Hayabusa 2 Mission: Asteroiden enthüllen die Geschichte des Sonnensystems

Die Sonde bildet einen Einschlagkrater auf der Oberfläche des Asteroiden. Künstlerillustration

Am 3. Dezember 2014 wurde die Raumsonde Hayabusa-2 erfolgreich vom Cosegrom Tanegashima aus gestartet. Das Ziel der Sonde ist der Asteroid 1999 JU3. Es wurde am 10. Mai 1999 im Rahmen des LINEAR-Projekts des Socorro Observatory eröffnet. An diesem Asteroiden ist nichts Besonderes, außer dass beschlossen wurde, die Hayabusa-2-Sonde zur Landung und Probenahme der Substanz des Objekts an ihn zu senden. Das Gerät ist eine Entwicklung der Japan Aerospace Research Agency (JAXA).

Das erste Hayabusa-Gerät wurde 2005 vom Asteroiden Itokawa besucht . Das neue Untersuchungsobjekt ist doppelt so groß wie Itokawa, sein Durchmesser beträgt 0,92 km. Er ist ganz normal, gehört zur Apollo-Gruppe. Die Umlaufbahn des Asteroiden ist verlängert, wodurch er sich um die Sonne dreht und die Umlaufbahnen der Erde und des Mars kreuzt. So erreichte „Hayabusa-2“ letzte Woche endlich das endgültige Ziel seiner Reise.

In den nächsten anderthalb Jahren wird die Sonde den Asteroiden sowohl von der Seite als auch von der Umlaufbahn und an der Oberfläche untersuchen - hierfür wird ein Abstiegsmodul verwendet (nicht nur eines, sondern mehrere). Das Modul muss nicht nur Proben der Substanz des Asteroiden entnehmen, sondern diese auch an die Station zurückgeben. Und das wiederum wird in fünf Jahren wertvolle Fracht zur Erde "bringen", um sie in Laboratorien zu studieren. Die Proben werden in einer versiegelten Kapsel aufbewahrt.


Die Hayabusa-2-Sonde wird mit einer Trägerrakete in den Weltraum geschickt

Warum überhaupt Asteroiden studieren?

Tatsache ist, dass viele von ihnen im gleichen Alter sind wie das Sonnensystem selbst, und wenn sich Planeten und Planetoiden entwickeln und verändern, bleiben Asteroiden in den meisten Fällen dieselben wie zu Beginn der Existenz. Wenn Sie also verstehen, woraus ein Asteroid besteht, können Sie sich ein Bild davon machen, woraus das Sonnensystem, seine Planeten und Planetenmonde entstanden sind. Vielleicht hilft all dies letztendlich dabei, herauszufinden, wie das Leben zustande gekommen ist, obwohl dies eine kompliziertere Frage ist.

Darüber hinaus hoffen die Wissenschaftler, eine Antwort auf die Frage zu erhalten, wie sich die Art des Sterns und die Merkmale seiner „Arbeit“ auf den Prozess der Planetenbildung auswirken. Astronomen haben bereits viele Daten über die Zusammensetzung von Asteroiden, die durch Beobachtung, Zusammenstellung verschiedener Arten von Modellen und Kombination der erhaltenen Daten zu einem einzigen wissenschaftlichen Gesamtdaten erhalten wurden.



Übrigens ist die Mission von "Hayabusa-2" in Bezug auf die Lieferung der Substanz des Asteroiden an die Erde keineswegs einzigartig. Der Vorgänger, die erste Hayabusa-Sonde, sammelte erfolgreich Bodenproben des Itokawa-Asteroiden und schickte sie zur Erde. Es war eine sehr schwierige Mission, begleitet von technischen Problemen, kam aber am Ende trotzdem ins Ziel. Dabei fielen an der Station selbst Motoren, einzelne Strukturelemente aus, die Sonde wurde beschädigt, der Boden des Asteroiden wurde kaum zusammengebaut. Aber insgesamt lief alles gut. Basierend auf den erhaltenen Daten hatten Ingenieure und Wissenschaftler die Möglichkeit, eine fortschrittlichere Sonde zu entwickeln, die nun den Asteroiden untersucht.

