Direkt zum Inhalt

Asteroidenmission: Mit Vollgas ins Verderben

Die US-Raumsonde DART soll erstmals untersuchen, ob sich ein Asteroid vom Weg abbringen lässt, sollte er eines Tages auf die Erde zurasen. Die Mission erfordert vollen Einsatz.
Illustration der DART-Sonde vor dem Minimond des Asteroiden Didymos.

Update 24. November: Die Sonde wurde inzwischen von einer Falcon-9-Rakete erfolgreich ins All gebracht. Das teilt die NASA auf ihrer Webseite mit.

Wer eine 330 Millionen Dollar teure Raumsonde gezielt in Richtung eines Asteroiden steuert, nur um sie dort zerschellen zu lassen, ist entweder durchgeknallt oder in der Wissenschaft tätig. Lindley Johnson ist Letzteres. Bei der US-Raumfahrtbehörde NASA bekleidet der Astrophysiker eine Position mit dem netten Titel Planetary Defense Officer. Johnson ist also für die Verteidigung des Blauen Planeten vor Gefahren aus dem All zuständig – und er wird in den nächsten Wochen und Monaten einiges zu tun bekommen. Nicht weil die Erde unter Beschuss steht, sondern weil Johnson herausbekommen will, wie er sie besser schützen kann.

Das Vehikel, das die NASA und ihr Planetenschutzbeauftragter dazu auserkoren haben, heißt DART (kurz für »Double Asteroid Redirection Test«). Verläuft alles wie geplant, dann soll die kleine Raumsonde in der Nacht auf Mittwoch, den 24. November, vom kalifornischen Vandenberg aus ins All starten, ab 7.21 Uhr MEZ öffnet sich das Startfenster. Kommt im Flug nichts dazwischen, wird DARTs Mission bereits nach zehn Monaten ein abruptes Ende finden: in Form eines gezielten Zusammenstoßes mit einem etwa 160 Meter großen Asteroiden. »Die dabei gesammelten Daten werden uns hoffentlich Aufschluss geben, wie wir künftig Objekte, die auf die Erde zurasen, von ihrem Kurs abbringen können«, sagt Johnson Anfang November bei einer Online-Pressekonferenz der NASA.

Die DART-Sonde erprobt ein potenzielles Ablenkungsmanöver für ein reales Risiko

Das Risiko ist durchaus real: Astronominnen und Astronomen schätzen, dass etwa fünf Millionen Asteroiden mit einem Durchmesser von mindestens 25 Metern auf Umlaufbahnen unterwegs sind, die der Erde eines Tages gefährlich werden könnten. Noch schlimmer: Lediglich 0,4 Prozent dieser Brocken, Überbleibsel der Geburt des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren, konnten bislang auch beobachtet und somit nachgewiesen werden. Was die restlichen geschätzten 4,98 Millionen Asteroiden anstellen, weiß niemand.

Immer wieder kommt es daher zu Überraschungen, so wie im Februar 2013 im russischen Tscheljabinsk: Ein vermutlich 20 Meter großer Asteroid war damals in die Erdatmosphäre eingedrungen und hoch über der Region explodiert. Mehr als 1600 Menschen erlitten Verletzungen, der geschätzte Schaden lag bei 30 Millionen Euro.

Etwas besser schaut die Situation in der Größenklasse ab 140 Meter aus. Solche Asteroiden könnten bei einem Einschlag auf der Erde zwar ganze Regionen vernichten, inzwischen sind aber knapp 40 Prozent jener geschätzt 25 000 erdnahen Objekte bekannt – und keines davon stellt in den nächsten 100 Jahren eine Gefahr für die Erde dar. Mit jeder neuen Entdeckung kann sich das allerdings ändern.

Oberste Priorität für die Planetenschützer hat es daher, Bedrohungen möglichst früh ausfindig zu machen. »Der beste Augenblick, einen Asteroiden abzulenken, ist so weit entfernt von der Erde wie möglich«, sagt Lindley Johnson. Dann reicht ein kleiner Schubs, um den weiteren Verlauf der Bahn so stark zu ändern, dass es zu keiner Kollision mit dem Blauen Planeten kommen wird.

