Ein Beitrag von Kirsten Müller und Ingo Muntenaar.

Bei den Veranstaltungen haben Wissenschaftler, Raumfahrer und Gründungsmitglieder des Asteroid Day über die Wichtigkeit der Erforschung von Asteroiden insbesondere durch Raumfahrtmissionen aufgeklärt.

An dieser Stelle möchten wir nicht die Speisekarte zum Gala Dinner wiedergeben, ebenso wenig den Ablauf des Live Events zum Asteroid Day im RTL Studio. Möglicherweise verrät der Bartender des SOFITEL Luxembourg Le Grand Ducal die Zusammensetzung des diesjährigen Cocktails zum Asteroid Day Gala Dinner. Sicher ist auf jeden Fall, dass sich die Aufzeichnung der Live Sendung zum Asteroid Day 2022 im Internet weiterhin abrufen lässt, und zwar unter folgendem Link: https://www.youtube.com/channel/UCG8uh6dJkvSDfv3GiWwuooA .

Hier finden sich auch weitere Aufzeichnungen zum Asteroid Day.

Daher werden wir uns auf eine Zusammenfassung des Technical Briefing vom 29. Juni 2022 im Arendt House beschränken, ohne die Wichtigkeit der anderen Veranstaltungen als vernachlässigbar zu unterschlagen.

Das Technical Briefing wurde von Danica Remy moderiert. Im Technical Briefing gab es Präsentationen von Dr. Patrick Michel, Hannah Goldberg, Sabina Raducan und Mario Juric.

Begleitet wurden diese Präsentationen durch die Raumfahrer Ed Lu (STS-84, STS-106, Sojus-TMA 2/ISS-7), Ron Garan (STS-124, Sojus-TMA 21/ISS-27/ISS-28), Michel Tognini (Sojus-TM 15, STS-93) und Dorin Prunariu (Sojus 40), die, genau wie das Publikum entsprechende Fragen stellten.

Patrick Michel ist Planetenforscher, Forscher am CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), Leiter des Planetologen Teams des Lagrange Observatory of the Cote d‘Azur Observatory in Nizza und Präsident der NEO WG (Working Group) der IAU (International Astronomical Union). Zur Zeit ist er Projektleiter bei der ESA Hera Mission und Co-Investigator bei OSIRIS-REx und der Hayabusa-2 Mission.

Hannah Goldberg ist eine Systemingenieurin, die sich auf das Design von Raumfahrtsystemen kleiner Raumflugkörper und die Entwicklung und den Test von Instrumenten spezialisiert hat. Zur Zeit arbeitet sie als Nutzlastsystemingenieurin bei der ESA und ist für die Hera Mission zuständig.

Sabina Raducan ist zur Zeit eine Postdoctoral Researcher an der Universität Bern. Sie befasst sich mit numerischen Simulationen von Einschlägen in Asteroiden. Zur Zeit ist sie Mitglied in den Arbeitsgruppen der NASA DART Mission als auch der ESA Hera Mission. Die Hauptaufgabe von Sabina Raducan liegt in der Auswertung und Interpretation der DART Mission.

Prof. Mario Juric werden wir in einem weiteren Teil unserer Serie zum Asteroid Day 2022 vorstellen.

Warum werden Asteroiden überhaupt erforscht? Die drei wichtigsten Gründe sind folgende:

1. Wissenschaft: Asteroiden und Kometen geben beste Rückschlüsse auf die Entstehung und Geschichte unseres Sonnensystems.
2. Abwehr vor einem Asteroideneinschlag auf der Erdoberfläche
3. Ressourcen: Asteroiden bieten eine reiche Vielfalt an Mineralien, Gasen und Wasser, die zur Bereitstellung von Rohstoffen, Energie und Lebensmitteln genutzt werden könnten, um das menschliche Leben zu erhalten und die Erforschung des Weltraums zu ermöglichen.

Daher wird das Wissen über Asteroiden benötigt und die Hera-Mission der ESA wird diese Fragen beantworten können. Fest steht bereits jetzt, dass nur photographische Aufnahmen von Asteroiden keinen Aufschluss über die mechanischen Eigenschaften und Reaktionen auf mechanische Impulse geben können. Nicht berühren, nur anschauen ist hier nicht die Lösung (der Fragen). Der Asteroid muss aus nächster Nähe erforscht und auch penetriert werden.

Zwei Asteroidenmissionen haben in den letzten Jahren stattgefunden. Das Technical Briefing gab hier einen kurzen Überblick.

Die Mission Hayabusa-2

Eine weitere Raumsonde zur Erforschung von Asteroiden wurde am 3. Dezember 2014 mit einer H-IIA Rakete vom japanischen Raketenstartplatz Tanegashima durch die japanische Raumfahrtagentur JAXA gestartet.

Ziel der Asteroidensonde Hayabusa-2 (Hayabusa Follow-on Asteroid Sample Return Missions) war der Asteroid (162173) Ryugu. Am 27. Juni 2018 schwenkte Hayabusa-2 in eine Umlaufbahn ca. 20 km über der Asteroidenoberfläche von Ryugu ein.

An Bord der Raumsonde waren insgesamt 4 kleine Rover, die aufgrund der geringen Gravitation sich nicht durch Räder fortbewegen sollten, sondern mit Schwungmassen, die die Lander auf der Asteroidenoberfläche zwischen 10 bis 70 m weit springen lassen konnten.

Die Rover-1A und Rover-1B waren in einem gemeinsamen Lander untergebracht. Dieser Lander war mit Stereokameras, Weitwinkelkameras und Thermometern ausgestattet. Rover-2 war zusätzlich mit LEDs im optischen und UV-Lichtbereich ausgestattet. Damit konnten umherschwebende Partikel ausgeleuchtet und detektiert werden. Der vierte Rover namens MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) hatte ein Nutzlastpaket bestehend aus Infrarotspektrometer, Magnetometer, Weitwinkelkamera und Radiometer an Bord.

Nach dem Absetzen der Asteroidenlander wurden die Daten über die Hayabusa-2 als Relaisstation an die Satellitenbodenstation in Weilheim weitergeleitet.

Der Landecontainer mit den beiden Einheiten Rover-1A und Rover-1B setzte am 22. September 2018 auf der Oberfläche von Ryugu und hat als Vorhut mögliche Landestellen für MASCOT ausgekundschaftet. Am 3. Oktober 2018 erfolgte dann die Landung von MASCOT, welcher dann ungefähr 17 Stunden Informationen von der Asteroidenoberfläche sendete.

Rover-2 zerschellte auf Ryugu, nachdem Hayabusa-2 nach dem Aussetzen die Kontrolle über den Landecontainer verloren hatte.

Mit dem interessantesten Teil der Mission, nämlich der Entnahme von Bodenproben wurde am 21. Februar 2019 begonnen. Die Umlaufbahn von Hayabusa-2 wurde so verringert, dass ein Trichter die Oberfläche von Ryugu berührte. Dabei wurde nicht wie bei OSIRIS-REx Stickstoff unter hohem Druck ausgestoßen, sondern ein Projektil aus 5 g Tantal mit einer definierten Geschwindigkeit von 300 m/s auf die Oberfläche abgeschossen. Herausgesprengtes Material wurde von dem Trichter der Raumsonde eingesammelt. Diese Probe bestand allerdings hauptsächlich aus Oberflächenmaterial.

