Geodesy of Small Bodies

Kleine extraterrestrische Körper wie Asteroiden, Kometen oder kleine natürliche Monde waren bereits Ziel zahlreicher Raumfahrtmissionen. Auch in Zukunft werden weitere dieser Objekte erforscht werden. Der direkteste Zugang zur inneren Struktur oder zur Massenverteilung eines solchen Körpers ist die Analyse seines Gravitationsfeldes. Dieses kann aus den Bahnverläufen von Raumsonden bestimmt werden, die den jeweiligen Himmelskörper umkreisen.

Die Bestimmung des Gravitationsfeldes stellt jedoch eine große Herausforderung dar, da die geringe Gravitation leicht durch andere Einflüsse überlagert wird. Zu diesen Störungen zählen beispielsweise der Strahlungsdruck durch Sonneneinstrahlung sowie bei aktiven Körpern der atmosphärische Widerstand, der durch eine dünne Restatmosphäre entsteht, und Partikeleinschläge durch ausgestoßenen Staub.

Dieses Projekt beschäftigt sich mit den komplexen, nicht-gravitativen Effekten, die insbesondere in der Nähe aktiver Körper auftreten, und deren Einfluss auf die Analyse des Gravitationsfeldes. Im Zentrum steht der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, das Ziel der Rosetta-Mission. Der umfangreiche Datensatz, der während des engen Rendezvous mit dem Kometen gewonnen wurde, bietet die Möglichkeit, aktuelle physikalische Modelle des Kometenkerns und seiner Umgebung mit der Gravitationsfeldbestimmung zu verknüpfen. Dadurch sollen Rückschlüsse auf die innere Struktur des Kometen ermöglicht werden.

Da die Unterscheidung zwischen aktiven und inaktiven Kleinkörpern zunehmend unschärfer wird und sich deren Aktivitätsformen als sehr vielfältig erweisen, soll dieses Projekt wichtige Impulse für zukünftige Strategien zur Erforschung kleiner Himmelskörper liefern.

Um unsere anspruchsvolle Forschung eigenständig durchführen zu können, verfügt das Institut über eine umfangreiche und hochwertige Laborausstattung. Diese ermöglicht es, neu entwickelte Technologien, Experimente und Komponenten realitätsnah zu testen und ihre Weltraumtauglichkeit nachzuweisen. Zur Verfügung stehen unter anderem ein Rütteltisch zur Simulation der Vibrationen beim Raketenstart sowie eine Thermal-Vakuum-Kammer, mit der die thermischen und atmosphärischen Bedingungen im Weltraum nachgebildet werden können. Für die Integration und Vorbereitung wissenschaftlicher Nutzlasten steht ein Reinraum der Klasse 7 mit einer Fläche von etwa 25 Quadratmetern zur Verfügung.

Ein besonderes Element der Ausstattung ist unser vollfunktionsfähiger CubeSat, der wie ein echter Satellit betrieben wird. Er dient als Versuchsplattform für unsere Forschung im Bereich Fehlermanagement und den Einsatz von Künstlicher Intelligenz an Bord von Raumfahrzeugen. Darüber hinaus nutzen wir spezialisierte Software-Werkzeuge für komplexe Berechnungen und Simulationen, etwa in der Orbitmechanik, der Trajektorienoptimierung oder bei der Auswertung von Radarmessungen.