Für die JU3 von 1999 gibt es zwei Gründe, warum die Sonde an diesen bestimmten Asteroiden gesendet wurde. Die erste ist eine längliche Umlaufbahn, die bereits oben erwähnt wurde. Das zweite ist das Alter des Objekts. Asteroiden dieses Typs sind sehr alt und älter als alle anderen. Es gehört zur C-Klasse, deren Vertreter sich durch einen hohen Gehalt an Kohlenstoff und hydratisiertem Gestein unter den „Verwandten“ auszeichnen. Vielleicht ist es dieser Asteroid, der bei der Beantwortung der Frage hilft, was das Proto-Sonnensystem war - was die Sonne und die Planeten hervorgebracht hat. Dank der Umlaufbahn des Asteroiden kann die Sonde ohne große Schwierigkeiten dorthin fliegen und dann zur Erde zurückkehren.



Von Zeit zu Zeit kommen Proben der Gesteine, aus denen Asteroiden der Klasse C bestehen, auf unseren Planeten. Wir sprechen von kohlenstoffhaltigen Chondriten, die Wissenschaftler seit vielen Jahrzehnten untersuchen. Aber Meteoriten, die mit kohlenstoffhaltigen Chondriten verwandt sind, fliegen durch die Dicke der Erdatmosphäre. Dies bedeutet, dass sie sich sehr stark erwärmen, was zu einer Änderung der Zusammensetzung führt. Der Asteroid ändert sich, wie oben erwähnt, nicht im Laufe der Zeit, sondern ist eine gefrorene Probe der Substanz, aus der unser System gebildet wurde.

Hayabusa-2 Reisedetails

Um den Asteroiden zu treffen, musste die Sonde mehr als 3,2 Milliarden Kilometer fliegen. Gleichzeitig befand sich das Objekt, zu dem die Sonde suchte, im Endstadium in einer Entfernung von 280 Millionen km von der Erde. Und nein, das ist kein Tippfehler, es geht wirklich um Millionen von Kilometern, nicht um Milliarden.

Der Fahrweg erwies sich als so ungewöhnlich, dass das Gerät die Möglichkeit hatte, ein Gravitationsmanöver durchzuführen, mit Hilfe von Motoren an Geschwindigkeit zu gewinnen und den Asteroiden einzuholen. 1999 JU3 rast mit großer Geschwindigkeit in den Weltraum, und um in seine Umlaufbahn zu gelangen, muss die Sonde das Objekt einholen und seine Geschwindigkeit mit der Geschwindigkeit des Asteroiden koordinieren. Dies ist schwierig, aber Erdastronomen führen die für die Reise erforderlichen Berechnungen problemlos durch. Die Triebwerke der Sonde sind ionisch und wurden erst letzten Monat abgeschaltet, nachdem Hayabusa-2 den mehrere tausend Kilometer entfernten Asteroiden erreicht hatte.



Als nächstes musste die Umgebung des Asteroiden auf kleinere „Nachbarn“ untersucht werden, die die Sonde im Falle einer Kollision beschädigen könnten. Wir sprechen über den Bereich des Gravitationseinflusses des Asteroiden selbst, der Durchmesser dieser Kugel beträgt etwa 100 km. Glücklicherweise wurde nichts dergleichen gefunden, sodass die Sonde jetzt problemlos funktionieren kann.

Hayabusa-2 hat nun eine Umlaufbahn von 20 km erreicht und untersucht aus dieser Entfernung weiterhin den Asteroiden. Die Sonde funktioniert einwandfrei, es gibt keine technischen Probleme. Bei dieser Expedition wäre ohne Kommunikation kein Sinn. Es ist - das Gerät empfängt Signale von der Erde und sendet Informationen zurück. Die Verzögerung beträgt ca. 15 Minuten.

Sondenfunktionen

Die Ingenieure und Wissenschaftler, die Habyausu-2 entworfen haben, haben es mit einer Reihe wissenschaftlicher Werkzeuge ausgestattet, mit denen der Asteroid untersucht wird:

