Der Halleysche Komet war seit Jahrhunderten bekannt, doch bis 1986 wusste niemand, wie sein eigentlicher Kern aus der Nähe aussieht. Von der Erde aus war vor allem die leuchtende Hülle aus Gas und Staub sichtbar, die sich bildet, wenn der Komet der Sonne näherkommt. Im Inneren dieser Koma musste sich ein fester Körper verbergen – dunkel, kalt und vermutlich reich an Eis. Seine Form, seine Oberfläche und die Stellen, aus denen das Material in den Weltraum strömte, blieben jedoch unbekannt.

Das änderte sich in der Nacht vom 13. auf den 14. März 1986. Die europäische Raumsonde Giotto raste mit hoher Geschwindigkeit durch die Staubwolken des Kometen und näherte sich seinem Kern bis auf rund 600 Kilometer. Dabei entstand erstmals ein Bild des festen Zentrums eines Kometen aus unmittelbarer Nähe: ein sehr dunkler, unregelmäßig geformter Körper, aus dessen Oberfläche helle Fontänen aus Gas und Staub hervorbrachen. Giotto überstand den gefährlichen Vorbeiflug – obwohl ein größerer Staubtreffer die Sonde kurzzeitig aus ihrer Orientierung brachte – und machte aus einer jahrtausendealten Himmelserscheinung erstmals eine direkt erforschte Welt.

Warum der Halleysche Komet ein besonderes Ziel war

Kaum ein Komet ist so eng mit der Geschichte der Astronomie verbunden wie 1P/Halley. Sichtungen des Himmelskörpers lassen sich über mehr als zwei Jahrtausende zurückverfolgen. Besonders bekannt ist seine Darstellung auf dem Teppich von Bayeux im Zusammenhang mit dem Jahr 1066.

Seinen heutigen Namen verdankt der Komet dem englischen Astronomen Edmond Halley. Er verglich die Bahnen von Kometen, die 1531, 1607 und 1682 beobachtet worden waren, und erkannte, dass es sich wahrscheinlich um denselben Himmelskörper handelte. Halley sagte seine Rückkehr voraus. Als der Komet tatsächlich wieder erschien, war damit erstmals nachgewiesen, dass zumindest manche Kometen periodisch zur Sonne zurückkehren. Heute ist bekannt, dass Halley ungefähr alle 76 Jahre durch das innere Sonnensystem zieht. Seine nächste Rückkehr wird für 2061 erwartet.

Als sich die nächste Annäherung in den 1980er-Jahren abzeichnete, bot sich daher eine seltene Gelegenheit. Zum ersten Mal verfügte die Raumfahrt über die technischen Möglichkeiten, eine Sonde direkt zu dem berühmten Kometen zu schicken.

Giotto war dabei nicht allein. 1986 wurde Halley von einer ganzen internationalen Flotte untersucht. Die sowjetischen Sonden Vega 1 und Vega 2, die japanischen Missionen Sakigake und Suisei sowie weitere Raumfahrzeuge lieferten Messungen aus unterschiedlichen Entfernungen. Giotto sollte jedoch näher an den Kern heranfliegen als jede andere Sonde.

Europas erste Mission in den tiefen Weltraum

Giotto startete am 2. Juli 1985 mit einer Ariane-1-Rakete. Für die damals noch junge Europäische Weltraumorganisation war die Mission ein Meilenstein: Sie war die erste ESA-Raumsonde, die sich auf eine Reise in den interplanetaren Raum begab.

Der Name Giotto erinnerte an den italienischen Maler Giotto di Bondone. Er hatte den Halleyschen Kometen 1301 beobachtet und später in seinem Fresko „Anbetung der Heiligen Drei Könige“ einen auffälligen Kometen als Stern von Bethlehem dargestellt. Mehr als sechs Jahrhunderte später trug eine Raumsonde seinen Namen direkt zu dem Himmelskörper, der ihn wahrscheinlich inspiriert hatte.

Technisch war die Mission schwierig. Ein Komet ist kein ruhiges Ziel. Wenn er sich der Sonne nähert, erwärmt sich sein gefrorener Kern. Flüchtige Stoffe gehen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über und reißen Staubpartikel mit sich. Um den Kern entsteht eine riesige Koma, aus der der Schweif hervorgeht.

