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Hayabusa 2 Raumsonde bringt schwarzen Sand vom Asteroiden Ryugu

Die japanische Raumsonde Hayabusa 2 hat dem Asteroiden Ryugu Material abgetrotzt: schwarze, sandartige Partikel. Von dem gesammelten Asteroiden-Staub erhoffen sich die Forscher auch Rückschlüsse auf die Entstehung der Erde.

Stand: 15.12.2020

Die japanische Raumsonde Hayabusa 2 hat im Februar und Juli 2019 auf und unter der Oberfläche des Asteroiden Ryugu gekratzt und ihre kostbare kosmische Fracht Anfang Dezember 2020 auf der Erde abgeliefert. Die abgeworfene Proben-Kapsel enthält "schwarze sandartige Partikel", wie die japanische Raumfahrtbehörde JAXA Mitte Dezember 2020 mitteilt. Das eingesammelte Material vom Asteroiden Ryugu stammt aus der Frühzeit des Sonnensystems. Von den Proben erhoffen sich die Wissenschaftler, nicht nur mehr über Ryugu und andere Asteroiden zu erfahren. Sie versprechen sich auch Erkenntnisse über den Ursprung des Sonnensystems und das Leben auf der Erde.

"Es ist wirklich wie ein Traum. Nach 5,2 Milliarden Kilometern der Weltallreise, die sechs Jahre gedauert hat, ist die Kapsel zurückgekehrt und jetzt ist sie hier bei uns."

Yuichi Tsuda, Projektmanager der Mission Hayabusa 2

Organisches Material vom Asteroiden Ryugu?

In der Probenkapsel sind die schwarzen sandartigen Partikel, die Hayabusa 2 vom Asteroiden Ryugu mitgebracht hat, deutlich zu erkennen.

Die Proben könnten möglicherweise organisches Material enthalten, erklärte der Manager der Mission, Makoto Yoshikawa. Im Fokus stünden dabei Aminosäuren, die die fundamentalen Bausteine des Lebens sind. Analysen sollen zudem etwa klären, ob Asteroiden wie Ryugu bei Einschlägen große Mengen Wasser zur Erde gebracht haben.

Ab Mitte 2021 werden die Proben von Ryugu genauer analysiert

Die Proben werden jetzt zunächst grob kuratiert und beschrieben. Ab Mitte 2021 beginnen die genaueren mikroskopischen, mineralogischen und geochemischen Analysen. Einen Teil der Proben will die JAXA der NASA sowie ab 2022 auch Forschern in anderen Ländern zur Verfügung stellen. Auch das DLR plant Untersuchungen.

Hayabusa 2 ist schon auf dem Weg zum nächsten Asteroiden

Die Ryugu-Expedition von Hayabusa 2 dauerte sechs Jahre. Nach dem Abwurf der Proben auf die Erde im Dezember 2020 setzte sie ihre Mission fort: Die Sonde der japanischen Raumfahrtagentur ist nun unterwegs zum erdnahen Asteroiden "1998KY26". In zehn Jahren soll sie dort ankommen.

Die Ryugu-Mission von Hayabusa 2

Hayabusa 2 startete im Auftrag der japanischen Raumfahrtagentur JAXA am 3. Dezember 2014 von Japan aus ins All. Nach einer fast vierjährigen Reise erreichte die Sonde am 27. Juni 2018 nach rund drei Milliarden Kilometern Reise ihr erstes Ziel, den Asteroiden Ryugu. Dieser war zu dem Zeitpunkt etwa 285 Millionen Kilometer von uns entfernt. Das ehrgeizige Ziel der japanischen Mission war es, dem Asteroiden Bodenproben zu entnehmen, um sie zur Erde zu schicken.

Kurze Landungen zur Probenentnahme

Staubsaugen auf dem Asteroiden

Dazu "griff" Hayabusa 2 zweimal zu einer rabiaten Methode: Sie sprengte Krater in die Oberfläche von Ryugu und setzte anschließend zu kurzen Touchdowns auf. Erstmals schoss die Sonde im Februar 2019 mit einem Projektil auf die Asteroiden-Oberfläche, um Material aus tieferliegenden Schichten des Asteroiden freizulegen und zu lösen.

Anschließend setzte Hayabusa 2 am 22. Februar mit einem kurzen Touch-Down auf Ryugu auf und entnahm die Bodenproben mit einer Art überdimensionalem Staubsaugerrohr, um sie wohlverwahrt in einem kleinen Behälter zurück zur Erde bringen.

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「はやぶさ2」搭載小型モニタカメラ撮影映像 / Hayabusa2 Touch down movie | Bild: JAXA | 宇宙航空研究開発機構 (via YouTube)

「はやぶさ2」搭載小型モニタカメラ撮影映像 / Hayabusa2 Touch down movie

Zweite Landung auf Ryugu

Das Bild wurde vier Sekunden nach dem Touchdown der Hayabusa 2 im Bereich des Kraters auf dem Asteroiden Ryugu aufgenommen.

Am 11. Juli 2019 setzte die Raumsonde zum zweiten Mal auf dem Asteroiden auf. Wie geplant konnte Hayabusa 2 dabei erneut Materialproben aus dem Inneren des Asteroiden aufsammeln. Auch hier hatte die Sonde einige Tage vorher einen Sprengkörper auf den Asteroiden abgeschossen, der einen künstlichen Krater ins Gestein sprengte. Forscher hoffen, mit dem Material aus dem Inneren des Asteroiden Informationen aus der Zeit zu gewinnen, als das Sonnensystem entstand.

Schwieriges Manöver bei einem Asteroiden

Hayabusa 2 musste für das Manöver auf extremen Sinkflug gehen und sich auf nur 500 Meter Abstand an den Asteroiden Ryugu annähern. Ein nicht ganz einfaches Unterfangen bei einem Himmelskörper, der aufgrund geringer Masse kaum Anziehungskraft hat. Es hätte auch leicht passieren können, dass herausgesprengte Trümmer die Sonde treffen.

Hayabusa 2 ließ einen gut zwei Kilogramm schweren Körper auf die Asteroidenoberfläche "fallen", hatte dann aber gut vierzig Minuten Zeit, sich auf der anderen Seite Ryugus in Deckung zu bringen, bis das Projektil explodierte. Um den Einschlag des Projektils trotzdem beobachten zu können, schickte die Sonde dem Projektil noch eine Kamera hinterher, die Bilder dazu lieferte.

Erste Ergebnisse der Mission

Die ersten Studien zum Asteroiden Ryugu in wissenschaftlichen Fachblättern erschienen am 19. März 2019:

Was Hayabusa 2 über Ryugu herausgefunden hat

Staubtrocken und leicht

Der Asteroid Ryugu ist offenbar extrem trocken. Seine Oberfläche ist so porös, dass die Forscher ihn als "Schutthaufen" bezeichnen, der nur durch seine eigene Gravitation zusammengehalten wird. Seine Dichte entspricht etwa der von Plexiglas - ein Leichtgewicht unter kosmischen Körpern.

Verschiedene Gesteinsarten

Die Auswertung der Bilddaten von MASCOT ergab zwei Arten von Gesteinstypen: dunkle Brocken mit einer krümeligen, blumenkohlartigen Oberfläche und etwas hellere Felsblöcke mit glatten Bruchflächen und scharfen Kanten. Ryugu könnte demnach durch die Kollision zweier Körper aus unterschiedlichem Material entstanden sein. Außerdem zeigen sich in den Felsen Mineral-Einschlüsse - diese erinnern an eine seltene Klasse von kohlenstoffhaltigen Steinmeteoriten, die sogenannten "CI-Chondriten".

Kein Staub

Auf Ryugu ist keinerlei Staub zu finden. Nach Einschätzung der Experten ist der Staub, der eigentlich vorhanden sein müsste, entweder in Hohlräumen verschwunden oder bei der geringen Schwerkraft des Asteroiden ins All entwichen.

Aus deutscher Sicht gab es aber einen noch spannenderen Teil der Mission: Hayabusa 2 warf auch mehrere kleine Landegeräte ab über Ryugu ab - darunter den deutschen Lander MASCOT.

Schwierige Landung von MASCOT auf Ryugu

Landung mit Schwung

Für den schuhschachtelgroßen Lander MASCOT vom deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum DLR war der große Moment der Asteroidenmission der 3. Oktober 2018, als er auf dem Asteroiden landete.

Die Landung war für MASCOT eine gewaltige Herausforderung, denn die Anziehungskraft des Asteroiden beträgt nur ein 60.000stel der Erdanziehungskraft. Das Landegerät hätte im schlimmsten Fall von Ryugu wieder abprallen können.

