Quelle: Rigaku Holdings Corporation via Business Wire 10. Mai 2024.

Tokio –(BUSINESS WIRE)- Rigaku Corporation, ein Unternehmen der Rigaku Holdings Group und globaler Lösungspartner von Rigaku für Röntgenanalysegeräte (Hauptsitz: Akishima, Tokio; Präsident und stellvertretender Direktor: Jun Kawakami; im Folgenden „Rigaku“), hat die Analyse von Partikeln von 101955 Bennu, einem erdnahen kohlenstoffhaltigen Asteroiden, der als Typ B klassifiziert ist, abgeschlossen. Die Analyse wurde mit ZSX Primus IV, einem wellenlängendispersiven Röntgenfluoreszenzspektrometer durchgeführt.

Die Partikel von Bennu sind eine Probe, die von OSIRIS-Rex, einer Raumsonde der US-amerikanischen National Aeronautics and Space Administration (NASA), gewonnen wurde. Diese Analyse ist das zweite Mal, dass Rigaku mit der Durchführung von Analysen im Zusammenhang mit Bennu beauftragt wurde. Bei der ersten Gelegenheit, im Dezember 2023, hat Rigaku den Wasser- und Kohlenstoffgehalt in einer Probe des kohlenstoffhaltigen Asteroiden mittels Thermoanalyse gemessen.

Die Röntgenfluoreszenzspektrometrie wurde von der Rigaku Application Laboratory XRF Analytical Group im Beisein von Professor Hisayoshi Yurimoto von der naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hokkaido durchgeführt, der die chemische Analyse der Proben leitete, die von der Raumsonde Hayabusa 2 vom Asteroiden Ryugu zurückgebracht wurden.

Der Zweck der Analyse war es, den Gehalt an Haupt- und Spurenelementen, einschließlich Kohlenstoff und Sauerstoff, in der Probe zu bestimmen. Bei den aktuellen Messungen wurde eine quantitative Analyse von 26 Elementen durchgeführt. Die Ergebnisse der Thermoanalyse und der Röntgenspektrometrie wurden kombiniert, um mehr über die Geschichte von Bennu und seine Ähnlichkeiten und Unterschiede zu Ryugu zu erfahren.

Die Analyse von Bennu wird nun von weltweiten Projektteams durchgeführt. Einzigartig an der Arbeit des japanischen Teams unter der Leitung von Professor Yurimoto ist die Anwendung der Thermoanalyse unter Verwendung der Thermogravimetrie zusammen mit der Massenspektrometrie und der Röntgenspektrometrie mit einem wellenlängendispersiven Röntgenfluoreszenzspektrometer.

Ein Vorteil des Rigaku-Ansatzes bei der Thermoanalyse besteht darin, dass quantitativ-analytische Geräte im Tandem eingesetzt werden, so dass Rigaku jedes Element und jede Art von Molekül trennen und messen kann, was zu noch nie dagewesenen Daten führt. Außerdem spielt die Röntgenfluoreszenzspektrometrie eine außerordentlich wichtige Rolle: Da sich die Forschungsmethode hin zur induktiv gekoppelten Plasmamassenspektrometrie (ICP-MS) verlagert, kann die Röntgenfluoreszenzspektrometrie wichtige Komponenten wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Silizium und Schwefel analysieren, die mit ICP-MS nur schwer zu analysieren sind.

Professor Yurimoto kommentierte: „Die Leistung der Ausrüstung ist natürlich entscheidend, aber letztendlich sind es die Menschen, die den Unterschied ausmachen. Bei der Durchführung von Analysen an der Spitze des Feldes ist die Frage, wer die Analyse durchführt, von entscheidender Bedeutung. Ich habe Rigaku mit der Durchführung der Analyse beauftragt, weil dieses Unternehmen nicht nur hervorragende Geräte, sondern auch hervorragende Ingenieure mitbringt.“

Rigaku wird auch weiterhin eine enge Partnerschaft mit der akademischen Welt anstreben, um durch den Fortschritt von Wissenschaft und Technologie zur Entwicklung der Gesellschaft beizutragen.

