DEEP IMPACT
Der erste Blick in das Innere eines Kometen

deepimpact.jpl.nasa.gov
deepimpact.umd.edu

Was befindet sich im Innern eines Kometen?

Kometen bieten die Möglichkeit, in einer Zeitreise auf die Entstehung und die Entwicklung des Sonnensystems zurück zu blicken. Ihre Komponenten, Eis, Gas und Staub, stammen aus der frühesten und kältesten Phase des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren. Deep Impact, eine Erkundungsmission der NASA, ist die erste Weltraummission, die die Oberfläche eines Kometenkerns erforscht und sogar die Geheimnisse seines Innern lüftet.

Am 4. Juli 2005 erreicht das Raumfahrzeug den Kometen Tempel 1, um mit einem 370 kg (~820 Ibs) schweren Körper einen Einschlag zu erzeugen. Die Größe des dabei entstehenden Kraters sollte zwischen der Größe eines Hauses und der eines Fußballstadions, seine Tiefe zwischen zwei und 14 Stockwerken liegen. Bei diesem Vorgang werden Eis und Staub aus den unter der Oberfläche liegenden Schichten zu Tage gefördert. Durch Reflexion des Sonnenlichts an dem ausgeworfenen frischen Material entsteht ein plötzlicher Helligkeitsausbruch. So, wie sich der Staub im Raum verteilt oder auf den Kometen zurückfällt, klingt diese Helligkeit langsam wieder ab. Die Annäherung der Sonde, der Einschlag und dessen Folgen werden von Kameras und einem Spektrometer dokumentiert. Bilder und Daten werden zur Erde gesandt. Die Auswirkungen der Kollision mit dem Kometen werden auch von einigen Punkten der Erde aus beobachtbar sein, teils sogar mit kleineren Teleskopen. Die Daten werden analysiert und mit jenen anderer NASA- und internationaler Kometenmissionen verglichen. Die daraus gewonnen Erkenntnisse werden vor allem zu einem vollkommeneren Verständnis der Entstehung des Sonnensystems und der Folgen einer möglichen Kollision eines Kometen mit der Erde führen.

Die Mission

Insgesamt hat die Mission Deep Impact vom Start bis zu seiner Vollendung eine Dauer von sechs Jahren. Planung und Entwurf der Mission dauerten von November 1999 bis einschließlich März 2001. Das Missionsteam konstruiert und testet ein zweiteiliges Raumfahrzeug. Das größere Raumfahrzeug trägt ein kleines Aktionsraumfahrzeug, welches in eine Bahn zu Tempel 1 entlassen wird, um auf dem Kometen die geplante Kollision auszulösen.

Im Dezember 2004 wird die Verbundsonde mit einer Rakete des Typs Delta II gestartet und auf eine zu dem Kometen führende Flugbahn gelenkt. Das Raumfahrzeug nähert sich Tempel 1 und fotografiert den Himmelskörper. Anfang Juli 2005, 24 Stunden vor dem Einschlag, richtet die Muttersonde ein Präzisionsnachführteleskop auf den Kometen und gibt den einschlagenden Körper frei, um die von der Sonne beschienene Seite des Kometen zu treffen.

Deep Impacts Flugbahn zu Komet Tempel 1

Der Impaktor ist eine batteriebetriebene Sonde, welche nur einen Tag lang unabhängig vom vorbei fliegenden Raumfahrzeug operieren kann. Da sie nach dem Aussetzen eigenständig navigiert und sich selbständig in die Bahn des Kometen manövriert, nennt man sie einen in-telligenten Impaktor. Eine auf ihm installierte Kamera fängt bereits vor dem Erreichen des Zieles Bilder des Kometenkerns ein und überträgt diese - nur einige Sekunden vor der Kollision. Der Einschlag ist nicht stark genug, um eine nennenswerte Änderung der Umlaufbahn des Kometen um die Sonne zu bewirken.