• ONC (Optical Navigation Camera) ist ein optisches System, das eine Kamera mit einem Teleobjektiv und zwei Kameras mit kurzen Teleobjektiven umfasst. Aufgrund seiner Vielseitigkeit können Sie mit ONC Navigationsbilder aufnehmen, die Oberfläche eines Asteroiden fotografieren, das Gerät ausrichten und auf einem genauen Pfad ausrichten.
• TIR (Thermal Infrared Camera) - eine Wärmebildkamera, mit der die Temperatur eines Objekts an verschiedenen Orten bestimmt werden kann. Es kann auch verwendet werden, um die sogenannte thermische Trägheit eines Asteroiden zu untersuchen. Die Wärmekarte hilft dabei, die Struktur des Objekts zu verstehen und die Eigenschaften der Oberfläche herauszufinden.
• Die Abstiegsmodule sind ein MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) und drei MINERVA-II. Module werden in den Momenten an den Asteroiden gesendet, in denen die Sonde in minimaler Entfernung zum Objekt gelangt. Die Sonden dienen zur Analyse der Oberflächeneigenschaften - Mineralien, Partikelgrößenverteilung, chemische Eigenschaften usw.;
• Penetrator SCI (Small Carry-on Impactor), der mit einer 2,5 kg schweren Kupferhülle auf den Asteroiden schießt. Ein Schuss treibt ein Projektil mit einer Geschwindigkeit von 2 km / s in die Oberfläche. Die Sonde beobachtet den Eintrittsort des Projektils mit Kameras. Dann nehmen sie mit einem anderen Werkzeug Bodenproben, die in eine luftdichte Kapsel gegeben werden. Die Sonde muss, wie oben erwähnt, diese Kapsel zur Erde bringen;
• NIRS3 (Nahinfrarotspektrometer) ist ein Spektrometer, das auf einem Asteroiden nach Wassereis sucht und dabei hilft, die chemische Zusammensetzung der Oberfläche zu bestimmen.

Es ist erwähnenswert, dass sich „Hayabusa-2“ in diesem Jahr dem Asteroiden auf eine Entfernung von nur 1 Kilometer nähern wird. Anfang Oktober dieses Jahres werden das MASCOT-Modul und eines der drei kleineren MINERVA-II-Module auf dem Asteroiden landen.



Leider werden Ende dieses Jahres keine Nachrichten von der Sonde kommen - sie wird sich in der Zone befinden, von der aus die Radiosendungen von der Sonne blockiert werden (zwischen der Sonde und der Erde). Dementsprechend kann die Sonde ohne Kontrolle durch die Erde keine aktiven Aktionen ausführen - nur um zu beobachten, was passiert. Die Kommunikation mit der Sonde wird frühestens im Januar 2019 wieder hergestellt. Dementsprechend wird die Arbeit gleichzeitig fortgesetzt.

Was haben Sie bereits herausgefunden?

Im Prinzip stimmen fast alle mit einer Sonde bestimmten Eigenschaften eines Asteroiden sowie sein „Verhalten“ mit den berechneten überein. Sein Durchmesser beträgt also 900 Meter, die Astronomen von der Erde aus bestimmt haben. Die Umdrehungszeit um seine Achse beträgt 7,5 Stunden. An der Oberfläche befinden sich große Krater mit einem maximalen Trichterdurchmesser von 200 Metern. Es gibt Felsbrocken, so etwas wie Berge und sogar einen einsamen Felsen direkt an einem der Pole des Asteroiden. "Berge" und das Gestein haben eine Albedo, die höher ist als die des umgebenden Materials, daher kann es durchaus sein, dass sie aus Gestein bestehen, das sich in seiner Zusammensetzung vom Oberflächenmaterial unterscheidet.



Es kann gut sein, dass der Asteroid früher Teil eines viel größeren Objekts war - auch eines Asteroiden. Seine Drehrichtung ist entgegengesetzt zur Drehrichtung der Planeten des Sonnensystems und der Sonne. Zwar drehen sich Uranus und Venus auch in die entgegengesetzte Richtung. Asteroid 1999 JU3 gehört zur Gruppe der erdnahen. Die Umdrehungszeit des Körpers um die Sonne beträgt 474 Tage und die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit beträgt 27 Kilometer pro Sekunde.

Die Kapsel mit der Substanz wird im Dezember 2020 auf die Erde geliefert. Langsam, aber nicht so sehr zu warten. Das Studium eines Asteroiden ist übrigens nicht die einzige wichtige Aufgabe, die sich die Schöpfer von Hayabusa-2 gestellt haben. Ein weiteres Ziel ist die schrittweise Entwicklung von Technologien und Methoden zur Rückgabe von Weltraummissionen, meist interplanetarer Missionen. Darüber hinaus untersuchen Wissenschaftler nach und nach das Potenzial für die Entwicklung von Asteroiden. Um zu verstehen, wie vielversprechend Space Mining sein kann, müssen Sie wissen, was Asteroiden tragen. Da die Mineralzusammensetzung des Asteroiden ungleichmäßig ist, kann sich herausstellen, dass er auch Ressourcen enthält, die für den Menschen nützlich sind.