Für Giotto bedeutete das, dass die Sonde nicht nur einen kleinen, schnell bewegten Körper treffen musste. Sie musste durch eine Umgebung fliegen, in der selbst winzige Staubteilchen bei der hohen Relativgeschwindigkeit erhebliche Schäden verursachen konnten.

Deshalb erhielt die Sonde einen speziellen Staubschutz. Zwei Schutzschichten sollten möglichst viel Energie auftreffender Partikel aufnehmen. Dennoch konnte niemand garantieren, dass Giotto den Vorbeiflug überstehen würde. Selbst NASA beschreibt die Konstruktion rückblickend als eine Mission, bei der ein Überleben der dichtesten Begegnung keineswegs selbstverständlich war.

Wie Giotto den Kern des Halleyschen Kometen fand

Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, den eigentlichen Kern überhaupt präzise anzusteuern. Er war von Gas und Staub umgeben und ließ sich aus großer Entfernung nicht einfach als klar begrenztes Ziel erkennen.

Hier half die internationale Zusammenarbeit. Besonders die sowjetischen Vega-Sonden flogen einige Tage vor Giotto an Halley vorbei und lieferten Informationen über die Position des Kerns. Vega 1 passierte ihn am 6. März 1986 in rund 8.890 Kilometern Entfernung, Vega 2 folgte am 9. März in etwa 8.030 Kilometern Abstand. Diese Daten halfen dem Giotto-Team, die Flugbahn der europäischen Sonde genauer auf das Ziel auszurichten.

Schon bevor Giotto den Kometen erreichte, begannen seine Instrumente Veränderungen in der Umgebung zu registrieren. Am 12. März, noch Millionen Kilometer entfernt, wurden erste Wasserstoffionen erfasst, die mit Halley in Verbindung standen. Mit zunehmender Annäherung geriet die Sonde immer tiefer in die Umgebung des Kometen.

Die Geschwindigkeit der Begegnung machte den Vorbeiflug zu einem extrem kurzen Ereignis. Giotto konnte nicht abbremsen und den Kometen begleiten. Die Sonde raste an ihm vorbei. Alles musste innerhalb weniger Stunden, teilweise Sekunden, funktionieren.

Der erste Blick auf einen Kometenkern

Während Giotto näherkam, nahm die Halley Multicolour Camera Bild um Bild auf. Insgesamt entstanden während der Begegnung mehr als 2.000 Aufnahmen. Sie zeigten zunächst die helle Umgebung des Kometen, dann immer deutlicher den eigentlichen Kern.

Das Ergebnis war überraschend.

Halley erwies sich nicht als helle Schneekugel. Der feste Kern war extrem dunkel und unregelmäßig geformt. ESA beschrieb ihn als kartoffelförmig; die Aufnahmen ergaben Dimensionen von ungefähr 15 mal 7 Kilometern. Die Oberfläche reflektierte nur einen kleinen Teil des einfallenden Sonnenlichts und gehörte damit zu den dunkelsten damals bekannten Oberflächen im Sonnensystem.

Noch auffälliger war die Aktivität. Gas und Staub entwichen nicht gleichmäßig aus der gesamten Oberfläche. Stattdessen waren einzelne aktive Regionen zu erkennen, aus denen helle Jets in den Weltraum schossen. Damit wurde sichtbar, dass die Aktivität eines Kometen stark lokalisiert sein kann.

Diese Bilder veränderten das physische Verständnis von Kometen. Aus einem diffusen Lichtfleck mit Schweif wurde ein konkreter Himmelskörper mit Oberfläche, Form und aktiven Gebieten.

Giotto lieferte außerdem Hinweise auf organisches Material im Kometen. Solche Messungen waren wichtig für die Frage, welche chemischen Stoffe in den vergleichsweise ursprünglichen Körpern des Sonnensystems erhalten geblieben sind.

Der gefährliche Flug durch den Kometenstaub

Je näher Giotto dem Kern kam, desto gefährlicher wurde die Umgebung. Staubpartikel trafen auf die Schutzschilde der Sonde. Bei den hohen Relativgeschwindigkeiten konnte bereits ein sehr kleines Teilchen eine erhebliche Wirkung entfalten.

Wenige Sekunden vor der größten Annäherung kam es zu dem Ereignis, das die Mission beinahe beendet hätte. Rund 7,6 Sekunden vor dem nächsten Punkt der Flugbahn traf ein größeres Staubteilchen die Sonde. Giotto wurde aus ihrer stabilen Lage gebracht und begann zu taumeln beziehungsweise ihre Orientierung stark zu verändern. Für eine gewisse Zeit kamen wissenschaftliche Daten nur noch unregelmäßig an. Mehrere Instrumente wurden beschädigt.

Auf der Erde war zunächst nicht klar, ob die Sonde die Begegnung überstanden hatte.

Dann trafen wieder Daten ein.

Giottos Steuerdüsen konnten die Bewegung stabilisieren, und der Kontakt wurde wiederhergestellt. Die Sonde hatte den gefährlichsten Teil des Vorbeiflugs überlebt.

Die größte Annäherung fand in der Nacht vom 13. auf den 14. März 1986 statt. Nach ESA-Angaben flog Giotto bis auf etwa 596 Kilometer an den Kern heran. Andere gerundete Missionsangaben nennen ungefähr 600 beziehungsweise 605 Kilometer. Für die damalige Zeit war dies mit Abstand die engste direkte Untersuchung eines Kometenkerns.

Was Giotto über den Halleyschen Kometen herausfand

Die Bilder des Kerns wurden zum bekanntesten Ergebnis der Mission, doch Giotto trug eine ganze Reihe wissenschaftlicher Instrumente. Sie untersuchten Staub, Gas, geladene Teilchen, Magnetfelder und die Wechselwirkungen zwischen dem Kometen und dem Sonnenwind.

Die Messungen machten deutlich, wie komplex die Umgebung eines aktiven Kometen ist. Der Kern selbst ist klein, doch seine Wirkung reicht weit hinaus. Durch die Sonneneinstrahlung freigesetztes Material erzeugt die Koma. Gleichzeitig trifft der Sonnenwind – ein Strom geladener Teilchen von der Sonne – auf diese Umgebung und wird verändert.

Giotto durchquerte verschiedene Regionen dieser Wechselwirkung und lieferte direkte Messungen, während die Sonde auf den Kern zuflog und sich anschließend wieder entfernte.

Besonders wichtig war die Erkenntnis, dass Halley sehr dunkel ist. Das passt zu einem Körper, dessen Oberfläche nicht aus sauberem, offen liegendem Eis besteht, sondern mit dunklem, kohlenstoffreichem und staubigem Material bedeckt ist. Die aktiven Jets zeigen zugleich, dass darunter oder in bestimmten Bereichen flüchtige Stoffe vorhanden sind, die bei Erwärmung Material ins All treiben.

Damit bestätigte Giotto wesentliche Elemente des modernen Bildes eines Kometen: ein relativ kleiner fester Kern aus Eis, Staub und weiteren Bestandteilen, dessen Aktivität in Sonnennähe eine riesige sichtbare Erscheinung erzeugt.

Warum Giotto nach Halley weiterfliegen konnte

Eigentlich hätte die Begegnung mit Halley das Ende der Mission sein können. Giotto war beschädigt, hatte aber überlebt. Die ESA entschied deshalb, die Sonde nicht einfach aufzugeben.

Nach dem Vorbeiflug wurde Giotto zunächst in eine Ruhephase versetzt. Später gelang etwas, das für eine europäische Raumsonde ebenfalls neu war: Giotto kehrte 1990 in die Nähe der Erde zurück und nutzte deren Schwerkraft, um seine Bahn zu verändern. Damit wurde die Sonde auf ein zweites Kometenziel gelenkt. NASA bezeichnet Giotto als erste Tiefraummission, die nach einer Rückkehr zur Erde ein Gravity-Assist-Manöver zur Änderung ihrer Bahn einsetzte.

Das neue Ziel war der Komet 26P/Grigg-Skjellerup.

Am 10. Juli 1992 flog Giotto in nur etwa 200 Kilometern Entfernung an ihm vorbei. Damit wurde sie zur ersten Raumsonde, die zwei verschiedene Kometen aus der Nähe untersuchte.