Genau das soll DART als eine Art Machbarkeitsstudie versuchen – und zwar mit einem Asteroiden, der keine Gefahr für die Erde darstellt und durch den Schubs auch zu keiner werden kann. Es gibt zwar noch weitere Ideen zur Abwehr: Raumsonden könnten parallel zu Asteroiden fliegen und sie durch ihre Anziehungskraft aus der Bahn werfen. Oder sie könnten die Brocken mit Lasern beschießen. Auch diese Ansätze sollen künftig getestet werden. Die »Ablenkung durch kinetischen Einfluss« so der Fachbegriff, gelte aber als technisch am weitesten fortgeschritten, sagt Lindley Johnson. Daher solle die Methode nun als Erstes ausprobiert werden.

Die DART-Sonde übt die Asteroidenabwehr auf Autopilot

Einfach wird es trotzdem nicht. Etwa elf Millionen Kilometer werden zum Zeitpunkt des geplanten Crashs im September kommenden Jahres zwischen DART und der Erde liegen. Jedes Funksignal braucht fast 90 Sekunden, bis es die Sonde erreicht und bis deren Rückmeldung wieder am Erdboden ist. An eine Fernsteuerung ist somit nicht zu denken. DART muss sein Ziel, ein Minimond des Asteroiden Didymos, daher eigenständig ansteuern.

Das Asteroidenpaar | Nach viel ausschauen tut er nicht, der Asteroid Didymos mit seinem Minimond Dimorphos. Diese Radaraufnahmen sind im Jahr 2003 am Arecibo-Observatorium entstanden. Doch aus ihnen lässt sich erahnen, dass eine Kollision eines Objekts mit der Größe des Möndchens Dimorphos – etwa 160 Meter ist es groß – für ganze Regionen der Erde recht unangenehm werden könnte. Das Asteroidenpaar selbst stellt allerdings keine Bedrohung für die Erde dar. Dimorphos eignet sich somit als Testobjekt für die DART-Mission.

Etwa vier Stunden vor dem geplanten katastrophalen Ende der Mission übernimmt deshalb der Autopilot. Auf dem Bild der DART-Navigationskamera erscheinen Didymos und sein Mond zu jenem Zeitpunkt nur als ein Lichtpunkt unter vielen im Schwarz des Universums. Erst eine Stunde vor dem Crash, die Sonde ist noch immer 24 000 Kilometer vom Ziel entfernt, wird der Minimond als einzelner Bildpunkt sichtbar. DART muss nun zwischen dem Möndchen, auch Dimorphos genannt, und dem Asteroiden unterscheiden. Keinesfalls darf die Sonde den größeren der beiden Himmelsbrocken ansteuern. Um das zu verhindern, setzen die Forschenden der Johns Hopkins University, die DART im Auftrag der NASA entwickelt haben, auf ihre Erfahrung mit Algorithmen für die amerikanische Raketenabwehr. Auch dort müssen kleine, schnelle Objekte zuverlässig entdeckt und getroffen werden.

Klappt all das, wird DART mit einer Geschwindigkeit von etwa 24 000 Kilometern pro Stunde beinahe frontal auf Dimorphos prallen. Zehn, vielleicht auch 100 Tonnen Staub und Gestein werden herausgeschleudert. Ein Krater entsteht. Vor allem aber soll sich die Geschwindigkeit des Mondes auf seiner Umlaufbahn um Didymos deutlich ändern.

Zum Zeitpunkt des Crashs wird DART zwar nur eine Masse von 550 Kilogramm haben. Gepaart mit dem hohen Tempo dürfte das aber reichen, um Dimorphos' zuvor fast zwölfstündige Umlaufdauer um mindestens 73 Sekunden zu verringern. Abhängig davon, ob DART den Mond zentral oder eher seitlich trifft, ob die Sonde poröses Gestein erwischt, einen Felsbrocken oder einen schräg abfallenden Hang, kann die Bremswirkung auch deutlich stärker ausfallen. DARTs Kamera, so das Versprechen der NASA, soll jedenfalls bis zum Schluss laufen.