Um tieferes und damit weniger verwittertes Probenmaterial zu erhalten, musste ein größerer künstlicher Krater geschaffen werden. Daher wurde am 5. April 2019 ein weiteres Projektil vom Raumflugkörper abgeschossen. Dieses Projektil mit der Bezeichnung SCI (Small Carry-on Impactor) bestand aus 2,5 kg Kupfer, welcher mit einer Hohlladung von 4,5 kg Plastiksprengstoff aus einer Bahnhöhe von 500 m auf die Oberfläche von Ryugu beschleunigt wurde. Nach der Zündung des Projektils wurde die DCAM3 Kamera ausgesetzt, welche den Einschlag des Projektils beobachtete. Um nicht von ausgeworfenem Asteroidenmateral getroffen zu werden, befand sich Hayabusa-2 zu dem Zeitpunkts des Einschlags bereits auf der Asteroidenrückseite.

Bis zum 11. Juli 2019 wurde die Umlaufbahn von Hayabusa-2 erneut abgesenkt, so dass ein Greifer aus tieferen Schichten des 2 m großen Einschlagkraters freigelegtes Material entnehmen konnte.

Bei diesen Untersuchungen mit dem Greifer konnte bereits festgestellt werden, dass es sich in Oberflächennähe des Asteroiden um kohäsionsloses Material handelt. Das feinkörnige Lockergestein hat keinen Zusammenhalt untereinander. Die Haftfestigkeit der Partikel untereinander ist sehr niedrig. Dieses wurde auch durch den durch das Projektil verursachten großen Einschlagkrater bestätigt.

Mitte November 2019 verließ Hayabusa-2 die Asteroidenumlaufbahn ohne die ausgesetzten Lander und Rover. Diese blieben auf der Oberfläche von Ryugu zurück.

Hayabusa-2 trat seinen Rückweg zur Erde an, um dort in einem Swing-by-Manöver am 5. Dezember 2020 aus der Bahn katapultiert und beschleunigt zu werden. Damit begann eine erweiterte Mission, die Hayabusa-2 bis zum Jahr 2031 zum Vorbeiflug an zwei weiteren Asteroiden führen wird.

Die Rückkehrkapsel mit dem Probenmaterial vom Ryugu wurde kurz vor dem Swing-by von Hayabusa-2 abgesprengt und trat in die Erdatmosphäre ein. Am Fallschirm landete die Kapsel in der Woomera Test Range in Australien. Zur weiteren Analyse der Proben wurde die Kapsel ins Extraterrestrial Sample Curation Center der JAXA gebracht.

Die Mission Osiris-REx

In den letzten Jahren wurden mehrere Raumsonden gestartet, die als Hauptziel die Erforschung von Asteroiden haben.
Die Raumsonde OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) ist eine Raumsonde der NASA. Sie wurde am 8. September 2016 mit einer Atlas-V vom LC-41 in Cape Canaveral gestartet.

Hauptaufgabe der Raumsonde OSIRIS-REx ist die Erforschung des Asteroiden Bennu, einem erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von 494 m.

Für die Erforschung des Asteroiden stehen OSIRIS-REx fünf unterschiedliche Instrumente zur Verfügung:

Die OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite) ist ein aus mehreren hochauflösenden Kameras bestehendes System, welches Bilder der Asteroidenoberfläche aufnimmt und auch hochauflösende Bilder möglicher Probenentnahmestellen aufgenommen hat. Die Probenentnahme wurde von OCAMS aufgezeichnet.

OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter) lieferte Daten mit einem LIDAR, welches Laserimpulse auf die Oberfläche von Bennu gesendet hat. Durch die Zeitdifferenzen von gesendeten und reflektiertem Lichtstrahl konnte die Entfernung zwischen Raumsonde und Asteroid bestimmt werden. Damit konnten hochauflösende topografische Daten über Bennu bereitgestellt werden.

OTES hat über ein Wärmeemissionsspektrometer Daten über die mineralische Zusammensetzung, die durchschnittliche Partikelgröße und die Temperaturverteilung der Oberfläche ermittelt.

OVIRS (OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer) sammelt und analysiert sichtbares und infrarotes Licht und liefert damit Spektralkarten über mineralisches und organisches Material an der Oberfläche von Bennu. Diese Untersuchungen werden durch das Studentenexperiment REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer) untersützt.

Ende Dezember 2018 trat OSIRIS-REx in einen Orbit um den Astroiden Bennu ein und begann mit der Kartografierung der Asteroidenoberfläche. Über mehrere Monate hinweg wurde die Umlaufbahn um Bennu von anfänglich 1,75 km auf eine Oberflächenentfernung von 375 m zum Asteroiden verringert. Nach einer Überprüfung des TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) genannten Roboterarms wurde das eigentliche Missionsziel durchgeführt.

Die Umlaufbahn von OSIRIS-REx wurde weiter abgesenkt, so dass der Probenentnahmekopf am Ende des Roboterarms die Asteroidenoberfläche berühren konnte. Dabei sollte der Probenentnahmekopf bis auf 50 cm Tiefe in die Oberfläche von Bennu eindringen. Durch zusätzlichen Ausstoss von Stickstoff wurde weiteres Probenmaterial von der Oberfläche aufgewirbelt.

Insgesamt sollten so 60 g Regolith-Gestein und mehrere Kubikzentimeter an Oberflächenstaub eingesammelt werden. Die Umlaufbahn von OSIRIS-REx wurde wieder angehoben und die Probenentnahmestelle ausführlich über die hochauflösenden Kameras beobachtet. Dabei stellte sich heraus, dass TAGSAM mehr als die gewünschten 60 g Regolith einsammelte. Eine nochmalige Probenentnahme war demnach nicht mehr erforderlich. Auffallend war allerdings, dass der Probenentnahmekopf beim Berühren der Asteroidenoberfläche auf keinen Widerstand stieß.

Das Asteroidenmaterial, welches in der Probenentnahmeeinheit war, wurde mitsamt des Probenentnahmekopfes in eine Probenrückkehrkapsel namens SRC (OSIRIS-REx Sample Return Capsule) eingeführt.

Am 10. März 2021 wurden die Triebwerke von OSIRIS-REx gezündet und es verließ die Umlaufbahn um Bennu. Auf dem Rückweg an der Erde vorbei wird die Probenrückkehrkapsel ausgestoẞen, und dringt in die Erdatmosphäre ein, wo sie dann am 24. September 2023 auf der Utah Test and Training Range landen wird.

OSIRIS-REx wird seine Mission unter dem Namen OSIRIS-APEX (OSIRIS APophis EXplorer) fortsetzen und den Asteroiden Apophis 2029 erreichen, um ihn dann auf einer 18 monatigen Mission zu untersuchen.