Ergebnisse der Teilnahme von Rigaku am Projekt zur Erstanalyse der Ryugu-Probe
Im Juni 2019 nahm Rigaku als gemeinsamer Forschungspartner am Ryugu-Projekt teil. Im Jahr 2021 wurden die prozentualen Gehalte der Elemente in der Probe von Ryugu mit dem ZSX Primus IV, einem wellenlängendispersiven Röntgenfluoreszenzspektrometer (WDRFA), bestimmt. Messungen mittels TG-DTA/GC-MS ergaben, dass sich der Feuchtigkeitsgehalt der Probe von Ryugu von dem in Meteoriten aus kohlenstoffhaltigen Chondriten unterscheidet, von denen man annimmt, dass sie die Mischung der Elemente im ursprünglichen Sonnensystem widerspiegeln. Diese Daten dienen nun als Basisdaten der Ryugu-Probe, die von Forschergruppen auf der ganzen Welt für eine Vielzahl von Analysen verwendet werden.

Die Analyseergebnisse von Rigaku werden in einem Papier des chemischen Analyseteams (unter der Leitung von Prof. Yurimoto) des ersten Analyseteams der Hayabusa 2 Mission zitiert und in der amerikanischen Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Über The Rigaku Group
Seit der Gründung im Jahr 1951 widmen sich die Ingenieure der Rigaku-Gruppe der Aufgabe, die Gesellschaft mit Spitzentechnologien zu unterstützen, insbesondere in den Kernbereichen Röntgen- und Thermoanalyse. Mit einer Marktpräsenz in über 90 Ländern und rund 2.000 Mitarbeitern in 9 weltweiten Niederlassungen ist Rigaku ein Lösungspartner für die Industrie und Forschungsinstitute. Unsere Verkaufsquote in Übersee hat etwa 70 % erreicht, während wir in Japan einen außergewöhnlich hohen Marktanteil halten. Gemeinsam mit unseren Kunden entwickeln wir uns weiter und wachsen. Da sich die Anwendungen von Halbleitern, elektronischen Materialien, Batterien, Umwelt, Ressourcen, Energie, Biowissenschaften bis hin zu anderen High-Tech-Bereichen erstrecken, verwirklicht Rigaku Innovationen unter dem Motto „To Improve Our World by Powering New Perspectives“.

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• OSIRIS-REx / OSIRIS-APEX auf Atlas V 411

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Quelle: Goethe-Universität Frankfurt am Main 6. Oktober 2023.

6. Oktober 2023 – Am 24. September 2023 ist die Materialprobe eines der ursprünglichsten Objekte unseres Sonnensystems auf der Erde eingetroffen: Eine NASA-Raumsonde hat im Vorbeiflug eine Kapsel mit über 200 Gramm Staub des Asteroiden Bennu abgeworfen, den sie drei Jahre zuvor besucht hatte. Das Material wird im neuen Schwiete Cosmochemisty Laboratory der Goethe-Universität untersucht werden, das heute eingeweiht wurde. Kernstück des Labors ist ein hochmodernes Transmissionselektronenmikroskop (TEM), das die chemische und strukturelle Analyse winziger Materialproben erlaubt. Die Investition tragen die Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung, die Deutsche Forschungsgemeinschaft und das Land Hessen.

Aus dem Staub, der unsere junge Sonne umkreiste, entstanden im Laufe der Zeit nicht nur die Planeten, sondern auch Millionen Materiebrocken. Rund 800.000 von ihnen kreisen heute im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter um die Sonne, ein Teil, die so genannten NEAs (Near Earth Asteroids) kommen gar der Erde immer wieder recht nahe. Viele Asteroiden haben sich seit ihrer Entstehung kaum verändert und stellen damit eine Art geologisches Archiv des Sonnensystems dar.

Aus diesem Grund schickte die amerikanische Weltraumbehörde NASA 2016 die Raumsonde OSIRIS-REx zu dem erdnahen Asteroiden Bennu, einem nur 500 Meter großen Himmelskörper, der zu den ursprünglichsten Objekten unseres Sonnensystems zählt. 2020 entnahm OSIRIS-REx mit einer Art Staubsauger rund 220 Gramm Material von Bennus Oberfläche und kehrte damit zur Erde zurück. Im Vorbeiflug warf die Sonde am 24. September eine Kapsel mit dem Asteroidenstaub ab. Wenige Gramm des kostbaren Materials werden Mitte Oktober an der Goethe-Universität erwartet. Hier wird der Staub in dem heute eingeweihten Schwiete Cosmochemisty Laboratory untersucht werden. Das Labor an der Goethe-Universität ist eines von nur vier TEM-Laboren und das einzige außerhalb der USA, die mit dieser Art der Analyse des Materials betraut wurden. Zusätzlich nutzt das Team rund um Prof. Brenker noch die Synchrotronstrahler ESRF in Grenoble und DESY in Hamburg für ihre hoch spezialisierten Untersuchungen.

