei reden natürlich die beteiligten Wissenschaften mit – wir entscheiden nichts alleine.
Und dann arbeiten wir eng mit den Ingenieuren zusammen, die unsere Pläne für die wissenschaftlichen Messungen ja umsetzen sollen. Nicht immer lassen sich all unsere Wünsche realisieren. Es heißt also immer wieder vermitteln, Kompromisse und neue Lösungen finden. Hier sind wir die Schaltstelle zwischen den Wissenschaftlern und den Ingenieuren.
Darüber hinaus vertreten wir den Lander in der gesamten Rosetta-Mission. Da geht es unter anderem um die Abstimmung der wissenschaftlichen Aufgaben von Lander und Orbiter, das muß und soll sich ja ergänzen. Der Rosetta-Orbiter fungiert ja zugleich als Relaisstation zwischen Lander und Kontrollzentrum auf der Erde. Der Orbiter hat ebenfalls Experimente an Bord – und die haben nicht unbedingt immer die gleichen Vorgaben für die Bahn und Ausrichtung des Orbiters, wie sie für den Lander günstig sind. Zum Beispiel erfordern einige davon, dass Rosetta in Gegenden fliegt, in denen es keinen Funkkontakt zum Lander gibt. Auch hier gilt es wieder, Kompromisse zu finden und die Interessen beider Seiten nach Möglichkeit zusammenzubringen. Und wenn es gar nicht anders geht, dann muß manchmal einer zurückstecken, weil eben die Interessen des anderen als wichtiger erkannt werden.

Das klingt herausfordernd, zumal Sie ja alle über Europa verstreut sind. Wie stimmen Sie sich im Team und mit allen Beteiligten ab?
Bei Rosetta finden derzeit pro Jahr vier Treffen der Rosetta- und Lander-Teams statt. Da sind dann alle dabei: Wissenschaftler, Ingenieure, Manager usw. Insgesamt sind das dann um die 200 Personen. Dazwischen gibt es immer wieder Telefonkonferenzen – meistens wöchentlich, im Moment fast täglich. Je nach Thematik sind unterschiedliche Leute beteiligt.

War der Kontakt miteinander während der Flugphase zum Kometen auch so intensiv? Gab es in dieser Phase für Sie viel zu tun?

Sind wir bald da? 10 Jahre dauerte die Reise von Rosetta und Philae. © ESA

Sind wir bald da? 10 Jahre dauerte die Reise von Rosetta und Philae. (Foto: © ESA)

Da haben wir uns nicht so oft gesehen – persönlich circa zwei Mal im Jahr.
Aber natürlich gab es auch während der Flugphase einiges zu tun. Alle sechs Monate wurden zum Beispiel Check-outs durchgeführt. Das heißt, die Instrumente an Bord wurden eingeschaltet, um zu überprüfen, ob sie noch funktionieren oder ob sich etwas verändert hat. Das muss eben auch vorbereitet werden. Außerdem waren alle Instrumente zwar zum Start mit der kompletten Hardware ausgerüstet, aber die endgültige Betriebssoftware fehlte bei einigen. Die musste dann in der Flugphase entwickelt und getestet werden. Das sollte eigentlich nicht so sein, aber manchmal geht es eben nicht anders. Hier waren dann in der Ausführung vor allem die Ingenieure gefragt.

Und dann gab es noch die Flyby-Phasen: an zwei Planeten und an zwei Asteroiden, insgesamt fünf Flybys, da es zweimal an der Erde vorbei ging. Da war dann schon mehr los. Hier war die Vorbereitung aber anders als jetzt, da wir um den Kometen herumfliegen. Bei den Vorbeiflügen kann man letztendlich nicht eingreifen. Bei Flybys kommt es auf eine perfekte Planung an. Bei der jetzigen Phase im Orbit und auf der Oberfläche des Kometen gibt es die Möglichkeit, Einfluss zu nehmen – aufgrund der Erfahrungen, die wir vorher gemacht haben.

Sie haben eben die Flybys erwähnt und dass Rosetta davon gleich mehrere durchgeführt hat – ist das also nicht so … herausfordernd? Der Vorbeiflug an Pluto war ja letzte Woche auch ein großes Event.
Ob Orbiter oder Flyby – jedes hat seine Schwierigkeiten und besonderen Herausforderungen. Bei einem Vorbeiflug muss alles im Vorfeld bis ins kleinste Detail sorgfältig geplant werden. Wenn sich an bestimmten Stellen Fehler einschleichen, dann kann man die ganze Mission verlieren – das gilt natürlich auch für den Orbiter in verschiedenen Phasen. Der Vorteil eines Flyby ist, dass in der Ausführung alles fest gegossen ist – man muss nicht mehr reagieren. Aber: Man muss gut zielen und kann nichts korrigieren. Der Nachteil also: Man hat nur eine Chance. Außerdem ist es schwieriger, die wissenschaftlichen Ergebnisse zu analysieren. Die wissenschaftlichen Kernergebnisse erhält man bei einem Vorbeiflug in einem Zeitfenster von einer halben Stunde bis zu einer Stunde um den Zeitpunkt der größten Annäherung herum. Nun muss man aber noch filtern, welche Ergebnisse Langzeiteffekte sind und welche dem jeweiligen Tageszeitpunkt geschuldet sind. Das auseinander zu dividieren ist nicht einfach.
Bei einem Orbiter ist es „einfacher“, eine Differenzierung solcher Ergebnisse zu erhalten. Man ist ja lange genug an Ort und Stelle, um sagen zu können: Was kehrt wann immer wieder? Dafür muss man flexibel und auf Abruf bereit sein, um gegebenenfalls nachzujustieren. Insgesamt hat Rosetta schon am ersten Tag ihrer Mission im Kometenorbit mehr Daten liefern können als bei einem Vorbeiflug.

Wie oft haben Sie Kontakt zu Philae?
Im Augenblick haben wir nur sehr sporadisch Kontakt und nur sehr instabile Verbindungen. Das liegt wohl am Lander. Richtig intensiv wissenschaftlich gemessen haben wir seit den ersten drei Tagen nach der Landung nichts mehr. Zum Zeitpunkt der Landung hatten wir kontinuierlich Kontakt mit Philae während des Kometentags – der Komet rotiert um seine eigene Achse in etwas mehr als 12 Stunden. Der Orbiter flog in einer bestimmten Bahn, sodass jeweils sechs Stunden Kontakt zum Lander bestand und 6 Stunden nicht. In den Stunden, in denen wir keinen Kontakt hatten, hat der Lander aber dennoch weiter gearbeitet; er konnte eben nur alle sechs Stunden seine Daten senden und neue Kommandos empfangen.
Im Wesentlichen könnten wir jetzt ähnliche Verbindungen haben; nur durch die nicht ganz so glückliche Landung ist der Lander nicht optimal orientiert. Seine Antenne guckt mehr oder weniger über den Horizont, also fast horizontal. Das heißt also, dass man den Orbiter immer in diese Richtung schieben muss, um Funkkontakt zum Lander zu bekommen. Leider hat das zur Folge, dass wir immer nur eine bis zwei Stunden Kontakt haben können – auch wieder alle zwölfeinahlb Stunden. Vorausgesetzt, der Orbiter steht an der richtigen Stelle.

Seit Philae wieder funkt, haben Sie aber schon Daten erhalten?

Philae funkt - nur leider steht er nicht so schön gerade auf Tschury wie auf diesem Modell im Göttinger Max Planck-Institut. (Foto privat)

Philae funkt – nur leider steht er nicht so schön gerade auf Tschury wie auf diesem Modell im Max Planck Institut für Sonnensystemforschung.
(Foto privat)

Seit dem neuen Kontakt haben wir erst ein Experiment angestoßen, das aber leider nicht wie gewünscht funktioniert hat. Es folgen aber noch weitere. Was wir vom Lander jedoch haben, sind sogenannte Housekeeping-Daten. Wir kennen also den Zustand der Lander-Subsysteme. Das ist schon gut.
Bisher läuft der Lander nur im Hibernation Wake-up-Modus, da das Commanding wegen der instabilen Funkverbindung noch nicht richtig funktioniert. Der Lander startet bisher, wenn die Sonneneinstrahlung gut genug ist, und nutzt dann die aktuell produzierte Sonnenenergie seiner Solarzellen zum Betrieb. Wenn die Sonneneinstrahlung nicht mehr stark genug ist, schaltet er sich wieder ab. Das passiert so mit jeder Rotation des Kometenkerns, also etwa alle zwölfeinhalb Stunden. Wenn wir aber den Lander vernünftig kommandieren könnten, könnten wir auch die aufladbare Batterie an Bord nutzen. Das wäre gut und würde uns für den Betrieb sozusagen „mehr Beinfreiheit“ geben. Mal sehen, ob uns das gelingt.

