Quelle: ESA.

Aus größerer Entfernung sehen die Asteroiden zunächst ziemlich gleich aus. Beim direkten Vergleich werden die Unterschiede dann aber deutlich. Auf der von der Planetary Society herausgegebenen Karte sämtlicher bisher von Raumfahrzeugen beobachteten Asteroiden und Kometen ist der größere Didymos-Asteroid ein mäßig großer Punkt, während sein kleinerer Bruder noch nicht mal einen Pixel ausfüllt.

Der große Zwilling hat einen Durchmesser von gerade mal 780 Metern und gehört damit bereits zu den kleinsten Asteroiden, die jemals von einer Sonde erforscht wurden – gemeinsam mit dem Himmelskörper Itokawa mit einem Durchmesser von 350 Metern, der vom japanischen Hayabusa-Raumschiff besucht wurde, und dem Asteroiden Bennu mit 500 Metern Durchmesser, der derzeit von der NASA-Raumsonde OSIRIS-REx umkreist wird.

Sein kleiner Bruder „Didymoon“, mit einem Durchmesser von gerade einmal 160 Metern, wird damit zum kleinsten jemals von einer Sonde erforschten Asteroiden.

„Didymoon ist winzig – das wird besonders deutlich, wenn man ihn mit anderen Asteroiden vergleicht“, sagt Patrick Michel, leitender Wissenschaftler der Hera-Mission sowie CNRS-Forschungsdirektor am Côte-d’Azur-Observatorium.

Michel ist darüber hinaus als Forscher und interdisziplinärer Wissenschaftler an der japanischen Mission Hayabusa2 beteiligt. Diese untersucht den Asteroiden Ryugu, der einen Durchmesser von etwa einem Kilometer hat. „Die Bilder von Hayabusa2 zeigen einen großen Felsbrocken in der Nähe des Ryugu-Nordpols. Und dieser Brocken ist etwa so groß wie der gesamte Didymoon.“

Zum ersten Mal testen wir eine mögliche Verteidigung unseres Planeten
Didymoon wurde gerade wegen seiner Zwergengröße für den Schauplatz eines bahnbrechenden Erdverteidigungs-Experiments ausgewählt. Im Jahr 2022 wird das NASA-Raumfahrzeug DART versuchen, auf Didymoon aufzuprallen. So soll seine Umlaufbahn um den größeren Bruder verändert und damit getestet werden, inwieweit wir in der Lage sind, einen Asteroiden von seiner Flugbahn abzubringen.

„Dass ein Raumfahrzeug einen Einschlag auf einem solchen Himmelskörper auslösen kann, wurde bereits demonstriert“, fügt Michel hinzu, „die NASA-Sonde Deep Impact hat 2005 einen Impaktor auf dem Kometen Tempel 1 einschlagen lassen, allerdings nicht, um dessen Flugbahn zu verändern, sondern um unter der Oberfläche liegendes Material freizusetzen. Der Komet hatte einen Durchmesser von 6 Kilometern und war damit viel zu groß. Doch Didymoon ist klein genug und braucht darüber hinaus nur 12 Stunden, um seinen größeren Zwillingsbruder zu umkreisen. Eine solche Umlaufzeit kann in der Tat messbar verändert werden.“

Nach dem Einschlag wird die Raumsonde Hera die Didymos-Asteroiden im Jahr 2026 beobachten, um die Informationen zu sammeln, die für erdbasierte Observatorien unerreichbar sind. Dazu gehören Didymoons Masse, seine Oberflächenbeschaffenheit sowie die Form des DART-Kraters.

„Anhand dieser Daten können wir die Impulsübertragung des Einschlags solide abschätzen und dann beurteilen, ob es sich hierbei um eine gute Technik zur Flugbahnveränderung handelt“, sagt Michael Küppers, ESA-Projektwissenschaftler für die Hera-Mission. „Diese Parameter sind unerlässlich, um verlässliche numerische Einschlagsmodelle für zukünftige Missionen zu entwerfen. Wir werden besser verstehen, ob sich diese Technik vielleicht sogar auch für größere Asteroiden eignet. Damit hätten wir dann auch die Gewissheit, dass wir unseren Heimatplaneten effektiv vor einem Asteroideneinschlag schützen könnten.“

Didymoon ist perfekt geeignet für einen solchen Test. Denn aufgrund seiner winzigen Größe gehört er zu den gefährlichsten erdnahen Asteroiden. Größere Asteroiden können leichter entdeckt werden. Noch kleinere Himmelskörper verglühen entweder in der Erdatmosphäre oder richten nur kleinere Schäden an. Ein Asteroid von der Größe Didymoons könnte allerdings eine ganze Region auf unserem Planeten verwüsten.

Himmelskörper mit geringer Gravitation
Das Didymos-Asteroidenpaar ist in vielerlei Hinsicht von wissenschaftlichem Interesse. So kann es zum Beispiel auch Erkenntnisse darüber liefern, wie solche binären Systeme entstehen. Immerhin machen diese rund 15 Prozent der bekannten Asteroiden aus.

„Didymos dreht sich sehr schnell und schafft eine vollständige Umdrehung in zwei Stunden“, sagt Michel. „Die schwache Gravitationsanziehung rund um seinen Äquator könnte von der Zentrifugalkraft überstiegen werden. So könnte Material von der Oberfläche aufsteigen, was übrigens die überzeugendste Theorie für Didymoons Entstehung ist. Es ist also unmöglich, auf dem Äquator zu landen. Stattdessen sind die Bereiche um die Pole herum interessant.

Weil Didymoon so klein ist, wissen wir nur wenig über den Asteroiden. Wir nehmen allerdings an, dass sein Verhältnis zum großen Bruder dem der gebundenen Rotation von Erde und Mond gleicht, seine Eigenumdrehung also langsamer ist als seine Umlaufzeit um Didymos. Wir planen, mindestens einen CubeSat auf Didymoon zu landen, doch hierfür muss extrem präzise navigiert werden. Die Gravitation des Asteroiden beträgt in etwa ein Millionstel der Erdgravitation, mit einer geschätzten Fluchtgeschwindigkeit von lediglich 6 cm pro Sekunde. Eine der Gefahren ist also, dass der CubeSat schlichtweg abprallt und zurück ins All geworfen wird.“

Michel geht außerdem davon aus, dass Objekte der Didymoon-Klasse optimal für den geplanten Asteroidenbergbau sein könnten. Größere Himmelskörper gibt es vergleichsweise selten, während kleinere Asteroiden dazu tendieren, sich sehr schnell um sich selbst zu drehen – hervorgerufen von einer sukzessiven Erwärmung durch das Sonnenlicht.

Die Hera-Mission wird derzeit geprüft und Space19+, dem nächsten Ministerrat der europäischen Raumfahrtminister, zur Genehmigung vorgelegt. Der Start der Mission ist für 2023 vorgesehen.

Nach der Kometenmission Rosetta wäre Hera damit die nächste ESA-Mission zu einem kleinen Himmelskörper. Die Erfahrungen, die in der 12 Jahre langen Rosetta-Mission gesammelt wurden, kämen Hera direkt zugute. Eine langfristige Planung ist für das Realisieren zukünftiger Missionen, die Sicherung der fortwährenden Entwicklung innovativer Technologien sowie für die Motivation neuer Generationen europäischer Wissenschaftler und Ingenieure unerlässlich.

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• HERA (bisher AIDA)

Der Beitrag Mission zum kleinsten jemals erreichten Asteroiden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Thomas Weyrauch. Quelle: JAXA, The Yomiuri Shimbun

„The Yomiuri Shimbun“ aus Japan berichtete mit Datum vom 17. Februar 2016, dass die Antennenanlage der japanischen Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) in Bälde außer Betrieb gehen wird.

Die Anlage des Tiefraum-Zentrums Usuda (Usuda Deep Space Center, UDSC) in Saku in der Präfektur Nagano war für mehr als 30 Jahre im Einsatz, um die Erforschung des Weltraums mit der Abwicklung der Kommunikation mit teilweise weit von der Erde entfernt operierenden japanischen Satelliten und Sonden zu unterstützen.

Mit rund 64 Meter Durchmesser ist der Antennenreflektor der Anlage aktuell der größte in Japan. Seiner Existenz verdankt die JAXA unter anderem das Auffinden der Sonde Hayabusa, nachdem der Kontakt mit ihr abgebrochen war. Der Großreflektor war auch im Einsatz, als Hayabusa im Jahre 2010 zur Erde zurückkehrte.

Das Konzept für die Anlage stammt aus dem Jahre 1979. Damals wurde in Japan eine Beteiligung am internationalen Programm zur Erforschung des Kometen Halley diskutiert. Die Annäherung des Kometen mit einer geringsten Distanz zur Erde 1986 nahm man als Gelegenheit, eine Antennenanlage einzurichten, die zukünftige japanische Missionen zur Erkundung des Alls hervorragend unterstützen würde.

