We analyzed more than 200 OSIRIS NAC images with a pixel scale of 0.9−2.4 m/pixel of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P) that have been acquired from onboard the Rosetta spacecraft in August and September 2014 using stereo-photogrammetric methods (SPG). We derived improved spacecraft position and pointing data for the OSIRIS images and a high-resolution shape model that consists of about 16 million facets (2 m horizontal sampling) and a typical vertical accuracy at the decimeter scale. From this model, we derive a volume for the northern hemisphere of 9.35 km3 ± 0.1 km3. With the assumption of a homogeneous density distribution and taking into account the current uncertainty of the position of the comet’s center-of-mass, we extrapolated this value to an overall volume of18.7 km3± 1.2 km3, and, with a current best estimate of 1.0 × 1013 kg for the mass, we derive a bulk density of 535 kg/m3± 35 kg/m3. Furthermore, we used SPG methods to analyze the rotational elements of 67P. The rotational period for August and September 2014 was determined to be 12.4041 ± 0.0004 h. For the orientation of the rotational axis (z-axis of the body-fixed reference frame) we derived a precession model with a half-cone angle of 0.14°, a cone center position at 69.54°/64.11° (RA/Dec J2000 equatorial coordinates), and a precession period of 10.7 days. For the definition of zero longitude (x-axis orientation), we finally selected the boulder-like Cheops feature on the big lobe of 67P and fixed its spherical coordinates to 142.35° right-hand-rule eastern longitude and –0.28° latitude. This completes the definition of the new Cheops reference frame for 67P. Finally, we defined cartographic mapping standards for common use and combined analyses of scientific results that have been obtained not only within the OSIRIS team, but also within other groups of the Rosetta mission.

Abstract We study the dynamic orbit about Phobos of the Martian Moon eXploration (MMX) spacecraft and simulate gravity field estimation using Doppler, image landmarks, and LIght Detection And Ranging (LIDAR) data based on a mission plan of MMX and investigate whether the differences in the internal density structure of Phobos can be detected through this mission. Degree 2 Stokes coefficients of the Phobos gravity field, $${\bar{C}}_{20}$$ C ¯ 20 and $${\bar{C}}_{22}$$ C ¯ 22 , which are necessary to obtain the moment of inertia by combining with the libration amplitude, could be determined with an accuracy within the order of 0.1% using datasets from two-dimensional (2D) quasi-satellite orbits (QSOs). If observations from 3D-QSO could be realized at low altitude, coefficients up to degree and order 5 could be estimated, which could be used to detect regional density anomalies. Moreover, the observation data from the ascending trajectory after landing on the Phobos surface can be used to detect local density anomalies around the landing site, which could help interpret the origin of the samples and understand the internal structure of Phobos. Graphical Abstract