HAYABUSA-2
Gespanntes Warten auf Proben von Ryugu
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
astronews.com
4. Dezember 2020

Gespanntes Warten in Australien und an Instituten in Japan und Deutschland: Am Wochenende soll die Sonde Hayabusa-2 an der Erde vorüberfliegen und eine Kapsel mit Material des Asteroiden Ryugu abwerfen. Von der Analyse der Proben erhoffen sich die Forschenden ganz neue Erkenntnisse über diese Art von Asteroiden. Hayabusa-2 soll anschließend noch einen weiteren Asteroiden ansteuern.

Mit der Sonde Hayabusa-2 soll am Wochenende eine Probenkapsel mit Material des Asteroiden Ryugu zurück zur Erde gebracht werden. Bild: DLR (CC-BY 3.0) [Großansicht]

Erstmals werden am Abend des 5. Dezember 2020 Proben von einem erdbahnkreuzenden Asteroiden zurück auf der Erde erwartet. Bereits im Februar und Juli 2019 hatte die Sonde Hayabusa-2 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 Hayabusa-2 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.

"Dies ist ein historischer Moment für die Weltraumforschung. Ich wünsche JAXA viel Glück für dieses außergewöhnliche Landemanöver!", sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. "JAXA ist seit langem einer der wichtigsten internationalen Partner des DLR. Nirgendwo wurde dies deutlicher, als im Oktober 2018 der vom DLR und den französischen Kollegen der CNES entwickelte Lander MASCOT im Rahmen der JAXA-Mission Hayabusa2 auf dem Asteroiden Ryugu landete. Ich bin mir sicher, dass nun mit der Analyse der Proben von Ryugu dank JAXA ein weiteres erkenntnisreiches Kapitel der internationalen Asteroidenforschung beginnen wird."

 Die Abtrennung der Landekapsel von der Raumsonde Hayabusa-2 wird am 5. Dezember 2020 um 6:30 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, 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 ein für Radar "sichtbarer" Fallschirm ausgelöst, der vordere Hitzeschild abgesprengt und die 40 Zentimeter lange Kapsel schließlich zwischen 18:47 und 18:57 Uhr 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.

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 Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) 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.

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."

Da zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Hayabusa-2 an der Erde noch etwa die Hälfte des Treibstoffs, das Edelgas Xenon, für das Ionentriebwerk vorhanden sein ist, kann Hayabusa-2 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 Hayabusa-2-Mission vertiefen werden. Bis 2031 soll die Raumsonde mit zwischenzeitlich zwei weiteren Erdvorbeiflügen zur Bahnanpassung ihr Ziel erreichen.

Hayabusa-2 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.

Update (5. Dezember 2020, 21.10 MEZ): Die Kapsel mit Material des Asteroiden Ryugu, das die Sonde Hayabusa-2 genommen hatte, ist am Abend wie vorgesehen in Australien niedergegangen. Soeben hat die japanische Raumfahrtbehörde Jaxa bestätigt, dass die Kapsel in der vorgesehenen Landezone gefunden wurde.