Kategorie Innovation & Technologie - 30. Juni 2020

Asteroid Day 2020: Was wissen wir über die Boten von Tod & Leben?

Die Erkundung des Weltalls und seiner Objekte liefert uns seit Jahrzehnten spektakuläre Bilder und Geschichten. Denken wir nur an die ikonischen Mondlandungen, die Reise der Voyager, das Vordringen zum Mars und die imposante Bilderflut von Hubble. All das hat uns als Menschheit einiges gelehrt über die Weite des Alls und den Ursprung der Erde, hat Stoff für tausende Wissenschaftler und viele Filme geliefert. Aber was ist mit den zig anderen, sehr viel kleineren Objekten, die sich in unserem Sonnensystem befinden?

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. Wozu diese Aufwand?

Anlässlich des Asteroid Days, der von den Vereinten Nationen 2016 offiziell zum weltweiten Bildungstag erklärt wurde, um über Asteroiden aufzuklären, sollen die zahlreichen Aktivitäten der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA sowie Projekte anderer Raumfahrtbehörden zur Erforschung von Asteroiden, Kometen und Monden beleuchtet werden. Der Asteroid Day feiert am 30. Juni 2020 seinen sechsten Jahrestag und hat nach wie vor zum Ziel, gleichermaßen auf die Gefahren aus dem Weltall als Naturgewalt aufmerksam zu machen und auf die Bedeutung von Asteroiden hinzuweisen. Zentrale Fragen dabei: Wie können Verfahren zum Schutz der Menschheit vor Asteroideneinschlägen entwickelt und künftige Erkundungsmissionen erleichtert werden?

Zudem soll so das öffentliche Bewusstsein für Asteroiden und ihre Rolle in unserem Sonnensystem – coronabedingt heuer nur online – geschärft und die Notwendigkeit und der Nutzen der Asteroidenforschung populärer gemacht werden.

Vor nunmehr 40 Jahren konnte der Nachweis erbracht werden, dass ein Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren die Dinosaurier auslöschte. Ein riesiger Asteroid traf dort auf die Erde, wo heute der Golf von Mexiko und die Yukatan-Halbinsel liegen. Praktisch gleichzeitig mit diesem Volltreffer löschte ein Massensterben viele verschiedene Arten aus, darunter auch die Dinosaurier, die etliche Jahrmillionen lang das Leben auf der Erde geprägt hatten.

Rund 100 Tonnen extraterrestrischen Materials fallen tagtäglich auf die Erde. Meist in Form von Staub, hin und wieder aber auch in Form größerer Fragmente, den Meteoriten. Diese sind meist von Asteroiden, nur wenige stammen vom Mars oder dem Mond.

Asteroiden verursachen abseits regelmäßiger Hybris des Boulevards aber nicht nur Zerstörung, wenn sie auf der Erde einschlagen. Sie haben möglicherweise auch eine zentrale Rolle für den Ursprung des Lebens auf der Erde gespielt. Einschläge von Asteroiden und Kometen mit organischen Verbindungen werden von der Forschung in Zusammenhang mit der Entstehung des Lebens gebracht.

Asteroiden und Kometen stammen aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems. Sie können nun auch dazu beitragen, die Entstehungsgeschichte unseres Planeten zu entschlüsseln. 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. Aus diesen und vielen weiteren Gründen ist es wichtig, diese Objekte weiterhin zu beobachten und mehr über sie zu erfahren.

Erkunden & Entdecken

Das Programm Erkunden & Entdecken (englisch Discovery & Preparation) bildet die Grundlage für die zukünftigen Aktivitäten der ESA und unterstützt die explorative Forschung nach neuen Konzepten für zukünftige Missionen zur Erforschung kleiner, extraterrestrischer Objekte.

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 ein erste Schritt bei der Entwicklung einer Reihe von Modellen, mit denen sich die Auswirkungen von staubigem Plasma auf zukünftige Erkundungseinheiten 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 Hayabusa2 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, von denen einige in der nachstehenden Zeitleiste aufgeführt sin

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.

Rosetta und der Komet 67P/ Tschurjumow-Gerassimenko.

Rosetta und der Komet 67P/ Tschurjumow-Gerassimenko. © ESA

ESA Aktivitäten

Hera ist eine Mission im Rahmen des Weltraumsicherheitsprogramms der ESA, das Europa ermöglicht, die Bedrohung durch gefährliche Asteroiden, extreme Sonnenereignisse und Weltraummüll zu verstehen und zu minimieren. Die Hera-Mission soll, gemeinsam mit der NASA, Technologien zur Bahnablenkung von Asteroiden testen. Das Planetary Defence Office der ESA wiederum 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 Planeten 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.

Mikroskopische Darstellung einer Gesteinsprobe vom Itokawa.

Mikroskopische Darstellung einer Gesteinsprobe vom Itokawa. © ESA

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.

Phobos, aufgenommen von Mars Express.

Phobos, aufgenommen von Mars Express. © ESA

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.

Tiefe Aufnahme des Universums von Hubble, „photogebombt“ von Asteroiden, die weiße Streifen auf der Aufnahme hinterließen

Tiefe Aufnahme des Universums von Hubble, „photogebombt“ von Asteroiden, die weiße Streifen auf der Aufnahme hinterließen. © ESA

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.

Dawn besucht Vesta

Dawn besucht Vesta. © ESA

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.

INFObox: Das Bundesministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie (BMK) ist zugleich auch Weltraumministerium und investiert jährlich rund 70 Millionen Euro in den Weltraumsektor. Unter Einrechnung der EU-Flagschiffprogramme Copernicus, Galileo/EGNOS und H2020 liegt Österreichs Beitrag bei etwa 100 Millionen Euro pro Jahr. Österreich finanziert Programme der ESA mit und ermöglicht österreichischen Betrieben so, sich für Aufträge im Rahmen der ESA-Missionen zu bewerben.