Hüpfendes Messgerät nimmt erstmals Bodenproben auf einem Asteroiden
Hüpfendes Messgerät nimmt erstmals Bodenproben auf einem Asteroiden
Der Asteroidenlander MASCOT, der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entwickelt wurde, fliegt 2014 mit der japanischen Raumsonde Hayabusa-2 zum Asteroiden 1999 JU 3, um dort die Oberfläche zu untersuchen. Der Lander kann dank eines speziellen Mechanismus hüpfen und bis zu 70 Meter zurücklegen.
Foto: DLR
Die Reise zum Asteroiden 1999 JU3 wird vier Jahre dauern. Als Träger fungiert die japanische Raumsonde Hayabusa-2, die Analysetechnik stellen Deutschland und Frankreich. Ein entsprechendes Abkommen unterzeichneten die Chefs des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der französischen Raumfahrtagentur CNES, Prof. Johann-Dietrich Wörner und Jean-Yves Le Gall, auf der Paris Air Show in Le Bourget.
Die Reise zu dem Asteroiden wird vier Jahre dauern. Die Landung ist für 2018 geplant. Wenn sich die japanische Raumsonde in etwa 100 Meter über dem Asteroiden befindet, wird der vom DLR entwickelte MASCOT ausgeklinkt und landet auf der Oberfläche. Dafür wird die Sonde zuvor das mögliche Landungsgebiet genau erkunden.
Dabei ist wichtig, den richtigen Moment zum Ablösen der Sonde zu ermitteln. Denn einen letzten kurzen Meter muss MASCOT ganz alleine zurücklegen. Und dies ist einer der wichtigsten und entscheidendsten Momente. Damit MASCOT diese Aufgabe schafft, werden Tests im Bremer Fallturm des DLR durchgeführt. „MASCOT fällt im freien Fall aus etwa hundert Metern Höhe auf den Asteroiden „, erläutert Projektleiterin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrt für Raumfahrtsysteme in Bremen. Sensoren sorgen dann dafür, dass MASCOT weiß, wo oben und unten ist, sich orientiert und gegebenenfalls aufrichtet.
Vier Instrumente in einem Schuhkarton
Nur ein Schuhkarton groß ist MASCOT mit Abmessungen von 30 x 30 x 20 cm. Das Landemodul hat ein Gewicht von etwa zehn Kilo und kann etwa drei Kilo schwere Nutzlasten transportieren. Seine Struktur selbst ist mit 450 Gramm extrem leicht und zugleich hochsteif und schützt ihn doch bei einem Aufprall auf den Himmelkörper. Denn das verwendete Material von speziellen 0,125 mm dünnen CFK-Schichten, kombiniert mit einem Schaumkern bzw. Laminat, bildet eine leichte aber hochsteife Struktur.
Die Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeln den Asteroidenlander MASCOT. Der Lander wird mit der japanischen Raumsonde Hayabusa-2 zum Asteroiden 1999 JU 3 fliegen und dort 2018 auf der Oberfläche aufsetzen.
Quelle: DLR
Sein Innenleben besteht aus vier Messinstrumenten. Frankreich steuert einen Infrarot-Spektrometer bei, der die Zusammensetzung der Asteroidenoberfläche analysiert. Ein Magnetometer ermöglicht die Untersuchung des Magnetfeldes, bereitgestellt von der TU Braunschweig. Das Institut für Planetenforschung des DLR steuert zwei Instrumente für die Mission bei. Eine Weitwinkelkamera soll Landeplatz und Feinstruktur des Bodens aufnehmen, ein Radiometer wird die Temperatur der Oberfläche messen.
DLR-Mechatronik lässt MASCOT hüpfen
Das Besondere an dieser Mission ist, dass der Asteroid an mehreren verschiedenen Stellen innerhalb kürzester Zeit untersucht werden kann. Das DLR-Institut für Robotik und Mechatronik hat einen speziellen Mechanismus entwickelt, der MASCOT nach einer Untersuchung etwa 10 bis 70 Meter weit zur nächsten Stelle hüpfen lässt. An den verschiedenen Stellen wird MASCOT eine Messungssequenz durchführen und dann weiterspringen. Auch während des Sprungs selbst kann beispielsweise eine Magnetfeldbestimmung durchgeführt werden. Während des Tages ist MASCOT mit der Sonde verbunden und steht in Kontakt. In der Nacht bestehen diese Kontakte nicht, trotzdem werden Messungen weitergeführt.
Die Mission wird genau zwei Asteroidentage und -nächte lang andauern. Auf der Erde sind dies 16 Stunden. In diesen 16 Stunden werden die Ergebnisse der Bodenproben an das Kontrollzentrum des DLR gesendet. Mehr Zeit bleibt MASCOT auch nicht: Denn der Strom der einzigen Lithium-Ionen-Batterie geht nach 16 Stunden zur Neige, dann müssen die Untersuchungen beendet sein. „Das klingt nach wenig. Aber für den Nutzen, den MASCOT liefern soll, ist das genug“, versichert der Systemingenieur Ross Findlay aus Bremen.
Hayabusa bringt Bodenproben zur Erde
Doch obwohl MASCOT auf dem Asteroiden bleiben wird, werden einige Bodenproben zur Erde zurückkommen. Denn die Raumsonde Hayabusa-2 wird über eine Art Saugrüssel Bodenproben aufnehmen, die sie selbst durch Projektil-Geschosse vom Asteroiden-Boden löst. Diese können dann nach Rückkehr der Sonde auf der Erde intensiv untersucht werden.
Damit die Mission ein Erfolg wird, haben sich das deutsche DLR und die japanische Raumfahrtagentur JAXA zusammengeschlossen. Die Vorbereitung dieser Mission begann bereits im Oktober 2012. Damals unterzeichneten das DLR und JAXA ein entsprechendes Memorandum of Understanding. Darin wurde vereinbart, den deutschen Lander MASCOT mit der japanischen Sonde Hayabusa2 zum Asteroiden 1999 JU 3 zu bringen.
Asteroid besteht kaum verändert schon 4,5 Mrd. Jahre
Asteroid 1999 JU 3 wurde für die Mission ausgewählt, weil er aus wenig verändertem, 4,5 Milliarden Jahre altem Material besteht. „Außerdem zeigen Messungen von der Erde aus, dass das Gestein des Asteroiden eventuell einmal mit Wasser in Berührung gekommen ist“, erläutert Prof. Ralf Jaumann, DLR-Planetenforscher und wissenschaftlicher Sprecher zu den Experimenten auf dem Lander. „MASCOT soll mit seinen Messungen direkt auf dem Boden die Referenzdaten von der Oberfläche liefern, um später die von Hayabusa-2 zurückgebrachten Proben im richtigen Kontext interpretieren zu können.“
Da 1999 JU 3 zu einem Typ Asteroiden gezählt wird, der zu den häufigsten unter den erdnahen Asteroiden zählt, können Aussagen über dessen Beschaffenheit wichtig werden, falls einmal ein Asteroid auf Kollisionskurs in Richtung Erde fliegt.
Ein Beitrag von:
