Die Raumsonde Hera der Europäischen Weltraumorganisation ist unterwegs, um die Auswirkungen der NASA-Mission DART 2022 auf den Asteroiden Dimorphos zu bewerten. DART prallte mit einer Geschwindigkeit von etwas mehr als 6 Kilometern pro Sekunde auf den Asteroiden, schleuderte eine Trümmerwolke hoch und bremste ihn leicht ab. Die von Hera durchgeführte detaillierte Nachkollisionsuntersuchung soll uns Aufschluss darüber geben, wie effektiv der kinetische Aufprall war. Dies wird in die Gestaltung planetarer Verteidigungsmissionen einfließen, falls wir die Erde gegen eine Asteroidenbedrohung verteidigen müssen.
Eine SpaceX Falcon 9-Rakete mit Hera startete am 7. Oktober von Cape Canaveral und befindet sich nun auf einer Reise über einen Vorbeiflug am Mars im Jahr 2025 zum Asteroiden Didymos und seinem winzigen Mond Dimorphos. Die Ankunft im binären Asteroidensystem ist für Dezember 2026 geplant.
DART traf im Jahr 2022 auf Dimophos mit einem Durchmesser von 151 Metern, verringerte seine Geschwindigkeit um 2,7 Millimeter pro Sekunde und veränderte damit im Laufe der Zeit seine Umlaufbahn um die Sonne. Es gibt jedoch noch viel über den Einschlag und das Ziel von DART zu lernen, bevor seine kinetische Impaktortechnik ernsthaft gegen einen ankommenden Asteroiden eingesetzt werden kann. „Wir müssen die Masse von Dimorphos messen, um zu wissen, wie effektiv die Einschlagtechnik wirklich ist, und um künftige Verwendungsmöglichkeiten vorschlagen zu können“, sagte ESA-Projektwissenschaftler Michael Kueppers bei einer Pressekonferenz am 2. Oktober.
„Dies ist das erste Mal, dass CubeSats autonom um einen anderen Körper herum operieren.“ —Michael Kueppers, ESA
Die Kosten der Hera-Mission betragen 363 Millionen Euro (398 Millionen US-Dollar). Die Raumsonde wurde trotz der COVID-19-Pandemie innerhalb einer knappen Frist von vier Jahren gebaut und war in 18 europäische Länder involviert. Es trägt eine Reihe von 12 Nutzlasten und wird die durch DART verursachte Kraterbildung oder Verformung des Asteroiden untersuchen und Erkenntnisse darüber liefern, wie die Energie des Einschlags verteilt wurde, und ein besseres Verständnis des Aufprallprozesses ermöglichen. Außerdem werden die innere Struktur des Asteroiden sowie die lokale Umgebung und das Trümmerfeld untersucht. Diese Trümmer könnten später Meteorschauer auf dem Mars verursachen und sogar die Erde erreichen.
Hera „geht dann zurück zum Tatort und holt sich alle wissenschaftlichen und technischen Informationen über diese Asteroiden, um unsere physikalischen Modelle zu validieren“, sagte Ian Carnelli, Hera-Projektmanager bei der ESA, während des Briefings.
Wie Hera einen Asteroiden untersuchen wird
Es wird jedoch nicht einfach sein, näher heranzukommen und die Asteroiden einzuschätzen. Da die Schwerkraft von Dimorphos vernachlässigbar ist und etwa 200.000 Mal schwächer als die der Erde ist, wird die Raumsonde den Asteroiden nicht im üblichen Sinne umkreisen. Hera wird um den kombinierten Schwerpunkt oder Baryzentrum des Doppelsternsystems operieren und dabei auf Techniken der Rosetta-Mission aufbauen, die vor einem Jahrzehnt den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko besuchte. Dies wird es ermöglichen, eine Reihe hyperbolischer Bögen im Abstand von 20 bis 30 Kilometern zu verwenden, um ein globales Bild zu erhalten, die Masse zu bestimmen und thermische und dynamische Eigenschaften zu verstehen. Dann wird es komplexer.
Hera wird zwei CubeSats, Milani und Juventas, einsetzen, um die Studie nach etwa vier Wochen auf dem Didymos-System abzuschließen. „Zum ersten Mal werden wir einen solchen Körper mit drei Raumfahrzeugen parallel untersuchen“, erklärt Küppers. „Und dies ist das erste Mal, dass CubeSats autonom um einen anderen Körper herum operieren.“
Milani verfügt über einen Hyperspektral-Imager und einen Detektor für Staub und flüchtige Substanzen. Juventas trägt ein Radar, das die innere Struktur des Asteroiden kartieren wird. Beide nutzen einen Kaltgasantrieb. Das Trio wird immer näher an Dimorphos vorbeifliegen und schließlich Bilder ausgewählter Gebiete mit einer Auflösung von 10 Zentimetern zurücksenden.
Nachdem Milani und Juventas ihre wichtigsten wissenschaftlichen Ziele erreicht haben, werden sie versuchen, auf Dimorphos zu landen. Beide Geräte sind nicht für die Landung konzipiert, sondern werden sich mit relativen Geschwindigkeiten von einigen Zentimetern pro Sekunde nähern und ihren Betrieb hoffentlich fortsetzen, sobald sie an der Oberfläche sind. Ebenso könnte Hera am Ende ihrer sechsmonatigen Hauptmission auf dem größeren Asteroiden Didymos landen. Die Details würden noch ausgearbeitet, sagt Küppers.
Orbitale Herausforderungen bieten auch Chancen. Obwohl Hera ausschließlich für den Betrieb durch Bodenteams konzipiert ist, verfügt es über ein hohes Maß an Autonomie an Bord, indem es eine Reihe von Daten nutzt, um die Umgebung zu bestimmen und auf die gleiche Weise wie ein selbstfahrendes Auto zu reagieren. Ein Navigationsmodus ist die autonome Merkmalsverfolgung, die es Hera ermöglicht, Felsen und Krater abzubilden, um die Lage und Flugbahn des Raumfahrzeugs relativ zum Asteroiden zu beurteilen. Dies wird vollständig getestet, sobald Heras Hauptziele erreicht sind.
Hera wird den Weg für zukünftige Projekte ebnen, die weit über einfaches wissenschaftliches Feedback hinausgehen. Carnelli stellte fest, dass die Mission das Budget unterschritt und die Einsparungen zu Recht für weitere Asteroidenabenteuer verwendet wurden. Die Mittel ermöglichten den Start der Ramses-Mission, einer leichteren Version von Hera, die dem berüchtigten Asteroiden Apophis entgegenfliegen wird, wenn dieser im Jahr 2029 auf 32.000 km an die Erde herankommt. Gemeinsam werden Hera, DART und zukünftige Missionen uns bei der Entwicklung der Werkzeuge helfen benötigt, um die Erde vor Bedrohungen in unserer kosmischen Nachbarschaft zu schützen.
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