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• Asteroid Day

Der Beitrag Asteroid Day 2022: Technical Briefing erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Das Sonnensystem mit seinen Planeten bildete sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren. Zahlreiche bruchstückhafte Zeitzeugen dieser frühen Phase ziehen bis heute als Asteroiden ihre Bahnen um die Sonne. Rund Dreiviertel davon sind kohlenstoffreiche C-Typ-Asteroiden wie auch 162173 Ryugu, der 2018 und 2019 das Ziel der japanischen Weltraummission Hayabusa2 war und die sich gegenwärtig auf ihrem Rückflug zur Erde befindet. Zahlreiche Wissenschaftler, darunter auch Planetenforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), untersuchten den knapp einen Kilometer großen nah der Erdbahn kreuzenden kosmischen „Schutthaufen“ intensiv. Nun zeigen in der Fachzeitschrift NATURE veröffentlichte Infrarot-Aufnahmen der Raumsonde, dass der Asteroid rundum fast vollständig aus hochporösem Material besteht. Demnach hat sich Ryugu größtenteils aus den Bruchstücken eines durch Einschläge zertrümmerten Mutterkörpers gebildet. Die hohe Porosität und der damit verbundene geringe innere Zusammenhalt der Gesteinsbrocken auf Ryugu sorgen dafür, dass solche Körper beim Eintritt in die Erdatmosphäre vermutlich in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen. Deshalb lassen sich kohlenstoffreiche Meteoriten nur sehr selten auf der Erde finden, weil die Atmosphäre tendenziell einen höheren Schutz vor ihnen bietet.

Temperaturverhalten verrät Dichte

Diese Untersuchung der globalen Eigenschaften von Ryugu bestätigen und ergänzen die Erkenntnisse, die der deutsch-französische Lander MASCOT im Rahmen der Hayabusa2-Mission bereits für die Landeumgebung auf Ryugu erbrachte. „Fragile, hochporöse Asteroiden wie Ryugu sind wahrscheinlich das Bindeglied in der Evolution von kosmischem Staub zu massiven Himmelskörpern“, sagt Dr. Matthias Grott vom DLR-Institut für Planetenforschung, einer der Autoren der aktuellen NATURE-Veröffentlichung. „Hier schließt sich eine Lücke im Verständnis der Planetenbildung, da wir solches Material bei Meteoritenfunden auf der Erde bisher kaum nachweisen konnten.“

Die Forscher um Erstautor Prof. Tatsuaki Okada von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA hatten in mehreren Messreihen im Herbst 2018 mit dem Infrarot-Sensor TIR (Thermal Infrared Imager – Messungen in Wellenlängen des thermalen Infrarot zwischen 8 und 12 Mikrometern) auf Hayabusa2 im Tag-und-Nachtzyklus den Verlauf der Oberflächentemperatur des Asteroiden analysiert. Dabei stellten sie fest, dass sich die Oberfläche nach Sonnenaufgang bis auf kleine Ausnahmen sehr schnell erwärmt. „Die schnelle Erwärmung im Temperaturbereich von rund minus 43 Grad Celsius bis plus 27 Grad Celsius lässt auf eine geringe Dichte und zudem hohe Porosität des Materials mit vielen Hohlräumen schließen“, erklärt Dr. Matthias Grott. Ferner bemerkenswert: Rund ein Prozent der Brocken unterscheidet sich von den meisten Brocken auf Ryugu: Diese waren auf ihrer Oberfläche kälter und ähneln eher den Meteoriten, die wir auf der Erde finden können. „Dabei handelt es sich um massivere Bruchstücke aus dem Inneren eines ursprünglichen Mutterkörpers, oder diese stammen von anderen Quellen und sind erst später auf Ryugu gefallen“, ergänzt Dr. Jörn Helbert vom DLR-Institut für Planetenforschung, der ebenfalls Autor der aktuellen NATURE-Veröffentlichung ist.

Von Planetesimalen zu Planeten

Die fragile poröse Struktur der C-Typ Asteroiden könnte der Struktur von Planetesimalen entsprechen, die zu Beginn der Planetenentstehung, der Akkretion, im solaren Urnebel entstanden sind und bei unzähligen Kollisionen die Planetenbildung vorantrieben. Fast die gesamte Materie der präsolaren Wolke aus Gas und Staub ballte sich in der jungen Sonne zusammen. Als eine kritische Masse erreicht war, setzte in ihrem Zentrum der wärmeerzeugende Prozess der Kernfusion ein.

Um die junge Sonne, die fast die gesamte Materie der präsolaren Wolke in sich vereinigte, sammelte sich der Rest aus Staub, Eis und Gas in einer rotierenden Akkretionsscheibe. Durch die Wirkung der Schwerkraft formten sich in dieser Scheibe vor rund 4,5 Milliarden Jahren erste Planetenembryonen: so genannte Planetesimale. Nach einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne von vielleicht nur zehn Millionen Jahren entstanden aus diesen Planetesimalen zunächst die Planeten und ihre Monde. Viele kleine Körper – Asteroiden und Kometen – blieben dabei übrig und konnten sich wegen der Schwerkraftstörungen, vor allem durch Jupiter, des mit Abstand größten und massereichsten Planeten, nicht zu weiteren Planeten zusammenballen.

Allerdings sind die Prozesse der Frühgeschichte unseres Sonnensystems nicht in allen Details verstanden. Viele Aussagen beruhen nur auf Modellen und ließen sich noch nicht durch Beobachtungen bestätigen, auch weil Spuren aus dessen Frühzeit rar sind. „Die Ursachenforschung am Objekt ist daher in erster Linie auf extraterrestrische Materie angewiesen, die in Form von Meteoriten aus den Tiefen des Sonnensystems auf die Erde gelangt“, erläutert Dr. Jörn Helbert. Darin enthalten sind Bestandteile, die aus jener kritischen Zeit der Entstehung von Sonne und Planeten stammen. „Zudem benötigen wir Missionen zu den kleinen Körpern aus der Frühzeit des Sonnensystems wie Hayabusa2 , um die Modelle zu bestätigen, zu ergänzen oder – bei entsprechenden Beobachtungen – sie auch zu widerlegen.“

Ein Gesteinsbrocken wie viele auf Ryugu

Bereits im Sommer 2019 hatten Ergebnisse des deutsch-französischen Landers MASCOT gezeigt, dass es an der Landestelle auf Ryugu ausschließlich größere Brocken gab, die hochporös und fragil sind. „Insgesamt sehen wir in den nun veröffentlichten Ergebnissen eine schöne Bestätigung der Resultate des DLR-Radiometers MARA auf MASCOT“, freut sich Dr. Matthias Grott als wissenschaftlicher Leiter von MARA. „Es konnte jetzt gezeigt werden, dass der von MARA analysierte Gesteinsbrocken typisch für die gesamte Oberfläche des Asteroiden ist. Damit bestätigt sich auch, dass Bruchstücke der häufigen C-Typ Asteroiden wie Ryugu durch geringen inneren Zusammenhalt beim Eintritt in die Erdatmosphäre wahrscheinlich leicht fragmentieren und tendenziell die Atmosphäre schwerer bis hinunter zur Erdoberfläche durchdringen als andere Asteroidentypen aus kompakterem Material.“

Am 3. Oktober 2018 war MASCOT im freien Fall mit Schrittgeschwindigkeit auf Ryugu gelandet und hüpfte mehrere Meter weiter, ehe das rund zehn Kilogramm schwere Experimentpaket zur Ruhe kam. Auf der Oberfläche bewegte sich MASCOT mit Hilfe eines rotierenden Schwungarms fort. So konnte MASCOT auf die „richtige“ Seite gedreht werden und wegen der geringen Anziehungskraft von Ryugu sogar Sprünge auf der Asteroidenoberfläche vollführen. Insgesamt war MASCOT rund 17 Stunden auf Ryugu aktiv.

