Das Geheimnis von Rosettas rätselhaftem Schub: Zwei Gramm Eis könnten die Antwort sein

Die Raumsonde Rosetta wurde beim Vorbeiflug an der Erde unerklärlich schneller. ESA-Forscher haben jetzt einen verblüffend alltäglichen Verdächtigen enthüllt.

Als die ESA-Raumsonde Rosetta im März 2005 dicht an der Erde vorbeiflog, wurde sie ein winziges bisschen schneller, als alle Berechnungen vorhersagten.

Dieses Phänomen beschäftigt Fachleute seit Jahrzehnten und hat sogar Spekulationen über eine unbekannte Naturkraft befeuert. Zwei Flugdynamiker aus dem ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt haben nun die alten Funkdaten und Bordaufzeichnungen der Sonde mit moderner Software neu ausgewertet.

Ihr Ergebnis ist bodenständig. Das von der Erde zurückgeworfene Sonnenlicht beschien Seiten der Sonde, die eigentlich stets kalt bleiben sollten, und brachte dort gefrorene Reste zum Verdampfen, die Rosetta wie eine winzige Düse anschoben.

Wie Raumsonden an Planeten Schwung holen

Raumsonden sparen Treibstoff, indem sie nah an Planeten vorbeifliegen und sich von deren Schwerkraft umlenken lassen.

Vom Planeten aus betrachtet ändert die Sonde dabei nur ihre Richtung und fliegt genauso schnell davon, wie sie angekommen ist. Weil der Planet selbst um die Sonne rast, nimmt sie aber gegenüber der Sonne Tempo mit, ähnlich wie ein Ball, der von einem fahrenden Zug abprallt.

Bei mehreren Missionen, etwa den NASA-Sonden Galileo und NEAR, ging diese saubere Bilanz jedoch nicht auf. Nach dem Vorbeiflug an der Erde waren sie ein klein wenig schneller, als die Rechnung erlaubte.

Warum das Rätsel so lange offen blieb

Auch Rosetta, die später den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko erreichte, zeigte bei ihrem ersten Erdvorbeiflug diesen Effekt.

Die Flugdynamiker mussten damals einen künstlichen kleinen Schub in ihre Bahnrechnung einbauen, damit die berechnete Bahn zu den gemessenen Funksignalen passte.

Woher dieser Schub kam, blieb offen, zumal keine Bodenstation die Sonde in den entscheidenden Minuten um den erdnächsten Punkt verfolgte. Über die Jahre schlugen Forschende Erklärungen vor, die von übersehenen Schwerkrafteffekten bis zu einer hypothetischen fünften Naturkraft reichten.

Keine davon hielt stand, und bei Rosettas beiden späteren Erdvorbeiflügen trat der Effekt gar nicht mehr auf.

Wie das Team in Darmstadt den Flug neu nachrechnete

Tobias Hoffmann und Frank Budnik von der Abteilung für Flugdynamik am Europäischen Raumflugkontrollzentrum ESOC haben den Vorbeiflug nun erneut aufgerollt.

Sie nutzten die originalen Funkdaten, genauer die winzigen Frequenzverschiebungen des Signals, die verraten, wie schnell sich die Sonde auf die Antenne zu- oder von ihr wegbewegt.

Diese Daten fütterten sie in die neue Bahnberechnungssoftware der ESA, die Schwerkraft, Gezeiten und Relativitätstheorie deutlich genauer abbildet als die Programme von damals.

Zusätzlich holten sie archivierte Bordaufzeichnungen der Sonde hervor. Die Arbeit ist ein Beitrag zum Internationalen Symposium für Raumflugdynamik in Toulouse und liegt als Preprint vor, wurde also bislang nicht von einem Fachjournal unabhängig begutachtet.

Warum das Licht der Erde allein nicht reichte

Zuerst reproduzierten die beiden die Anomalie mit dem neuen System, womit ein Fehler der alten Software als Ursache ausschied. Eine ungenau berechnete Erdposition, ein zu grobes Schwerefeld oder vergessene Effekte der Relativitätstheorie veränderten den rätselhaften Schub ebenfalls kaum.

Vielversprechender wirkte das Sonnenlicht, das die Erde ins All zurückwirft, denn Rosetta flog in geringer Höhe über die Tagseite, und Licht übt einen schwachen Druck aus.

Doch als das Team diesen Druck genau berechnete, schrumpfte der künstliche Schub nur minimal. Um die Anomalie zu erklären, hätte das Erdlicht etwa 80-mal stärker drücken müssen.

Weil das Licht allein zu schwach war, fragten sich die Forscher, ob es etwas anderes in Gang gesetzt haben könnte.