Die für den Bau verantwortliche Arbeitsgruppe unter Leitung des jetzt 88-jährigen Tomonao Hayashi wählte den Standort Usuda (heute Saku) aus einer Liste von zehn untersuchten Plätzen aus, weil die Kombination von Höhenlage, geringer durchschnittlicher Niederschlagsmenge und großer Entfernung zu größeren menschlichen Ansiedlungen die besten Empfangsmöglichkeiten versprach.

Schließlich begannen die Bauarbeiten. Ausreichend dimensionierte Straßen wurden in das ausgewählte Gelände gezogen,und auf rund 1.456 Metern über dem Meer war zunächst Wald zu roden. 1984 war die Anlage fertiggestellt. Investiert hatte man bis zu diesem Zeitpunkt rund 10 Milliarden (10.000.000.000) Yen.

Laut Hayashi war der Bau nur mit Unterstützung durch die lokale Bevölkerung möglich. Immer wieder besuchte Hayashi die Baustelle, wenn es Fragen zu beantworten gab. Unter anderem wurde diskutiert, ob die Antenne zur Kommunikation mit Außerirdischen benötigt würde und ob die Anlage nicht ein bevorzugtes Ziel für Angriffe Fremder darstelle.

Bei der technischen Auslegung der Anlage griffen die Japaner auf Erfahrungen der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (National Aeronautics and Space Administration, NASA) zurück. Der Entwurf ermöglichte eine bis dato in Japan unerreichte Präzision beim Empfang von Signalen aus dem All. Ihre Leistungsfähigkeit konnte die Anlage dann auch im Rahmen der internationalen Halley-Kampagne unmittelbar demonstrieren.

Die Möglichkeiten, die die Anlage bietet, waren es auch, die bei einigen Gelegenheiten Voraussetzung für die Rettung von in Schwierigkeiten geratenen Raumfahrtmissionen darstellte. Als 2005 der Kontakt mit Hayabusa abgerissen war, gelang es mit Hilfe der Antenne in Saku, rund sechs Wochen nach dem Verbindungsabbruch ein ausgesprochen schwaches Signal der Sonde zu erfassen.

2010 war man dank der Antenne in der Lage, Signale von Akatsuki zu empfangen, die nach einem – wegen eins technischen Fehlers im Antriebssystem der Sonde – fehlgeschlagenen Einbremsen in einen Venus-Orbit auf eine nicht geplante Bahn geraten war. Als Akatsuki bei einem zweiten Versuch im Dezember 2015 schließlich einen Orbit um die Venus erreichte, war die Antenne in Saku routinemäßig beteiligt.

Der 57-järige Leiter des UDSC, Zenichi Yamamoto, erklärte, dass er seinen Vorgängern ausgesprochen dankbar ist für deren Weitsicht, den Bau einer leistungsfähigen Antennenanlage zu initiieren, noch bevor eine Erkundung des Weltraums durch Japan ernsthaft begonnen worden war.

Die Auslegungsbetriebsdauer der Anlage von 15 Jahren ist zwischenzeitlich deutlich überschritten, im Falle des Ausfalls von Komponenten ist eine Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit nicht mehr ohne weiteres garantiert. Deshalb beabsichtigt die JAXA, im japanischen Finanzjahr 2019 eine neue, kleinere, aber leistungsfähigere Anlage in Betrieb zu nehmen, mit der auch die Kommunikation auf solchen Frequenzen möglich ist, die erheblich höhere Datenraten erlauben.

Über das Schicksal der aktuellen Anlage ist noch nicht entschieden. Die JAXA würde sie gerne als Reserve behalten. Auch eine Nutzung als Radioteleskop wurde vorgeschlagen. Anwohner sollen dazu aufgerufen haben, von einem Abbau der alten Antennenanlage abzusehen.

Wenn es nach Tomonao Hayashi geht, hat die alte Anlage eine Zukunft. Er freut sich, dass die Anwohner die Anlage zwischenzeitlich liebgewonnen hätten und formuliert: „Nutzt die Anlage, solange sie nutzbar ist“.

Der Neubau mit einem Reflektordurchmesser von rund 54 Metern soll nach Angaben der JAXA in einem Waldgebiet auf rund 1.580 Metern über dem Meer in etwa 1,5 Kilometern Abstand im Nordwesten der alten Antenne entstehen.

Man hofft, dass die Raumsonde Hayabusa 2, die sich aktuell auf dem Weg zum Asteroiden Ryugu befindet, bei ihrer Rückkehr zur Erde Ende 2020 die neue Antenne zur Abwicklung der erforderlichen Kommunikation nutzen können wird. Nicht nur ein Einsatz für japanische Missionen ist vorgesehen. Die JAXA will auch Anwendern aus anderen Ländern eine Nutzung ermöglichen.

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• JAXA

Der Beitrag Japan: Kleinere Schüssel, bessere Verstärkung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO.

Zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Mars und Jupiter befindet sich der Asteroiden-Hauptgürtel unseres Sonnensystems. In einer Entfernung zwischen 2,0 und 3,4 Astronomischen Einheiten zur Sonne befinden sich dort vermutlich mehrere Millionen Asteroiden mit Durchmessern von mehreren hundert Kilometern bis hinunter zu lediglich wenigen Metern. Einige dieser Objekte bewegen sich jedoch auch in deutlich größerer Nähe zur Erde und können dabei die Umlaufbahn unseres Heimatplaneten sogar kreuzen.

Bei einem dieser erdnahen Objekte handelt es sich um den Asteroiden (25143) Itokawa, welcher mit Abmessungen von etwa 594 x 320 x 288 Metern über eine erdnussähnliche Gestalt verfügt. Itokawa war das Ziel der japanischen Asteroidenmission Hayabusa, welche den Asteroiden im September 2005 erreichte und anschließend bis zum April 2007 auf seinem Weg durch das Sonnensystem begleitete. Am 13. Juni 2010 erreichte schließlich eine Rückkehrkapsel mit einer Materialprobe von der Oberfläche des Asteroiden erfolgreich die Erde (Raumfahrer.net berichtete).

Weiterführende Studien mit mehreren erdgebundenen Teleskopen, darunter dem in den chilenischen Anden befindlichen New Technology Telescope (kurz „NTT“) der Europäischen Südsternwarte ESO, haben gezeigt, dass dieser Asteroid in seinem Inneren über eine unterschiedliche Struktur verfügt. Die an der Messung beteiligten Astronomen haben den Asteroiden (25143) Itokawa zwischen den Jahren 2001 und 2013 eingehend beobachtet und dabei die Geschwindigkeit, mit welcher der Asteroid sich um seine Rotationsachse dreht, und die mit der Zeit erfolgende Änderung seiner Rotationsperiode gemessen. Diese hochpräzisen Messungen kombinierten die Astronomen anschließend mit theoretischen Modellen über die Wärmeabstrahlung von Asteroiden.

Der YORP-Effekt
Das Rotationsverhalten eines massearmen Himmelskörpers im Sonnensystem kann von der Sonneneinstrahlung beeinflusst werden. Dieses Phänomen, welches auch als YORP-Effekt bezeichnet wird, macht sich bemerkbar, wenn das einfallende Sonnenlicht zunächst von dem Asteroiden absorbiert und anschließend in Form von Wärmeenergie wieder von der Oberfläche des Objekts abgestrahlt wird. Wenn die Form des Asteroiden sehr irregulär ist und die Wärme somit nicht gleichmäßig abgestrahlt wird, setzt ein winziges, aber fortwährendes Drehmoment an dem Körper an und ändert so seine Rotationsgeschwindigkeit.

Ein von dem Astronomen Stephen Lowry von der University of Kent in Großbritannien geleitetes Team von Wissenschaftlern konnte nachweisen, dass der YORP-Effekt die Rotationsrate von Itokawa langsam, aber permanent beschleunigt. Diese Änderung der Rotationsperiode fällt allerdings extrem winzig aus und beträgt lediglich 0,045 Sekunden pro Jahr. Dieser Wert wiederum weicht jedoch stark von den aufgrund der theoretischen Modellen vorhergesagten Wert ab und kann nur unter der Annahme erklärt werden, dass die beiden Teile des erdnussförmigen Asteroiden in ihrem Inneren über eine unterschiedliche Struktur mit daraus resultierenden unterschiedlichen Dichten verfügen.

Die Dichte von Itokawa
In Kombination mit dem Wissen über seine äußere Form war es den Wissenschaftlern möglich, das Innere des Objekts zu analysieren und dessen Komplexität zu Tage zu fördern. Die Berechnungen ergaben, dass das Material, aus denen sich die beiden Hälften von Itokawa zusammensetzten, über unterschiedliche Massendichten verfügt. Die größere Hälfte der „kosmischen Erdnuss“ verfügt demzufolge über eine Dichte von 1,75 Gramm pro Kubikzentimeter. Bei der kleineren Hälfte liegt der Wert dagegen bei 2,85 Gramm pro Kubikzentimeter.

