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Auf der Suche nach dem Lander Philae: Interview mit dem Entwickler von Rosettas Kamera

von Hannes Alpen
Die Bilder des Kometen 67P verdanken wir der Kamera OSIRIS, die im Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen entwickelt wurde. Mit ihr soll auch die genaue Position des Landers Philae gefunden werden. Chefentwickler Holger Sierks hat WIRED Germany erklärt, wie das leistungsstarke Gerät an Bord der Raumsonde Rosetta funktioniert und welche technischen Herausforderungen es mit sich bringt, im All zu fotografieren.

WIRED: Wie hell ist es eigentlich beim Kometen 67P. Könnte man ihn mit bloßem Auge sehen?
Sierks: Die Helligkeit hängt stark von der Entfernung zur Sonne ab. Zurzeit belichten wir noch zwischen einer und acht Sekunden lang. Aber der Komet befindet sich auf dem Weg Richtung Sonne, dann werden wir bis zu zehn Mal kürzere Belichtungszeiten haben. Daher ist der Komet noch sehr dunkel. Die Stellen, die nicht von der Sonne beschienen werden, sind sogar so dunkel, ein solch tiefes Schwarz lässt sich auf der Erde nur schwer erzeugen. Etwa 30 Prozent des Kometen bleiben uns bisher verborgen. Auf der Südseite herrscht gerade Polarnacht, erst ab Mai werden wir den Kometen auf der Südhemisphäre sehen können.

WIRED: Wie funktioniert die OSIRIS-Kamera?
Holger Sierks: OSIRIS besteht aus einer Weitwinkelkamera und einer Telekamera, die auf einander abgestimmt sind. Während die Weitwinkelkamera vor allem die Umgebung des Kometen abbildet, etwa Gas- und Staubemissionen, macht die Telekamera Detailaufnahmen des Kometenkerns, bis zu einer Auflösung von einigen Zentimetern pro Pixel.

WIRED: Gibt es besondere Herausforderungen beim Fotografieren im All?
Sierks: Das fängt schon beim Start auf der Erde an. Wer schon einmal einen Ariane-Start gesehen hat, kann sich vorstellen, was das Schütteln für sensible Instrumente wie unsere Kamera bedeuten kann. OSIRIS hat das aber gut überstanden und wir hatten auf dem langen Flug auch genug Zeit, die Kamera zu kalibrieren. 

WIRED: Wie haben sie das gemacht?
Sierks: Als wir an der Erde vorbeigeflogen sind, haben wir die Wolken abgelichtet und einen Weißabgleich gemacht. Auch haben wir in verschiedenen Abständen am Mond vorbei fotografiert, um das Streulicht zu messen und die Kamera dementsprechend anzupassen.

WIRED: Hat die Schwerelosigkeit einen Einfluss auf das Fotografieren?
Sierks: Es ist schwer auf der Erde zu testen, welchen Effekt die Schwerelosigkeit auf die Mechanik hat, beispielsweise auf die Tür, die die Kamera vor Staub schützen soll. Das Objektiv ist auf zwei Nanometer poliert, da kann man nicht mit einem Putztuch arbeiten. Wenn wir ein Foto schießen wollen, öffnen wir also kurz die Tür und schließen sie danach gleich wieder. Nur so können wir uns gegen des Staub des Kometen schützen.

WIRED: Wie ist es mit der Kälte im Weltraum?
Sierks: Wir haben da zum Teil nur 20-30 Kelvin, also etwa -250 Grad Celsius. Das ist schon richtig frisch. Getestet haben wir die Kamera auf der Erde bei -180 Grad, das ist technisch gut machbar, und zur Kühlung ausreichend. Die Kamera ist 70x70x40cm groß und muss gewärmt werden. Dafür haben wir aber nur fünf bis sieben Watt zur Verfügung. Im Gegensatz zum Rest der Kamera müssen wir den CCD-Sensor, also die Retina der Kamera, herunterkühlen. Denn der Sensor wird durch hochenergetische Protonen im All beschädigt. Dadurch entsteht ein Bildrauschen, das wir nur minimieren können, wenn wir den Sensor auf -100 Grad herunter kühlen.

WIRED: OSIRIS soll nicht nur schöne Fotos vom Kometen machen, sondern auch wissenschaftliche Messungen durchführen. Welche sind das?
Sierks: Wir haben 25 verschiedene Farbfilter in der Kamera. Das sind 4x4 Zentimeter große und fünf Millimeter dicke Glasscheiben, auf die zum Teil hunderte Nanoschichten aufgedampft wurden. Mit diesen Filtern können wir beispielsweise nur bestimmte Gase ablichten. Um die Ausgasungen des Kometen zu fotografieren, haben wir einen Weg gefunden, wie wir 67P bis zu tausendfach überbelichten, ohne dass das einen Einfluss auf unsere Aufnahme der Gasemissionen hat. Bei herkömmlichen Kameras entstehen bei starker Überbelichtung Streifen im Bild, wir können das schon bei der Bildaufnahme vermeiden. 

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