Seminararbeit

Zwischenpräsentation

Limbrunner Maximilian

Q11

Kometenerforschung mit

Giotto und Rosetta

GLIEDERUNGI. Kometen als Mysterium

- Kometen als Vorboten ?

- Verantwortlich für Entstehung von Leben ?

II. Erste Versuche der Kometenforschung/ Wissenschaftliche Anfänge

- Atmosphärische Erscheinung

- Erste Ergebnisse

- Kometenerforschung durch Raumsonden

III. Giotto und Rosetta

Giotto

- Überblick

- Der Halleysche Komet

- In Bearbeitung (nicht fertig)

Rosetta

- Überblick

- Herleitung des Namen

- Churyumov-Gerasimenko

- Orbiter

- Philae – Der erste Kometenlander

- „Swing-by“ - Manöver

IV. Sonstige Kenntnisse über Kometen

- Allgemein

- Aufbau

- Lebensdauer

V. Quellen

I. Kometen als Mysterium

Zeichen der Götter ?

Kometen erscheinen plötzlich am Nachthimmel, mit ihrem Aussehen unterscheiden sie sich sehr von Sternen und Planeten

-> Menschheit wurde durch fasziniert

-> Das hat die Phantasie der Menschen angeregt

Sie haben in Kometen ein Zeichen der Götter gesehen, meistens die Vorankündung eines Unglücks: einer Naturkatastrophe oder Todes eines Königs

Heute: Kometen als Glücksbringer ( Wunsch )

Kometenflugblatt von 1687, der Komet als Vorboten von Tod und Zerstörung

Verantwortlich für Entstehung von Leben ?Vor 4.6 Milliarden Jahren: Entstehung von Sonne, Planeten, Asteroiden und Kometen aus dunklen

Teilchenwolke ( bestehend aus Staub, Eis und organische Teilchen ) -> all diese Himmelskörper hatten dasselbe Material

ABER: Planeten 4.6 Mrd. Jahre in der Nähe der Sonne -> Die Sonnenstrahlung hat ihr Material erwärmt und dadurch chemisch stark verändert

Da Kometen die meiste Zeit in großer Entfernung von der Sonne verbringen, blieb ihr Material unverändert -> Sie haben in der Kälte des Weltalls ihr Material am besten konserviert

Fazit:

Kometen studieren: -> Ursprungsmaterial der Erde-> Mögliche Hinweise auf die Entstehung des Lebens

BAUSTEINE DES LEBENS IN METEORIT ENTDECKT

• Untersuchungen von Materialproben aus einem im Jahr 2000 in Kanada durch Christopher Herd von der Universität von Alberta und seine Kollegen niedergegangenen Tagish-Lake-Meteoriten

-> ersten organischen Stoffe im Sonnensystem stammen ursprünglich aus dem Weltraum

-> Substanzen, die als Bausteine des Lebens gelten, können daher auch auf andere Himmelskörper im Sonnensystem und auf Planeten bei anderen Sternen gelangt sein

-> Anstoß für eine Entstehung von Lebensformen

• Umstrittene Frage: SIND WIR WIRKLICH ALLEIN ?

II. Erste Versuche der Kometenforschung/ Wissenschaftliche Anfänge

Atmosphärische Erscheinung

• tauchten immer wieder aus dem Nichts auf und ohne erkennbare Regelmäßigkeiten

-> Zeichen der Götter

• ersten Versuchen einer wissenschaftlichen Betrachtung: Kometen als atmosphärische Erscheinungen

• Aristoteles schreib (in seinem Buch meteorologika):

- brennbare Gase entweichen aus Felsspalte

- entzünden sich in der Welt unter dem Mond (sublunar)

-> Aufgrund schneller Freisetzung dieser Gase entstehen Sternschnuppen, durch langsame hingegen Kometen

• Regiomontanus erkannte in ihnen erstmals selbständige Himmelskörper

Erste Ergebnisse• Tycho Brahe: Kometen bewegen sich jenseits der Mondbahn (keine Erscheinungen der

irdischen Atmosphäre)

• Isaac Newton: Nachweis mit seiner neuen Gravitationstheorie, dass sich Kometen auf langgestreckten Ellipsenbahnen bewegen -> bestimmte die Bahnperiode des Kometen Halley von 1682 zu ca. 76 Jahren, -> Wiederkehren des Kometen für 1758

• Johann Franz Encke: Entdeckung des nächsten Komet mit einem periodischen Orbit; für den Kometen von 1821 fand er eine Umlaufdauer von 3,3 Jahren.

