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Kometenkollision: Erst fragen, dann schießen

Am Unabhängigkeitstag erfreut sich alljährlich der durchschnittliche US-Amerikaner an einem freien Tag und spektakulärem Feuerwerk. In diesem Jahr soll sogar eine Explosion im Weltall etwas Knalliges beitragen - ein Einschlag auf dem Kometen Tempel soll dessen Inneres nach außen kehren. Übertreibt die Nasa es da ein wenig?
Im Visier: Deep Impact im Anflug auf Tempel 1Laden...
Sonnensystem, Anfang Juli 2005. Am dritten des Monats klinkt ein unscheinbarer irdischer Flugkörper in 149 597 900 Kilometern Abstand zur Erde einen 370 Kilogramm schweren Metallblock mit spärlicher Instrumentenausstattung in die Weiten des Weltalls aus. Er dürfte seinen Alleinflug nur rund einen Tag lang genießen: Dann wird er, bei einem Tempo von 69 000 Kilometern pro Stunde ruhig dahinfliegend, um 7:52 Uhr Mitteleuropäischer Sommerzeit von einem hinterrücks heranrasenden, etwa eineinhalbmal so schnell fliegenden und rund eine Milliarde Tonne schweren, Wasserdampf und Gas speienden Monstrum von etwa 14 Kilometern Länge eingeholt.

Der Auffahrunfall der beiden ungleichen Kollisionspartner dürfte recht spektakulär sein: Er setzt eine Sprengkraft von fast fünf Tonnen TNT frei. Das sollte den großen Unfallgegner kurz durchschütteln – für den kleinen endet das ungleiche Treffen wie für eine Schmeißfliege der vergleichbare Zusammenprall mit einer ICE-Windschutzscheibe auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Frankfurt und Köln: endgültig.

Der  Komet Tempel 1 nach dem Einschlag Laden...
Der Komet Tempel 1 nach dem Einschlag | Nach dem Einschlag des 370 Kilogramm schweren Impaktors auf Tempel 1 begutachtet das Deep-Impact-Mutterschiff den Einschlagkrater – bis es in rund 500 Kilometern Entfernung am Kometen vorbeirauscht. Rund zehn Minuten lang dürfte es dauern, bis der Einschlagpunkt aus dem Blickfeld der Sonden-Instrumente gerät.
Die feurige Weltraumkollision am amerikanischen Nationalfeiertag – die Mission der Metallklotz transportierenden "Deep-Impact"-Sonde zum Kometen 9P/Tempel-1 (dem größeren der beiden Unfallpartner, einem etwa alle fünf Jahre einmal um die Sonne kreisenden Kometen) – hat 250 Forschern weltweit jahrelanges Kopfzerbrechen und bis dato 267 Millionen US-Dollar Kosten verursacht. Je näher das Ereignis rückte, desto aufgeregter präsentierten sich nun die Beteiligten. Am Ende werden die Augen und Instrumente der Deep-Impact-Sonde selbst, der Hubble- und Spitzer-Weltraumteleskope, der Röntgenteleskope Chandra und XMM-Newton, des eigentlich seit November eingemotteten Satelliten SWAS, der zu einem eigenen Kometen-Rendezvous im All eilenden Esa-Sonde Rosetta und unzähliger irdischer Groß- und Kleinteleskope in Richtung Jungfrau gerichtet sein – dem Sternbild, in dem Tempel-1 von der Erde aus beim Aufprall zu beobachten sein wird.

Aha. Nur – was eigentlich wird da zu beobachten sein? Was passiert beim Aufprall des "Impaktors" auf der Kometenoberfläche? Und was wird aus dem getroffenen Kometen und den frei gesprengten Bruchstücken? Kann der Einschlag Tempel 1 aus der Bahn werfen, dies womöglich für die Erde gefährlich werden? Und, ach ja: Was soll das alles eigentlich?

Warum das Ganze?

