Rosetta endlich am Ziel

    Hat hier jemand die zuverlässigen und genauen Werte für die Geschwindigkeit des Touchdowns und der Relativgeschwindigkeit Philaes zum Kometen bei der Trennung von Rosetta?


    Gruß,
    Jo

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">0,8 m/s bei der Trennung, dann 0,72 m/s beim Absenken und 1 m/s bei der Landung das sind also 3,5 km/h.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Daran sieht man auch die sehr kritischen Werte beim Abstieg - die Fluchtgeschwindigkeit (die auf der Erde bekanntlich 11,2 _km/s_ beträgt) liegt für 67/P bei 0,8m/s [:0] Es mußte also beim Auf'prall' deutlich über 40% der Energie absorbiert werden, damit Philae nicht auf Nimmerwiedersehen im Weltraum verschwindet. Ohne Kenntnis der Bodenbeschaffenheit (Härte...) ein ziemliches Pi mal Daumen Unterfangen...

    Nach meinen Spezialisten im Astrosurf war es vorgeplant dass die Ausstossgeschwindigkeit bis 50 cm/s mit einem Notfalldispositiv von 19 cm/s verstellbar wäre. Wir wissen aber nicht welche Wahl die ESA getroffen hat.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Rastaban</i>
    <br />Hallo Jo,


    0,8 m/s bei der Trennung, dann 0,72 m/s beim Absenken und 1 m/s bei der Landung das sind also 3,5 km/h.


    Gruss,
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Danke [:X]


    Aus den Zeit und Ortsangaben aus Deinem Link:
    http://coolohio.com/rosetta/descent.txt
    sind ja die exakten Geschwindigkeiten zu ermitteln.


    Aus der ersten Phase nach der Abtrenung kann man die Anfangsgeschwindigkeit zu 0,794 m/s ermitteln.
    Die Landung geschah mit 1,03 m/s.


    Langsamer wurde Philae doch beim Fall nach der Separation doch sicher nicht. Ein fester Wert für den Abstiegt ergibt ja zudem keinen Sinn, da Philae auf dem Weg durch die Gravitaion von 67O/C-G beschleunigt wurde. Kaum merklich am Anfang, aber dann in Kometennähe immer stärker.


    Auf alle Fälle ein dickes Lob, Dein Link auf das Text-file war genau das was ich für eine Massebestimmung des Kometen über die Gravitaionswirkung auf den Lander brauchte.


    Gruß,
    Jo



    Nachtrag: Habe meinen Denkfehler gemerkt. Die Datenreihe reicht ja bis zu einem früheren Zeitpunkt als die Trennung von Rosetta zurück.
    Bei 0,794 m/s waren die beiden ja noch verbunden. Separation 08:35 GMT / 09:35 CET
    Die 0,723 m/s waren im freien Fall, kurz nach der Trennung bei 20637m.

    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Rastaban</i>
    <br />Nach meinen Spezialisten im Astrosurf war es vorgeplant dass die Ausstossgeschwindigkeit bis 50 cm/s mit einem Notfalldispositiv von 19 cm/s verstellbar wäre. Wir wissen aber nicht welche Wahl die ESA getroffen hat.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    War es denn nicht so, dass der Großteil der Relativgeschwindigkeit über die Schubdüsen Rosettas erzeugt wurden und die Auswurfmechanik zusätzlich 21 cm/s Korrekturweg hatte? Daneben war noch ein redundanter Federmechanismus mit etwa der halben Geschwindigkeit für den Notfall in petto, falls die elektromotorisch angetriebene Spindel den Lander von Rosetta nicht abzöge.

    Unter der Vorannahme, dass der Landepunkt etwa 2km vom Massenzentrum entfernt war (auf dem Knubbel mit dem Krater) und die Angabe bei phil alt (km) als Distanz zu diesem Punkt galt, hätte ich die Masse des Kometen mit 9*10^12 kg errechnet. Wenn ich die 25*10^9 m^3 für das Volumen setzen darf, die herumgeistern, wäre die mittlere Dichte demnach 360 kg/m^3. Damit wäre 67P/C-G deutlich fluffiger als 9P/Tempel 1 mit 620 kg/m^3.