Die Bahn des Enckeschen Komets wurde in der Folge regelmäßig vermessen, und man stellte hierbei erstmals Abweichungen vom Newtonschen Gravitationsgesetz fest.

Kometenumlaufbahn

• kurzperiodische Kometen

Umlaufzeit beträgt bis zu 200 Jahre

Umlaufbahn meist innerhalb der Ekliptik

Ursprung vermutlich aus Kuiper- Gürtel

• langperiodische Kometen

Umlaufzeit beträgt mehr als 200 Jahre

Umlaufbahn stark gegen die Ekliptik geneigt

Ursprung vermutlich aus Oortscher Wolke

Kometenerforschung durch Raumsonden

Anfang des neuen Jahrtausends sind Kometensonden "in„

-> Rosetta wird zum Kometen Churyumov-Gerasimenko geschickt.

-> Stardust passierte den Kometen Wild/2.

-> Deep Space 1 machte einen Vorbeiflug beim Kometen Borelly.

-> Raumsonde CONTOUR ging dagegen beim Start verloren

Sie alle basieren auf den Ergebnissen die man mit der Raumsonde Giotto gewonnen hat

III. Giotto und Rosetta

GIOTTO

Die europäische Sonde Giotto flog 1986 in 600 Kilometer am Kern des Haalleysche Kometen vorbei und lieferte erstmals Aufnahmen von einem Kometenkern

Der Halleysche Kometbekanntester und am längsten beobachtbarer Komet

1301 erklärte der italienische Maler Giotto Halley zum Stern von Betlehem

Syderische Umlaufzeit: ca. 76 Jahre; Kam zuletzt 1986 in Erdnähe (Raumkapsel Giotto); nächste Wiederkehr 2061

Inklination : 18 ° gegenüber der Ekliptik

IN BEARBEITUNG

ROSETTA

ÜBERBLICKNovember 1993: Internationale ROSETTA-Mission von der ESA als planetare Cornerstone

Mission ausgewählt

Rosetta-Mission der ESA startete im März 2004 -> Landung im Jahre 2014 auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko

Raumsonde besteht aus 2 Teilen: Orbiter + Lander

Unterwegs fliegt Rosetta nahe an zwei Asteroiden vorbei (Lutetia und Steins)

Zitat Dr. Kührt: „Vorrangiges Ziel der Mission ist es, die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kometen zu untersuchen“

Zu klärende Fragen: - Wie sah das Planetensystem in seiner frühsten Form aus ?

- Wie entstanden die Planeten und das Leben ?

HERLEITUNG DES NAMEN

Rosetta: - geht auf den „Stein von Rosetta“ zurück - Franzose Jean Francois Champollion entschlüsselte mit dessen Hilfe im 19. Jhdt. die ägyptischen Hieroglyphen

-> Schaffung eines Zugangs zu einer untergegangenen Kultur

Philae: - spielt an den Obelisken, der die Namen von Kleopatra und Ptolemäus in griechischer Schrift und in Hieroglyphen enthielt

-> Nachweis Champollion, dass die Hieroglyphen eine Schriftsprache sind

-> Obelisk von Philae als wichtiger Schlüssel, der erst die Zuordnung der Schriftzeichen möglich machte

Rosetta-Mission: Wissenschaftler erhoffen sich in ähnlicher Weise die Ursprünge des Sonnensystems zu entschlüsseln

CHURYUMOV-GERASIMENKO• Entdeckt 1969 durch durch Churyumov und Gerasimenko

• bewegt sich auf einer elliptischen Bahn zwischen Jupiter und Erde um die Sonne-> gehört zur Jupiter-Familie

• Umlaufbahn hat sich in den letzten 200 Jahren durch die Schwerkraft des Jupiter stark verändert -> Sein Perihel hat sich immer weiter zur Sonne verschoben

• Syderische Umlaufzeit: ca. 6,6 Jahre

ORBITER• Bilder von Lutetia und Steins

• Transport und Absetzen des Landers

• An Bord des Orbiter befinden sich zusätzliche Messinstrumente zur:

- Analyse der chemischen Zusammensetzung

- Untersuchung von Staubpartikeln

- Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Kometenplasma und anströmendem Sonnenwind

PHILAE, DER ERSTE KOMETENLANDER

• Höhepunkt der Mission: Absetzten des Landers direkt auf der Kometenoberfläche

• Der Schlüssel für diese Mission heißt wie schon vor 180 Jahren ebenfalls Philae

• Philae ist mit einer Harpune ausgestattet: -> direkt nach der Landung im Boden „festkrallen“ -> Aufgrund der geringen Schwerkraft nicht direkt nach der Landung wieder abhebt