Noch ein Kameraauge wird auf die Geschehnisse gerichtet sein: Etwa zehn Tage vor dem Crash soll DART einen winzigen, nur 14 Kilogramm schweren Satelliten ausstoßen. Er wurde in Italien entwickelt und soll die Unfallstelle etwa drei Minuten nach DARTs Sturz ins Verderben passieren. Die Forschenden erhoffen sich von seinen Bildern Aufschluss darüber, wie viel Material in welche Richtung herausgeschleudert wurde – und welche Auswirkungen dies auf die Umlaufbahn des Minimondes haben könnte.

Das genaue Ausmaß der Bahnänderung lässt sich allerdings nur von der Erde bestimmen. Bis ins Frühjahr 2023 hinein sollen dazu große Teleskope auf Didymos und seinen Mond gerichtet werden, auch wenn das Duo am Boden nur als winziger Lichtpunkt zu erkennen ist. Da sich der Minimond auf seiner Bahn um Didymos aber zwischen die Erde und den Asteroiden schiebt, nur um eine halbe Umrundung später hinter dem Felsbrocken zu verschwinden, ändert sich auch die Helligkeit des Lichtpunkts. Aus diesen schwachen, aber regelmäßigen Schwankungen hoffen Forschende Rückschlüsse auf die Umlaufdauer des Mondes ziehen zu können – vor und nach der Kollision.

Geplante ESA-Mission HERA | Sie soll überprüfen, ob die DART-Mission erfolgreich war: Die ESA-Mission HERA soll in einigen Jahren den Asteroiden Didymos mit seinem Minimond besuchen – und herausfinden, ob der Aufprall der DART-Sonde die gewünschten Resultate erzielt hat.

Die europäische Sonde HERA soll den Erfolg von DART überprüfen

Die veränderte Geschwindigkeit allein sagt allerdings wenig aus über den Erfolg des Experiments. Genauso wichtig ist die Masse des Minimondes: War es ein Leichtgewicht oder war es ein schwerer Brocken, der sich von der 550-Kilogramm-Sonde beeindrucken ließ? Nur mit diesem Wissen lässt sich abschätzen, wie wirksam das Ablenkungsmanöver war. Und nur damit können Planetenschützer das passende Kaliber wählen, sollten sie eines Tages einen anfliegenden Asteroiden abschießen müssen.

DART und sein Kleinsatellit können die Masse des Unfallgegners indes nur abschätzen. Um sie exakt zu vermessen, wollte Europas Raumfahrtagentur ESA daher eine eigene Sonde gemeinsam mit DART zu Didymos schicken. Sie sollte beobachten, wie stark der kreisende Minimond durch seine Fliehkräfte am großen Asteroiden zerrt und wie heftig dieser um seine Rotationsachse eiert – die einzige Möglichkeit, Dimorphos vor und nach dem Crash zu wiegen.

Bei einem Treffen Ende 2016 knauserten die ESA-Mitgliedsländer allerdings mit Geld für ihr lang geplantes Projekt, die Mission wurde eingemottet. Erst 2019 kamen schließlich 160 Millionen Euro zusammen, davon 60 Millionen aus Deutschland. Bis zum Start müssen weitere 130 Millionen Euro folgen. HERA, so der Name der europäischen Raumsonde, soll dann frühestens vier Jahre nach DARTs Kamikaze-Aktion bei Didymos ankommen. Sie soll sich die Unfallstelle anschauen, entscheidende Fragen zum Hergang des Zusammenstoßes klären und somit die fehlenden Daten für eine erfolgreiche Asteroidenabwehr nachliefern.

Bis dahin darf nur eines nicht passieren: Ein wirklich gefährlicher Asteroid sollte besser nicht auf die Erde zurasen.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnerinhalte