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Kapsel mit Proben des Asteroiden Ryugu gelandet |
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Die Hayabusa2-Probenkapsel ist erfolgreich im australischen Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt gelandet. JAXA konnte die Kapsel per Helikopter am 5. Dezember 2020 um 20:47 Uhr (MEZ) finden und diese anschliessende bergen.
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Erstmalige Analyse von Material des erdbahnkreuzenden Asteroiden Ryugu. |
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Hayabusa2 ist eine der komplexesten Missionen der Raumfahrtgeschichte - und setzt ihre Reise fort zu einem weiteren erdnahen Asteroiden. |
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Hayabusa2 - Coming Home!
Erstmals werden am Abend des 5. Dezember 2020 (MEZ) Proben von einem erdbahnkreuzenden Asteroiden zurück auf der Erde erwartet. Bereits im Februar und Juli 2019 hatte die Sonde Hayabusa2 der japanischen Raumfahrtagentur JAXA in zwei aussergewöhnlichen Touchdown-Manövern Material des Asteroiden Ryugu eingesammelt: viereinhalb Milliarden Jahre alte Fragmente aus der frühesten Zeit des Sonnensystems. Nun wird sie diese Proben, sicher verstaut in einer Landekapsel, nach insgesamt 5,25 Milliarden zurückgelegten Reisekilometern, im Vorbeiflug an der Erde abstossen. Das Landegebiet liegt in der Nähe von Woomera in Südaustralien. Als Teil der Mission erkundete im Oktober 2018 der deutsch-französische Lander MASCOT Ryugus Oberfläche und zeigte einen fragilen kosmischen 'Schutthaufen' mit viel Geröll, Steinen, aber fast ohne Staub. Nach dem Abtrennen des Probencontainers setzt die Sonde Hayabusa2 ihre Forschungsreise fort und steuert 2031 einen weiteren erdnahen Asteroiden an. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird voraussichtlich ab 2022 an der Analyse der Ryugu-Proben mitwirken.
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Auf Kollisionskurs mit der Erde
Die Abtrennung der Landekapsel von der Raumsonde Hayabusa2 wird am 5. Dezember 2020 um 6:30 Uhr (MEZ) in etwa 220.000 Kilometer Entfernung von der Erde erfolgen - das ist etwas mehr als die halbe Entfernung Erde-Mond. Kurz danach, zwischen 7:30 und 10 Uhr (MEZ), führt die Sonde ein weiteres Manöver durch, um vom Kollisionskurs mit der Erde weg und auf eine Flugbahn an ihr vorbei zu gelangen. Sobald die Probenkapsel, langsam um die eigene Achse rotierend, mit einer Geschwindigkeit von zwölf Kilometer pro Sekunde in 120 Kilometer Höhe in die Erdatmosphäre eintritt, wird sie durch die Lufthülle bei grosser Hitzeentwicklung abgebremst. Sieben bis elf Kilometer über Australien wird zwischen 18:30 Uhr und 18:33 Uhr (MEZ) ein für Radar 'sichtbarer' Fallschirm ausgelöst, der vordere Hitzeschild abgesprengt und die 40 Zentimeter lange Kapsel schliesslich zwischen 18:47 und 18:57 Uhr (MEZ) im Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt aufsetzen. Während des Flugs am Fallschirm werden bereits Signale zur Ortung der 16 Kilogramm schweren Kapsel gesendet. Ein Bergungsteam wird dann in einem Hubschrauber über das Landegebiet fliegen, um die Kapsel anhand der Ortungssignale aufzufinden und in einem aufwendigen Ablauf zu bergen. In Australien ist es zu dieser Zeit bereits früher Morgen rund um den Sonnenaufgang.
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Von der Wüste ins Labor
Nach der Bergung in der australischen Wüste, wird die Kapsel zunächst auf ihren Zustand untersucht. Anschliessend werden die Proben in der noch verschlossenen Landekapsel im Flugzeug nach Japan gebracht, wo sie vom Flughafen Tokio-Haneda in ein Labor des JAXA-Forschungszentrums ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) im nahe Tokio gelegenen Sagamihara überführt werden. Erst dort wird nach einem über Jahre entwickelten Plan an die Kapsel ein Mechanismus angebracht, ohne den die Kapsel zuvor nicht geöffnet werden kann. Die Öffnung erfolgt robotisch in einem Reinraum-Labor in einer Vakuum-Kammer, in der die Asteroidenproben in spezielle Probenbehälter umgebettet werden. Zunächst werden die einzelnen Bestandteile der auf die Erde gebrachten Asteroidenproben kuratiert und ein erstes Mal beschrieben, ehe ab Mitte 2021 mikroskopische, mineralogische und geochemische Untersuchungen stattfinden. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof schafft momentan in einem neuen Labor Untersuchungsmöglichkeiten mit dem Schwerpunkt auf spektroskopischen Analysen und plant, ab 2022 an der Untersuchung von Proben mitzuwirken.
Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems
Der knapp einen Kilometer grosse Asteroid Ryugu gehört zu den 'Near-Earth Objects' (NEOs), also Asteroiden oder Kometen, die der Erdbahn nahe kommen oder diese schneiden, wobei Ryugu dabei nie in unmittelbare Nähe der Erde gelangt und deshalb keine Gefahr darstellt. Bisherige Ergebnisse zeigten, dass Ryugu als Bindeglied der Planetenbildung ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems vor rund 4,5 Milliarden Jahren ist. Der kohlenstoffreiche C-Typ-Asteroid besteht durch und durch aus hochporösem Material und hat sich wahrscheinlich grösstenteils aus den Bruchstücken eines durch Einschläge zertrümmerten Mutterkörpers gebildet. Die hohe Porosität und der damit verbundene geringe innere Zusammenhalt der Gesteinsbrocken sorgen dafür, dass solche Körper beim Eintritt in die Erdatmosphäre vermutlich in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen. Deshalb lassen sich von dieser Klasse kohlenstoffreicher Asteroiden nur sehr selten Meteoriten auf der Erde finden und analysieren, weil die Atmosphäre tendenziell einen höheren Schutz vor ihnen bietet. Doch gerade deshalb ist die Untersuchung der Ryugu-Proben auf der Erde wissenschaftlich besonders bedeutend: Die Forschenden erhoffen sich von den Untersuchungen wichtige Hinweise, wie Asteroiden dieses Typs, über deren Eigenschaften und Zusammensetzung wenig bekannt ist, im Falle einer drohenden Kollision in Zukunft abgelenkt werden könnten.
"Am Ende dieser ganz aussergewöhnlichen Mission Proben von einem 4,5 Milliarden Jahre alten Asteroiden auf der Erde zu haben und sie vielleicht sogar bald in unseren DLR-Laboren untersuchen zu können, ist für uns alle ein Höhepunkt in unserem Forscherleben", drückt Prof. Heike Rauer, Leiterin des DLR-Instituts für Planetenforschung, ihre Begeisterung für die bevorstehende Ankunft der Ryugu-Proben auf der Erde aus. "Es ist schon herausragend, was wir mit Raumsonden und Landemodulen an den Körpern des Sonnensystems herausfinden können, aber es macht einen Riesenunterschied, wenn wir Proben hier auf der Erde haben und in vielen grossen Laboren untersuchen können, und zwar auch noch in ein paar Jahrzehnten, wenn die Analytik viel weiter entwickelt sein wird."
Hayabusa2 fliegt weiter zu einem schnell rotierenden Asteroide
Da zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Hayabusa2 an der Erde noch etwa die Hälfte des Treibstoffs, das Edelgas Xenon, für das Ionentriebwerk vorhanden sein ist, kann Hayabusa2 weiter auf einer Umlaufbahn um die Sonne verbleiben und 2031 noch einen weiteren Asteroiden besuchen, den nur 40 Meter grossen und extrem schnell rotierenden erdnahen Asteroiden 1998 KY26. Ein Objekt mit diesen Eigenschaften wurde bisher noch nie von einer Raumsonde besucht. Die Forschenden erwarten, dass diese vergleichenden Beobachtungen die bereits gewonnenen Erkenntnisse aus der Hayabusa2-Mission vertiefen werden. Bis 2031 soll die Raumsonde mit zwischenzeitlich zwei weiteren Erdvorbeiflügen zur Bahnanpassung ihr Ziel erreichen.
Hayabusa2 startete am 3. Dezember 2014 vom japanischen Tanegashima Space Center und erreichte im Sommer 2018 den Asteroiden Ryugu. Am 3. Oktober 2018 erkundete der deutsch-französische Lander MASCOT mit drei Hüpfern in drei Asteroidentagen Ryugus Oberfläche. Mit zwei Touchdown-Manövern sammelte die Muttersonde anschliessend Proben, die nun auf der Erde landen. Die Vorgängermission Hayabusa brachte bereits 2010 insgesamt 1500 Partikel des Asteroiden Itokawa zurück zur Erde.
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.
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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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Über die Mission Hayabusa2 und MASCOT
Hayabusa2 (Wanderfalke) 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.
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| Quelle:
Text Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 3. Dezember 2020 |
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