Der Nano-Geowissenschaftler Prof. Frank Brenker von der Goethe-Universität erklärt: „Material von Asteroiden untersuchen zu dürfen, ist etwas ganz Besonderes. Denn anders als bei Meteoriten, die auf der Erde einschlagen, hat Asteroidenmaterial keinen Kontakt zur Erdatmosphäre gehabt, und wir können es in dem Zustand untersuchen, wie es draußen im Weltall vorliegt. Wir werden in der Materialprobe von Bennu unter anderem die Menge und die Verteilung sogenannter Seltenerdmetalle bestimmen, was wichtige Rückschlüsse auf die Entwicklung unseres Sonnensystems und der Erde zulassen wird.“

Dazu können die Wissenschaftler:innen jetzt ein Hightech-Mikroskop im neuen Schwiete Cosmochemisty Laboratory an der Goethe-Universität nutzen, ein sogenanntes Hochleistungs-Transmissionselektronenmikroskop. Der Stiftungsvorstand der Dr. Rolf M. Schwiete Stiftung, Dr. Jürgen Staiger, sagte auf der Einweihungsfeier: „Prof. Brenker hat an der Goethe-Universität Verfahren zur Untersuchung sensibler Proben etabliert, die nur wenige Wissenschaftsteams weltweit beherrschen. Wir freuen uns daher, dass wir bei der Anschaffung des Transmissionselektronenmikroskops maßgeblich unterstützen und auf diese Weise Spitzenforschung in der Geo- und Kosmochemie fördern konnten. Wir sind jetzt sehr gespannt darauf, was die Forschungsergebnisse uns über die Entstehung unseres Planeten verraten werden.“

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• OSIRIS-REx / OSIRIS-APEX auf Atlas V 411

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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: Goethe-Universität Frankfurt am Main.

Frankfurt, 8. April 2022 – Als einer der ersten Wissenschaftler wird der Geowissenschaftler Prof. Frank Brenker von der Goethe-Universität Frankfurt ab 2023 Gesteinsproben des Asteroiden Bennu untersuchen können. Dies gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt. 2020 hatte die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx Gesteinsproben von Bennu genommen und befindet sich seitdem auf dem langen Rückflug zur Erde. Die Proben versprechen neue Erkenntnisse über die frühe Geschichte des Sonnensystems und Bildung der Erde.

Asteroiden haben im Laufe der Erdgeschichte das Aussehen unseres blauen Planeten stark mitbestimmt: Einschläge dieser Himmelskörper brachten wahrscheinlich das Wasser für unsere Ozeane auf die Erde, auch Bausteine des Lebens und viele Edelmetalle stammen wohl von diesen Himmelskörpern.

Um mehr über Asteroiden und ihren Einfluss auf die Erdgeschichte und die Entstehung des Lebens zu erfahren, hat die US-amerikanische Weltraumbehörde 2016 die Raumsonde OSIRIS-REx zu dem erdnahen Asteroiden Bennu geschickt. Bennu ist ein 500 Meter großer Asteroid der C-Klasse und gehört damit zu den ursprünglichsten Objekten unseres Sonnensystems. Forscher gehen davon aus, dass sich diese Asteroiden seit mehr als 4,56 Milliarden Jahren nicht mehr entscheidend verändert haben. Damit erlauben sie einen ungestörten Blick in die Kinderstube unseres Sonnensystems.

Ende 2020 hat OSIRIS-REx Proben der Oberfläche von Bennu entnommen und wird 2023 mit mehr als 60 Gramm Asteroidenmaterial auf der Erde zurückerwartet. Die Proben sollen während des Vorbeiflugs der Raumsonde an der Erde über eine Rückkehrkapsel auf die Erdoberfläche gelangen. Zu den ersten Wissenschaftlern, die diese Proben dann untersuchen werden, gehört nun auch Prof. Frank Brenker vom Institut für Geowissenschaften der Goethe-Universität Frankfurt. Er wurde zusammen mit seinem Kollegen Prof. Laszlo Vincze, Universität Gent, von der NASA in das Voruntersuchungsteam berufen.