    Die Masse hatte man zuerst über Tracking-Daten beim Anflug Rosettas auf 10*10^12 kg (+/- 10%) ermittelt.
    http://rosetta.jpl.nasa.gov/ne…mining-mass-comet-67p/c-g


    Sonst gab es vorher wohl keine Möglichkeit, ausser über eine Größenabschätzung und Dichtewerten von Tempel 1 oder theoretischen Abschätzungen der Dichte von Kometenkernen...richtig?


    Gruß,
    Jo

    wieso hat man eigentlich Rosetta nicht viel tiefer fliegen lassen, damit der Lander möglichst minimale Geschwidigkeit beim Aufsetzen hat? Wäre das ein Problem z.b. bis auf 500m nah an den Kometen heranzufliegen? Die Sonde hat doch ein Triebwerk oder nicht?
    Dann wäre der Abprall auch nicht so stark gewesen... und es hätte vermutlich nicht so in einem dunklen Loch geendet!

    Hallo Peter,


    hätte man so machen können, aber es galt wohl einen Sicherheitsabstand zum Kometen zu halten (zumindes habe ich davon gelesen). Und man muß sich vor Augen halten, dass die Gravitationsbeschleunigung des Kometen in seiner Nähe enorm anwächst: ~1/d².


    Meine unmaßgebliche Einschätzung:


    Hätte man den Lander 500 m über den einen abgesetzten Kopf einfach nur ausgesetzt, wäre die Landegeschwindigkeit zwar nur 0,35 m/s gewesen, doch hätte man dann wenig Kontrolle über die Trajektorie Philaes gehabt.
    Um den Lander in ein <u>selbst bestimmtes Ziel</u> an der Kometenoberfläche zu bringen, mußte Philae zusätzlich noch eine Anfangsgeschwindigkeit mitgeben werden, damit die Trajektorie der Anfangsgeschwindigkeit die zufällige Trajektorie der Gravitation (ungleichmässige Kometenform, unbekannte evtl. Inhomogenitäten der Dichte) dominiert. Diese sollte man praktischerweise wiederum in der Größenordnung des Geschwindigkeitseffekts der Gravitationsbeschleunigung wählen, also 0,35 m/s.


    Man hat also regelrecht geschossen und nicht nur wie bei klassischen Planetenmissionen den Lander fallen gelassen und ausschlieslich der Gravitation überlassen.


    Die resultierende Landegeschwindigkeit wäre dann etwa 0,5 m/s gewesen: sqr(v_0² + v_grav²). Also nur 50% geringer als der beim freien Fall aus 20km Entfernung. Aber dagegen standen wohl Sicherheitsbedenken und die mögliche Kollission Rosettas mit dem Komenten.


    Gruß,
    Jo


    EDIT: Rechenfehler und Schreibfehler korrigiert.

    Hallo zusammen,


    ich finde die Datei mit den Daten Höhe als Funktion der Zeit spannend, da könnte ich mir vorstellen, mit Schülern zusammen etwas zu rechnen.


    Gibt es solche Daten auch für die 30min zwischen erster Landung und zweiter Landung? Da müsste man doch eine Parabel reinlegen können? Und ein g(67P) ausrechnen können?


    Grüße!


    Matthias

    Das g auszurechnen ist nicht so einfach, wenn man es genau haben will. Denn der Körper ist ja nicht eine simple Kugel. Die Masse ist auch nur auf +/- 10% genau bekannt. Man könnte das nur rechnen, wenn man genaue Zahlen über den 'Hüpfer' hat, während dessen keine Kräfte außer der Gravitation des Kometen auf Philae einwirkten.