Proben von Asteroid Ryugu auf dem Weg zur Erde

Aus dem Orbit kartierte Hayabusa2 den Asteroiden in hoher Auflösung und nahm an zwei Landestellen Proben des urtümlichen Körpers auf, die derzeit in einem Transportbehälter versiegelt mit der Sonde zurück zur Erde reisen. Die Kapsel mit den Proben soll Ende 2020 in Australien landen. Bisher gehen die Forscher davon aus, dass das Material von Ryugu chemisch etwa dem der chondritischen Meteorite entspricht, die auch auf der Erde gefunden werden. Chondren sind kleine, millimetergroße Gesteinskügelchen, die sich im solaren Urnebel vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben und als Urbausteine der Planetenentstehung gelten. Bisher können die Forscher allerdings nicht ausschließen, dass es sich um kohlenstoffreiches Material handelt, wie es auch auf dem Kometen 67P/Churymov-Gerasimenko im Rahmen der ESA-Mission Rosetta mit dem vom DLR gesteuerten Lander Philae gefunden wurde.

Zu dieser Frage wird die Analyse der Proben von Ryugu , die auch am DLR stattfinden, mit Spannung erwartet. „Genau für diese Aufgabe – und natürlich für weitere zukünftige Missionen, bei denen extraterrestrische Proben zur Erde gebracht werden wie beispielsweise MMX – haben wir am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin im letzten Jahr mit dem Aufbau des Sample Analysis Labors (SAL) begonnen“ sagt Dr. Jörn Helbert. Im Rahmen der japanischen Mission Martian Moons eXploration (MMX) an der sich das DLR beteiligt, ist geplant, 2024 zu den Marsmonden Phobos und Deimos zu fliegen und 2029 Proben von den asteroidengroßen Monden zur Erde zu bringen. Teil der Mission MMX wird auch ein mobiler deutsch-französischer Rover sein.

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• HAYABUSA-2 zu Asteroid (162173) Ryugu auf H-IIA

Der Beitrag Ryugu wahrscheinlich Bindeglied der Planetenbildung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Im Sommer 2018 bekam der nur 900 Meter große Asteroid Ryugu Besuch von der japanischen Raumsonde Hayabusa2. An Bord: die zehn Kilogramm schwere deutsch-französische Landesonde MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), nur so groß wie eine Mikrowelle und bestückt mit vier Instrumenten. Am 3. Oktober wurde MASCOT, gesteuert aus dem Kölner Kontrollzentrum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), aus 41 Metern Höhe von der Muttersonde abgetrennt, berührte nach sechs Minuten zum ersten Mal die Asteroidenoberfläche und kam elf Minuten später wie ein Würfel auf einem Spielbrett in Zeitlupe zum Stillstand. Inmitten von groben Steinblöcken führte MASCOT über 17 Stunden und an verschiedenen Stellen seine Experimente aus. Die Auswertung von Bilddaten der DLR-Kamera MASCam vom Abstieg und auf Ryugus Oberfläche zeigen nun im Detail einen fragilen ‚Schutthaufen‘ aus zwei verschiedenen, fast schwarzen Gesteinstypen mit geringem inneren Zusammenhalt. Das berichten Wissenschaftler um DLR-Planetenforscher Ralf Jaumann in der aktuellen Ausgabe von SCIENCE.

„Würde Ryugu oder ein ähnlicher Asteroid der Erde einmal tatsächlich gefährlich nahe kommen und wir müssten versuchen, ihn abzulenken, dann sollten wir sehr vorsichtig mit ihm umgehen. Denn wenn wir zu fest auf ihn ‚draufhauen‘ zerfällt der ganze, eine halbe Milliarde Tonnen schwere Asteroid in unzählige Bruchstücke. Dann prasseln lauter tonnenschwere Einzelteile auf die Erde“, interpretiert Prof. Ralf Jaumann, verantwortlich für das Experiment MASCam (MASCOT Camera), vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof, die Beobachtungen. Der Asteroid hat offensichtlich große Ähnlichkeit mit kohlenstoffhaltigen, 4,5 Milliarden Jahre alten Meteoriten in den irdischen Sammlungen. Mit einer durchschnittlichen Dichte von nur 1,2 Gramm pro Kubikzentimeter ist Ryugu nur wenig ’schwerer‘ als Wassereis. Da der Asteroid aber aus unzähligen unterschiedlich großen Gesteinsbrocken zusammengefügt ist, bedeutet dies, dass ein großer Teil seines Volumens von Hohlräumen durchzogen sein muss, die den diamantenförmigen Körper vermutlich extrem zerbrechlich machen. Darauf deuten auch Messungen hin, die mit dem DLR-Radiometerexperiment MARA auf MASCOT durchgeführt und vor kurzem veröffentlicht wurden.

Wissenschaftler schreiben Raumfahrtgeschichte
„Das sind hochinteressante Ergebnisse, die wir jetzt durch die Auswertung der MASCOT-Experimente sehen. Es ist faszinierend, was diese kleine Hightech-Box in 300 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde auf Ryugu geleistet hat“, freut sich Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie. „Gemeinsam mit unseren japanischen und französischen Kollegen haben wir mit MASCOT ein kleines Kapitel Raumfahrtgeschichte geschrieben.“

MASCOT bewegte sich mit einem eingebauten Schwungarm über die Oberfläche. „Nach der Landung und ersten Ruheposition musste MASCOT eine Lagekorrektur durchführen, um die wissenschaftlichen Experimente passend auf die Asteroidenoberfläche auszurichten“, erklärt MASCOT-Projektleiterin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen. „Danach folgten drei weitere Positionsänderungen mit nachfolgenden Messungen.“

Zwei unterschiedliche Gesteinstypen aber kein Staub
Auf den Bildern, die während des Abstiegs von MASCOT und auf der Oberfläche mit der Kamera aufgenommen wurden, sind hauptsächlich dunkle dezimeter- bis metergroße kantige, manchmal aber auch glatte Felsblöcke zu sehen. Felsblöcke mit glatten Bruchflächen und scharfen Kanten sind dabei etwas heller als Brocken mit einer unregelmäßigeren, blumenkohlartigen und teilweise krümeligen Oberfläche. Ryugu reflektiert nur viereinhalb Prozent des Sonnenlichts, vergleichbar mit Holzkohle, und er gehört damit zu den dunkelsten Objekten im Sonnensystem. MASCam konnte sowohl tagsüber, als auch nachts Aufnahmen machen. Dafür war das Kamerasystem mit Leuchtdioden ausgestattet, die ihre unmittelbare Umgebung in verschiedenen, klar definierten Farbwellenlängen im sichtbaren Licht und nahen Infrarot beleuchteten, um das Reflexionsverhalten der Umgebung in unterschiedlichen Spektralkanälen aufzuzeichnen.