Der Grund: Prof. Frank Brenker hat zusammen mit Kolleginnen und Kollegen in den vergangenen Jahren ein präzises und hoch-ortsauflösendes Messverfahren entwickelt, das mithilfe von Supermikroskopen dreidimensional und berührungsfrei die chemische Zusammensetzung und die Struktur der Materie in den kostbaren Proben bestimmen kann. Die Supermikroskope arbeiten dazu mit energiereicher Röntgenstrahlung (Synchrotron-Strahlung), die an den Beschleunigeranlagen DESY in Hamburg und ESRF im französischen Grenoble erzeugt wird.

„Wir sind äußerst gespannt auf die einzigartigen Proben und sehr stolz über die Aufnahme in das Voruntersuchungsteam“, erklärt Frank Brenker. „In den Proben werden wir mit unserem Verfahren unter anderem die Gehalte und die Verteilung der so genannten seltenen Erden bestimmen, die für eine geowissenschaftliche und kosmochemische Interpretation von großer Bedeutung sind. Wir machen also quasi eine Spurenelement-Tomographie der Proben. Dies können außer uns nur wenige Wissenschaftsteams weltweit.“

Derzeit arbeitet das deutsch-belgische Wissenschaftsteam noch intensiv an der Untersuchung der Proben vom Asteroiden Ryugu, die die japanische Weltraumorganisation im Dezember 2020 zur Erde geholt hatte.

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• OSIRIS-REx auf Atlas V 411 AV-067

Der Beitrag Geowissenschaftler der Goethe-Uni wird erneut exklusive Proben von Asteroiden untersuchen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Vor rund viereinhalb Milliarden Jahren, als unser Sonnensystem noch in den Kinderschuhen steckte, gab es noch keine Erde. Sie war, zusammen mit den anderen Planeten des Systems, noch als Staub in der so genannten protoplanetaren Scheibe verteilt. Über Jahrtausende hinweg klumpte sich dieser Staub langsam zusammen und bildete immer größere Objekte. Diese kollidierten oft heftig miteinander, manchmal zerschmetterten sie sich gegenseitig.

Mit der Zeit jedoch bildeten sich daraus planetarische Bausteine und schließlich unser Heimatplanet und seine Nachbarn. Auch heute noch zeugen Krater auf der Oberfläche von Himmelskörpern von diesen Kollisionen. Dies gilt auch für die beiden Asteroiden «Ryugu» und «Bennu», wie Aufnahmen von der Raumsonde Hayabusa2 der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der OSIRIS-REx-Mission der NASA zeigen. Die beiden Asteroiden waren jedoch möglicherweise nicht nur von Kollisionen betroffen, sondern sind sogar durch solche entstanden, wie eine soeben in der Zeitschrift Nature Communications publizierte Studie darlegt, an der Martin Jutzi vom Physikalischen Institut und dem Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS an der Universität Bern beteiligt ist.

Gemeinsame Abstammung
Die jüngsten Untersuchungen haben nicht nur gezeigt, dass beide Asteroiden in ihrer Form Diamanten ähneln, sondern auch, dass es sich weniger um Einzelobjekte handelt, sondern eher um Aggregate von Felsen, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Außerdem scheinen beide Asteroiden vom Typ der kohlenstoffhaltigen Asteroiden zu sein, was bedeutet, dass ihre Zusammensetzung grosse Mengen an Kohlenstoff enthält. Diese Ähnlichkeiten veranlassten die Forschenden zu der Annahme, dass «Ryugu» und «Bennu» von größeren Asteroiden abstammen, vielleicht sogar vom selben Objekt.

Dennoch zeigten weitere Beobachtungen, dass die beiden Asteroiden auch Unterschiede aufweisen. Am bemerkenswertesten sind die unterschiedlichen Hydratationswerte: «Ryugu» scheint trockener zu sein als «Bennu».

Berner Expertise zu 3D-Simulationen von Kollisionen
Wenn die beiden Asteroiden tatsächlich vom selben Objekt stammen, wie könnten dann die unterschiedlichen Hydratationsniveaus erklärt werden, wenn man ihre ausgeprägte Diamantenformen in Betracht zieht?

