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DON QUIJOTE
ESA will Asteroidenablenkung testen
Redaktion / ESA
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29. September 2005

Irgendwann wird es passieren: Astronomen werden einen Asteroiden auf Kollisionskurs mit der Erde aufspüren. Bei der ESA will man vorbereitet sein: Im Rahmen der Mission Don Quijote sollen die Sonden Hidalgo und Sancho zu einem Asteroiden fliegen und herausfinden, ob sich dieser von seiner Bahn ablenken lässt. 

Don Qiujote

Die Sonde Sancho soll Hidalgos Kollision mit einem Asteroiden aus sicherer Entfernung beobachten.  Bild: ESA / Deimos Space

Die Mission Don Quijote ist eine gegenwärtig vom Team für fortschrittliche Konzepte der ESA (ACT) untersuchte Mission zur Ablenkung von Asteroiden. Anfang dieses Jahres legte der Beratungsausschuss für NEO-Missionen (NEOMAP) einen Bericht über die Auswahl der Ziele für Europas künftige Missionen zur Vorbeugung gegen Asteroideneinschläge vor, der die maßgeblichen Kriterien für die Auswahl darlegte und zwei Himmelskörper bestimmte, auf die diese weitgehend zutreffen. Die vorläufige Bezeichnung der beiden Asteroiden lautet 2002 AT4 und 1989 ML.

Das gegenwärtige Szenario für die Mission sieht zwei Raumsonden auf getrennten interplanetaren Bahnen vor. Eine Sonde (Hidalgo) wird auf einen Asteroiden aufprallen, die andere (Sancho) wird bereits vorher beim Zielasteroiden ankommen, ihn einige Monate lang umkreisen und ihn dabei vor und nach dem Aufprall unter die Lupe nehmen, um Änderungen an seiner Umlaufbahn festzustellen.

Der Beginn der Industriestudien steht kurz bevor: Europäische Experten sollen verschiedene Lösungen für das Konzept einer kostengünstigen NEO-Vorläufermission vorschlagen. Damit wird ein erster Schritt in Richtung Abwehr von Asteroideneinschlägen gemacht – eine der wenigen Naturkatastrophen, die mit Hilfe unserer Technologie verhindert werden könnten.

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Wie dringend Forschung auf diesem Gebiet ist, zeigte sich Ende letzten Jahres: Während Weihnachten alle Augen auf den Tsunami in Asien gerichtet waren, bereitete einer Gruppe von Wissenschaftlern etwas völlig anderes Sorge – ein drohender Asteroideneinschlag (astronews.com berichtete): Am 19. Dezember 2004 wurde MN4, ein Asteroid von etwa 400 Meter Durchmesser, der nach seiner Entdeckung sechs Monate zuvor von der Bildfläche verschwunden war, wieder gesichtet.

Nach der Bestimmung seiner Bahn wurde augenblicklich klar: Die Gefahr, dass er bei seinem nahen Vorbeiflug im Jahr 2029 die Erde rammen würde, war außergewöhnlich hoch. Diese Wahrscheinlichkeit verringerte sich bei weiterer Beobachtung nicht, und der Asteroid wurde dafür bekannt, dass er alle Rekorde auf den Einschlagrisiko-Skalen von Turin und Palermo – einem Maßstab für das Risiko von Asteroideneinschlägen in der Art der Richterskala für die Messung der Stärke von Erdbeben – schlug.

Erst als frühere Beobachtungen gefunden und seine Bahn genauer berechnet wurde, kam die Entwarnung. Der Himmelskörper würde nicht mit der Erde zusammenstoßen – zumindest nicht im Jahr 2029. Spätere Einschläge wurden trotz geringer Wahrscheinlichkeit nicht gänzlich ausgeschlossen. Solange die Bahnen dieses Asteroiden und anderer erdnaher Objekte nicht besser verfolgt und, wenn nötig, Maßnahmen zu deren Abwehr ergriffen werden können, sind Prognosen äußerst schwierig.

In internationalen Fachkreisen ist man sich weitgehend einig, dass nun eine Lösung greifbar ist. Missionen wie die ESA-Mission Don Quijote könnten ein Mittel zur Einschätzung der Bedrohlichkeit erdnaher Objekte und zur Ergreifung konkreter Maßnahmen zu deren Ablenkung von ihrem Kollisionskurs mit der Erde liefern. Für jeden guten Auftritt muss jedoch geprobt werden. Um auf eine Gefahr dieser Art vorbereitet zu sein, sollten unsere Geräte zunächst an einem harmlosen Asteroiden getestet werden. Don Quijote wäre die erste Mission, die einen solchen Versuch unternimmt. Die große Frage war: Welcher Asteroid und wie soll er beschaffen sein?

Unter den so genannten NEOs finden sich eine verwirrende Fülle vieler verschiedener Objekte, weswegen die Auswahl der im Hinblick auf eine Gefahreneindämmung wichtigsten physikalischen Parameter keine leichte Aufgabe ist. Die NEOMAP-Wissenschaftler haben sich jedoch dieser Herausforderung gestellt und im Februar 2005 der ESA Auswahlkriterien für Asteroiden, an denen Bahnablenkungsmanöver ausprobiert werden könnten, empfohlen.