Die beiden beobachteten Felstypen sind zu etwa gleichen Teilen auf der Oberfläche auf Ryugu verteilt. Daraus lassen sich zwei mögliche Entstehungsgeschichten ableiten: „Zum einen“, erklärt Jaumann, „könnte Ryugu nach der Kollision zweier Körper aus unterschiedlichem Material entstanden sein, die dabei zerbrochen sind und die Bruchstücke sich gravitativ zu einem neuen Körper mit den zwei unterschiedlichen Felssorten zusammengefügt haben. Oder aber Ryugu ist das Überbleibsel eines einzelnen Körpers, in dem es im Inneren Zonen verschiedene Temperatur- und Druckbedingungen gab und so dort zwei Typen von Gesteinen entstanden sind.“

Besonders staunten Prof. Ralf Jaumann und sein Team über das Fehlen von Staub: „Die ganze Oberfläche von Ryugu ist von Gesteinsbrocken übersät, aber nirgendwo haben wir Staub entdeckt! Der müsste wegen des Beschusses des Asteroiden durch Mikrometeoriten über Milliarden von Jahren und deren verwitternder Wirkung eigentlich vorhanden sein. Aber er ist entweder in Hohlräumen verschwunden oder bei der geringen Schwerkraft von nur einem Sechzigtausendstel der Erde ins All entwichen. Dies gibt einen Hinweis auf komplexe geophysikalische Prozesse auf der Oberfläche dieses kleinen Asteroiden.“

Felsblöcke erinnern an Meteoriten mit Material der stellaren Urwolke
Bisher sahen die MASCOT-Wissenschaftler bei Ryugu eher Ähnlichkeiten mit zwei Meteoriten, die 1969 in Allende (Mexiko) und im australischen Murchison auf die Erde fielen. Diese Meteoriten enthalten jedoch, vermutlich infolge der verwitternden Wirkung von Kristallwasser, kaum helle Einsprengsel. Die jetzt beobachteten hellen Inklusionen lassen die Wissenschaftler nun zu dem Ergebnis kommen, dass die blumenkohlartigen Gesteine von Ryugu mehr Ähnlichkeiten mit Meteoriten vom Tagish-See haben. Am 18. Januar 2000 regneten nach der Explosion einer großen Feuerkugel über Kanada hunderte kleine Meteoriten auf die Erde und zahlreiche Bruchstücke wurden damals auf dem Eis des gefrorenen, namensgebenden Sees gefunden.

Dabei handelt es sich um sehr seltene Steinmeteoriten aus der Klasse der sogenannten CI-Chondriten. Das C steht für das chemische Elements Kohlenstoff, und das ‚I‘ für die Ähnlichkeit mit dem Ivuna Meteoriten aus Tansania. Es sind mit die primitivsten und ältesten Bestandteile des Sonnensystems, Überbleibsel der ersten festen Körper, die in der stellaren Urwolke entstanden sind. Man nimmt an, dass sich aus ihnen die Körper des Sonnensystems entwickelt haben.

Asteroid Ryugu gehört zu den ‚Near-Earth Objects‘ (NEOs), also Asteroiden oder Kometen, die der Erdbahn nahe kommen oder diese schneiden. Sie können manchmal auch auf Kollisionskurs mit der Erde geraten. Die Bahn von Ryugu um die Sonne verläuft nahezu parallel zur Erdbahn und nähert sich dieser – um 5,9 Grad geneigt – bis auf eine Entfernung von etwa 100.000 Kilometer. Allerdings kommt Ryugu dabei nie in unmittelbare Nähe der Erde. Trotzdem sind die Erkenntnisse zu den Eigenschaften von Körpern der Art von Ryugu enorm wichtig für Einschätzungen, wie solchen „Erdbahnkreuzern“ im Fall der Fälle begegnet werden könnte.

Vorbereitung auf die Rückkehr zur Erde
Während die Teilmission MASCOT abgeschlossen ist, führte Hayabusa2 zahlreiche weitere, zum Teil einzigartige Manöver durch, kartierte den Asteroiden in hoher Auflösung und nahm durch Berührung der Asteroidenoberfläche mit einem Rohr zur Probennahme Bestandteile von verschiedenen Punkten auf dem urtümlichen Körper auf, die in einem Transportbehälter versiegelt mit der Sonde Ende des Jahres zur Erde zurückfliegen wird, um in einer Landekapsel Ende 2020 zu landen.

Über die Mission Hayabusa2 und MASCOT
Hayabusa2 ist eine Weltraummission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) zum erdnahen Asteroiden Ryugu. Der deutsch-französische Lander MASCOT an Bord von Hayabusa2 wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d’Études Spatiales) entwickelt und gebaut. Die wissenschaftlichen Experimente an Bord von MASCOT sind Beiträge des DLR, des Institut d’Astrophysique Spatiale und der Technischen Universität Braunschweig. Betrieb und Steuerung des MASCOT-Landers und seiner Experimente erfolgten durch das DLR mit Unterstützung der CNES und in kontinuierlichem Austausch mit der JAXA.

Das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen entwickelte federführend zusammen mit CNES den Lander und testete ihn. Das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig war für die stabile Struktur des Landers zuständig. Das DLR Robotik und Mechatronik Zentrum in Oberpfaffenhofen entwickelte den Schwungarm, der MASCOT auf dem Asteroiden hüpfen ließ. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin steuerte die Kamera MASCam und das Radiometer MARA bei. Überwacht und betrieben wurde der Asteroidenlander aus dem MASCOT-Kontrollzentrum im Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) am DLR-Standort Köln.

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• HAYABUSA-2 zu Asteroid (162173) Ryugu auf H-IIA

Der Beitrag Ryugu: ein fragiler kosmischer ‚Schutthaufen‘ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Ryugu und andere Asteroiden der häufig vorkommenden „C-Klasse“ bestehen aus poröserem Material als bisher angenommen. Kleine Bruchstücke ihres Materials sind deshalb zu fragil, um bei einer Kollision mit der Erde den Eintritt in die Atmosphäre zu überstehen. Damit ist die Ursache für das beobachtete Defizit dieses Typs in den Meteoritensammlungen der Erde gefunden. Zu diesen Erkenntnissen kommen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einem wissenschaftlichen Aufsatz, der in der Fachzeitschrift NATURE Astronomy erschienen ist. Die Ergebnisse basieren auf hochaufgelösten Messungen der Oberflächentemperatur mit dem DLR-Radiometer MARA an Bord der deutsch-französischen Landesonde MASCOT. Am 3. Oktober 2018 landete MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) im Rahmen der japanischen Hayabusa2-Mission auf dem knapp einen Kilometer großen Asteroiden Ryugu und sendete spektakuläre Bilder und physikalische Messungen von der Asteroidenoberfläche zur Erde.