An dieser Stelle kam Martin Jutzi ins Spiel, dessen Spezialgebiet 3D-Simulationen von Kollisionen sind. Damit hat Jutzi in der Vergangenheit unter anderem auch nachgewiesen, dass der Komet Churyumov-Gerasimenko viel jünger ist als angenommen, und er konnte die Entstehung der Saturnmonde klären, die aussehen wie kosmische Ravioli und Spätzli. «Für die aktuelle Studie habe ich die Kollisionen eines potenziellen Mutter-Asteroiden mit anderen Objekten modelliert und berechnet, wie sich dies auf die Dichte der Fragmente auswirken könnte», erklärt er. Mit Hilfe seiner Berechnungen konnte das Team zeigen, dass sich die Kollisionsfragmente wieder zusammensetzen und die Diamantenform bilden können.

Frühere Studien hatten angedeutet, dass die Form auf einen thermischen Effekt zurückzuführen ist, der die Rotationsgeschwindigkeit des Asteroiden beschleunigt und zu einer äquatorwärts gerichteten Verschiebung des Materials führt. Da dieser Effekt jedoch eine lange Zeit benötigt, um die Diamantenform zu erzeugen, wäre es schwierig gewesen, ihn mit den sehr alten Kratern in Einklang zu bringen, die darauf hindeuten, dass die Form schon früh in der Geschichte der Asteroiden entstanden ist. «Wir konnten die These, dass die Form auf thermische Effekte zurückzuführen ist, nun also dank unserer Simulationen widerlegen», erklärt Jutzi.

Jutzi und seine Kolleginnen und Kollegen zeigten auch, dass die Fragmente durch die Kollisionen unterschiedlich stark erhitzt werden konnten. «Wir haben die Modelle zur Berechnung des verursachten Temperaturanstiegs verbessert», erklärt Jutzi. Diese Erwärmung treibt die Verdampfung und den Verlust von Wasser in den Mineralien der Asteroiden an. Die unterschiedliche Erwärmung könnte somit die Unterschiede beim Wasserverlust und den daraus resultierenden Hydratationswerten erklären.

Weitere Erkenntnisse aus Proben
Materialproben aus den beiden Asteroiden-Probenentnahme-Missionen werden es den Forschenden ermöglichen, ihre Ergebnisse zu verifizieren. Die JAXA-Mission befindet sich derzeit auf dem Rückweg zur Erde. Wenn alles wie geplant verläuft, wird sie ihre Proben von «Ryugu» bis Ende des Jahres liefern. Die NASA-Raumsonde wird versuchen, ihre Proben von «Bennu» im Herbst zu sammeln und dürfte sie in etwas mehr als drei Jahren zur Erde zurückbringen. Die Forschenden hoffen, dass die Proben ihnen helfen werden, Ursprung, Entstehung und Entwicklung nicht nur von «Ryugu» und «Bennu» besser zu verstehen, wie Martin Jutzi sagt: «Indem wir diese Objekte betrachten, können wir idealerweise auch unser Verständnis dafür verbessern, wie die planetarischen Bausteine entstanden sind, die schließlich die Erde geformt haben.»

Angaben zur Publikation
Collisional formation of top-shaped asteroids and implications for the origins of Ryugu and Bennu, Patrick Michel et al., 2020 May, 27, Nature Communications

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• Erdnahe Asteroiden (NEOs)

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Quelle: ESA.

9. September 2019 – Raumfahrtorganisationen haben bereits mehrere Raumschiffe zu Asteroiden, Kometen, Zwergplaneten und kleinen Monden geschickt und es gibt ehrgeizige Pläne, in Zukunft noch weitere auf den Weg zu bringen.

Asteroiden und Kometen stammen aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems. Sie können dazu beitragen, die Entstehungsgeschichte zu entschlüsseln. Darüber hinaus haben diese Objekte vielleicht eine wichtige Rolle bei der Entwicklung unseres Planeten und irdischen Lebens gespielt, da der Einschlag von Asteroiden und Kometen mit organischen Verbindungen in Zusammenhang mit der Entstehung des Lebens gebracht wird. Obwohl solche Kollisionen bei der Entstehung des Sonnensystems häufiger vorkamen, können kleine Objekte nach wie vor auf die Erde treffen und so das Leben, die Natur und Infrastruktur schädigen.