Hier würde wahrscheinlich manch einer fragen, ob ein solches Manöver, wie es im Rahmen der Mission Don Quijote geplant ist, nicht auch ein Risiko für die Erde darstellt. Welche Folgen hätte ein Fehlschlag? Würden dadurch nicht im Gegenteil Probleme geschaffen statt gelöst? Die Antwort der Wissenschaftler weltweit lautet: Nein. Selbst ein gewaltiger Einschlag eines schweren Raumfahrzeugs auf einem kleinen Asteroiden würde diesen nur unwesentlich von seiner Bahn abbringen. Die Bahnveränderung ist voraussichtlich so geringfügig, dass man bei der Mission „Don Quijote“ zwei Sonden benötigt: ein Projektil und eine Sonde zur Messung des Aufschlags, wobei letztere die von der Erde aus gar nicht messbaren Veränderungen der Bahnparameter des Objekts aufzeichnen soll.

Die potentiellen Ziele können jedoch auch unter Umgehung aller Risiken ausgewählt werden, indem überprüft wird, inwiefern sich die Entfernung zwischen der Umlaufbahn des Asteroiden und der der Erde im Laufe der Zeit verändert. Solange der Zielasteroid nicht zu den so genannten "Erdkreuzern" gehört, wie etwa die NEOs in der Amor-Klasse (deren sonnennächster Punkt deutlich über eine Astronomischen Einheit entfernt liegt), würde ein Bahnablenkungsmanöver für die Erde keine Gefahr darstellen.

Andere die Bahnparameter des anvisierten Asteroiden betreffende Aspekte spielen ebenfalls eine wichtige Rolle, vor allem die Änderung der Bahngeschwindigkeit, die die Sonde erreichen muss, um ihr Ziel einzuholen. Dieser Wert sollte möglichst gering sein, um den Treibstoffverbrauch der Sonde zu minimieren und kostengünstigere Trägerraketen nutzen zu können, jedoch auch hoch genug, um die Sonde für eine Reihe unterschiedlicher Ziele einsatzbereit zu halten.

Aufgrund der Anforderungen an die Navigation und die Messungen der Bahnablenkung gestaltet sich die Auswahl des Zielasteroiden äußerst schwierig. Wichtige Faktoren wie Form, Dichte und Größe sind oft kaum bekannt. Damit aber eine Sonde einen Asteroiden umrunden kann, muss zur Navigationssteuerung zunächst sein Schwerefeld bekannt sein. Zur Ausrichtung des Projektils hingegen braucht man Angaben über den Massenschwerpunkt des Objekts.

Asteroiden gibt es in allen erdenklichen Varianten, in Bezug auf ihre Zusammensetzung herrschen jedoch zwei Hauptgruppen vor. Unsere noch sehr dürftigen Kenntnisse über die Häufigkeit der verschiedenen Asteroidentypen unter den erdnahen Objekten lassen immerhin darauf schließen, dass der nächste für uns gefährliche Asteroid voraussichtlich eher ein "C-Typ" als ein "S-Typ" sein wird.

Die Oberfläche der C-Typen ist dunkler und ihr Spektrum zeichnet sich durch Kohlenstofflinien aus, während die S-Typen heller sind und ihre Spektren denen von Silikaten ähneln. Die Oberflächeneigenschaften des Zielasteroiden, insbesondere der Anteil des von ihm reflektierten Lichts, sind für die Navigation während der Schlussphase des Projektilanflugs von Bedeutung. Je heller das Objekt, desto leichter kann es anvisiert werden. Für einen ersten Versuch sollte jedoch kein allzu leichtes Ziel ausgewählt werden.

Die Wahl der ESA fiel auf die Asteroiden 2002 AT4 und (10302) 1989 ML. Sie stellen den besten Kompromiss zwischen sämtlichen – teilweise gegensätzlichen – Auswahlkriterien dar. Die Entscheidung, welches der beiden Missionsziele letztendlich von den Sonden Sancho und Hidalgo angeflogen wird, dürfte 2007 gefällt werden.

Die Phase der internen Missionsstudien für Don Quijote ist mittlerweile abgeschlossen, und es liegt nun an der Industrie, geeignete Entwurfskonzepte vorzulegen. Die ESA hat die europäischen Raumfahrtunternehmen aufgerufen, ihre Entwürfe einzureichen, von denen die vielversprechendsten gegen Ende des Jahres ausgewählt werden. Anfang 2006 dürften dann zwei Teams ihre Arbeit zur Bewertung dieser Technologiedemonstrationsmission aufnehmen. Wenn deren Ergebnisse ein Jahr später feststehen, wird die ESA den endgültigen, zur Durchführung freigegebenen Entwurf auswählen und "Don Quijote" kann sich auf seinen Ritt zum Asteroiden machen.

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siehe auch
Asteroiden: Möglicher Treffer am 13. April 2029 - 27. Dezember 2005
 
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