„Zum ersten Mal ist es uns gelungen herauszufinden, was sich im Inneren eines Asteroiden befindet“, so Stephen Lowry. „Wir können sehen, dass Itokawa sehr verschiedenartige Strukturen aufweist. Dieser Fund ist ein bedeutender Schritt nach Vorne für unser Verständnis von Gesteinskörpern im Sonnensystem.“

Durch diese Arbeit ist den Astronomen erstmals der Nachweis gelungen, dass Asteroiden in ihrem Inneren über eine verschiedenartige Struktur verfügen können. Bisher konnte nur mittels einer groben Messung der Gesamtdichte, welche im Fall von Itokawa etwa 1,95 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt, auf die inneren Eigenschaften eines bestimmten Asteroiden geschlossen werden. Der seltene Einblick in das facettenreiche Innere von Itokawa hat zu diversen Spekulationen über seine Entstehung geführt. Eine Möglichkeit wäre, dass Itokawa aus zwei Komponenten eines Doppelasteroiden entstanden ist, welche miteinander kollidiert und verschmolzen sind.

„Der Befund, dass Asteroiden in ihrem Inneren nicht homogen sind, hat weitreichende Auswirkungen insbesondere auf Modelle von Binärsystemen von Asteroiden“ so Stephen Lowry weiter. Die Möglichkeit einer Untersuchung des inneren Aufbaus von Asteroiden stellt für die Planetologen einen großer Schritt nach vorne dar und kann in Zukunft dabei helfen, viele bisher noch im Verborgenen liegende Geheimnisse dieser Objekte aufzudecken.

Das Verständnis des inneren Aufbaus der Asteroiden wird den Wissenschaftlern zudem dabei helfen, Abwehrmaßnahmen für den Fall eines bevorstehenden Einschlages eines solchen Himmelskörpers auf der Erde zu entwickeln (Raumfahrer.net berichtete). Auch für die Planung zukünftiger unbemannter oder gar bemannter Erkundungsmissionen zu den Asteroiden ist ein solches Verständnis notwendig.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse von Stephen Lowry et al. werden demnächst unter dem Titel „The Internal Structure of Asteroid (25143) Itokawa as Revealed by Detection of YORP Spin-up“ in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ publiziert.

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• Asteroidengürtel
• Mission Hayabusa bei Itokawa

Fachartikel von Stephen Lowry et al.:

• The Internal Structure of Asteroid (25143) Itokawa as Revealed by Detection of YORP Spin-up (engl.)

Der Beitrag Der innere Aufbau des Asteroiden Itokawa erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Raumfahrer.net. Vertont von Peter Rittinger.

Statistik
Im Verlaufe von 70 erfolgreichen Starts (bei 4 komplett verlorenen) wurden 118 Raumflugkörper ins All gebracht. Davon gelangten 114 in Umlaufbahnen um unseren Heimatplaneten, drei auf eine interplanetare Flugbahn und einer zum Mond. 73 Nutzlasten erreichten niedrige Erdorbits (LEO), 33 wurden geostationär oder inkliniert geostationär positioniert, 7 umlaufen die Erde in Bahnen mittlerer Höhe (MEO) und 3 auf stark elliptischen Orbits (HEO), einer davon unfreiwillig.

Eine Besonderheit bilden die inklinierten quasistationären Orbits. Dabei benötigt der Satellit zwar einen Tag für einen Umlauf, steht aber nicht scheinbar über einem Punkt des Äquators still sondern bewegt sich in Nord-Süd-Richtung (auf einer mehr oder weniger ausgeprägten Acht) und zurück. Auch dadurch können zwei Satelliten für eine Dreipunktpeilung eines Satellitennavigationssystems verwendet werden. China und Japan nutzen diese Möglichkeit für die Navigationssysteme Baidou 2 (Kompass 2) bzw. Global Positioning System (GPS).

Die größte Anzahl an Starts wurde wie in den letzten Jahren durch russiche Träger realisiert. Insgesamt wurden 31 Raketen gestartet, 30 davon waren erfolgreich. Ein Träger konnte seine Nutzlast aufgrund eines Tankfehlers nicht in den geplanten Orbit bringen. Die 15 Träger der USA waren komplett erfolgreich. Gleiches gilt für die 15 chinesischen, die 6 ESA-Starts, die 2 japanischen und die israelische Mission. Für Indien endeten 2 der 3 Missionen erfolglos, bei Südkorea misslang der einzige Start.

Die meisten Nutzlasten (33) wurden für die USA ins All gebracht, gefolgt von Russland (29), China (20) und Japan (8). Für die ESA war nur 1 Raumflugkörper dabei, die anderen waren kommerzielle oder militärische Nutzlasten im Auftrag von Firmen, Organisationen oder Staaten. 12 Raumschiffe steuerten die Internationale Raumstation an, davon 7 bemannte. 23 Satelliten haben reine Kommunikationsfunktionen aus dem Geostationären Orbit, 13 Satelliten dienen drei verschiedenen Navigationssystemen (Baidou, GloNaSS, GPS).

Höhepunkte

Höhepunkte gab es viele. Zu Beginn des Jahres erwartete man die erste Datenauswertung des Planetensuchers Kepler. Neben 706 aussichtsreichen Kandidaten konnten aber nur wenige bestätigte Exoplaneten vermeldet werden. Auch CoRoT steuerte noch einige Entdeckungen bei, die meisten aber gehen auf Daten erdgebundener Teleskope zurück. Im Verlaufe des Jahres konnte die Zahl bekannter Exoplaneten auf mehr als 500 gesteigert werden.

Auf der ISS gibt es seit Anfang 2010 einen fast direkten Internet-Zugang. Außerdem wurden mit Tranquility, Cupoa und Rasswjet drei neue Module angebaut. Mitte des Jahres gab es Schlagzeilen für eine komplizierte und erfolgreiche Reparatur an einem der äußeren Kühlkreisläufe.

Die Navigationssatellitensysteme Baidou (China), GloNaSS (Russland) und GPS (USA) wurden weiter ausgebaut. Vor allem China kam dabei gut voran. In Russland gab es durch einen Betankungsfehler einen Rückschlag, der drei geplante Satelliten ihre Bahnen verfehlen ließ. Am GPS-System beteiligte sich erstmals Japan aktiv mit einem Satelliten, der über Japan hin und her pendelt und den Empfang der Navigationssignale in bergigen Regionen und Großstädten drastisch verbessern soll.

Lang erwartet, heiß umkämpft und letztlich viel diskutiert wurde eine neue Strategie für die US-amerikanische Raumfahrt präsentiert. Demnach soll sich die NASA mehr auf Forschungsaktivitäten im All und an neuer Technologie konzentrieren. Der Transport von Fracht und später auch Menschen in erdnahe Orbits soll privaten Raumfahrtfirmen der USA überlassen bleiben. Die NASA soll auch Träger und Raumfahrzeuge (mit)entwickeln, die für bemannte Flüge in die Tiefen des Alls, also aus dem Erdorbit heraus, geeignet sind.

Erste mutmachende Ereignisse auf dieser Strecke waren vor allem der Jungfernflug der Trägerrakete Falcon 9 der Firma SpaceX im Juni und die erste Demonstrationsmission des Raumfahrzeugs Dragon im Dezember.

Mittels Lunar Reconnaissance Orbiter sowie erdgebundener Messstationen konnten die russischen Mondfahrzeuge Lunochod 1 und 2 wiedergefunden werden. Die chinesische Sonde Chang’e 2 umläuft auf niedriger Bahn den Erdtrabanten und hält auch nach geeigneten Landestellen für Folgemissionen Ausschau.

Etwas weiter ins All wagten sich UNITEC 1, Akatsuki und IKAROS. Der Kontakt mit der ersten Sonde ging schon nach kurzer Zeit verloren, bei Akatsuki gelang das Bremsmanöver an der Venus nicht aber IKAROS war ein voller Erfolg. Durch Fliehkräfte wurde ein 173 m² großes Sonnensegel aus einem zylindrischen Sondenkörper herausgezogen und entfaltet. Der Lichtdruck der Sonne konnte gemessen, elektrische Energie durch Dünnschichtsolarzellen gewonnen, Gammastrahlungsausbrüche und Staubpartikel nachgewiesen sowie Position und Geschwindigkeit der Sonde mit einem neuen Verfahren bestimmt werden.

Ein anderer japanischer Vagabund kehrte nach langer, hürdenreicher Reise zur Erde zurück: Hayabusa. Die Sonde hatte den erdnahen Asteroiden Itokawa besucht und sich mit zweijähriger Verspätung auf den Rückweg gemacht. Im Juni näherte sie sich der Erde und warf eine kleine Rückkehrkapsel ab, die tatsächlich ein paar Körnchen Asteroidenstaub enthielt.