Kometen sind noch immer die großen, flüchtigen Unbekannten im Sonnensystem. Über ihre unmittelbare Umgebung, die "Koma" aus Gas und Staub, ist dabei bereits manches bekannt. Schon vor der Rückkehr der Sonde Stardust, die 2004 in nur 300 Kilometern Abstand am Komet Wild 2 vorbei flog und dabei Staubpartikel aus dessen Schweif sammelte, um diese zur Erde zu bringen, waren sich Technologie von Menschenhand und Schweifstern nahe gekommen. Die Nasa-Sonde ICE näherte sich dem Kometen P/Giacobini-Zinner schon 1985, dann dem Halley'schen Kometen auf 28 Millionen Kilometer. Viel dichter – genau auf 596 Kilometer – rückte damals auch Europas Giotto Halley auf die Pelle. Die Sonde stellte vier Jahre später zudem den bisherigen Annäherungsrekord auf, als sie den Kometen Grigg-Skjellerup in nur 100 bis 200 Kilometern Entfernung passierte.

Der berühmteste Komet: Halley fotografiert von GiottoLaden...
Der berühmteste Komet: Halley fotografiert von Giotto | Die Esa-Sonde Giotto produzierte erstmals Fotos eines Kometenkerns mit ihrer Multicolour-Kamera. Das Bild entstand am 13. März 1986, als die Sonde sich auf 596 Kilometer dem Kometen näherte.
Alle diese Missionen lieferten aber kaum Erkenntnisse über das, was nun mit Deep Impact und seinem Kometenprojektil aufgedeckt werden soll – die inneren Werte eines Kometen. Kometen gelten als weit gehend unverfälschte Relikte aus den Anfangstagen des Sonnensystems vor rund 4,6 Milliarden Jahren – was aus Tempel 1 beim Einschlag herausgesprengt wird, könnte gut dem ursprünglichen solaren Urnebel entsprechen. Die Einschlagwolke aus Staub, Gestein und Eis lohnt deshalb einen genauen Blick durch allerlei Analysegeräte.

Sobald sich der Staub des Impaktor-Crashs gelegt hat, werden die Wissenschaftler auch vieles klarer über die Dichte eines durchschnittlichen Kometenkerns sehen. Für einige der spannendste Punkt der Mission: Forscher wie der verantwortliche Flugbahn-Berechner der Nasa, Donald Yeomans, haben Wetten darüber laufen, wie der zu erwartende kreisförmige Krater aussehen wird. Bei einem sehr harten Kern wird wenig Material freigesetzt und eine flache Mulde von vielleicht zehn Metern entstehen – oder aber, bei einem lose zusammengebröckelten Kern geringer Dichte, entsteht ein Einschlagkrater von bis zu 60 Metern Tiefe und einem vierfach größeren Durchmesser. Zwei Szenarien schließen alle Beteiligten allerdings mit ziemlicher Sicherheit aus: Kaum wird der gesamte Komet auseinander brechen – und sicher ist kein glatter Durchschuss zu erwarten.

Was passiert da oben genau?

Am nächsten dran wird natürlich das Mutterschiff von Deep Impact sein – es soll beim Crash aus knapp 9000 Kilometern Entfernung seine zwei Hauptinstrumente einsetzen, hoch- sowie mittelaufgelöste Bilder schießen und spektrografische Analysen durchführen, um dann eine Viertelstunde später in 500 Kilometer Entfernung am Krater vorbeizurauschen. Hoffentlich schlägt sich dabei auch die Optik des hochauflösenden Beobachtungsgerätes besser als bei einem Kalibrierungslauf zu Testzwecken im Februar – das verantwortliche Ingenieursteam arbeitete seitdem jedenfalls fieberhaft, ohne das allerdings bis heute eine Entwarnung gegeben werden konnte.