Die Kamera war nach der Halley-Begegnung nicht mehr einsatzfähig, doch mehrere andere Instrumente konnten weiterhin Messungen durchführen. Der zweite Vorbeiflug ermöglichte den Vergleich zweier unterschiedlicher Kometenumgebungen und lieferte zusätzliche Daten über Staub, Plasma und die Wechselwirkung von Kometen mit dem Sonnenwind.

Am 23. Juli 1992 wurde Giotto endgültig in den Ruhezustand versetzt. Die Sonde befindet sich weiterhin auf einer Bahn um die Sonne.

Von Giotto zu Rosetta

Giottos Bedeutung reicht weit über die Begegnung mit Halley hinaus. Die Mission bewies, dass Europa eine eigenständige interplanetare Raumsonde entwickeln, starten und über große Entfernungen betreiben konnte. Gleichzeitig zeigte sie, wie viel wissenschaftlich gewonnen werden kann, wenn ein Komet nicht nur aus der Ferne beobachtet, sondern direkt in seiner unmittelbaren Umgebung untersucht wird.

Der nächste große europäische Schritt folgte mit Rosetta. Diese Mission sollte nicht mehr nur mit hoher Geschwindigkeit an einem Kometen vorbeifliegen. Rosetta erreichte 2014 den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko, begleitete ihn über Jahre und setzte mit Philae sogar einen Lander auf seiner Oberfläche ab.

Zwischen Giotto und Rosetta lagen fast drei Jahrzehnte technischer Entwicklung, doch wissenschaftlich gehörten die Missionen zusammen. Giotto hatte erstmals gezeigt, wie ein Kometenkern aus der Nähe aussieht. Rosetta konnte später untersuchen, wie sich ein solcher Kern während seines Weges um die Sonne verändert. Die ESA selbst beschreibt Rosetta und die künftige Mission Comet Interceptor ausdrücklich als Fortsetzung der Erfahrungen, die mit Giotto begonnen hatten.

Die kurze Begegnung, die das Bild der Kometen veränderte

Giotto verbrachte keine Jahre beim Halleyschen Kometen. Die entscheidende Begegnung dauerte nur wenige Stunden, die spektakulärsten Bilder entstanden in den letzten Minuten vor dem Vorbeiflug. Trotzdem reichte dieser kurze Zeitraum, um einen Himmelskörper sichtbar zu machen, der Menschen seit Jahrtausenden begleitet hatte.

Zum ersten Mal sah man den festen Kern hinter dem Schweif. Er war dunkel, unregelmäßig und wesentlich kleiner als die gewaltige Koma vermuten ließ. Man sah Jets aus Gas und Staub aus einzelnen Bereichen austreten und konnte direkt messen, wie der Komet mit seiner Umgebung und dem Sonnenwind wechselwirkt.

Dass die Sonde diese Ergebnisse überhaupt übermitteln konnte, war keineswegs selbstverständlich. Giotto flog bewusst in eine Region, von der bekannt war, dass Staubpartikel das Raumfahrzeug beschädigen konnten. Der schwere Treffer wenige Sekunden vor der größten Annäherung zeigte, wie real dieses Risiko war.

Doch Giotto kam durch.

Aus einer Mission, deren Raumsonde den Halley-Vorbeiflug möglicherweise nicht einmal überstehen sollte, wurde am Ende eine Sonde, die Jahre später noch einen zweiten Kometen erreichte. Und aus dem Halleyschen Kometen, der bis dahin vor allem als regelmäßig wiederkehrende Erscheinung am Himmel bekannt gewesen war, wurde erstmals eine Welt mit einer erkennbaren Oberfläche.

Quellen
▪︎ European Space Agency – Giotto Mission Overview
▪︎ European Space Agency – Giotto’s brief encounter
▪︎ European Space Agency – History of cometary missions
▪︎ European Space Agency – Giotto approaching Comet Halley
▪︎ ESA Archives – Giotto: cometary encounters and archival sources
▪︎ European Space Agency – Building on Giotto and Rosetta
▪︎ NASA – Giotto Mission
▪︎ NASA – 1P/Halley
▪︎ NASA – Comet Halley