Ebenso erfolgreich bei ihren Vorbeiflügen waren Rosetta an Lutetia und Deep Impact (EPOXI) am Kometen Hartley 2. Dabei wurden fabelhafte Bilder und umfangreiche Messdaten gewonnen, die unser Wissen über Kleinkörper deutlich vergrößern.

WISE lieferte massenhaft Infrarot-Daten über Universum und Sonnensystem, GOCE für ein Gravitationsprofil unseres Heimatplaneten. Das Teleskop SOFIA ging in seinem umgebauten Jumbo erstmals für Messungen in die Luft, die Raumflug- und Isolationsstudie Mars500 nahm ihren Anfang. Russland begann mit dem Bau eines neuen Kosmodroms in der Amur-Region, der Marsrover Opportunity erreichte mit dem Krater Santa Maria ein neues Zwischenziel auf dem Weg zum größeren Krater Endeavour, die ISS ist seit 10 Jahren ohne Unterbrechung bemannt, der Neutrinodetektor IceCube am Südpol der Erde wurde fertiggestellt und der wiederverwendbare Minigleiter X-37B hatte seine erste militärische Geheimmission.

Aus deutscher Sicht wäre noch der Start des Radarsatelliten Tandem X zu vermelden, der mittlerweile mit seinem älteren Bruder TerraSAR X in Formation fliegt, mit 28.000 Kilometern pro Stunde in nur etwa 200 Metern Abstand!

Raumcon:

• Prognosen für 2010

Der Beitrag Raumfahrt-Bilanz 2010 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Günther Glatzel. Quelle: JAXA, New Scientist, Raumcon.

Am 27. März 2010 wurde das letzte verbleibende Ionentriebwerk abgeschaltet. In den zurückliegenden Tagen wurde damit eine Beschleunigung der Sonde um 400 Meter pro Sekunde erreicht, um die Bahn aufzubiegen. So wechselte die Sonde von der Innenseite der Erdbahn auf deren Außenseite. Von hier aus soll Mitte Juni die Rückkehr einer Landkapsel zur Erde eingeleitet werden. Hayabusa selbst fliegt dabei auf einer Hyperbelbahn an der Erde vorbei.

Die japanische Sonde Hayabusa war am 9. Mai 2003 von der Erde aus zum Asteroiden Itokawa aufgebrochen und hatte diesen am 12. September 2005 erreicht. Eine kleine Landesonde verfehlte aufgrund ungenauer Ausrichtung ihr Ziel und ging im All verloren. Daraufhin näherte man Hayabusa selbst der Oberfläche des Asteroiden an und machte dabei Detailaufnahmen. Schließlich ließ man die Sonde aufsetzen, in der Hoffnung, dass geringe Mengen des dabei aufgewirbelten Staubs in einen kurz zuvor geöffneten Probenbehälter gelangen würden. Die eigentlich dafür vorgesehenden Tantalpellets, deren Explosion zum Aufwirbeln von Bodenmaterial führen sollten, zündeten nicht. Genau ließ sich aber auch bis heute nicht feststellen, ob sich Material im Probenbehälter befindet. Auf die Klärung dieser Frage sind die Wissenschaftler auf der Erde verständlicherweise besonders gespannt.

Während der Mission sind viele Systeme der Sonde ausgefallen. Zu kämpfen hatte man vor allem mit einem Treibstoffleck, einer defekten Batterie, einem mehrwöchigen Kommunikationsverlust, zwei ausgefallenen Lageregelungskreiseln und drei nicht verwendbaren Ionentriebwerken. Immer aber fand man einen Weg zurück zur Operabilität. Mit jahrelanger Verzögerung gelang schließlich der Rückstart zur Erde.

Aufgrund einer ungewöhnlichen Konfiguration des Antriebssystems, bei der die Triebwerke A und B laufen, A aber nur Elektronen zur Neutralisation des Ionenantriebsstrahls von B liefert, tritt eine geringfügige Varianz in der Antriebsstärke auf, deren Auswirkungen man nur schwer abschätzen und erst jetzt genauer vermessen kann. Bisherige Berechnungen zeigen, dass das geplante Swingby an der Erde im Juni etwas stärker ausfallen würde als geplant. Hilfe bei der genauen Bahnbestimmung bekommt man vom Deep Space Network der NASA. Mit den Daten sollen Kurskorrekturen errechnet werden, die ein Erreichen der vorgesehenen 100 x 15 Kilometer großen Aufschlagszone in der Nähe von Woomera in Südaustralien sichern.

Beim Eintritt der 18 kg schweren und 40 cm durchmessenden Landekapsel mit etwa 12,2 Kilometern pro Sekunde (ca. 43.900 km/h) wird eine Leuchterscheinung ähnlich einer großen Sternschnuppe zu beobachten sein, die ein Helligkeitsmaximum von etwa -6,2 mag erreichen soll. Profis und Amateure weltweit arbeiten gegenwärtig daran, Vorbereitungen für die Aufzeichnung der Eintrittsspur zu treffen.

Hayabusa ist gegenwärtig noch etwa 20.000 km von der Erde entfernt, auf Parallelkurs zu ihr.

Raumcon:

• Hayabusa-Thread seit 30. März

Der Beitrag Hayabusa im Endanflug erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: JAXA/JSpace. Vertont von Karl Urban.

Zur Vorbereitung der Rückkehr der pannengebeutelten japanischen Asteroidensonde Hayabusa hat das Team Tests der vier Ionentriebwerke an Bord unternommen. Auf einer Pressekonferenz der japanischen Weltraumbehörde JAXA am 24. März 2007 wurde das Ergebnis verkündet: Die Aussichten für eine erfolgreiche Rückkehr haben sich weiter verschlechtert.

Schon lange bekannt war, dass von den ursprünglich drei Drallrädern – die zur Lageregelung im Raum benötigt werden – mittlerweile nur noch eines funktioniert. Außerdem sind vier von elf Zellen der Bordbatterie defekt. Die vier Ionentriebwerke, mit denen die Sonde bis zum Asteroiden Itokawa geflogen ist und bis 2010 zurück kehren soll, machten bisher noch am wenigsten Probleme.

Die Tests haben nun aber Folgendes ergeben:

• Triebwerk A: 0 Betriebsstunden, instabile Funktion von Anfang an.
• Triebwerk B: 9.600 Betriebsstunden, stabile Funktion, aber nachlassende Leistung.
• Triebwerk C: 6.500 Betriebsstunden, instabile Funktion.
• Triebwerk D: 11.100 Betriebsstunden, voll funktionsfähig.

Somit soll für die Rückkehr vor Allem das Triebwerk D genutzt werden.
Ionentriebwerke setzen elektrische Energie (von den Solarpaneelen) in einen geringen Schub um, dies aber kontinuierlich über lange Zeiträume. Die nominelle Lebensdauer jedes Triebwerks von Hayabusa beträgt 14.000 Stunden. Für die Rückkehr zur Erde werden 8.000 bis 10.000 Stunden Betriebsdauer veranschlagt, so dass dadurch das Triebwerk D über seine vorgesehene Lebensdauer hinaus betrieben würde. Unmöglich ist das zwar nicht: Auf der Erde wurden solche Triebwerke schon bis zu 20.000 Stunden getestet, dann wurden die Tests abgebrochen.

Andererseits haben offensichtlich gleich drei der vier Triebwerke von Hayabusa ihre nominelle Lebensdauer erst gar nicht erreicht, so dass man auch für Triebwerk D nicht gerade optimistisch sein kann. Dazu kommen noch die Probleme mit der Batterie und dem einen Drallrad, das auch jederzeit ausfallen kann. Prof. Kawaguchi räumte ein, dass es beim Ausfall des Triebwerks D oder des Drallrades wirklich schwierig werden würde, heimzukehren. Er bezeichnete den Status der Mission vielsagend mit „Heimkehr nicht unmöglich“.

Allerdings scheint die JAXA insofern auch einmal Glück zu haben, dass gerade die Kombination aus dem verbliebenen Triebwerk und dem verbliebenen Drallrad günstig ist, da das Rad nur wenig Drehmoment zu korrigieren hat. Das Drallrad ist für 3.500 Umdrehungen pro Minute ausgelegt, wird derzeit mit 3.000 U/min betrieben und soll auf bis zu 1.800 U/min herunter gefahren werden. Auch können die Triebwerke A bis C zumindest unterstützend eingesetzt werden, es soll mit etwa 1.000 zusätzlichen Betriebsstunden zu rechnen sein.

Auf der Pressekonferenz wurde auch bekannt gegeben, dass das gesamte wissenschaftliche Material der Hayabusa-Mission im Internet für jedermann frei gegeben wurde, ohne Login oder Passwort. Das Material soll sowohl Rohdaten als auch bearbeitete Daten enthalten, ist allerdings noch nicht vollständig; mit Ergänzungen im Laufe der Zeit ist noch zu rechnen.
Ein Grund, warum die JAXA die Mission überhaupt noch weiter verfolgt, ist sicher die Hoffnung, Probenmaterial des Asteroiden „Itokawa“ zur Erde zurück zu bringen. Es gibt zwar Anzeichen dafür, dass der Probensammelmechanismus der Sonde nicht ausgelöst wurde, aber bei der Landung auf dem Asteroiden dürfte wahrscheinlich Regolith aufgewirbelt worden und könnte bis in den Sammelbehälter gelangt sein. Im Januar 2007 gelang es dem Team, diesen Behälter zu schließen und zu sichern – jetzt muss er nur noch bis zur Erde zurück gelangen. Der Aufbruch zu dem langen Heimflug soll in diesen Tagen stattfinden, dann könnte die Sonde 2010 hier sein. Abschließend muss nur noch die Fallschirmlandung gelingen… was auch keine Selbstverständlichkeit ist, siehe Genesis.
Sollte der Heimflug aus irgendwelchen Gründen abgebrochen werden müssen, würde sich die Rückkehr bis frühestens 2013 verzögern. Bis dahin könnte es aber auch dem russisch-chinesischen Team der Mission „Phobos Explorer“ gelungen sein, Proben vom Marsmond Phobos zur Erde zu bringen. Da Phobos als eingefangener Asteroid gilt, wäre die Chance des Hayabusa-Teams, als erste Asteroidenmaterial zur Erde gebracht zu haben, dann dahin.
Eine NASA- oder ESA-Sonde mit vergleichbarem Verlauf wäre bestimmt längst aufgegeben worden. Warum macht sich die JAXA also so viel Mühe, die schwer angeschlagene Sonde mit der geringen Aussicht auf Erfolg zur Erde zurück zu bringen? Steckt dahinter die Absicht, junge Ingenieure und Wissenschaftler in einer schwierigen Situation sich bewähren zu lassen? Oder sind Japaner einfach zäher?

Der Beitrag Hayabusa: Japaner sind zäh erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Erstellt von Axel Orth. Quelle: Planetary Society. Vertont von Dominik Mayer.

Wochenlang war es nur ein schwaches Trägersignal, das von Hayabusa empfangen wurde. Mittlerweile besteht nun wieder ein, wenn auch langsamer, regulärer Funkkontakt und erlaubt es, den Zustand an Bord der Sonde festzustellen. Das Team arbeitet daran, die Kommunikation über die Hochgeschwindigkeitsantenne wieder herzustellen.

Am 6. März war es erstmals seit drei Monaten wieder möglich, die aktuelle Position und Geschwindigkeit der Sonde sowie ihre Orientierung im Raum festzustellen. Demnach befindet sie sich derzeit in etwa 13.000 Kilometern Entfernung vom Zielasteroiden „Itokawa“ (nach Weltraummaßstäben also immer noch in unmittelbarer Nähe) und mit Itokawa zusammen im selben Orbit um die Sonne, allerdings auf der anderen Seite der Sonne, von der Erde aus gesehen.

In einer Pressekonferenz vor einigen Tagen gab Projektleiter Jun’ichiro Kawaguchi Auskunft über den aktuellen Zustand der Sonde. Besonders viele gute Nachrichten hatte er nicht.

So muss etwa Hayabusa seit dem Abriss der Kommunikation im Dezember von ihrem eigenen, durch Lecks ausströmenden chemischen Treibstoff völlig unkontrolliert im Raum umher gewirbelt worden sein: Als die Sonde „wiedergefunden“ wurde, hatte sich ihre Lage im Raum seit Dezember um fast 90 Grad geändert, die Hochgewinnantenne war um 70 Grad von der Erde abgewandt. Die Rotation hat sich von 1 Grad pro Sekunde auf minus 7 Grad pro Sekunde geändert. Also rotierte sie siebenmal so schnell wie vorher und auch noch mit umgekehrter Drehrichtung.

Durch die fehlende Ausrichtung der Sonnenpaneele muss es noch mehrmals zum totalen Stromausfall an Bord der Sonde gekommen sein und damit auch zum Verlust der bei den Landungen im Dezember aufgezeichneten Daten. Die entscheidende Frage, ob Hayabusa nun wenigstens einige Körnchen Asteroidenstaub aufgesammelt hat oder nicht, kann jetzt nur noch nach einer erfolgreichen Rückkehr zur Erde durch eine eingehende Untersuchung des Probensammelsystems beantwortet werden. Das Missionsteam der nur ca. 100 Millionen Dollar teuren Mission hat sich zwar als ungewöhnlich zäh erwiesen und zeigt noch immer keine Anzeichen, aufzugeben. Aber ob ihm nach allem, was passiert ist, eine solche Leistung noch gelingen kann, scheint doch fraglich. Als weitere Hiobsbotschaft wurde jetzt noch bekannt, dass nach den mehrfachen Tiefentladungen der Bordbatterie laut den Telemetriedaten nun erste Kurzschlusserscheinungen in einzelnen Zellen aufzutreten scheinen und die Batterie somit über kurz oder lang nicht mehr nutzbar sein dürfte. Beim Versuch, sie zu laden, besteht laut Kawaguchi sogar Explosionsgefahr. Damit kann Hayabusa aber nur noch bei einigermaßen korrekter Ausrichtung der Solarzellen zur Sonne operieren.

Immerhin scheint nun der chemische Treibstoff, dessen Lecks das Malheur überhaupt erst verursacht haben, vollständig aus den Tanks ausgetreten zu sein. Reste des Treibstoffs könnten aber in das Innere der Sonde eingedrungen sein und ihren Betrieb stören. Daher ist als Nächstes eine Phase des „Ausschwitzens“ geplant, in der durch Einschalten aller Heizgeräte diese Treibstoffreste verdampft werden sollen. Danach kann man daran denken, die Heimreise zur Erde mit dem noch voll funktionstüchtigen Ionentriebwerk zu planen. Die Sonde verfügt noch über 42 bis 44 Kilogramm Xenon-Gas, was laut Kawaguchi zur Heimkehr im Jahre 2010 reichen soll, selbst den Verbrauch durch das Notbehelfs-Lageregelungssystem auf Xenonbasis als Ersatz für die beiden ausgefallenen regulären Lageregelungssysteme eingerechnet.

Der Beitrag Neues von Hayabusa erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Klemm. Vertont von Dominik Mayer.

Die beiden Mars-Rover Spirit und Opportunity arbeiteten überraschend gut und es scheint kein Ende ihrer Aktivität in Sicht.

Opportunity untersuchte seinen vor der Landung auf der Mars-Oberfläche abgeworfenen Hitzeschild und hat dabei in der Nähe der Absturzstelle den Meteoriten Heat Shield Rock gefunden. Spirit ist vom Boden des Gusev-Kraters zu den Columbia-Hills aufgestiegen und hat von dort sensationelle Panoramaaufnahmen gemacht.

Für die europäische Weltraumagentur ESA begann das Jahr 2005 erfolgreich mit der Landung der Raumsonde Huygens im Rahmen der Cassini/Huygens Mission, einer Gemeinschaftsproduktion von ESA, NASA und ASI, am 14. Januar auf Titan, einem eisigen Mond des Ringplaneten Saturn. Der Saturn-Orbiter Cassini liefert seitdem einmalige Aufnahmen von den Saturnmonden Enceladus, Titan, Dione und Rhea und wird auch weiterhin Bilder liefern.

Die ESA hat Mitte 2005 den Einsatz der Mission Don Quijote beschlossen. Ziel wird sein, die Raumsonden Hidalgo und Sancho zu einem Asteroiden zu schicken, wo getestet werden soll, ob die Flugbahn dieses Objektes abgelenkt werden kann. Wichtig ist das für den Notfall, wenn ein Killer-Asteroid von einem Crash mit der Erde abgehalten werden muss.

Es folgte im Februar der erfolgreiche Einsatz der stärksten europäischen Trägerrakete Ariane 5/ECA mit einem triple-Start und im November ein double-Start mit 8 t Masse in einen GTO. Weiter erfolgreich blieb die ESA durch den Start der Raumsonde Venus Express im November und das erfolgreiche Aussetzen des europäischen Kommunikationssatelliten Galileo-GIOVE-A am 28. Dezember. Galileo-GIOVE-A ist ein Testsatellit für das von der EU geplante europäische Navigationssystem, eine Konkurrenz für das amerikanische GPS bzw. das russische GLONASS.

Eine spektakuläre Leistung vollbrachte die NASA mit ihrer Deep-Impact-Mission. Am 4. Juli, am amerikanischen Independence Day, schlug der Impactor auf dem Kometen Tempel 1 ein. Dieses außergewöhnliche Ereignis wurde live übertragen. Sinn der Mission war es, festzustellen, aus welchem Material Kometen bestehen. Die Sonde Deep Impact befindet sich nach erfolgreicher Flugkorrektur jetzt in einer Warteposition, da sie eventuell zum Kometen 85P/Boethin fliegen soll.

