Geodäsie von kleinen Körpern: Von der Gravitation zur inneren Aufbau

• Antragsteller: Xuanyu Hu, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie ; Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500329796

Kleine extraterrestrische Körper wie Asteroiden, Kometen und kleine natürliche Monde beinhalten wichtige Informationen für die Bildung von Sonnen- und Planetensystemen. Sie können fragmentierte Monolithen oder poröse Trümmerhaufen sein, deren Zusammensetzung von ihrer Ursprung und ihrer Entwicklung abhängt. Kleine Körper waren Ziel verschiedener Weltraummissionen, und weitere werden in naher Zukunft erforscht. Der direkteste Hinweis auf die innere Struktur oder die Massenverteilung eines Körpers ist sein Gravitationsfeld, das aus den Daten der radio- und optischen Verfolgung der Bewegung von Raumfahrzeugen um die Körpermasse bestimmt werden kann. Die Aufgabe ist jedoch äußerst anspruchsvoll, vor allem weil die schwache Gravitation eines kleinen Körpers leicht durch andere Störungen auf das Raumfahrzeug, wie z. B. den Strahlungsdruck der Sonne, übertroffen wird. Aktive Körper sind häufig und gelegentlich auch unerwartet anzutreffen. In Gegenwart der Aktivität erfährt das Raumfahrzeug außerdem einen atmosphärischen Luftwiderstand und/oder Einschläge durch ausgeworfenen Staub. Dieses Projekt befasst sich mit den Herausforderungen bei der Bestimmung des Gravitationsfeldes, die sich aus komplexen nicht-gravitativen Effekten ergeben, insbesondere in der Umgebung aktiver Körper. Wir untersuchen den Fall des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P) anhand von Beobachtungen der Rosetta-Mission von ESA, die bis heute den umfangreichsten Datensatz für einen kleinen Körper darstellt. Wir entwickeln und implementieren ausgefeilte Gas- und Staub-Koma-Modelle, die anhand von In-situ-Messungen des Gasdrucks und der Staubstöße kalibriert werden, um die Umlaufbahn des Raumfahrzeugs und das Gravitationsfeld von 67P zu bestimmen. Wenn die nicht-gravitativen Effekte genau charakterisiert sind, wollen wir das Gravitationsfeld so weit wie möglich verfeinern. Die Aktivität des Körpers ist auch insofern ein Segen, als die Ausgasung und die Staubemission Schwankungen in der Rotation des Körpers bewirken. Wir untersuchen die innere Struktur von 67P, indem wir die durch die Aktivität verursachte Rotationsvariabilität als zusätzliche Einschränkung nutzen. Da die Unterscheidung zwischen aktiven und inaktiven Körpern immer weniger eindeutig ist und die Art ihrer Aktivität immer vielfältiger wird, soll diese Forschung wichtige Erkenntnisse für die allgemeine Strategie der zukünftigen Erforschung kleiner Körper liefern.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Internationaler Bezug: China, Japan, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Koji Matsumoto; Dr. Xian Shi; Professor Dr. C.K. Shum