    (==&gt;)Matthias:


    Schwierig. Das wird nicht gehen, da der Parabelflug nur für die Bedingung des homogenen g-Feld gilt, also für relativ kleine Höhenänderungen des Probekörpers über der Oberfläche. Tatsächlich flog Philae zwischen den ersten beiden Landungen wieder 1 km hoch, somit hat sich g während dieses Hopsers um mehr als den Faktor 2 verändert ~(1/2² vs. 1/3²). Und ganz genau genommen wird bei der Translation senkrecht zum Gravitationszentrum die radiale Divergenz der Feldlinien relevant, da der Kometenkörper gegenüber der Flugstrecke relativ klein war. Und so direkt kann man aus den Flugdaten nicht den realen Höhenunterschied der jeweiligen Bodenkontakte relativ zum Schwerezentrum ablesen.


    Aber man könnte das Beispiel am zweiten kleineren Hopser festmachen. Hier war während des Flug das Feld relativ homogen, sodass man eine Parabel mit guter Näherung darstellen kann.


    Gruß,
    Jo

    Wie gesagt, der erste Hüpfer eignet sich nicht dafür. Ich kenn nur das:


    "Stephan Ulamec, leader of the Philae team at DLR — the German Aerospace Center — said the landing craft could have bounced up to a kilometer (0.6 miles) off the comet before coming back down a kilometer away from the mission’s intended touchdown site."
    http://spaceflightnow.com/2014…t-comet-data-from-philae/


    Es kann somit nichtmal näherungsweise ein konstantes g angenommen werden. Also auch kein Zusammenhang s~t² und keine Parabelflug für didaktische Zwecke dargestellt werden.


    Interessant wären die Flugdaten zum zweiten Hopser. Der Patrice/Rastaban ist doch der Fuchs, vielleicht hat der was gefunden.
    Die ROMAP-Daten könnten Aufschluß geben. Ich bin leider zu ungeschickt/doof um sowas im Internet zu finden.


    Gruß,
    Jo


    EDIT: (Die Beiträge kreuzen sich wieder. [:D] ) Ich Schnecke habe meine Beiträge immer zu lange im Editor.

    Die Daten der Datei http://coolohio.com/rosetta/descent.txt habe ich mal graphisch dargestellt. Die Geschwindigkeit wurde zur Unterdrückung von Rundungsfehlern über zwei Messintervalle, also 120 s gleitend gemittelt. Werte sind in Meter und Sekunde dargestellt.



    Merkwürdig ist der "Bauch" nach oben zwischen UTC 11 und 14. Zwischen UTC 12:30 - 14:30, bzw. 10km-5km über dem Landepunkt hat sich die festgestellte Höhenänderung pro Zeit kaum verändert.


    Entspricht die Angabe von phil alt dem realen Abstand, oder muß dies noch unter Berücksichtigung weiterer Einflüsse interpretiert werden? (Flugbahn Rosettas, Messtechnik, oder Kometendrehung)
    Irgendwelche Ideen?


    Gruß,
    Jo

    Das Bild ist nochmal eine gute Darstellung, aber beim Lesen des verlinkten Text kam mir in den Sinn, dass die Drehung des Kometen eine Rolle für das g-Feld spielen könnte.


    Im Netz findet man auch eine Animation, die zeigt in welche Richtung sich die Masse-Wulste im Raum drehen.


    http://blogs.esa.int/rosetta/f…/Ros_67PCG_14July_mov.gif


    Der Komet hat eine Rotationsperiode von 12.4043 h. In 3 h hätte die Drehung der asymmetrischen Masseverteilung des Kometen um 90° ihren maximalen Effekt zwischen Minimum zu Maximum bezogen auf eine Raumrichtung. Das könnte die Schwankung im v-t-Diagramm Philaes erklären...


    Mit welchen Instrument wurde eigentlich die Abstandswerte von phil alt in dem verlinkten decrnd.txt gemessen?