"Es hätte nicht besser laufen können. Aus den Betriebsdaten des Landers konnten wir erkennen, dass er sich von der Raumsonde trennte und nach rund 20 Minuten auf der Asteroidenoberfläche zur Ruhe kam."

Dr. Tra-Mi Ho, MASCOT-Projektmanagerin am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme

MASCOT hatte nur wenige Stunden Zeit

Insgesamt hatte MASCOT wie geplant nur etwas mehr als 17 Stunden Zeit, um die Messungen durchzuführen. Länger hielten die Batterien des dreißig mal dreißig mal zwanzig Zentimeter großen und zehn Kilogramm schweren Landers nicht durch. Auf dem Asteroiden entspricht das zwei kompletten Tagen und Nächten.

Schon während des Landeanflugs schaltete MASCOT seine Kamera ein und machte zwanzig Bilder. Alle Daten sind offenbar wohlbehalten bei der Muttersonde Hayabusa 2 angekommen und wurden von dort zur Erde geschickt - ins DLR-Kontrollzentrum in Köln, das für MASCOT zuständig ist.

MASCOT war auf Ryugu auf sich allein gestellt

Weil der Asteroid Ryugu rund 300 Millionen Kilometer entfernt war und Kommandos dorthin etwa eine halbe Stunde lang durchs All unterwegs waren, konnte das Landegerät nicht von der Erde aus gesteuert werden. MASCOT war daher weitestgehend auf sich allein gestellt und für größtmögliche Autonomie programmiert. Offenbar musste er aber dennoch per Befehl dazu gebracht werden, seinen Schwungarm zum Einsatz zu bringen.

Messinstrumentde des DLR-Landers MASCOT

Die Oberfläche des Astroiden Ryugu - die Raumsonde Hayabusa 2 hat sie aus einer Entfernung von 851 Metern fotografiert, am 7. August 2018.

Das Landegerät MASCOT stammt vom DLR und wurde in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES entwickelt. Dazu stecken in MASCOT noch viele andere "M"s:
Das Radiometer MARA sollte unter anderem die Temperatur auf der Asteroidenoberfläche messen.
Die Kamera MASCAM sollte schon beim Niedergehen auf Ryugu Aufnahmen erstellen und vor Ort den Boden untersuchen. Mit dem Magnetometer MasMag wurde die Magnetisierung des Gesteins erforscht. Das Spektrometer MicrOmega analysierte Minerale und Gesteine.

DLR-Animation: Hayabusa 2 fliegen und MASCOT landen sehen

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Animation: Asteroidenlander MASCOT auf Hayabusa2 | Bild: DLR (via YouTube)

Animation: Asteroidenlander MASCOT auf Hayabusa2

Asteroid 162173 Ryugu (1999 JU3)

Umlaufbahn von Zielasteroid Ryugu (1999 JU3). Hayabusa, die Vorgängerin von Hayabusa 2, hatte den Asteroiden Itokawa besucht.

Ryugu ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. Er besitzt einen Durchmesser von circa einem Kilometer und gehört zu einer häufig vorkommenden Klasse von erdnahen Asteroiden. Teleskopbeobachtungen von der Erde aus ließen vermuten, dass er möglicherweise Wasser enthält. Wenn das stimmt, wäre es ein Beleg dafür, dass Wasser einst durch Asteroideneinschläge auf unseren Planeten gekommen ist.

Ryugu wurde am 10. Mai 1999 entdeckt und wird auch 1999 JU3 genannt. "Ryugu" heißt der Asteroid erst seit 28. September 2015: Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA hatte öffentlich zur Namensfindung aufgerufen. Ein Vorschlag war "Ryugu" - so heißt der Unterwasserpalast eines Drachengottes in einer japanischen Sage. Ein Fischer gelangt in diesen Palast und bringt eine geheimnisvolle schwarze Kiste mit zurück.

Japanische MINERVA-Lander

Außer dem deutschen MASCOT landeten zwei weitere Landegeräte auf dem Asteroiden Ryugu: Am 21. September 2018 wurden die beiden japanischen Lander MINERVA-II1A und MINERVA-II1B aus einer Höhe von etwa 55 Metern abgeworfen. Die nur rund ein Kilogramm schweren und 18 Zentimeter im Durchmesser messenden Zylinder landeten laut der japanischen Raumfahrtagentur JAXA erfolgreich.