Solche Objekte könnten auch organische Materie zu anderen Planeten und Monden gebracht haben, von denen einige – zum Beispiel der Jupitermond Europa oder der Saturnmond Enceladus – über die erforderlichen Bedingungen für die Entstehung von Lebensformen verfügen können. Aus diesen und vielen weiteren Gründen ist es wichtig, diese Objekte zu beobachten und mehr über sie zu erfahren.

Das ESA-Programm Discovery & Preparation
Das Programm Erkunden & Entdecken (eng. Discovery & Preparation) bildet die Grundlage für die zukünftigen Aktivitäten der ESA und unterstützt die explorative Forschung nach neuen Konzepten. In diesem Rahmen wurden verschiedene Elemente möglicher zukünftiger Missionen zur Erforschung kleiner, extraterrestrischer Objekte untersucht.

Asteroiden und Kometen, deren Umlaufbahnen nahe an die der Erde herankommen oder diese sogar kreuzen, werden als erdnahe Objekte (NEOs) bezeichnet und können eine Einschlagsgefahr darstellen. Um diese Bedrohung abzuschwächen, ist der erste Schritt die Suche nach NEOs und die Kartierung ihrer Flugbahnen. Das Programm Discovery & Preparation unterstützte eine Studie, die mit Star Trackern die Suche nach NEOs erforscht – und sich bereits an Bord vieler Raumfahrzeuge befindet, um nach NEOs zu suchen.

Eine weitere Herausforderung bei nicht-irdischen Objekten besteht darin, dass Staub auf ihren Oberflächen die ankommenden Raumfahrzeuge, Lander und Astronauten beeinträchtigen kann. Die Dusty Plasma Environments-Studie war der erste Schritt bei der Entwicklung einer Reihe von Modellen, mit denen sich die Auswirkungen von staubigem Plasma auf zukünftige Explorationseinheiten berechnen lassen.

Neueste Erkundungssonden und Rover enthalten zwar Minilabore für die In-situ-Forschung, doch können hochmoderne Labore auf der Erde noch weitergehende Tests durchführen. Eine Discovery & Preparation-Studie untersuchte, wie auf der Erde eine Anlage errichtet werden kann, die einen sicheren Umgang mit solchen wertvollen und potenziell gefährlichen Proben, die von diesen Felsbrocken aus dem All stammen, gewährleistet. Die Untersuchung basierte auf früheren Studien zur Rückführung von Mars-Proben (Mars Sample Return).

Bei einer weiteren Studie wurde untersucht, wie eine Sonde sicher auf einem Objekt mit geringer Schwerkraft landen kann. Sie wurde in erster Linie vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durchgeführt, das den MASCOT-Lander für die japanische Asteroidenmission Hayabusa 2 entwickelte. Diese Studie untersuchte die Entwicklung eines zweiten Landers, MASCOT-2, für die Landung auf Didymoon, dem Ziel der ESA-Asteroidenmission Hera.

Hera ist einer der großen Erfolge dieses Programms. Das Missionskonzept wurde auf der Basis zahlreicher Studien konzipiert.

Die Hera-Sonde transportiert unter anderem zwei CubeSats, die sich Didymoon stärker annähern können. Da diese vielseitig, klein und relativ preiswert sind, wurde untersucht, wie CubeSats zur Erforschung kleinerer Raumobjekte eingesetzt werden können. Einige dieser Studien konzentrierten sich speziell auf die Begleiter der Mission Hera.

In einer weiteren zukunftsorientierten Studie geht es darum, wie Astronauten die „Neutral Buoyancy Facility“ der ESA nutzen könnten, um für Flüge zu interplanetaren Objekten zu trainieren, bei denen die Schwerkraft nur sehr schwach vorhanden wäre. Weitere Aktivitäten zum Thema Discovery & Preparation mit Schwerpunkt auf Asteroiden, Kometen und Monden finden Sie im Studienverzeichnis Nebula Library.