Die NASA startete am 26. Juli mit dem Space Shuttle Discovery den ersten Flug nach der Columbia-Katastrophe zur Internationalen Raumstation ISS. Leider verlief dieser Flug auch nicht ohne Probleme, da sich beim Start einige Stücke Schaumstoff vom Tank gelöst hatten. Deshalb musste erstmals in der Geschichte der Raumfahrt eine Außenreparatur an einem Raumflugkörper im All durchgeführt werden.

Dieses Problem versuchen die Amerikaner jetzt zu lösen, und dadurch wurden keine weiteren Flüge für 2005 geplant. Die ISS wurde neben dem einzigen Space-Shuttle-Einsatz durch 3 russische Progress-Frachter und 2 russische Personenkapseln Sojus-TMA mit Material, Treibstoff und Sauerstoff, sowie Wasser beliefert.

Leider musste die Reise des deutschen Astronauten Thomas Reiter zur ISS auf 2006 verlegt werden.

Aufgrund vertraglicher Regelungen zwischen der amerikanischen Raumfahrtagentur NASA und der russischen Weltraumagentur ROSKOSMOS konnten amerikanische Astronauten nur bis Ende 2005 mit den russischen Raumkapseln Sojus-TMA kostenlos mitfliegen. Plätze kaufen durften die Amerikaner wegen des bestehenden Iran-Non-Proliferation-Act 2000 nicht, dieses Gesetz wurde aber zwischenzeitlich aufgehoben, so dass Flüge für amerikanische Astronauten mit russischen Raumschiffen zur ISS gegen Bezahlung ab sofort möglich sind.

Am 12. August ist die NASA-Raumsonde MRO zum roten Planeten aufgebrochen. Sie soll im März 2006 im Marsorbit ankommen und Oberflächenaufnahmen mit höchster Auflösung machen.

Im September stellte der NASA-Chef M. Griffin das ehrgeizige Programm 2018 der NASA vor. Danach will die NASA nach fast 50 Jahren wieder einen Astronauten auf den Mond bringen. Anschließend soll es zum Mars gehen. Dieses Programm beinhaltet einen neuen Träger und einen neuen Raumtransporter zur Personenbeförderung. Da die US-Space-Shuttles ab 2010 nicht mehr fliegen werden, ist diese Ersatzbeschaffung zwingend notwendig.

Wehmütig nahmen viele Raumfahrtfans Abschied von der NASA-Rakete Titan, die am 20. Oktober nach über 46 Betriebsjahren zu ihrem letzten Flug abhob.

Einen empfindlichen Rückschlag hat die private Raumfahrtindustrie erlitten. Bereits im November musste der erste Start der privaten Trägerrakete Falcon 1 des amerikanischen Unternehmens SpaceX wegen technischer Probleme abgesagt werden. Aber auch der neue Termin im Dezember konnte wegen technischer Mängel an der Rakete nicht eingehalten werden. Ein Termin für einen weiteren Versuch steht noch nicht fest. Das Unternehmen SpaceX wollte mit diesem Start beweisen, dass Trägerraketen von privaten Unternehmen kostengünstiger und ebenso sicher geflogen werden können. Dieser Beweis blieb bis jetzt aus.

Einen Teilerfolg konnte das japanische Weltraumkonsortium JAXA verbuchen. Die Raumsonde Hayabusa erreichte am 12. September in einer Entfernung von über 280 Millionen km von der Erde den Asteroiden Itokawa. Die Raumsonde sollte Anfang Dezember den Lander Minerva auf dem Asteroiden aussetzen, was leider misslang. Auch die Bodenmaterialaufnahme von der Oberfläche des Asteroiden scheint nicht sicher gelungen zu sein. Ein Rückflug von Hayabusa zur Erde konnte bis jetzt nicht gestartet werden, da im Augenblick kein Funkkontakt zwischen Sonde und Bodenstation besteht.

Einen großen Erfolg konnte die chinesische Raumfahrt erzielen. Am 12. Oktober startete ihr zweiter bemannter Raumflug mit der neuen Raumkapsel Shenzhou 6. An Bord waren zwei Taikonauten, die während der 115 Stunden im All orbitale Experimente durchführten. China wollte sich durch diese Mission auf nächste Mission, mit Ausstieg aus der Kapsel, vorbereiten.

Weniger spektakulär, aber dafür recht häufig waren die Starts der russischen Weltraumagentur ROSKOSMOS. Sie absolvierte 27 Starts von russischen Weltraumbahnhöfen, fast ebenso viele wie alle Starts von Trägern, über 60 insgesamt, der anderen Weltraumagenturen. Der Träger R-7 wurde bei 12 Starts eingesetzt und der Träger UR 500 bei 7 Einsätzen. Damit führt Russland auch 2005 die Startliste an. Weitere Starts für militärische Satelliten bzw. kleinere Payloads sind in dieser Aufstellung nicht enthalten. Aber nicht alle Flugaufträge wurden erfolgreich abgeschlossen, so wie die Missionen Cryosat, Demonstrator und Molniya-3.

Insgesamt waren im Jahre 2005 17 Personen aus 5 Nationen im Weltall, davon ein Privatmann, der mit einer russischen Sojus-TMA gegen entsprechende Bezahlung zur Raumstation ISS geflogen ist. Erfreuliches lieferten auch die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 aus dem All. Ihre Sender funktionieren noch und in größeren Zeitabständen findet ein Kontakt zwischen den beiden Sonden und der Bodenstation statt. Voyager 1 befindet sich mit 96,312 AE Entfernung von der Sonne schon am Übergang zur Heliopause, dem Ende des Sonnensystems. Voyager 2 ist 84,933 AE entfernt.

Das Weltraumteleskop Hubble feierte 2005 sein 15. Einsatzjahr im All, die ESA blickt auf ihr 30-jähriges Bestehen zurück und das russische Kosmodrom Baikonour feierte 50-jähriges Bestehen. Vor 100 Jahren hat A. Einstein seine berühmte Formel E = mc² vorgestellt.

– Ende des Beitrags –

Der Beitrag Raumfahrt-Jahresrückblick 2005 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: 5thstar/Planetary Society.

Hayabusa funktioniert zwar noch, wird aber von schweren Pannen gebeutelt, die die Rückkehr zur Erde immer fraglicher machen. Momentan befindet sich die Sonde in etwa 500-1000 Kilometer Entfernung von „Itokawa“. Die Rückreise zur Erde soll nicht vor dem 14. Dezember beginnen. Der genaue Status an Bord ist allerdings einigermaßen mysteriös, da die Datenübertragung zu und von der Sonde derzeit nur eingeschränkt möglich ist.

Hayabusa verfügt über drei Antennen: Die fest montierte „Hochgewinnantenne“ ermöglicht die schnellste Datenübertragung, erfordert aber durch ihren engen Öffnungswinkel eine exakte Ausrichtung auf die Erde bei still stehender Sonde („3-Achsen-Stabilisierung“). Dies ist aber zur Zeit nicht möglich, weil die Sonde derzeit „rotationsstabilisiert“ ist, das heißt, sie rotiert permanent langsam um sich selbst. Selbst die „Mittelgewinnantenne“ ist in diesem Modus nur periodisch nutzbar, wenn die Erde in den Abstrahlbereich der Antenne kommt. Voll nutzbar ist nur die „Niedriggewinnantenne“, aber deren Datenrate ist wiederum zu gering.

Der Übergang zur ersehnten „3-Achsen-Stabilisierung“ ist bisher nicht gelungen, weil das Lageregelungssystem von Hayabusa zunehmend versagt: Nach dem Ausfall von zwei der drei Drallräder, die normalerweise zur Lageregelung der Raumsonde vorgesehen waren, musste das Team um den Projektleiter Prof. Jun’ichiro Kawaguchi auf die eigentlich nur als Reservesysteme vorgesehenen 12 kleinen chemischen Manövriertriebwerke zurück greifen. Seit der geglückten zweiten Landung auf dem Asteroiden „Itokawa“ am 26. November machen aber nun auch die chemischen Triebwerke mehr und mehr Probleme: Im Teil B des chemischen Systems trat ein Leck auf, und der – davon unabhängige – Teil A des Systems entwickelte zu wenig Schub.

In einer Pressekonferenz vermutete Kawaguchi, dass der Treibstoff in den Leitungen gefroren sein könnte. Angesichts der Probleme mit der Sonde wies Kawaguchi auch noch einmal darauf hin, dass Hayabusa immer noch vornehmlich ein Erprobungsflugkörper ist, an dem Technologien wie Ionenantrieb und autonome optische Navigation erstmals erprobt wurden. Darüber hinaus ist Hayabusa auch die erste japanische Raumsonde überhaupt, die über die anspruchsvolle 3-Achsen-Stabilisierung verfügt, im Gegensatz etwa zur NASA, deren Sonden diese Technik schon länger verwenden.