Im Anflug: Deep Impact knipst sein ZielLaden...
Im Anflug: Deep Impact knipst sein Ziel | Dieses Bild von Tempel 1 schoß die bei mittlerer Auflösung arbeitende Navigationsoptik von Deep Impact – eigentlich nur ein Hilfsinstrument für die hochauflösende Kamera, die aber in frühen Tests ein Fokussierungsproblem zu haben schien. Das Foto entstand am 15. Juni 2005 in 16 896 Kilometern Abstand zum Kometen. Eine logarithmische Bearbeitung der Bilddaten hebt die Koma des Kometen hervor, die sonst wegen ihrer schwachen Intensität nicht zu erkennen wäre.
Nur im schlimmsten Fall – wenn etwa das Projektil irgendwie den Kometen verfehlt – kann ein Kamikaze-Alternativplan auch Deep Impact selber in den Kometen knallen lassen, damit die vielen Beobachter überhaupt etwas zu sehen bekommen. Ein Fehlschuss sollte aber vermeidbar sein: Im Impaktor sorgt der Impactor Targeting Sensor (ITS) dafür, dass der näher kommende Komet mit Hilfe von kleinen Kurskorrekturen eines Navigationstriebwerkes stets im Fadenkreuz bleibt. Das Gerät soll übrigens bis ultimo arbeiten und dabei die schärfsten Bilder liefern, die je ein Mensch zuvor von einer Kometenoberfläche sah: Selbst 20 Zentimeter große Details könnten als Bildpixel zu erkennen sein, bis die Kamera ziemlich abrupt ihren Betrieb einstellen wird.

Wenn alles vorbei ist, geht es eigentlich erst richtig los: Rund sechzig Stunden lang wird der Komet, nachdem er den Impaktor überrollt hat, noch von Deep Impact beobachtet werden. Der Einschlagkrater selbst wird allerdings nur etwa zehn Minuten lang für die Sonde sichtbar bleiben. Auf der Erde dürfte allerdings die Zeit nach dem Einschlag sicher spannender sein als der Aufprallzeitpunkt selber – die Explosionswolke benötigt Zeit, um sich auszubilden, wird dann aber vielleicht noch tagelang Sonnenlicht grell reflektieren.

Was wird von der Erde aus zu sehen sein?

Da, wo von der Erde aus der Komet sichtbar ist, wird das neblig-düstere Wölkchen der neunten Größenklasse wohl plötzlich zu einem Objekt sechster Größe aufflammen. Mit bloßem Auge ist die Explosion damit zwar nicht nachzuverfolgen – ein Feldstecher dürfte aber ausreichen, um die Folgen von Deep Impact persönlich in Augenschein zu nehmen. Allerdings schauen nicht nur die europäischen Sternfreunde auf der Tagseite der Erde in die Röhre, sondern auch die im Osten der USA – zwar ist bei ihnen Nacht, aber der Komet im Sternbild Jungfrau ist schon hinter dem Horizont verschwunden. Irgendwann in der nächsten Woche dürfte aber für alle weltweit genug Zeit bleiben, um einen Blick auf Tempel 1 zu erhaschen – die europäische Südsternwarte in Chile wird beispielsweise sechs Tage lang alle Details des Ereignisses aufzeichnen. Übrigens dürfte in Röhre oder Flachbildschirm zu kucken aber nicht die schlechteste Idee sein: Die ersten Bilder der Sonde selbst sollen schon bald nach dem Ereignis per Internet weltweit präsentiert werden – zumindest ab dem 5. Juli sollte eine Fülle von explosivem Bildmaterial auftauchen.

Ist Kometen beschießen nicht gefährlich?

Ein Ausbruch von Tempel 1  – eindrucksvoll auch aus Sicht des Hubble-TeleskopesLaden...
Ein Ausbruch von Tempel 1 – eindrucksvoll auch aus Sicht des Hubble-Teleskopes | Das Hubble-Weltraumteleskop fotografierte den Kometen Tempel 1 am 14. Juni 2005 gleich zweimal. Um 8:17 Uhr MESZ zeigt sich der kartoffelförmige Komet von 14 Kilometern Länge noch ruhig – sieben Stunden später war ein eindrucksvoller, etwa 2200 Kilometer hoher "Jet" in Richtung Sonne zu beobachten, ein Ausbruch von Gas und Dampf aus dem Kometenkern. Solche Ereignisse, welche die scheinbare Helligkeit des Kometen deutlich erhöhen können, sind offenbar nicht allzu selten: Am 21. Juni hat Hubble schon das zweite ähnliche Ereignis festgehalten.
Für den Impaktor inklusive seiner Instrumente schon – und übrigens auch für den im Impaktor mitgeführten Datenträger, auf dem sich 560 000 Menschen vom Mai 2003 bis Januar 2004 eintragen lassen konnten, um ihre Namen per Kometenkollision kleinbröseln zu lassen. Auch für die Deep-Impact-Sonde selbst könnte das per Impaktor produzierte Spektakel gefährlich werden, wenn sie auf der Tageslichtseite des Kometen in den geschlagenen Krater hineinspäht. Vorsichtsmaßnahmen wurden getroffen: Die Sonde ist extra mit einem großen Staub-Schutzschild ausgestattet worden. Zudem ist Tempel 1 auch deswegen zu Missionsziel erkoren worden, weil der Komet als relativ ruhig gilt: Plötzliche Ausbrüche von Dampf, Gas und Staubwolken schießen aus ihm wohl seltener hervor als aus anderen Schweifsternen. Trifft allerdings ein solcher Ausbruch die Sonde, ist das Missionsziel in Gefahr – etwas besorgt begutachteten die Forscher deswegen die in der letzten Woche vom Hubble-Teleskop fotografierten Jets des Kometen, die offenbar auch bei ruhigeren Schweifstern-Vertretern häufiger vorkommen.

