Letzte Tests für INTEGRAL und ROSETTA

Die äußerst erfolgreichen Wissenschafts-Missionen der ESA haben der internationalen Forschergemeinde in den letzten Jahrzehnten eine Fülle von wertvollen Informationen aus dem Weltall geliefert. Beispiele dafür sind die Kometensonde Giotto, das Infrarotobservatorium ISO oder die SOHO-Sonde zur Untersuchung der Sonne. Diese Erfolgsserie soll nun mit INTEGRAL und ROSETTA fortgesetzt werden.

INTEGRAL wird sich der Untersuchung der energiereichsten Strahlung im Weltall, der Gammastrahlung annehmen. Im Focus der Beobachtungen stehen hierzu kosmische Katastrophen in weit entfernten Teilen des Universums.
Während INTEGRAL dabei in Erdnähe bleibt, wird sich ROSETTA auf eine mehrere hundert Millionen Kilometer weite Reise zum Kometen Wirtanen begeben und ihn dann bei seiner Annäherung an die Sonne begleiten. Hierbei steht eine der aufregendsten und kompliziertesten Wissenschafts-Missionen bevor.

Fachjournalisten aus Europa hatten im ESTEC in Noordwijk Gelegenheit, einen letzten Blick auf die beiden wissenschaftlichen Schwergewichte zu werfen.

In den Folterkammern des ESTEC

Derzeit durchlaufen INTEGRAL und ROSETTA abschließende Tests, um dann zu ihren Startorten nach Baikonur (INTEGRAL) beziehungsweise Kourou (ROSETTA) zu gelangen. Zuvor mussten die von Menschenhand geschaffenen Wunderwerke eine Vielzahl von Tests bestehen, um für die rauhen Bedingungen beim Start sowie beim Flug im Weltraum gewappnet zu sein. Dazu verfügt das ESTEC in Noordwijk (Niederlande) über eine Reihe von Clean Rooms und Testkammern. Die Raumflugkörper müssen darin wahre Höllenqualen überstehen.

In der größten Kammer, dem 15 Meter hohen Large Space Simulator erleiden sie Hitze- und Kälteschocks im Vakuum. Sie sind dabei simulierter Sonnenstrahlung ausgesetzt, also den Bedingungen, die auch im Weltraum anzutreffen sind. Mechanische Tests im Vakuum, so das Ausklappen von Antennen, können hier ebenfalls ausgeführt werden.
In einer weiteren Kammer, der Large European Acoustic Facility werden die Satelliten mit einem Höllenlärm beschallt. Lautstärke und Frequenzspektrum entsprechen hierbei den späteren Startbedingungen.
Wesentlich ruhiger ist es dagegen in der Electromagnetic and Electrostatic Test Facility. Die Ingenieure prüfen in dieser Kammer, ob alle elektronischen Systeme eines Satelliten sich auch untereinander vertragen. Jede elektrische oder elektronische Baugruppe erzeugt ein elektromagnetisches Strahlungsfeld, das andere Instrumente unter Umständen bei ihrer Arbeit stören könnte. Und genau das soll vor der Reise ins All ausgeschlossen werden.
Das genügt dem peniblen Personal im ESTEC aber noch nicht. Damit beim Start nichts kaputt geht, muss sich jeder Satellit auf einem überdimensionalen Rütteltisch durchschütteln lassen. Erst dann, wenn alle Schrauben und Bauteile noch vorhanden sowie funktionstüchtig sind, geben die Prüfer ihr okay.

INTEGRAL auf der Suche nach Energieausbrüchen im Weltall

Zuerst verlässt INTEGRAL das Testzentrum in Noordwijk, denn der über vier Tonnen schwere Gammastrahlensatellit soll bereits am 17. Oktober vom russisch-kasachischen Weltraumbahnhof Baikonur mit einer Proton-Trägerrakete in eine extrem exzentrische Umlaufbahn um die Erde gebracht werden.