Ich drücke die Daumen! Wie geht es mit Philae weiter und was wird aus Rosetta?
Der Komet passiert seinen sonnennächsten Punkt im August, danach geht er wieder in größere Sonnenabstände. Rosetta soll noch bis September 2016 weiterarbeiten. Dann kommt der Komet an den Punkt, wo der Orbiter mit seinen Solarzellen nicht mehr genügend Energie gewinnen kann. Deshalb hat die ESA beschlossen, dass dann der Betrieb des Orbiters eingestellt wird. Vermutlich wird er auf den Kometen ‚abgelegt‘ oder er driftet weg von Tschury.
Der Lander selber hat – denke ich – wahrscheinlich die Chance, bis Anfang 2016 durchzuhalten. Dann wird er nicht mehr genügend Energie haben, mal abgesehen von technischen Schwierigkeiten, die unterwegs natürlich immer auftauchen können. Das kann sowohl beim Orbiter als auch beim Lander passieren.

Wie war für Sie das letzte Jahr – seit dem Wake-Up von Rosetta im Januar 2014?

Auch im Göttinger Max Planck-Institut warteten zahlreiche Besucher am 12.11.2014 auf die erfolgreiche Landung von Philae. (Foto: privat)

Auch im Max Planck Institut für Sonnensystemforschung warteten zahlreiche Besucher am 12.11.2014 auf die erfolgreiche Landung von Philae. (Foto: privat)

Es war eine spannende Zeit – das Highlight war aber die Landung. Gerade die Zeit um die Landung im November war natürlich mit wenig Schlaf und viel Ungewissheit gefüllt. Das war schon stressig – aber es hat sich gelohnt! Klar hat man auch Entscheidungen getroffen, die man im Nachhinein anders treffen würde. Aber so ist das nun mal, wenn man nicht alle Informationen hat, die zu einer guten Entscheidung notwendig sind. Und so war das unmittelbar nach der Landung. Wir wussten ja nur, dass Philae gelandet ist, aber nicht so genau, wo und wie. Und die ‚Batterie-Uhr‘ tickte und lief in zweieinhalb Tagen ab…

Ist Philae aktuell Ihr einziges Projekt oder forschen Sie noch an anderen Dingen?
Ich werte noch Teleskopbeobachtungen von Objekten im Kuipergürtel aus, aber das ist nur entfernt mit den Kometen verwandt. Dann haben wir gerade eine Analyse der Bilder vom Lutetia-Vorbeiflug von Rosetta abgeschlossen. Außerdem arbeite ich daran, ältere Programme von mir, die physikalische Bedingungen von Kometenstaub simulieren, wieder zum Laufen zu bringen und einzusetzen.
Und dann sitze ich noch an Vorschlägen für neue Missionen. Das sind Projekte, die etwa ab 2025 bis 2035 in der wissenschaftlichen Messphase sind, aber jetzt schon vorgeschlagen und ausgewählt werden. Da bin ich auch stark engagiert.

Langweilig wird es Ihnen also nicht! Ich habe auch gelesen, dass Sie an der Göttinger Kinder-Uni beteiligt waren und eine Vorlesung und ein Seminar zu Rosetta und Philae gehalten haben. Wie war das?
Ungewohnt, aber es hat Spaß gemacht! In der Vorlesung waren ca. 200 Kinder anwesend, die auch ständig etwas zwischendurch wissen wollten. Leider konnte ich nicht auf jede Frage eingehen – sonst wären wir nie fertig geworden. Ständig gingen die Arme hoch, und die Fragen waren sehr weit gestreut. Erstaunlich war für mich, dass es plötzlich mucksmäuschenstill war, wenn ich kleine Filme gezeigt habe. Allerdings war die Ruhe mit dem Ende der Filme auch erstmal wieder weg. Im Seminar zum Kinder-Uni-Vortrag war es einfacher, da ich die Kinder hier leichter einbeziehen konnte. Und in der kleineren Gruppe konnten wir auch einige Experimente mit den Kindern durchführen – das hat ihnen Spaß gemacht und sie haben, denke ich, mehr mitnehmen können.

Vielen Dank für das ausführliche Gespräch!

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Britta Minges
b.minges@raabe.de

... ist als Produktmanagerin für alles rund um die Werke "Auf dem Weg zur inklusiven Schule" und "Auf dem Weg zur inklusiven Grundschule", ebenso wie für SCHULLEITUNGONLINE zuständig - und ist Social-Media-Managerin

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