Am 3. Dezember nahm das Lageregelungsproblem kritische Ausmaße an, denn der Winkel der Antennen zur Erde näherte sich 30 Grad und damit drohte die Funkverbindung ganz abzureißen. In seiner Not entwickelte das Team einen Plan, das als Reaktionsmasse für das Ionentriebwerk mitgeführte Xenon durch Ausstoßen aus einem Ventil in den Raum zur behelfsweisen Lageregelung einzusetzen. Entsprechende neue Software wurde in aller Eile entwickelt und zur Sonde überspielt… und tatsächlich, es funktionierte: Die Winkelabweichung der weiterhin rotierenden Sonde konnte auf 10-20 Grad reduziert werden. Damit wächst nun zumindest die Hoffnung auf eine erfolgreiche Rückreise zur Erde und auf ein endgültiges Auslesen der Datenspeicher.

Allerdings dürfte die Auswertung der Datenspeicher nicht einfach sein. Denn während eines Versuchs am 27. November, den Abstand vom Asteroiden zu vergrößern und die 3-Achsen-Stabilisierung wiederherzustellen, war es durch das Versagen der Lageregelung zu einer so gravierenden und lang andauernden Lageabweichung der Sonde gekommen, dass die Solarzellen nicht mehr genug Strom lieferten und es zu einer Tiefentladung der Batterie gekommen war. Die meisten dadurch verursachten Ausfälle waren wohl nicht weiter tragisch, allerdings hat der Datenrecorder (DRAM) der Sonde dabei seine Partitionsinformationen verloren. Es sind also weiterhin Daten darauf gespeichert und lesbar, allerdings dürfte deren Organisation in Dateien ge- oder zerstört sein und die Daten somit wesentlich schwieriger auswertbar sein.

Vorläufige Auswertungen dieser Daten brachten leider ein schockierendes Ergebnis: Das bereits als sicher gemeldete Abfeuern von zwei Projektilen des Probensammelhorns, und damit das Sammeln von Asteroidenmaterial, kann nun nicht mehr bestätigt werden! Ein indirektes Indiz auf ein vielleicht doch erfolgtes Abfeuern sah Kawaguchi lediglich noch in ausgesprochen hohen Temperaturmesswerten innerhalb des Horns, die noch über den Temperaturen während der ersten Landung gelegen haben sollen (als Hayabusa bekanntlich eine halbe Stunde auf der heißen Asteroidenoberfläche verbrachte). Jedenfalls bezifferte Kawaguchi die Wahrscheinlichkeit, dass die Projektile nicht abgefeuert wurden, auf 80 Prozent. (An einer Stelle wurde sogar berichtet, dass in den Daten ein von der Erde gesandter Befehl zur Deaktivierung des Probensammelmechanismus‘ gefunden worden sein soll, aber das erscheint kaum glaublich.)

In jedem Fall wird man erst dann Genaueres wissen, wenn es gelingen sollte, die Proben-Rückkehrkapsel unversehrt zurück zur Erde zu bringen. Das Team will unbedingt versuchen, die Rückreise trotz aller Probleme noch in diesem Jahr anzutreten. Frühestens am 14. Dezember soll die Sonde in einem Zustand sein, in dem dies möglich ist. Sollte es nicht mehr gelingen, kann der nächste Versuch frühestens in zwei Jahren starten, und niemand weiß, in welchem Zustand bis dahin etwa die Batterie der Sonde ist.

Übrigens beteiligte sich auch die NASA an den Versuchen zur Rettung von Hayabusa, indem sie bis zum 8. Dezember der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA die großen 70-Meter-Antennen des Deep Space Network zwei Stunden täglich zur Verfügung stellte. Die großen Antennen werden normalerweise zur Kommunikation mit den sehr weit entfernten Voyager 1 und Voyager 2 sowie mit Cassini mit ihrem sehr hohen Datenaufkommen genutzt. Dadurch, dass die Missionswissenschaftler von Cassini auf für sie reservierte, aber nicht unbedingt benötigte Übertragungszeit verzichteten, konnte diese Zeit der JAXA zur Verfügung gestellt werden.

Der Beitrag Hayabusa schwer angeschlagen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: 5thstar/Planetary Society/JAXA.

Diese Mission ist so spannend wie ein Spielfilm! Was bisher geschah: Vor zwei Wochen hatte Japans Asteroidensonde Hayabusa (deutsch „Falke“) bei einer Generalprobe des Abstiegs den „Asteroidenhüpfer“ Minerva von der Größe einer Kaffeekanne ausgesetzt (Raumfahrer.net berichtete). Da sich die Sonde zum Zeitpunkt des Aussetzens aber (notwendigerweise) schon im autonomen Steuerungsmodus befand, traf das Aussetzen unglücklicherweise mit einer momentanen Aufwärtsbewegung der Sonde zusammen. Und weil sich Minerva langsamer abwärts bewegte als Hayabusa aufwärts, hatte Minerva wegen der kaum vorhandenen Gravitation des Asteroiden keine Chance, jemals dessen Oberfläche zu erreichen. Die beiden Sonden hatten noch 18 Stunden lang Funkkontakt miteinander, bis Minerva schließlich außer Reichweite geriet und der kleine Roboter verstummte.

Erster Landungsversuch
Letzte Woche Samstag sollte dann der erste richtige Abstieg hinunter auf „Itokawa“ mit Probensammeln starten („Abstieg“ ist hier freilich ein relativer Begriff, da der nur 540 x 310 x 250 Meter große Asteroid über kaum nennenswerte Gravitation verfügt und es somit nur geringen Schubs bedarf, sich über ihm zu halten). Es begann auch wie geplant: Hayabusa wurde per direkter Steuerung in die Nähe von „Itokawa“ gelotst und dann im autonomen Modus sich selbst überlassen. Nur noch ein periodisch ausgesandtes Funkfeuer-Signal, das aber erstaunlich detailliert ausgewertet werden konnte, verriet dem japanischen Team im Kontrollraum in Sagamihara, was sich über „Itokawa“ tat. Die Sonde stieg ab und verringerte dabei ihre Abstiegsgeschwindigkeit immer weiter. Schließlich setzte sie planmäßig einen so genannten „Zielmarkierer“ aus: Ein kleiner heller Ball, der als Referenzpunkt auf der Oberfläche dienen sollte. Dieses Manöver glückte problemlos.

Hayabusa setzte den Abstieg weiter fort, ging in 17 Meter Höhe gar vom kontrollierten Abstieg in freien Fall über. Während einer Unterbrechung, in der durch die Erdrotation bedingt von einer Antennenstation in USA auf eine in Japan umgeschaltet werden musste, ging dann das Funksignal zwangsweise verloren. Als es wieder da war, schien Hayabusa aber immer noch nicht auf der Oberfläche zu sein, sondern trieb weiterhin in gleichbleibend geringer Höhe darüber hinweg. Die Sonde schien sich nicht entschließen zu können, was sie tun sollte. Die Teammitglieder waren ratlos.

Die sonnenbeschienene Oberfläche des Asteroiden entwickelt Temperaturen von über 100 Grad Celsius. Da das Team befürchtete, dass Hayabusa durch die abgestrahlte Wärme Schaden nehmen könnte, schickte es nach einer halben Stunde schließlich einen Notbefehl zum Abbruch und sofortigen Aufstieg vom Asteroiden. Die Sonde reagierte prompt, zündete ihre Triebwerke und schoss weit weg von „Itokawa“, wurde erst in etwa 100 Kilometer Entfernung wieder von der Erde aus gestoppt und ging in einen Sicherheitsmodus.

Dort hatte das Team nun endlich Zeit und Ruhe, die aufgezeichneten Daten aus dem Bordcomputer herunterzuladen und auszuwerten. Und dabei stellte sich Erstaunliches heraus: In der Zeit, in der durch das Umschalten der Antennenstation das Funksignal ausgesetzt hatte, war Hayabusa selbstständig bis auf die Asteroidenoberfläche abgestiegen und weich gelandet! In dem Moment, als das Signal wieder da war, ruhte die Sonde bereits auf der Oberfläche! Und in der folgenden halben Stunde, in der das Team sein „Baby“ aufgrund der Dopplerauswertung des Funkfeuersignals über dem Asteroiden in konstanter Höhe dahintreibend wähnte, stand es die ganze Zeit auf der heißen Oberfläche – und hatte sich immer weiter aufgeheizt!

Hayabusa hatte zwar aufgesetzt, aber keine Proben gesammelt. Als Grund dafür stellte sich nun heraus, dass der „Hindernissensor“ der Sonde angesprochen hatte. Dieser sollte verhindern, dass bei einer Landung über unebenem Gelände nicht das spezielle „Probensammelhorn“ den Boden berührt, sondern ein nicht dafür ausgelegter Teil der Sonde. So könnte etwa ein Bodenkontakt der sperrigen und zerbrechlichen Solarpaneele diese allein schon durch die mechanische Trägheit der immerhin sechs Meter langen und 500 Kilogramm massigen Raumsonde beschädigen, und dann wäre die Mission verloren gewesen. Dieser Hindernissensor meinte also ein Hindernis erkannt zu haben, und da dann der Probensammelmechanismus außer Kraft gesetzt ist, hatte die Sonde trotz der halbwegs geglückten Landung keine Proben gesammelt (und das Team nicht gemerkt, dass die Sonde längst gelandet war).

