Asteroiden, Kometen und Monde

Wir haben viel von der Reise zum Mond und noch viel mehr vom Besuch anderer Planeten gelernt, aber was ist mit den anderen kleinen Objekten, die sich in unserem Sonnensystem befinden? Eine Information der Europäischen Raumfahrtagentur (European Space Agency, ESA).

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.