    Die Gegenüberstellung der Daten von Philae und Rosetta war für mich zusätzlich erhellend:



    Mir war nicht bekannt, dass Rosetta den Lander beim Anflug auf den Kometen auf der vom Kometen abgewandten Seite mitführte und bei der Trennung ihn etwas in die Gegenrichtung abstoß. So würde ich das Diagramm jedenfalls interpretieren.


    Gruß,
    Jo

    Hallo Jo!


    Danke für die Diagramme.


    Ja, ich denke auch, dass die Rotation des Kometen eine ganz wesentliche Rolle spielt.


    Die Details des Diagramms verstehe ich aber nicht wirklich. Ich schaffe es leider gerade nicht, lange genug darüber nachzudenken. Mir ist unklar: gegen welche Stelle des Kometen wird die Altitude überhaupt angegeben in dem File?


    Ich habe aber noch eine einfache Idee: kann man nicht einfach ins gleiche Excelfile mal noch die Beschleunigung hereinrechnen mit wenig Aufwand? Das könnte ich auch selbst machen, wenn du mir das Excel-file herübersendest:


    mpenselin ätt bubbeldiewupszurverwirrung yahoo.de


    Dann kann man das g in der Nähe des Landepunktes doch einfach als Mittelwert der letzten Paar Zahlen nehmen. Ich vermute, das Gezappel wird schlimmer als schon bei v(t) zu sehen. Gar nicht so einfach dann: aus dem g am Kopf der Ente die Masse des Kometen berechnen.


    Das sind so meine unvollständigen Ansätze vor dem ins Bett gehen.


    Grüße!


    Matthias

    Mittlerweile wird gesagt, dass der schattige Platz evtl. sogar die Mission verlängern könne, da mit Annäherung an die Sonne die Technik so weniger schnell zu Schaden käme.


    Nachtrag:


    (==&gt;)Matthias:
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Dann kann man das g in der Nähe des Landepunktes doch einfach als Mittelwert der letzten Paar Zahlen nehmen. Ich vermute, das Gezappel wird schlimmer als schon bei v(t) zu sehen. Gar nicht so einfach dann: aus dem g am Kopf der Ente die Masse des Kometen berechnen.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Letztendlich helfen einem die Daten über die ganzen Stunden eh nix, da der Komet selbst rotierte. Sehe "Bauch" im v-t-Diagramm von Philae.


    Am einfachsten macht man die Massenbestimmung über Integration des Geschwindigkeitszuwachses im Gravitationspotential.


    Bei zusammengefügten Geschwindigkeiten mit Beschleunigungsanteil gilt für den Weg:


    d_s = (v_0 + d_v) * d_t/2


    Da die Fallzeit unbekannt ist, ersetzt man d_t mit


    d_v = v_0 + a * d_t &lt;=&gt; d_t = (d_v - v_0) / a


    Und erhält für die Endgeschwindigkeit:


    d_s = (d_v² - v_0²) / 2a &lt;=&gt; d_v = sqr ( v_0² + 2as)


    2as = v² ist hierbei nichts anderes als der reine über den Weg integrierte Geschwindigkeitszuwachs aufgrund der Gravitationsbeschleunigung. Zu diesem Geschwindigkeitsanteil umgestellt:


    v = sqr (d_v² - v_0²) = 0,733 m/s.


    Nun kann man ganz einfach über den Energieansatz auf die Masse des Kometen schliessen:


    m*v²/2 = m*M*G*(1/R2-1/R1) &lt;=&gt; M = v²/(2*G*(1/R2-1/R1)) ~ 9*10^12kg.
    R1 ~ 2000m; R2 ~ 20500m


    Die Massebestimmung über die blosen Telemetriedaten der Höhenangabe ist trotzdem ohnehin zu ungenau. Da spielt noch die Kometenrotation rein und fehlende Informationen an welchem Punkt die Telemetriedaten festgemacht sind. Würde man genauer den Aufschlagpunkt R1 über dem Schwerezentrum kennen, wäre das natürlich Sahne.

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