Nach dem Aussetzen des Impaktors geht die Muttersonde auf einen Kurs, der sie in einer Entfernung von minimal 500 km am Kern des Kometen vorbei führt. Sie beobachtet den Ein-schlag und zeichnet Daten auf, untersucht das während des Impaktes ausgeworfene Materi-al, sowie die Struktur und die Zusammensetzung der Kraterwände. Nachdem ihn seine Schutzschilde vor dem am Himmel vorbeiziehenden Kometenschweif geschützt haben, dreht sich der Raumkörper, um letztmalig den Kometen zu beobachten. Ergänzend untersucht er die andere Seite des Kometenkerns und registriert Veränderungen der Aktivität des Kerns. Während Raumfahrzeug und Impaktor agieren, beobachten Berufs- und Amateurastronomen auf der Erde mittels großer und kleiner Teleskope den Einschlag und seine Auswirkungen. Die Resultate werden im Internet übertragen.

Komet Tempel 1

Der Komet Tempel 1 wurde 1867 von Wilhelm Tempel entdeckt, besitzt eine Umlaufdauer von 5,5 Jahren und durchlief schon oft das innere Sonnensystem. Deshalb ist Tempel 1 sehr geeignet, um evolutionäre Veränderungen im Mantel oder in der oberen Kruste eines Kometen zu studieren. Kometen sind aus folgenden zwei Gründen sichtbar. Auf dem Weg eines Kometen durch den Weltraum wird das Sonnenlicht an dem von seinem Kern ausgehenden Staub reflektiert. Zum Zweiten geben, angeregt durch das Sonnenlicht, bestimmte Gase aus der Koma des Kometen selbst Licht ab. Nach einer gewissen Zeit kann ein Komet weniger aktiv oder sogar latent werden. Wissenschaftler sind bestrebt herauszufinden, inwieweit Kometen Gas und Staub an das Weltall verlieren oder diese Bestandteile wieder in ihr Inneres einschließen können. Außerdem möchte man Erkenntnisse über die innere Struktur eines Kometen gewinnen und ob es Unterschiede zur Oberfläche gibt. Das kontrollierte Kraterexperiment dieser Mission verspricht Antworten auf diese Fragen.

Technische Ausführung

Der Raumflugkörper hat einen Bestand an Instrumenten und trägt den zielsuchenden Impak-tor. Zwei der Instrumente fotografieren den Einschlag, den Krater und den Staub und nehmen das Infrarotspektrum auf. Die Sonde verwendet eine X-Band-Radioantenne (Übertragung mit etwa acht Gigahertz) zur Kommunikation mit der Erde und steht mit dem Impaktor auf einer anderen Frequenz in Verbindung. Während der Mission kommuniziert die Muttersonde vor-wiegend mittels einer 34 Meter-Antenne des NASA Deep Space Network. Wenn es während der kurzen Zeitspanne zwischen Begegnung und Einschlag zu einer Zunahme des Datenvolumens kommt, werden überlappende Antennen auf der ganzen Welt einbezogen. Primäre Daten werden äußerst rasch übertragen und andere in der Folgewoche. Der einschlagende Flugkörper setzt sich vorrangig aus Kupfer zusammen, von dem nicht angenommen wird, dass es in Kometen vorkommt. Für die kurze Zeit seiner eigenständigen Operation nutzt der Impaktor einfachere Versionen der Hard- und Software der Muttersonde - sowie weniger Backup-Systeme.

Das Team

Die Mission Deep Impact basiert auf einer Parterschaft zwischen der University of Maryland (UMD), dem California Insitute of Technology's Jet Propulsion Laboratory (JPL) und der Ball Aerospace and Technology Corporation. Die wissenschaftliche Leitung der Mission liegt in den Händen der UMD. Ingenieure von Ball Aerospace konstruieren und bauen den Raumkör-per unter JPL Management. Ingenieure von JPL kontrollieren den Raumkörper nach dem Start und übergeben die empfangenen Daten zur Analyse an Wissenschaftler. Das gesamte Team besteht aus mehr als 250 Wissenschaftlern, Inegnieuren, Managern und Pädagogen. Deep Impact ist eine NASA-Entdeckungsmission, die achte in einer Serie von wenig kostenden und präzise fokusierten wissenschaftlichen Investitionen. Deep Impact bietet in Partnerschaft mit anderen Kometen- und Planetoidenmissionen und Institutionen ein weitreichendes Programm zum Nutzen öffentlicher, bildungsspezifischer und wissenschaftlicher Gemeinschaften.

National Aeronautics and Space Administration
Jet Propulsion Laboratory
California Institute of Technology
Pasadena, California
JPL 400-936 2/01

(Aus dem Englischen übertragen von Carolin Clausnitzer)