Das wissenschaftliche Ziel der Mission besteht in der Erforschung besonders exotischer Prozesse im Weltall sowie der energiereichsten Strahlung, der Gammastrahlung. Sie entsteht beispielsweise bei der Explosion einer Supernova. Es bilden sich dabei aber auch chemische Elemente wie Kohlenstoff, Gold oder Eisen, die dann im Weltall "herumirren", bis sie von Massekonzentrationen im Weltall eingefangen werden und zur Bildung neuer Himmelskörper beitragen. Die für den Menschen schädliche Strahlung gelangt glücklicherweise nicht auf die Erdoberfläche. Zu ihrer Beobachtung sind Satelliten mit speziellen Instrumenten erforderlich.

Mit INTEGRAL wollen die Wissenschaftler den Weg aufzeichnen, den solche Elemente im Weltall nehmen. Das ist auf indirektem Wege möglich, denn die freien Elemente hinterlassen im Spektrum der Gammastrahlung ihre Fingerabdrücke.
Im Visier von INTEGRAL befinden sich aber auch Schwarze Löcher, die jede Materie verschlingen, kollidierende Neutronensterne oder explodierende Sterne. Sie alle erzeugen große Mengen von Gammastrahlung.
Ab und zu entstehen in den Tiefen des Universums rätselhafte Gammastrahlenausbrüche gewaltiger Dimension, sogenannte Bursts, deren Herkunft bis heute nicht geklärt ist - ein weiteres Forschungsziel für INTEGRAL.

Für die Fülle dieser Aufgaben ist Integral gut gerüstet. Vier verschiedene Instrumente sollen die Quellen der harten Strahlung aufspüren. Parallel werden die Objekte dabei auch in den Bereichen des sichtbaren Lichts und der Röntgenstrahlung aufgenommen, um sie besser identifizieren zu können.

ROSETTA: Rendezvous mit einem Kometen

Anfang 2003 wird die Kometensonde ROSETTA von Kourou aus auf ihre Reise zu Wirtanen geschickt. Bei mehreren Swing-By-Manövern am Mars sowie an der Erde „tankt“ ROSETTA Energie auf. Nach einer Flugzeit von neun Jahren erreicht die Raumsonde ihr Ziel. Zu diesem Zeitpunkt ist der Komet knapp 800 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt und nahezu „tot“.
Der Höhepunkt der Mission wird das Absetzen eines Landers auf der Oberfläche von Wirtanen sein, während der größere Teil der Sonde als Orbiter den Kometen weiter umkreist. Es ist die bisher größte Herausforderung für die Raumfahrtingenieure, denn die komplizierten Manöver können sie nicht mehr von der Erde aus beeinflussen. Während der Annäherung von Wirtanen an die Sonne verfolgen einzig die insgesamt 21 Instrumente von ROSETTA die Ausbildung des Kometenschweifes, seine Zusammensetzung sowie die Prozesse auf und in dem Kometenkern. Gelingen die Manöver, dann werden die Daten das Wissen über Kometen, die zu den ältesten Körpern unseres Sonnensystems gehören, wesentlich bereichern.

Das Beste ist gerade gut genug

Die Ausrüstungen und Sensoren an Bord der beiden Raumflugkörper gehören zum Besten, was Wissenschaft und Ingenieurkunst heute zu bieten haben. Intelligente Steuerungssysteme müssen an Bord von ROSETTA in den Tiefen des Weltalls eigenständig die richtigen Manöver veranlassen und die Arbeit der Sensoren steuern. Der Lander ist mit raffinierten Landebeinen ausgestattet, die das Aufsetzen auch unter schwierigsten Bedingungen erlauben. Das Problem ist dabei, dass die konkreten Parameter der Oberfläche des Kometenkerns bis zur Landung noch gar nicht bekannt sind. Es bleibt also spannend bis zum Schluss.