„Ryugu hat uns überrascht“, sagt Dr. Matthias Grott, wissenschaftlicher Leiter des Radiometerexperiments MARA vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin und Erstautor der Studie. „Wir sehen auf dem Asteroiden ausschließlich größere Brocken, die hochporös und wahrscheinlich sehr fragil sind.“ Frühere teleskopische Infrarot-Aufnahmen solch kohlenstoffreicher Asteroiden von der Erde aus interpretierten die Forscher in Hinblick auf ihre thermischen Eigenschaften als Körper, die von sand- bis kieselgroßen Partikeln bedeckt sind. Insgesamt haben neben den internationalen Partnern 21 DLR-Wissenschaftler aus verschiedenen Instituten in Berlin, Bremen und Köln an der Studie mitgewirkt. „MASCOT hat die breiten Kompetenzen des DLR in der Raumfahrtforschung zusammengebracht von der Entwicklung, Erprobung und zuverlässigen Integration bis zur Expertise in der wissenschaftlichen Erkundung des Sonnensystems“, sagt Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und Technologie. „Die ersten veröffentlichten Ergebnisse stellen dies eindrucksvoll unter Beweis.“

Defizit bei Meteoritenfunden zeigt Schutz durch die Erdatmosphäre
Bisher wurden auf der Erde nur wenige sogenannte chondritische Meteorite gefunden, die als Bruchstücke zu den sehr häufig im Sonnensystem vorkommenden C-Typ Asteroiden passen (das „C“ steht für das chemische Symbol für das Element Kohlenstoff). Chondren sind kleine, millimetergroße Gesteinskügelchen, die sich im solaren Urnebel vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben und als Urbausteine der Planetenentstehung gelten. „Wir können nun bestätigen, dass Bruchstücke dieser Asteroiden sehr wahrscheinlich beim Eintritt in die Erdatmosphäre weiter zerfallen und in der Folge meist vollständig verglühen, so dass es nur die größten Bruchstücke heil bis auf die Erdoberfläche schaffen“, erklärt Grott. „Das ist der Grund, warum Meteoritenfunde als Zeugen dieses Asteroidentyps auf der Erde so selten sind.“

Die ausgesprochen gute Nachricht: Dies bedeutet auch, dass die Erdatmosphäre einen erhöhten Schutz der Erde vor den häufig vorkommenden C-Typ-Asteroiden bietet, die immerhin 75 Prozent aller Asteroiden stellen. Ryugu selbst ist ein C-Klasse-Asteroid, ein als kohlenstoffreich eingeschätzter Vertreter der ältesten Körper des viereinhalb Milliarden Jahre alten Sonnensystems: ein „Urbaustein“ der Planetenentstehung und in diesem Falle auch einer von 17.000 bekannten erdbahnkreuzenden Asteroiden. Bis zu welcher Asteroidengröße dieser Schutz wirksam ist, müssten aber weitere Forschungsarbeiten erst noch zeigen.

Das internationale Forscherteam um Dr. Matthias Grott hatte auf Ryugu während dessen etwa siebeneinhalbstündigen Tagesganges das Ansteigen und Abfallen der Oberflächentemperatur bestimmt, indem die von der Oberfläche bei Tag und Nacht abgestrahlte Infrarotstrahlung mit dem Radiometer MARA gemessen wurde. Aus den MARA-Messungen ließen sich die thermischen Eigenschaften sowie die Festigkeit des Materials schlussfolgern. Die Daten von MASCOT wurden zur japanischen Raumsonde Hayabusa 2 übertragen. Dabei befand sich die Sonde in einer Beobachterposition drei Kilometer über dem Asteroiden. Von dort wurden alle Messungen und Betriebsdaten von MASCOT zur Erde übermittelt.

MASCOT landete am 3. Oktober 2018 im freien Fall mit Schrittgeschwindigkeit auf Ryugu. Sechs Minuten nach dem Abtrennen von Hayabusa 2 in 42 Meter Höhe berührte das Landemodul am Ende einer ballistischen Flugbahn zum ersten Mal den Boden des Asteroiden Ryugu und hüpfte mehrere Meter weiter, ehe das zehn Kilogramm schwere Experimentenpaket zur Ruhe kam. Auf der Oberfläche bewegte sich MASCOT mit Hilfe eines rotierenden Schwungarms fort. So konnte MASCOT auf die „richtige“ Seite gedreht werden und sogar Sprünge auf der Asteroidenoberfläche vollführen. Insgesamt war MASCOT 17 Stunden auf Ryugu aktiv, eine Stunde mehr, als vorausberechnet.

Ryugu hat nur ein 66.500stel der Anziehungskraft der Erde, sodass der kleine Schwung hierfür ausreichte: Eine technische Innovation für eine ungewöhnliche Form der Mobilität auf einer Asteroidenoberfläche. Aktuell dauert die Mission Hayabusa 2 am Asteroiden Ryugu noch bis Ende dieses Jahres an, mit dem Ziel, Proben des Asteroidenmaterials bis Ende 2020 zur Erde zurück zu bringen. Vor wenigen Tagen hatte Hayabusa 2 zum zweiten Mal erfolgreich Proben des Asteroiden genommen.

Über die Mission Hayabusa 2 und MASCOT
Hayabusa 2 ist eine Weltraummission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) zum erdnahen Asteroiden Ryugu. Der deutsch-französische Lander MASCOT an Bord von Hayabusa 2 wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d’Études Spatiales) entwickelt und gebaut. Die wissenschaftlichen Experimente an Bord von MASCOT sind Beiträge des DLR, des Institut d’Astrophysique Spatiale und der Technischen Universität Braunschweig. Betrieb und Steuerung des MASCOT-Landers und seiner Experimente erfolgen durch das DLR mit Unterstützung der CNES und in kontinuierlichem Austausch mit der JAXA.

Das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen entwickelte federführend zusammen mit CNES den Lander und testete ihn. Das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig war für die stabile Struktur des Landers zuständig. Das DLR Robotik und Mechatronik Zentrum in Oberpfaffenhofen entwickelte den Schwungarm, der MASCOT auf dem Asteroiden hüpfen ließ. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin steuerte die Kamera MASCAM und das Radiometer MARA bei. Überwacht und betrieben wurde der Asteroidenlander aus dem MASCOT-Kontrollzentrum im Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) am DLR-Standort Köln.

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• HAYABUSA-2 zu Asteroid (162173) Ryugu auf H-IIA

Der Beitrag Bruchstücke kohlenstoffreicher Asteroiden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, JAXA.

Am Morgen des 3. Dezember 2014 startete die japanische Raumfahrtagentur JAXA um 05:22 MEZ von dem Weltraumzentrum Tanegashima aus eine Trägerrakete vom Typ H-IIA, mit der die Asteroidenmission Hayabusa-2 ins Weltall befördert wurde. Bei der Raumsonde Hayabusa-2 handelt es sich um die Nachfolgemission der in den Jahren 2003 bis 2010 aktiv gewesene Asteroidenmission Hayabusa-1. Trotz diverser technischer Probleme gelang es der JAXA im Rahmen dieser letztendlich überaus erfolgreichen Mission unter anderem, eine Materialprobe von der Oberfläche des Asteroiden (25143) Itokawa zu entnehmen und diese zur Erde zu transportieren. Hayabusa-2 baut auf den dabei gewonnenen wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen auf und soll nach einem rund vierjährigen Flug durch das innere Sonnensystem im Jahr 2018 den Asteroiden 1999 JU3 erreichen.