Hayabusa 2 warf Probenkapsel über der Erde ab

Viele Etappen der Ryugu-Mission von Hayabusa 2 waren spektakulär - auch die Ablieferung der Bodenproben auf der Erde: Wie ein Feuerball raste die kleine Kapsel mit den eingesammelten Proben am 5. Dezember 2020 durch die nächtliche Atmosphäre. Die Raumsonde Hayabusa 2 hatte die Kapsel beim Vorbeiflug an der Erde abgetrennt. In rund zehn Kilometern Höhe über Australien öffnete sich der Fallschirm, an dem die Kapsel sachte zur Erde schwebte. Der Behälter mit 4,6 Milliarden Jahre altem Material des Asteroiden Ryugu landete in einer Wüste im Süden Australiens, auf dem Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt. Weil er Funksignale abgab, konnte er per Hubschrauber ausfindig gemacht und geborgen werden. Sie wurden nach Japan gebracht und werden dort weiter untersucht.

Ein Blick in unsere Vergangenheit und Zukunft

NASA-Mission Osiris Rex

Auch die NASA hat eine Mission zu einem Asteroiden gestartet, um ihn zu erforschen und Proben zu entnehmen: Osiris Rex. Die Sonde soll 2023 zur Erde zurückkommen. Dann wollen NASA und JAXA Proben austauschen und vergleichen.

Asteroiden gelten als Überreste aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Daher sind Forscher sehr daran interessiert zu erfahren, woraus diese bestehen. Dies ermöglicht den Blick zurück in die kosmische Vergangenheit und die Entstehung der Erde, der Ozeane und des Lebens. Asteroiden sind auch für den Asteroidenbergbau (Space Mining) interessant, denn sie bieten Rohstoffe, die auf der Erde selten sind. Gleichzeitig stellen besonders die erdnahen Objekte, zu denen auch Ryugu gehört, eine potentielle Bedrohung für die Menschheit dar. Auch wenn er selbst der Erde nie gefährlich werden wird, wäre es für zukünftige Abwehrmissionen hilfreich, wenn Forscher mehr über Asteroiden wie Ryugu erfahren.

Die Bedeutung der Namen "Hayabusa", "Ryugu" und "MASCOT"

Ein Wanderfalke fliegt zu einem Unterwasserpalast und kommt mit einem Kästchen voller geheimnisvoller Dinge zurück. Diese Geschichte erzählen zumindest die japanischen Namen der Mission. Von der Sagenwelt ins Weltall übersetzt ist gemeint: Die Sonde Hayabusa 2 ("Wanderfalke 2") fliegt zum Asteroiden Ryugu (Unterwasserpalast eines Drachengottes), um Materialproben zu nehmen und zur Erde zu bringen. MASCOT steht für Mobile Asteroid Surface Scout, was so viel bedeutet wie mobiler Erkunder der Asteroidenoberfläche.

  • Fünf Körnchen Asteroidenstaub - Frankfurter warten auf Hayabusa-Proben. IQ - Wissenschaft und Forschung, 07.12.2020 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Japanische Mission Hayabusa 2 feuert auf Asteroiden: 05.04.2019, 18.05 Uhr, IQ, Bayern 2
  • Hayabusa 2 landet auf Asteroiden. nano, 25.02.2019 um 17:45 Uhr, ARD-alpha
  • Mission Hayabusa 2 - Wie schaut man ins Innere eines Asteroiden?: 20.02.2019, 18.05 Uhr, IQ, Bayern 2
  • Japanischer Satellit Hayabusa 2 landet auf Asteroid Ryugu: radioWelt, 18.2.2019, 6.05 Uhr, Bayern 2
  • Landung auf Asteroid - Sonde Mascot soll Ryugu erforschen: IQ - Wissenschaft und Forschung, 01.10.2018, 18.05 Uhr, Bayern 2.
  • Hayabusa 2 - Ankunft beim Asteroiden: IQ - Wissenschaft und Forschung, 27.06.2018, 18.05 Uhr, Bayern 2.
  • Hayabusa 2 und die MASCOT-Mission: nano, 27.06.2018, 17.45 Uhr, ARD-alpha.
  • Raumsonde Hayabusa 2: nano, 4.12.2014, 16.30 Uhr, ARD-alpha.

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