Zur Gefahr für die Menschheit zieht Nasa-Wissenschaftler Yeomans übrigens einen ähnlichen Vergleich wie den zwischen Schmeißfliegen und Hochgeschwindigkeitszügen zur Veranschaulichung heran: Rein massetechnisch pralle hier eine Mücke auf einen 18-Tonnen-LKW. Der LKW – also Tempel 1 – wird sich vielleicht um etwa 0,4 Millimeter pro Stunde verlangsamen, seine Bahn könnte möglicherweise zehn Meter näher an die Sonne heranrücken. Die vielfältigen Passagen des Gasriesen Jupiters haben Tempel in den letzten Jahrhunderten weit mehr aus der Bahn geworfen. Auch die herausgesprengten Kollisionbrocken werden übrigens in der Kometenbahn verbleiben – zu großen Teilen sollte das Material ohnehin wieder auf den Kern herabregnen.

Damit ist auch die Frage beantwortet, ob mit Deep Impact nicht auch eine Form von Kometenabwehr für die Zukunft durchexerziert wird. Eher Hollywood als die Planungsstäbe von Nasa und Esa denken darüber nach, ob ein hypothetisch lebensbedrohlicher Brocken auf Kollisionskurs zur Erde nicht abgeschossen, auseinandergesprengt oder aus der Bahn geworfen werden könnte. Dazu, so das Deep-Impact-Team, wäre allerdings einiges mehr nötig als ein 370-Kilogramm-Projektil.

Warum so gewalttätig?

Ihr Auftritt wird noch kommen: Rosetta und der Lander Philae sind noch bis 2013 unterwegsLaden...
Ihr Auftritt wird noch kommen: Rosetta und der Lander Philae sind noch bis 2013 unterwegs | Ihr Auftritt wird noch kommen: Rosetta und der Lander Philae sind noch bis zum Jahr 2014 unterwegs, bevor sie den Kometen Tschurjumow-Gerasimenko erreichen
Nachdem die Explosionswolke sich gelegt hat, werden Forscher viel mehr wissen über die Unterschiede zwischen der Kometenoberfläche und dem Inneren der Schweifsterne – wahrscheinlich werden wir alle auch mehr erfahren über die Ursprünge des Sonnensystems selbst. Und ein paar spannende neue Fragen wird der Aufprall sicher auch aufwirbeln. Vielleicht können sie aber schon mit den nächsten Missionen zu im All herumschwirrenden Himmelskörpern beantwortet werden. Die sind übrigens schon gestartet und auf ihrem Weg: Der japanische Hayabusa zum Asteroiden Itokawa und die europäische Sonde Rosetta zum Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, wo sie im Jahr 2014 eintreffen wird. Beide werden mit ihren Zielen sanfter umgehen als Deep Impact: Hayabusa soll eine hüpfende Minikamera abwerfen und mit einem Staubsauger-ähnlichen Instrument Proben sammeln und zur Erde zurück bringen, Rosetta den Lander Philae absetzen und damit Bodenproben an Ort und Stelle analysieren. Beide Missionen – und der Wissensschatz der Astronomen – dürften aber auch von den Erfahrungen des Feuerwerks am 4. Juli profitieren.
02.07.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 02.07.2005

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