Bei diesem im Jahr 1999 im Rahmen des „LINEAR-Projektes entdeckten Asteroiden handelt es sich um einen Vertreter der sogenannten Apollo-Asteroiden, deren Umlaufbahnen in ihrem sonnennächsten Abschnitt die Umlaufbahn der Erde kreuzen und die somit eine potentielle Gefahr bezüglich einer Kollision mit der Erde darstellen.

Der etwa 900 Meter durchmessende Asteroid 1999 JU3 zählt zur Klasse der C-Asteroiden. Auf seiner Oberfläche dürfte sich Material befinden, welches sich seit der Entstehung des Asteroiden vor etwa 4,5 Milliarden Jahren kaum verändert hat, und dessen eingehende Untersuchung den Wissenschaftlern einen Einblick in die Frühzeit unseres Sonnensystems liefern wird. Sehr wahrscheinlich handelt es sich bei dem Zielasteroiden um einen sogenannten Rubble Pile – eine aus einer Ansammlung von Lockermaterial bestehende „kosmische Schutthalde“, welche letztendlich lediglich durch Gravitationskräfte zusammengehalten wird.

Durch die intensive Untersuchung dieses Asteroiden erhoffen sich die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die chemische, mineralogische und physische Zusammensetzung der Asteroiden allgemein, welche sich während der Entstehungsphase unseres Sonnensystems vor etwa 4,5 Milliarden Jahren nicht zu Planetesimalen und anschließend zu Protoplaneten entwickelt haben. Zudem kann diese Mission allgemeine Erkenntnisse liefern, mit denen sich die bei der möglichen Kollision eines solchen Asteroiden mit der Erde ergebende Gefahr besser einschätzen lässt.

Der Flugverlauf der Raumsonde wird Hayabusa-2 im Winter 2015 erneut zur Erde führen, wo die Raumsonde dann im Rahmen eines Swing-By-Manövers den nötigen Schwung aufnehmen wird, um im Sommer 2018 nach zwei Umrundungen der Sonne ihr eigentliches Ziel zu erreichen. Nach ihrer Ankunft wird die Raumsonde den Asteroiden 1999 JU3 zunächst ausführlich kartieren, bevor sie sich dann Anfang des Jahres 2019 der Asteroidenoberfläche bis auf kurze Distanz annähert. Hierbei sollen unter anderem mit einem Saugrüssel Bodenproben von der Oberfläche des Asteroiden entnommen werden. Diese Proben sollen anschließend mit einer Rückführkapsel zur Erde transportiert und hier in verschiedenen Laboren eingehend analysiert werden.

Der Lander MASCOT
Zusätzlich zu dieser anspruchsvollen Zielsetzung soll die Asteroidensonde ebenfalls Anfang 2019 einen mitgeführten Lander auf der Oberfläche von 1999 JU3 absetzen. MASCOT (Kurzform für „Mobile Asteroid Surface Scout“) – so der Name dieses etwa schuhkartongroßen und lediglich rund zehn Kilogramm schweren Landers – soll die Asteroidenoberfläche aus etwa 100 Metern Höhe „im freien Fall“ erreichen und sich anschließend anhand von Sensordaten mit einem speziellen „Push-up-Mechanismus“ ausrichten. Für dieses Manöver ist der Lander mit einem stabilen und dennoch extrem leichtem Gehäuse versehen, welches die elektronischen Komponenten und die vier im Inneren befindlichen Instrumente vor den dabei auftretenden Belastungen schützen soll.

„Die größten Herausforderungen werden die Trennung von der Muttersonde und die anschließende Landung sein“, so die zuständige Projektleiterin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen. „Niemand kennt die genaue Anziehungskraft des Asteroiden.“ Grob gerechnet dürfte auf der Oberfläche des Asteroiden eine Anziehungskraft herrschen, welche in etwa lediglich einem 60.000stel der Erdanziehungskraft entspricht.

Nach dem Erreichen der Oberfläche wird der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA entwickelte Lander sich zunächst mittels verschiedener Sensoren ‚orientieren‘ und dabei registrieren, ob er auf seiner Ober- oder Unterseite gelandet ist. Anschließend kann der Lander mit einem in seinem Inneren platzierten Schwungarm gegebenenfalls die erforderliche Ausrichtung und Position einnehmen, um seine Messungen durchzuführen und dabei die Umgebung seines Landegebietes mit den mitgeführten Instrumenten untersuchen und analysieren. Hierfür ist der Lander mit einer Batterie ausgestattet, welche einen Betrieb über einen Zeitraum von rund 16 Stunden – dies entspricht in etwa zwei vollständigen Rotationszyklen des Asteroiden – ermöglicht.

MASCOT: Der erste ‚hüpfende‘ Asteroidenlander
Allerdings sollen dieser Messungen nicht nur an einem einzigen Ort erfolgen. Durch den im Inneren des Landers untergebrachten Schwungarm kann MASCOT sich nicht nur unmittelbar nach der Landung auf der Stelle ‚drehen‘, sondern in der Folgezeit auch ‚Sprünge‘ von bis zu 70 Metern absolvieren.

Nach dem Abschluss der ersten Untersuchungen durch alle vier Instrumente an seiner ersten Landestelle wird sich MASCOT mittels dieses von dem DLR-Zentrum für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen entwickelten Hopping-Mechanismus weiter ‚hüpfend‘ über die Asteroidenfläche fortbewegen und seine Messungen an zwei weiteren Orten wiederholen. Dieses ‚Hüpfen von Ort zu Ort‘ muss sorgfältig dosiert und zuvor so programmiert werden, dass der Lander dabei nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreicht und den Gravitationsbereich des Asteroiden verlässt.

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• Hayabusa-2 zu Asteroid (162173) 1999 JU3

Der Beitrag Asteroidenmission Hayabusa-2 ist gestartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2013, DLR.

Als Ziel für die zukünftige Raumsonde Hayabusa-2 – so der Name der neuen Mission der JAXA – wurde der Asteroid 1999 JU3 ausgewählt. Bei diesem im Jahr 1999 im Rahmen des „LINEAR-Projektes entdeckten Asteroiden handelt es sich um einen Vertreter der sogenannten Apollo-Asteroiden, deren Umlaufbahnen in ihrem sonnennächsten Abschnitt die Umlaufbahn der Erde kreuzen und die somit eine potentielle Gefahr bezüglich einer Kollision mit der Erde darstellen.

Der etwa 900 Meter durchmessende Asteroid 1999 JU3 zählt zur Klasse der C-Asteroiden. Somit dürfte sich an seiner Oberfläche Material befinden, welches sich seit der Entstehung des Asteroiden vor etwa 4,5 Milliarden Jahren kaum verändert hat, und dessen eingehende Untersuchung den Wissenschaftlern einen Einblick in die Frühzeit unseres Sonnensystems liefern wird. Vermutlich handelt es sich bei dem Zielasteroiden um einen sogenannten Rubble Pile – eine aus einer Ansammlung von Lockermaterial bestehende „kosmische Schutthalde“, welche lediglich durch Gravitationskräfte zusammengehalten wird.