ESA-Aktivitäten
Hera ist ein ausgereifter Missionsvorschlag im Rahmen der Aktivitäten der ESA im Bereich Weltraumsicherheit, die es Europa ermöglicht, die Bedrohung durch gefährliche Asteroiden, extreme Sonnenereignisse und Weltraummüll zu verstehen und zu minimieren. Das Planetary Defence Office beobachtet erdnahe Objekte, prognostiziert ihre Flugbahnen, warnt vor möglichen Einschlägen und ist an potenziellen Abwehrmaßnahmen beteiligt.

Im Rahmen der Rosetta-Mission schrieb die ESA bereits Geschichte, als sie einen Kometen umkreiste. Die Sonde Rosetta verblieb mehr als zwei Jahre im Orbit des Kometen 67P / Tschurjumow-Gerassimenko und sammelte Informationen über periodische Kometen. Sie setzte sogar ein Landegerät auf seiner Oberfläche ab, um dieses geheimnisvolle Objekt zu erkunden.

Als Nächstes hat die ESA einen Asteroiden im Visier. Die Europäische Weltraumorgansiation unterzeichnete kürzlich einen Vertrag mit GomSpace Luxemburg über die Entwicklung des ersten Nanosatelliten, der einem Asteroiden begegnen soll. Der Miniaturised Asteroid Remote Geophysical Observer (M-ARGO) wird ein 12-teiliger CubeSat mit eigenem Antriebssystem sein. Die Finanzierung erfolgt durch das General Support Technology Programme (GSTP) der ESA. Hiermit wird die Weiterentwicklung eines Tools gefördert, das zukünftige ESA-Lander-Missionen durch die Modellierung von Oberflächen kleiner Himmelskörper in unserem Sonnensystem und die Bereitstellung fotorealistischer Bilder unterstützen wird.

Durch die Untersuchung von drei Gesteinsproben, die von der japanischen Hayabusa-Mission vom Asteroiden Itokawa zurück zur Erde gebracht wurden, ist die ESA bereits an der Asteroidenforschung beteiligt. Dies hilft uns dabei,  mehr über die Oberflächenumgebung von Asteroiden zu lernen.

Planetenmissionen tragen auch zu unserem Verständnis von extraterrestrischen Objekten bei. Bei der Umkreisung des Mars mit Mars Express und dem ExoMars Trace Gas Orbiter konnte die ESA die Marsmonde Phobos und Deimos beobachten. Die JUICE-Mission (JUpiter ICy Moons Explorer) soll drei der größten Monde des Jupiters – Ganymed, Europa und Callisto – untersuchen, um festzustellen, ob einer von ihnen bewohnbar sein könnte.

Doch ist es nicht unbedingt erforderlich, in die Nähe dieser Objekte zu gelangen, um mehr über sie zu erfahren. Die Weltraumteleskope der ESA, darunter Hubble, haben zahlreiche kleine Himmelskörper im gesamten Sonnensystem fotografiert, um mehr über ihre Eigenschaften und Flugbahnen zu erfahren. Das Hubble-Teleskop nahm kürzlich ein Bild eines seltenen Asteroiden auf, der sich langsam selbst zerstört; Gaia sammelte Informationen über mehr als 14.000 Asteroiden; Herschel entdeckte Wasserdampf um den Zwergplaneten Ceres und das Infrarot-Weltraumobservatorium (ISO) stellte fest, dass in unserem Sonnensystem doppelt so viele Asteroiden unterwegs sein könnten, als bisher angenommen.

Projekte anderer Raumfahrtbehörden
Neben der Landung auf zwei verschiedenen Asteroiden mit ihren Missionen Hayabusa und Hayabusa2 plant die japanische Raumfahrtbehörde JAXA derzeit eine Mission zur Untersuchung der beiden Monde des Mars, Phobos und Deimos. Im Rahmen der Mission „Martian Moons eXploration“ (MMX) ist sogar die Rückführung von Proben eines Mondes zur Erde geplant. Auch die NASA hat in der Vergangenheit extraterrestrische Objekte besucht, wobei die Dawn-Mission die erste war, die einen Zwergplaneten – Ceres – umkreiste und auch den größten Asteroiden im Asteroidengürtel, VESTA, besuchte. Dawn entdeckte, dass es unter der Oberfläche von Ceres Reste eines flüssigen Ozeans geben könnte und fand organisches Material. Außerdem wurde bestätigt, dass Vesta der Ursprung vieler Meteoriten auf der Erde ist.

