Proben-Mission zu einem Asteroiden gestartet

Am 8. September ist die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx zu einer möglicherweise historischen Mission gestartet. Denn sie könnte die erste Raumsonde sein, die eine größere Menge Gesteins- und Staubproben von einem Asteroiden nimmt und diese zurück zur Erde schickt. Der Besuch beim erdnahen Asteroiden Bennu soll aber auch klären, ob dieser 500-Meter-Brocken künftig der Erde gefährlich werden könnte – denn seine Bahn kreuzt die unseres Planeten.

Asteroiden sind das neue „heiße“ Ziel in der Raumfahrt: Bereits im Dezember 2014 startete die japanische Raumsonde Hayabusa-2 mit ihrem Lander „Mascot“. Sie soll im Juli 2018 den Asteroiden 62173 Ryugu erreichen, Mascot auf ihm absetzen und mit einem Projektil eine Staubprobe aus dem Asteroiden gewinnen. Vor wenigen Wochen dann kündigte eine US-Firma an, bis 2020 eine erste kommerzielle Erkundungsmission zu einem Asteroiden durchführen zu wollen.

Pionierarbeit im Weltraum

Jetzt legt die NASA mit ihrer OSIRIS-REx-Mission nach. Die in Cape Canaveral gestartete Raumsonde könnte die erste sein, die größere Mengen Probenmaterials von einem Asteroiden zur Erde zurückbringt. Im August 2018 soll die Sonde an ihrem Ziel ankommen, den Asteroiden rund zwei Jahre lang kartieren und untersuchen und dann eine Probe von seiner Oberfläche nehmen.

„OSIRIS-REx ist ein echter Wegbereiter“, sagt der wissenschaftliche Leiter der Mission, Dante Lauretto von der University of Arizona. „Jeder, der künftig einen Asteroiden besuchen will, sei es für die Erkundung oder den Asteroidenbergbau, wird von der Pionierarbeit profitieren, die wir hier leisten.“ Der Start ist für heute Nacht ab 01:00 Uhr geplant.

Der Ziel-Asteroid

Ziel der Mission ist der erdnahe Asteroid Bennu – ein rund 500 Meter großer, dunkel gefärbter Gesteinsbrocken. Er eignet sich gut, weil ihn sein Orbit alle sechs Jahre bis auf weniger als 300.000 Kilometer an die Erde heranbringt. Zudem rotiert der Asteroid langsam genug, um von seiner Oberfläche eine Probe nehmen zu können.

Spannend macht ihn aber vor allem sein hohes Alter: „Asteroiden und Kometen sind Zeitkapseln aus den frühesten Anfängen unseres Sonnensystems“, erklärt Keiko Nakamura-Messenger vom Johnson Space Center der NASA. „Diese primitiven Himmelskörper könnten uns daher Antworten dazu liefern, welche organischen Substanzen es auf der frühen Erde gab.“

Gefahr für die Erde?

Der Besuch bei Bennu dient aber nicht nur der Grundlagenforschung: Der Asteroid könnte eines Tages der Erde gefährlich werden. „Bei Bennu besteht ein Risiko von 1:2.700, dass er die Erde irgendwann zwischen 2100 und 2200 treffen könnte“, erklärt Nakamura-Messenger. Um für diesen Fall eine Abwehr zu entwickeln, muss genau bekannt sein, wie Bennu zusammengesetzt ist.

„Indem wir Bennu besuchen und kartieren, könne wir seinen Orbit sehr präzise bestimmen und die physikalischen Kräfte ermitteln, die ihn beeinflussen“, erklärt Scheeres. „Das macht es leichter vorherzusagen, wo der Asteroid in den nächsten paar hundert Jahren sein wird – und ob wir schon mal anfangen sollten, ein Abschlepp-Raumschiff zu bauen.“

Ankunft 2018

Um den Asteroiden Bennu zu erreichen, wird die Raumsonde OSIRIS-REx knapp zwei Jahre unterwegs sein, die Sonne dabei einmal umrunden und die Erde zum Schwungholen nutzen. Im August 2018 soll sie bei Bennu ankommen und in eine Umlaufbahn einschwenken. Mit Hilfe ihrer Kameras, einem Laser-Altimeter und drei Spektrometern wird die Sonde dann den Asteroiden und seine Zusammensetzung gründlich erkunden.

„Wir werden unter anderem untersuchen, wie die Masse im Asteroiden verteilt ist“, erklärt Daniel Scheeres von der University of Colorado in Boulder. „Denn wir müssen die Masse und das Schwerefeld des Asteroiden kennen, bevor die Raumsonde mit ihm in Kontakt kommt und versucht, eine Probe zu nehmen.“

Mit dem Roboterarm TAGSAM wird die OSIRIS-Sonde Staub und Brocken von der Asterouden-Oberfläche lösen und einsaugen. © NASA/GSFC

Probennahme mit Roboterarm

Die Probennahme, das Hauptziel der Mission, ist alles andere als einfach. Denn die Raumsonde muss dafür bis auf Tuchfühlung an den Asteroiden heranfliegen. Sie ist dafür mit einem 3,35 Meter langen ausklappbaren Roboterarm ausgerüstet, den sie in Kontakt mit der Oberfläche bringen muss. An seiner Spitze sitzt eine Düse, die einen Schub Stickstoffgas in den Untergrund schießt.

Dieser Gasschwalll wirbelt Staub und Gesteinsbröckchen auf, die von einem runden Saugkopf am Armende aufgenommen werden. „OSIRIS-Rex soll mindestens 60 Gramm ursprüngliches, kohlenstoffreiches Material von Bennu zurückbringen“, sagt Lauretta. Geht alles gut, könnte die Ausbeute sogar 200 Gramm erreichen – das wäre die größte Menge außerirdischen Materials seit den Apollo-Mondmissionen.

Ist die Probennahme abgeschlossen, öffnet sich im März 2021 das Rückkehrfenster für OSIRIS-REx und sie verlässt Bennu mit Kurs Erde. Im September 2023 soll die Sonde den Erdorbit erreichen und dort den Behälter mit den Asteroidenproben aussetzen. Durch einen Hitzeschild geschützt tritt nur er in die Atmosphäre ein. Abgebremst von einem Fallschirm soll dieser Behälter dann in der Wüste von Utah landen und geborgen werden.

(NASA, 08.09.2016 – NPO)