Rosetta besaß zwei Seiten, die nie beleuchtet werden durften, nämlich die Seite mit dem Landemodul Philae und empfindlichen Kühlflächen sowie die Seite, an der einst die Trägerrakete befestigt war. Vor der Sonne schützten die Regeln der Missionsplanung diese Flächen streng.

Ob das Licht der Erde sie trifft, hatte damals allerdings niemand geprüft.

Gefrorene Reste als unfreiwilliges Triebwerk

Aus Rosettas ersten Flugmonaten wussten die Flugdynamiker, wie heikel diese Flächen waren. Jedes Mal, wenn die Sonne auf die ehemalige Raketenseite fiel, gaste die Sonde messbar aus, weil gefrorene Reste verdampften und sie in die Gegenrichtung stießen.

Beim Erdvorbeiflug beschien das Erdlicht beide empfindlichen Seiten, kurz nachdem Rosetta von der Nacht- auf die Tagseite der Erde gewechselt war.

In genau diesen Minuten verzeichneten die Schwungräder, mit denen die Sonde ihre Lage hält, eine zusätzliche Drehung. Sie passte in ihrer Richtung zu einem Gasstrahl, der seitlich versetzt von diesen Flächen ausgeht.

Die nötige Menge ist erstaunlich klein. Nach der Abschätzung der Autoren genügen rund zwei Gramm verdampftes Wassereis, etwa das Gewicht von zwei Büroklammern, um der tonnenschweren Sonde den gemessenen Zusatzschub von weniger als einem Millimeter pro Sekunde zu geben.

Das entspricht ungefähr der Dicke einer Kreditkarte, die sie pro Sekunde zusätzlich zurücklegte.

„Ausgasen, ausgelöst durch diese Beleuchtung, ist angesichts von Rosettas Vorgeschichte der naheliegendste Grund, der den Effekt verstärkt und die beobachtete Anomalie erklärt“, schreiben Hoffmann und Budnik.

Auch dass die späteren Vorbeiflüge ohne Anomalie blieben, passt ins Bild. Bei ihnen fiel deutlich weniger Erdlicht auf die kalten Seiten, und selbst bei ähnlicher Sonnenbeleuchtung gaste Rosetta danach jahrelang nicht mehr messbar aus, vermutlich weil das Eis beim ersten Vorbeiflug aufgebraucht wurde.

Welche der beiden Seiten den Hauptanteil lieferte, lässt sich aus den Daten allerdings nicht sicher trennen. Einen Beschleunigungsmesser, der den Stoß direkt aufgezeichnet hätte, besaß Rosetta nicht.

Was der Fund für künftige Vorbeiflüge bedeutet

Mit ihrer verbesserten Rechnung habe sich zeigen lassen, „dass verschiedene in der Literatur vorgeschlagene Ideen die Anomalie im Fall von Rosettas erstem Erdvorbeiflug in der Praxis nicht erklären“, so die Autoren.

Ob dieselbe Ursache auch hinter Galileo und NEAR steckt, untersucht die Studie nicht. Parallelen gibt es trotzdem.

Bei einem Venusvorbeiflug der Merkursonde BepiColombo ließ sich ein ähnlich großer Schub auf verdampfendes Eis an einem Kühler zurückführen, ebenfalls ausgelöst durch das Licht des Planeten und ebenfalls mit nur wenigen Gramm.

Auch bei der Jupitersonde JUICE deuten Bordmessungen nach ihrem Doppelvorbeiflug an Mond und Erde auf Ausgasen hin.

Damit andere Gruppen die Analyse prüfen können, wollen Hoffmann und Budnik die Daten des Rosetta-Vorbeiflugs als eigenes Paket veröffentlichen.

Meine Meinung dazu

Mich fasziniert an dieser Studie vor allem der Weg zur Lösung. Über Jahrzehnte hat eine Abweichung in der Größenordnung einer Kreditkartendicke pro Sekunde Menschen dazu gebracht, über neue Naturkräfte nachzudenken, und am Ende steht womöglich ein Hauch Eis auf der Schattenseite einer Raumsonde.

Beeindruckt hat mich auch, dass die entscheidende Spur in längst archivierten Aufzeichnungen der Schwungräder lag, die für diese Frage nie jemand angesehen hatte.

Ganz geschlossen ist der Fall für mich trotzdem nicht, denn es bleibt ein Indizienbeweis ohne direkten Messwert, und die anderen Sonden sind damit noch nicht erklärt.

Wenn du jemanden kennst, der beim Wort Anomalie sofort an unbekannte Physik denkt, erzähl ihm von den zwei Gramm Eis, die eine tonnenschwere Raumsonde messbar angeschoben haben.

Quelle: Tobias Hoffmann (ESA/ESOC, Darmstadt), 30th International Symposium on Space Flight Dynamics, 2026; arxiv:2609.23482