Die US-amerikanische Stardust-Mission sammelte Staub vom Kometen Wild-2. Die daraus gewonnen Erkenntnisse haben zu dem Schluss geführt, dass die Entstehungsgeschichte der Kometen umgeschrieben werden muss. Deep Impact besuchte den Kometen Tempel 1. Dabei wurde ein Projektil (Impaktor) in die Flugbahn des Kometen gebracht, das dort einschlug und Materialien wie Wassereis und organische Substanz freilegte. Die Ergebnisse der Mission deuten darauf hin, dass Kometen eine wesentliche Rolle bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gespielt haben könnten.

Aktuell umkreist die Raumsonde OSIRIS-REx der NASA einen Asteroiden und soll Gesteinsproben sammeln und zur Erde zurückzubringen. Davon erhoffen sich die Wissenschaftler, mehr über die Entstehung des Sonnensystems und des Lebens zu erfahren. Die kanadische Weltraumbehörde (CSA) beteiligte sich ebenfalls an OSIRIS-Rex. Sie stellen ein Instrument zur Verfügung, das die Oberfläche des Asteroiden kartiert, so dass Wissenschaftler einen geeigneten Probenentnahmeort auswählen können. Die CSA entwickelte auch den erdnahen Objektüberwachungssatelliten (NEOSSat), dessen Ziel es ist, Asteroiden, die der Erde eines Tages gefährlich nahe kommen könnten, zu entdecken, zu verfolgen und zu katalogisieren.

Und nicht nur die Raumfahrtagenturen sind daran beteiligt, mehr über NEOs zu erfahren – auch die Europäische Südsternwarte (ESO) beschäftigt sich mit dieser Aufgabe. Vor kurzem entdeckte das Very Large Telescope der ESO einen Doppelasteroiden, der an der Erde vorbeiraste. Dies bot eine gute Gelegenheit, um die Zusammenarbeit der Weltraumorganisationen beim Auftauchen eines gefährlichen erdnahen Objekts (NEO) zu üben. Koordiniert wurde das Projekt vom International Asteroid Warning Network (IAWN), einer Zusammenarbeit vieler Weltraumorganisationen zum Schutz der Erde vor NEOs.

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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)

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Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Im Rahmen des New Frontiers Programm plant die NASA, eine Sonde mit dem Namen OSIRIS-REx (Origins-Spectral Interpretation-Resource Identification-Security-Regolith Explorer) zum erdnahen Asteroiden 1999 RQ36 zu schicken. Dort soll sie unter anderem mit einem Roboterarm Proben aus dem Himmelskörper entnehmen und diese in einer Rückkehrkapsel verstauen. Außerdem hat sie die Aufgabe, 1999 RQ36 zu kartographieren und mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen.

Die Sonde, die vom Aufbau her dem Kometenforscher Stardust ähnelt, soll 2016 starten und im Jahre 2020 den Asteroiden erreichen. Nachdem sie dort alle Aufgaben erfüllt hat, soll sie den Rückflug zur Erde antreten und dann 2023 in Utah landen. Die gesammelten Proben sollen dann Wissenschaftlern übergeben werden, die diese untersuchen.

1999 RQ36 hat einen durchschnittlichen Durchmesser von 510 Metern und bewegt sich in etwa 436 Tagen einmal um die Sonne. Er wurde am 11. September 1999 im Rahmen des LINEAR-Projekts entdeckt, welches die Aufgabe hat, erdnahe Asteroiden zu finden und ihre Umlaufbahn zu bestimmen. Außerdem soll es mögliche Kollisionen mit der Erde berechnen.

Ein Aspekt, den OSIRIS-REx genauer untersuchen soll, ist der Jarkowski-Effekt. Dieser entsteht, wenn eine Seite des Asteroiden durch Sonnenstrahlung stark aufgeheizt wird. Diese Energie wird absorbiert und als Hitze wieder abgegeben. Dadurch wird die Umlaufbahn des Himmelskörpers auf lange Zeit gesehen verändert.

OSIRIS-REx ist bereits die dritte Mission des New Frontiers-Programms. Die erste, New Horizons, befindet sich derzeit auf dem Weg zum Pluto. Die zweite Mission wird derzeit auf den Start vorbereitet. Die Juno genannte Sonde soll im August dieses Jahres in Richtung Jupiter starten.

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• OSIRIS-REx

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