• Nach Aufsetzten der Beine, bohren sie sich in die Kometenoberfläche und verankern sich

• Danach kommen die Instrumente zum Einsatz:- Untersuchung der chemische Zusammensetzung nochmals an der Oberfläche

- Untersuchung der akustischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften

- Bohrproben nehmen

- Kometen mit Radiowellen „durchleuchten“

- Übertragung der Daten mittels einer Parabolantenne zur Erde

„SWING-BY“ - MANÖVER

• „Swing-by“ - Manöver: Erhöhung der Geschwindigkeit der Raumkapsel durch Übertragung des Schwungs des Gravitationsfeldes eines Planeten (Hier: Erde und Mars)

• http://www.go.dlr.de/musc/mp/flash/MarsSwingBy.php

• Rosetta Sonde fliegt im „Swing by“ - Manöver 3x an der Erde und 1x am Mars vorbei

• Beim dritten und letzte Vorbeiflug an der Erde (am 13. November 2009 um 8:45 Uhr) wird die Sonde noch einmal 3,6 km/s zu den gegenwärtigen 13,3 km/s hinzugewinnen

• Erde: durchschnittlichen Geschwindigkeit von rund 30 km/s -> Beeinflussung durch den Vorbeiflug der Sonde äußerst minimal und nicht messbar

• -> nach zehnjähriger Reise und sieben Milliarden zurückgelegten Kilometern, nähert sich Rosetta dem Kometen (August 2014)

V. Heutige Kenntnisse über Kometen

Allgemein:

Namensherkunft: - von griechisch kométes „Haarstern“

- auch Schweifstern genannt

- kleiner Himmelskörper

- bewegt sich in stark exzentrischen Bahnen um die Sonne

- hinterlässt auf seiner Bahn eine durch Ausgasen erzeugte Koma

AUFBAU KOMET• Der Kern

lockeren Mischung verschiedener Eisarten und festen Staubpartikeln → Bezeichnung als „Schmutzige Schneebälle“

• Das Koma Bei schneller Geschwindigkeit beginnt das Eis der Oberfläche zu sublimieren (festen → gasförmigen Aggregatzustand) und die Koma bildet sich aus

• Der Schweif Bei Sonnennähe unterliegen die äußeren Komaschichten dem Einfluss des Sonnenwinds, er führt die Teilchen mit sich → Schweif stets radial von der Sonne weggerichtet

Lebensdauer

• Zwischen einigen Jahren und einigen 10.000 Jahren

• Bei einem Durchgang um die Sonne wird nicht der ganze Komet aufgewärmt -> äußerste Schicht (ein paar cm) wird warm. Der Rest bleibt tiefgefroren. -> Bei jedem Durchgang bei der Sonne geht so ein Teil des Kometen verloren

Nach einiger Zeit kann der Komet:

- zerbrechen

- in einen Planeten oder in die Sonne stürzen

- kein Material mehr enthalten aus welchem ein Schweif gebildet werden kann

• Komet Halley: Wiederkehr ca. 100 Mal -> Lebensdauer: ca. 7600 Jahren

DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

QUELLEN• 4./5. 12.2010:

• - http://www.astronomia.de/index.htm?http://www.astronomia.de/komet.htm

• - http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/07/kometen-asteroiden-meteoroide- meteore-und-metorite-was-ist-der-unterschied.php

• - http://www.schulphysik.de/kometen.html

• - http://www.youtube.com/watch?v=j1GdYI1f1D8

• - http://www.youtube.com/watch?v=L3pOByP4S6Q

• 26.4.2011:

• - http://www.esa.int/esaCP/SEMBTA2PGQD_Austria_0.html

• - http://www.bernd-leitenberger.de/giotto.shtml

• - http://www.think-ing.de/specials/jahr-der-astronomie/ingenieure-und-astronomie/swing-by-manoever-der-rosetta-sonde

• - http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/raumsonden/philae.shtml

• 27. 2011:

• - http://de.wiktionary.org/wiki/Komet

• - http://de.wikipedia.org/wiki/Kometenforschung

• - http://www.kids-info.ch/cms/fileadmin/pdf/weltraum/kometen.pdf

• - http://www.sternwarte-nuertingen.de/de/pdf/flyer/AVN-Flyer-Kometen.pdf

• 14.6.2011:

• - http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,767755,00.html

• 25.6.2011:

• - http://www.dlr.de/pf/desktopdefault.aspx/tabid-1371/1868_read-3332/

• - http://www.dlr.de/pf/desktopdefault.aspx/tabid-1371/1868_read-3286/

• Astronomie Eine Einführung in das Universum der Sterne