"Der Weltraum ist groß. Verdammt groß. Du kannst dir einfach nicht vorstellen, wie groß, gigantisch, wahnsinnig riesenhaft der Weltraum ist." (Douglas Adams, Per Anhalter durch die Galaxis)

Trotz der unglaublichen Größe des Weltraums ist lokal begrenzt ziemlich viel los. In unserem Sonnensystem finden sich neben der Sonne und den Planeten noch weitere, kleinere Objekte, von denen wir einige hier einführen.

Asteroiden und Meteoroiden

Als Asteroid oder Meteoroid werden kleine Objekte bezeichnet, die hauptsächlich aus Gestein und Metall bestehen und um die Sonne kreisen. Asteroiden sind kleiner als Zwergplaneten aber größer als Meteoroiden, deren Größe von Bruchteilen eines Millimeters bis zu einem Meter reicht. Der Großteil der bekannten Asteroiden befindet sich im Asteroidengürtel, zwischen der Umlaufbahn von Mars und Jupiter. 

Asteroiden mit einem Perihelion kleiner als 1.3 AU (1 AU = 150 Mio. km, Abstand Erde-Sonne) werden erdnahe Asteroiden genannt. Nach Schätzungen gibt es etwa 60 - 100 Mio. erdnahe Asteroiden, die größer sind als 10 m. Zur Zeit (2017) sind etwa 16 000 von diesen bekannt. Einige (etwa 500) dieser Objekte haben eine kleine Chance in den nächsten 100 Jahren auf der Erde einzuschlagen. Vorhersagen über diesen Zeitraum hinaus sind nicht mehr zuverlässig. Intensive Studien finden statt um mehr der erdnahen Asteroiden zu entdecken, das Einschlagsrisiko zu berechnen und auch mögliche Gegenmaßnahmen zu planen. 

Objekte kleiner als 1m werden als Meteoroide bezeichnet. Je kleiner die Objekte sind, desto häufiger kommen sie vor. Meteoroide kleiner als ca. 30 cm stammen hauptsächlich von Kometen, größere Objekte von Asteroiden. Satelliten im Weltraum werden kontinuierlich von kleinen Meteoroiden getroffen. Das erfordert entsprechende Schutzmaßnahmen, z.B. dickere Wände oder spezielle Schutzschilde. Beim Ausgasen von Kometen werden Meteoroide in den Weltraum geschleudert. Zunächst befinden sie sich entlang der Bahn des Kometen als Meteoroidenströme. In Laufe von einigen 100 oder 1000 Jahren verteilen sie sich und werden Teil der Hintergrundverteilung, die man auch Sporadische Meteoroiden nennt.  

Kometen

Ein Komet ist ein vereister Himmelskörper unseres Sonnensystems von meist einigen Kilometern Durchmesser. Er besteht aus Eis, Staub und lockerem Gestein. Nahe der Sonne erwärmt er sich und das Eis unter der Oberfläche wird in Gas umgewandelt. Durch dieses Ausgasen entsteht eine sichtbare Koma. Anschließend bildet sich zwei Schweife, da die Bestandteile der Koma von Sonnenwinden (Plasmaschweif) und Strahlungsdruck (Staubschweif) verteilt werden. Der Plasmaschweif besteht aus Ionen und der Staubschweif aus kleinen Meteoroiden (Staubteilchen). Kometen, so die weitverbreitete Annahme, sind in der protoplanetaren Scheibe entstanden. Bis heute bestehen sie aus nahezu unverändertem Material der „Kinderstube“ des Sonnensystems. Aus diesem Grund sind sie sehr interessante Untersuchungsobjekte des Sonnensystems.

Weltraummüll

Seit dem Beginn des Raumfahrtzeitalters in 1957 sind tausende Objekte in den Weltraum gestartet worden. Am Ende ihrer Lebensdauer bleiben diese Objekte in der Regeln weiter im Orbit. Hinzu kommen Explosionen von Raketenstufen und Kollisionen, die viele weitere Weltraummüllteilchen erzeugen. Zur Zeit gibt es etwa 20 000 Objekte im Weltall, die größer sind als ca. 10 cm. Diese werden kontinuierlich vom Boden aus verfolgt. Nach Schätzungen gibt es etwa 700 000 Weltraummüllteilchen größer als 1 cm und noch viel mehr kleinere Teilchen. Treffen diese auf Satelliten, so richten sie ähnliche Schäden an wie Meteoroiden. Im Bereich des Low Earth Orbits (unterhalb von ca. 2000 km Höhe) und im Bereich des geostationären Orbits (um 36 000 km Höhe) ist der Fluss von Weltraummüllteilchen bereits höher als der von Meteoroiden. Unterhalb von 800 - 1000 km Höhe wird Weltraummüll durch die Restatmosphäre langsam abgebremst und sie fallen zurück in die Atmosphäre. Je nach Höhe, kann dies aber Jahrzehnte, Jahrhunderte oder sogar Jahrtausende dauern.  

Abstandsbestimmung von Staubteilchen zu Rosetta unter Verwendung von OSIRIS Kamera Daten 

In Kooperation mit der ESA, ESTEC in Noordwijk, den Niederlanden und dem OSIRIS Team am MPS in Göttingen.

Nach einer zehnjährigen Reise erreichte die ESA-Mission Rosetta den Kometen 67P/Tschuryumov-Gerasimenko im August 2014. Die Raumsonde begleitete den Kometen über zwei Jahre und ist im September 2016 auf ihm gelandet. Die in diesem Projekt analysierten Daten wurden mit dem wissenschaftlichen Kamerasystem OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) aufgenommen, welches zwei Kameras umfasst. In Bildsequenzen, die speziell zur Beobachtung von Staubteilchen in der Koma des Kometen konzipiert wurden, wurden beide Kameras simultan betrieben.

Bei diesen Beobachtungen kann die Entfernung der detektierten Staubteilchen zur Raumsonde mittels Parallaxeneffekt berechnet werden. Dieser Effekt tritt auf, da die Kameras in etwa 70 cm Entfernung voneinander angebracht wurden. Befinden sich die Staubteilchen in einem gewissen Entfernungsbereich zu Rosetta, entsteht eine Verschiebung zwischen den Signalen der Teilchen auf den Bildern der beiden Kameras. Aus dieser Verschiebung kann der Abstand des Teilchens zu den Kameras berechnet werden. Es wurden bereits über 250 Teilchen analysiert. Sie befinden sich in einer Entfernung zur Raumsonde von   200 m – 6000 m.

Mit dem Abstand des Teilchens und der Helligkeit des Signals ist es anschließend möglich, mit nur wenigen Annahmen die Größe und die Masse der Staubaggregate zu berechnen. Die ermittelte Massenverteilung beinhaltet Teilchen von einigen mg - kg mit einem Durchmesser von einigen Zentimetern.  

Bei Interesse an einer Bachelor- oder Masterarbeit in diesem oder einem ähnlichen Bereich, meldet euch bei Esther Drolshagen oder Theresa Ott.