Wie sich später heraus stellte, hatte der Sensor sich vermutlich nur durch Schatten irritieren lassen, ähnlich wie der Bildprozessor des autonomen Steuerungssystems bei der ersten, gescheiterten Generalprobe am 4. November. Der Aufenthalt auf der heißen Oberfläche scheint keine größeren Schäden verursacht zu haben, lediglich ein leichter Schaden an einem Heizelement wurde gemeldet.

Für diejenigen, die sich im Raumfahrtgeschäft auskennen, kam das Scheitern des ersten Abstiegs wenig überraschend. Der erfahrene NASA-Wissenschaftler Donald K. Yeomans, der von Seiten des JPL aus der Ferne an der Hayabusa-Mission beteiligt ist (und übrigens für eine gewisse NASA-Mission namens Deep Impact mit verantwortlich war) zollte den Japanern höchstes Lob allein schon für die bisher erbrachte Leistung, noch dazu angesichts des schmalen Budgets von nur 170 Millionen Dollar, ein Drittel einer typischen NASA-Discovery-Mission. Er räumte ihnen jetzt schon einen Platz unter den führenden Raumfahrtnationen der Welt ein.
Und selbst wenn kein weiterer Abstieg mehr erfolgt wäre: Auch dann war Hayabusa die erste Raumsonde überhaupt, die auf einem Asteroiden gelandet und wieder davon gestartet ist. Die Raumsonde NEAR der NASA landete 2001, am Ende ihrer Mission, zwar unbeschädigt auf dem Asteroiden „Eros“, startete aber nicht mehr und liegt heute noch dort.

Zweiter Landungsversuch
Im Laufe der letzten Woche pirschte sich Hayabusa, nun wieder von der Erde aus gesteuert, mit ihrem Ionentriebwerk erneut an „Itokawa“ heran, und in der Nacht von Freitag auf Samstag (unserer Zeit) begann Hayabusa einen erneuten Abstieg aus einer Höhe von etwa einem Kilometer. Das Team hat aus jedem der bisherigen Abstiegsversuche gelernt und ist jedesmal weiter gekommen als vorher, und auch diesmal hat sich die bereits gemachte Erfahrung wieder ausgezahlt: Der Hindernissensor wurde diesmal einfach ausgeschaltet, da als Zielterrain ohnehin wieder die glatte Fläche „Muses Sea“ vorgesehen war. Auch war die Sonde diesmal so programmiert, dass es keinen Aufstieg geben würde, bevor nicht der Probensammelmechanismus ausgelöst hatte. Der Zielmarkierer vom ersten Versuch vor einer Woche wurde wieder entdeckt und hätte erneut benutzt werden können. Aber da das Team nun ohnehin das erforderliche Know-How hatte, wie man auf den Asteroiden absteigt, verzichtete es auf die Nutzung des Markierers und setzte auch keinen zweiten Markierer aus.

Mit diesen Markierern hat es eine besondere Bewandtnis: Darauf sind ca. 880.000 Namen von Personen auf der Erde in winzigster Schrift eingelasert, die sich im Jahre 2002 bei der „Planetary Society of Japan“ online via Internet registrieren lassen konnten. Der eine ausgesetzte Ball mit den Namen darauf könnte noch in Milliarden Jahren auf dem Asteroiden durchs All treiben, wenn es die Menschheit schon lange nicht mehr gibt. Nach einer eingehenden Analyse von „Itokawas“ bisherigem, chaotisch und labil anmutenden Orbit um die Sonne erscheint es der Jaxa allerdings als wahrscheinlicher, dass er früher oder später auf einen der großen „Gravitationsstaubsauger“ des Sonnensystems, wie etwa Jupiter oder die Sonne selbst, stürzen wird. (Aber eine Million Jahre wird ja wohl drin sein, und ist auch schon ordentlich lang…)

Der Abstieg klappte diesmal wie am Schnürchen: Etwa 40 Minuten nach dem Übergang in den autonomen Steuerungsmodus konnte das Team dem Funkfeuersignal entnehmen, dass der Probensammelmechanismus ausgelöst hatte! Dieser besteht im Wesentlichen darin, dass das Probensammelhorn auf der Oberfläche aufsetzt, dadurch leicht zusammengeschoben wird und wiederum eine Schussvorrichtung an seinem oberen Ende auslöst, die kurz nacheinander zwei kleine Projektile aus Tantal in den Boden feuert. Eine Wolke von Bodenpartikeln stiebt in das Horn auf, einiges davon bis in das obere Ende des Horns… wo sich eine Probensammelkammer befindet, die jetzt also Originalmaterial des Asteroiden enthalten dürfte. Der ganze Vorgang wird allenfalls wenige Sekunden gedauert haben, und es ist nicht viel Material gesammelt worden, noch nicht einmal ein Gramm vermutlich, aber es reicht allemal für eingehende Analysen. Ob es wirklich funktioniert hat, wird man freilich erst wissen, wenn die Probensammelkammer bis auf die Erde zurück gelangt – und das ist noch ein weiter Weg von 180 Millionen Kilometer.

Unmittelbar nach der Landung stieg Hayabusa wieder auf und begab sich in die sichere Grundposition in einigen Kilometern Entfernung. Dort konnte sie ihre Hochgewinn-Antenne wieder zur Erde ausrichten und die normale Funkverbindung wieder aufnehmen, und die aufgezeichneten Daten sollten nun zur Bodenstation überspielt und ausgewertet werden.

Doch schon während des Abstiegs hatte es Anzeichen für ein Problem mit einem der Manövriertriebwerke zur Lageregelung gegeben. Aber zu diesem Zeitpunkt konnte das Team auf ein Reservesystem umschalten und den Abstieg fortsetzen. Jetzt versuchte das Team wieder auf das Hauptsystem zurückzuschalten – und das Problem trat erneut auf und führte dazu, dass der Bordcomputer unmittelbar in den Sicherheitsmodus überging. Das Team muss nun erst den Sicherheitsmodus zurücksetzen und die Lage klären, bevor weitere, detaillierte Daten herunter geladen werden können.

Worin genau das Problem mit dem Manövriertriebwerk besteht, ist noch nicht bekannt. Es könnte sich um ein Leck handeln. Da es schon vor der zweiten Landung auftrat und ein solches Leck kaum im freien Raum entstehen kann, vermutete Jun’ichiro Kawaguchi, der Projektmanager der Mission auf einer Pressekonferenz, dass das Problem bei der ersten Landung verursacht wurde. Näheres ist noch nicht bekannt.

Es ist auf jeden Fall zu einem Verlust von Treibstoff gekommen. Im Moment ist die Größe dieses Verlusts noch nicht Besorgnis erregend. Aber sie erschwert auf jeden Fall die Rückkehr zur Erde. Denn das Ionentriebwerk von Hayabusa als Hauptantrieb hat zwar ein eigenes, unabhängiges Treibstoffreservoir, aber zur Lageregelung ist die Raumsonde seit dem Ausfall von zwei der drei Drallräder auch während der Heimreise auf die Manövriertriebwerke angewiesen.

Einen weiteren Abstiegsversuch wird es nun vermutlich nicht mehr geben, obwohl dies ursprünglich geplant war. Denn die Zeit drängt: Spätestens Anfang Dezember muss Hayabusa den langen Rückweg zur Erde antreten, sonst werden die Positionen von „Itokawa“ und Erde zu ungünstig und die Raumsonde verfehlt ihr Ziel. Aber selbst wenn die noch bevor stehenden Herausforderungen nicht gemeistert werden können und Hayabusa den Weg zur Erde zurück nicht schaffen sollte, hat diese hochkomplexe Mission doch schon erstaunliche Erfolge angesammelt, darunter einige Premieren der Raumfahrtgeschichte. Diese Erfolge kann den Japanern nun niemand mehr nehmen.

Der Beitrag Der Falke ist gelandet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von martinollrom. Quelle: JAXA.

Das erste Bild wurde am 12. September aufgenommen, als die Sonde den Asteroiden endlich erreichte. Die Oberflächenform ist sehr ungewöhnlich und interessant. Möglicherweise wird die Sonde Hayabusa auf dem Asteroiden landen und Proben sammeln, die sie wieder zurück zur Erde senden soll. Dieser Vorgang ist jedoch nicht sicher und muss erst von den Zuständigen beschlossen und genehmigt werden. Wenn sie landet würden die Proben etwa im Jahr 2007 wieder die Erde erreichen.
Die Sonde erreichte den Asteroiden genau am 12. September und befindet sich zurzeit nur 20 Kilometer von der Oberfläche des Asteroiden entfernt. In nächster Zukunft beginnt Hayabusa`s Forschungsphase.

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