DIM – Dust Impact Monitor

DIM – Dust Impact Monitor

Der Dust Impact Monitor (DIM) an Bord der Landesonde Philae misst Staub- und Eisteilchen, die von der Oberfläche des Kometenkerns entweichen. Die Teilchen werden bei ihrem Aufprall auf die Oberfläche des würfelförmigen DIM-Sensors registriert. DIM ist eins von drei Teilinstrumenten des Instrumentenpaketes SESAME an Bord der Rosetta-Landesonde Philae.

Das Instrument DIM ist Teil des Instrumentenpaketes SESAME und befindet sich auf der Oberseite der Landeeinheit Philae.

Kometenkerne bestehen hauptsächlich aus Wassereis und anderen leichtflüchtigen Bestandteilen sowie aus Staub. Bei der Sublimation der flüchtigen Stoffe auf der Kometenoberfläche werden Staub- und Eispartikel von Mikrometer- bis Dezimetergröße mitgerissen und bilden die Koma und die Schweife des Kometen. Reicht die Startgeschwindigkeit der Partikel nicht aus, um das Schwerefeld des Kometenkerns zu verlassen, fallen sie wieder auf die Oberfläche zurück.

Mit dem an der Oberseite von Philae befestigten würfelförmigen DIM-Sensor werden die auftreffenden Teilchen aus drei Richtungen mit piezoelektrischen Platten registriert. Dabei werden sowohl die unter der Schwerkraft zurückfallenden als auch die direkt von der Kometenoberfläche anfliegenden Teilchen gemessen. Das beim elastischen Auftreffen erzeugte elektrische Signal wird von der Instrumentelektronik in Bezug auf seine Profilform (Amplitude und Kontaktdauer) analysiert. Die daraus gewonnenen Daten werden zur Erde übertragen.

DIM misst in Länge, Breite und Höhe nur einige Zentimeter.

Aus diesen Daten können die Anzahl der auftreffenden Teilchen (Teilchenflüsse), deren grobe Richtungsverteilung sowie der zeitliche Verlauf dieser Parameter bestimmt werden. Unter plausiblen Annahmen für die Teilchendichte können weiterhin die Massen der Teilchen und ihre Geschwindigkeiten ermittelt werden. Hieraus lassen sich wiederum Rückschlüsse auf die Startgeschwindigkeit der Teilchen ziehen, die mit der Geschwindigkeit, der Temperatur und dem Fluss der vom Kometenkern ausströmenden Gase korreliert ist.

DIM wurde am Forschungsinstitut für Atomenergie der ungarischen Akademie der Wissenschaften (MTA) in Budapest entwickelt und gebaut. Das DIM-Fluginstrument an Bord von Philae wird vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln gemeinsam mit dem MPS betrieben. Das MPS ist für die Kalibration des Instruments und für die wissenschaftliche Auswertung der zur Erde übertragenen Messdaten gemeinsam mit den übrigen am DIM-Projekt beteiligten Wissenschaftlern verantwortlich.

Mit hochpräzise gefertigen Kügelchen aus Rubin (links) und Eis (rechts) werden die Sensoren des Instruments kalibriert.

Eigenschaften von DIM:

Empfindliche Sensorfläche:                   70 cm2
Teilchengeschwindigkeit:                      0,25 - 2 m/s
Teilchenradiusa:                                  0,2 - 5 mm
Aufprallenergiea:                       2 x 10-9 - 2 x 10-5 J
Teilchenmassea:                     3 x 10-8 - 5 x 10-4 kg

a Annahme: kugelförmige Teilchen mit einer Dichte von 1000 kg m-3 und einer Aufprallgeschwindigkeit von 0,3 m/s.

Gesamtes DIM-Team:

Harald Krüger,
MPS, Göttingen,
Principal Investigator (seit 2009)

Alexander Loose,
MPS, Göttingen,
Instrument-Ingenieur

Thomas Albin,
MPS, Göttingen,
Master-Student

Klaus J. Seidensticker, Hans-Herbert Fischer; Matthias Sperl,
DLR, Köln/Berlin,
Co-Investigatoren

Istvan Apáthy, Attila Hirn, Attila Péter,
MTA-EK, Budapest, Ungarn,
Co-Investigatoren (I. Apáthy bis 2008 Principal Investigator)

Alberto Flandes,
UNAM, Mexiko,
Co-Investigator

Walter Arnold,
Universität Saarbrücken,
Universität Göttingen
Co-Investigator

Morris Podolak,
University Tel Aviv, Israel,
Co-Investigator

Masanori Kobayashi,
Chiba Inst. of Technology, Japan,
Assoziierter Wissenschaftler

Ingrid Mann,
EISCAT, Kiruna, Schweden,
Assoziierte Wissenschaftlerin

Antal Juhasz,
Wigner RCP, Budapest, Ungarn,
Assoziierter Wissenschaftler

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