Erdschwerkraft fängt Mondraketen-Stück

Unverhofftes Wiedersehen: Eine 1966 von einer Mondmission abgestoßene Raketenstufe ist nach Umkreisungen der Sonne wieder zur Erde zurückgekehrt. Das Triebwerk stammt von der NASA-Raumsonde Surveyor 2, die den Mond im Vorfeld der Apollo-Missionen erkunden sollte. Die Sonde geriet außer Kontrolle und stürzte auf dem Mond ab, ihre ausgebrannte Raketenoberstufe flog am Mond vorbei – scheinbar auf Nimmerwiedersehen. Doch jetzt ist sie wieder da.

Zunächst erschien das Objekt wie ein neuer Asteroid: Astronomen des Pan-STARRS-Teleskops auf Hawaii spürten im September 2020 einen zuvor unbekannten Himmelskörper auf, der sich in Erdnähe bewegte. Doch die Flugbahn des 2020 SO getauften Objekts war ungewöhnlich: Im Gegensatz zu den meisten Asteroiden umkreist es die Sonne in der Planetenebene und auf einem nahezu kreisförmigen Kurs. Asteroiden folgen dagegen meist gekippten, exzentrischen Bahnen.

Überraschend stark vom Strahlungsdruck abgelenkt

Aber wenn es kein Asteroid ist – was ist es dann? Um das herauszufinden, haben Astronomen des NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) gemeinsam mit Kollegen in aller Welt das Objekt drei Monate lang intensiv mit Teleskopen überwacht. Bei der Analysen von mehr als 170 Positionsdaten entdeckten sie eine Auffälligkeit: Der Orbit von 2020 SO veränderte sich stärker als es bei einem Asteroiden der Fall sein dürfte.

Konkret stellten die Forscher fest, dass das Objekt offenbar weit stärker durch den Strahlungsdruck des Sonnenlichts ausgelenkt wurde als für einen massiven Gesteinsbrocken typisch. „Der Strahlungsdruck entsteht durch die Kraft, die die Lichtteilchen beim Auftreffen auf ein Objekt ausüben“, erklärt Davide Farnocchia vom JPL. „Die resultierende Beschleunigung des Objekts hängt dabei vom Fläche-zu-Masse-Verhältnis ab: Sie ist für leichte Objekte mit geringer Dichte höher.“

Raketenstufe statt Asteroid

Im Fall von 2020 SO ergaben die Analysen, dass das Objekt eine große Oberfläche, aber nur sehr geringe Dichte besitzt – viel kleiner als bei jedem Asteroiden. Wie die Forscher feststellten, stimmten die Parameter am ehesten mit einer ausgebrannten Raketenoberstufe überein. Im Prinzip handelt es sich dabei um einen Hohlzylinder, der einst Treibstoff für das Raketentriebwerk enthielt. Der rätselhafte „Besucher“ mit solarem Orbit war demnach menschengemacht.

Doch von welcher Rakete stammte dieses Bauteil? Auf der Suche nach dem Ursprung der Raketenstufe nutzten die Astronomen eine Simulation, mit der sie gewissermaßen die Zeit zurückdrehen konnten: Sie rekonstruierten die vergangene Flugbahn von 2020 SO. „Eine der möglichen Bahnen brachte das Objekt im späten September 1966 in die Nähe von Erde und Mond“, berichtet Paul Chodas vom JPL. Beim Abgleich mit Raketenstarts zu jener Zeit wurden er und sein Team fündig.

Relikt der Surveyor-2-Mission

„Es war ein Heureka-Moment, als wir eine Übereinstimmung mit der Surveyor-2-Mission fanden“, so Chodas. Die NASA-Raumsonde Surveyor 2 war am 20. September 1966 gestartet und sollte auf dem Mond landen, um das Terrain für die kommenden Apollo-Missionen zu erkunden. Zunächst ging auch alles gut: Wie geplant, trennte die Sonde nach Verlassen des Erdorbits ihre Raketenoberstufe vom Typ Centaur ab und flog weiter Richtung Mond.

Doch während eines Kurskorrektur-Manövers fiel eine Steuerdüse aus und die Sonde kam ins Trudeln. Gut zwei Tage später stürzte Surveyor 2 auf die Mondoberfläche und zerschellte südöstlich des Copernicus-Kraters. Seine zuvor abgetrennte Centaur-Raketenstufe jedoch flog am Mond vorbei – mit damals unbekanntem Kurs. Jetzt zeigt sich, dass die Centaur-Raketenstufe offenbar die Sonne auf einem Orbit umkreist, der sie nun wieder in Erdnähe zurückgeführt hat.

Seit dem 8. November 2020 ist das Raumfahrt-Relikt in die Einflusssphäre der Erdschwerkraft geraten und wird deshalb rund vier Monate in relativer Erdnähe bleiben. In dieser Zeit wird sie zwei große Runden um unseren Planeten drehen und am 1. Dezember 2020 ihre größte Annäherung erreichen, wie die Astronomen berichten. Im März 2021 wird die Raketenoberstufe dann den Einflussbereich unseres Planeten wieder verlassen und in einen neuen Orbit um die Sonne einschwenken.

Quelle: NASA Jet Propulsion Laboratory