Nach ihrer Ankunft im Jahr 2018 wird die Raumsonde Hayabusa-2 in eine Umlaufbahn um den Asteroiden eintreten, diesen zunächst auf seinem Flug durch das Sonnensystem begleiten und dabei mit verschiedenen Instrumenten dessen Oberfläche vermessen. Nach einer ersten Kartografierungsphase, bei der das Landegebiet eines von der Raumsonde mitgeführten, auf den Namen MASCOT (Kurzform für „Mobile Asteroid Surface Scout“) getaufte Asteroidenlanders ermittelt werden soll, wird dieser schließlich zum Einsatz kommen.

Der etwa schuhkartongroße und lediglich rund zehn Kilogramm schwere Lander soll hierzu von der Raumsonde abgetrennt werden, die Asteroidenoberfläche aus etwa 100 Metern Höhe „im freien Fall“ erreichen und sich anschließend anhand von Sensordaten mit einem speziellen „Push-up-Mechanismus“ ausrichten. Für dieses Manöver ist der Lander mit einem stabilen und dennoch sehr leichtem Gehäuse versehen, welches die elektronischen Komponenten und die im Inneren befindlichen Instrumente vor den auftretenden Belastungen schützen soll.

Nach dem Erreichen der Oberfläche wird der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA entwickelte Lander zunächst die Umgebung seines Landegebietes mit vier mitgeführten Instrumenten untersuchen und analysieren:

• Ein vom DLR entwickeltes Radiometer ermittelt dabei die Temperatur der Asteroidenoberfläche
• Ein von der TU Braunschweig beigesteuertes Magnetometer untersucht die Magnetisierung der Oberfläche
• Das Infrarot-Spektrometer MicrOmega der französischen Raumfahrtagentur CNES dient der Analyse der Minerale und Gesteine
• Eine ebenfalls vom DLR entwickelte Kamera bildet dagegen die Oberfläche im Landegebiet in hoher Auflösung ab

„Hüpfend“ zum nächsten Ziel
Nach dem Abschluss dieser Untersuchungen an seiner Landestelle ist die Arbeit von MASCOT aber keineswegs beendet. Mittels eines vom DLR-Zentrum für Robotik und Mechatronik in Oberpaffenhofen entwickelten „Hopping-Mechanismus“ wird sich der Lander anschließend vielmehr „hüpfend“ über die Asteroidenfläche fortbewegen und seine Messungen an zwei weiteren Orten wiederholen.

Auf diese Weise erhalten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler über einen Zeitraum von voraussichtlich etwa 16 Stunden, dies entspricht zwei vollständigen Tag-/Nachtzyklen auf dem Asteroiden, Daten von gleich drei verschiedenen Orten auf dem Asteroiden. Die Kontrolle über den Lander wird in diesem Zeitraum von dem in Köln beheimateten DLR-Kontrollzentrum des Nutzerzentrums für Weltraumexperimente (MUSC) aus erfolgen.

Parallel dazu wird auch der den Asteroiden umkreisende Orbiter Hayabusa-2 weiterhin seine Untersuchungen aus der Umlaufbahn heraus fortsetzen. Neben weiteren Messungen durch die Instrumente des Orbiters besteht das Ziel dabei in der Sammlung von Proben, welche durch eine Art Saugrüssel bei dichten Vorbeiflügen der Raumsonde an dem Asteroiden von dessen Oberfläche entnommen werden sollen. Diese Proben sollen anschließend zwecks einer ausführlichen Laboruntersuchung zur Erde transportiert werden.

MASCOT: Referenzdaten für die Analyse der zurückzuführenden Proben
Die von MASCOT „vor Ort“ gesammelten Daten, so die beteiligten Wissenschaftler, werden dabei eine bedeutende Ergänzung der Daten des Asteroidenorbiters und der Ergebnisse der Laboranalysen darstellen und dabei als Referenzdaten dienen, mit denen sich die Daten der zurückgebrachten Proben – deren Eintreffen auf der Erde ist bei einem Start im Jahr 2014 für das Jahr 2020 vorgesehen – im richtigen Kontext interpretieren lassen können.

Durch die so von Hayabusa-2 und MASCOT gewonnenen Informationen und den Analysen der Materialproben von 1999 JU3 erhoffen sich die Planetenforscher weitere Erkenntnisse darüber, wie der seit 4,5 Milliarden Jahren fast unveränderte Asteroid beschaffen ist. Hierdurch ergeben sich dann auch weitere Rückschlüsse über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte des gesamten Sonnensystems und somit auch über unseren Heimatplaneten.

Ein weiterer nicht zu vernachlässigender Punkt besteht in der von den erdnahen Asteroiden ausgehenden Gefahr einer Kollision mit der Erde. Da 1999 JU 3 zur Klasse der Apollo-Asteroiden gehört, welche den Großteil der erdnahen und potentiell gefährlichen Asteroiden bilden, können Aussagen über dessen Beschaffenheit und innere Zusammensetzung in Zukunft dann wichtig werden, wenn ein auf Kollisionskurs mit der Erde befindlicher Asteroid entdeckt wird.

Die hier kurz erläuterte Mission der Raumsonde Hayabusa-2 und deren Lander MASCOT wurde am heutigen Tag auf dem European Planetary Science Congress 2013, einer gegenwärtig in London stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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• Hayabusa-2 zu Asteroid (162173) 1999 JU3

EPSC 2013:

• A Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT) for the Hayabusa 2 Mission (engl.)
• Development of Hayabusa-2 Deployable Camera (DCAM3)… (engl.)

Der Beitrag Hayabusa-2: Probenrückführung von einem Asteroiden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Yomiuri Online, Raumcon, JAXA.

Hayabusa 2 soll Nachfolger der zwar von vielen Widrigkeiten geplagten, letztlich aber doch erfolgreichen Asteroidensonde Hayabusa werden. Ziel soll der erdnahe Asteroid 162173 1999JU3 sein. Der Start ist für 2014 geplant, die Ankunft für 2018 und die Rückkehr eines hoffentlich gut gefüllten Probenbehälters 2020.

Die Neuentwicklung soll die mit Hayabusa am Asteroiden Itokawa gemachten Erfahrungen berücksichtigen. Außerdem soll auch diesmal eine Landesonde mit von der Partie sein. Dafür bewirbt sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Konzept MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout). Diese etwa 10 bis 15 kg schwere Sonde soll von Hayabusa 2 auf 1999JU3 abgesetzt werden und dann selbstständig den Ort für verschiedene Untersuchungen wechseln können. Mit etwa 3 kg wissenschaftlicher Instrumentierung will man Physik und Chemie des Oberflächenmaterials vor Ort bestimmen.

Währenddessen untersucht Hayabusa 2 den Asteroiden spektrometrisch aus der Entfernung, überträgt Bilder und Daten zur Erde und soll schließlich auch zur Probenentnahme auf ihm landen. Die Probe soll dann, wie bei Hayabusa, zur Erde gelangen und hier genauestens untersucht werden.

In den letzten Jahren hatte man intensiv um die Realisierung dieses Projekts gerungen. Möglicherweise hat erst der Erfolg der Vorgängermission den Ausschlag für eine positive Entscheidung gegeben. Die Landekapsel von Hayabusa war mit einigen Partikeln Asteroidenstaub am 13. Juni 2010 zur Erde zurückgekehrt.

Raumcon:

• Hayabusa 2
• Hayabusa-Mission zum Asteroiden Itokawa

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