Im August 2029 soll die im Oktober 2023 gestartete Raumsonde Psyche beim Asteroiden (16) Psyche ankommen. Sie wird dort in eine Umlaufbahn um den im Mittel rund 280 Kilometer großen Himmelskörper einschwenken und ihn eingehend erkunden. Damit die Sonde den Asteroiden überhaupt erreichen kann, nutzte die NASA die Schwerkraft des Roten Planeten für ein sogenanntes Swing-by-Manöver, das Psyche beschleunigte und ihre Bahn anpasste.

Der geringste Abstand von 4609 Kilometern zur Oberfläche wurde am 15. Mai um 21:28 Uhr MESZ durchlaufen. Die Schwerkraft des Roten Planeten beschleunigte die Raumsonde um rund 450 Meter pro Sekunde (1630 Kilometer pro Stunde) relativ zur Sonne. Gleichzeitig änderte sich die Neigung ihrer Bahn um etwa ein Grad, sodass sie nun in die Bahnebene des Asteroiden Psyche um die Sonne eintreten kann.

Auf der Suche nach einem Marsring

Bereits während des Anflugs waren die beiden Bordkameras des Instruments Psyche Multispectral Imager (PMI) aktiviert worden. Da sich Psyche dem Mars über dessen Nachtseite näherte, zeigten die Aufnahmen eine sehr schmale Sichel – dies wird auch als ein hoher Phasenwinkel bezeichnet. Ein niedriger Phasenwinkel zeigt dagegen einen fast vollständig von der Sonne beleuchteten Planeten.

Die ersten Bilder entstanden am 7. Mai 2026, rund acht Tage vor dem Vorbeiflug. Sie ließen sehr wenige Details erkennen; insbesondere die im nahen Infrarot entstandenen Aufnahmen waren oft überbelichtet. Die Bilder waren aber nicht nur als Spaß gedacht, sondern dienten dazu, Beobachtungsszenarien durchzuspielen, die im Jahr 2029 beim Anflug auf das Zielobjekt zum Einsatz kommen werden. So wurde eine Suche nach Monden um den Mars durchgeführt. Neben den seit dem Jahr 1877 bekannten Marsmonden Phobos und Deimos konnten allerdings keine neuen Begleiter entdeckt werden. Eine ähnliche Suche wird auch beim Anflug an den Asteroiden (16) Psyche erfolgen – bisher ist kein Trabant bekannt.

Darüber hinaus wurde nach einem möglichen Staubring um den Mars gefahndet. Dieser könnte aus Partikeln bestehen, die Mikrometeoriten aus den beiden Marsmonden herausschlagen und sich dann entlang der Umlaufbahnen anreichern würden. Hinweise auf einen solchen Ring gibt es allerdings auch hier noch nicht.

Beim Asteroiden Psyche wären Ringe durchaus möglich, ähnlich wie sie schon um Transneptunobjekte wie Chariklo und Quaoar entdeckt wurden. Sowohl eventuelle Ringe als auch Monde müssen bei der Erkundung von Psyche aus der Umlaufbahn berücksichtigt werden, um unliebsame Überraschungen zu vermeiden.

Die Bordkameras von Psyche

Die beiden identischen PMI-Kameras verfügen jeweils über eine Optik mit einer Öffnung von 50 Millimetern und einer Brennweite von 148 Millimetern. Sie arbeiten im Bereich von 439 Nanometern (blaues Licht) bis 1015 Nanometern (nahes Infrarot). Die Kameras sind mit je neun Farbfiltern ausgerüstet, sodass auch Farbaufnahmen möglich sind. Die PMIs dienen zudem der optischen Navigation der Raumsonde, sodass auf eine separate Navigationskamera verzichtet werden konnte.

Da sowohl die Kameras als auch sämtliche andere Sensoren sowie die Hauptantenne fest am Sondenkörper montiert und somit nicht einzeln schwenkbar sind, musste Psyche für die Nahbeobachtungen unmittelbar vor und nach der dichtesten Annäherung dem Mars aktiv nachgeführt werden. In dieser Phase ließ sich die Hauptantenne nicht auf die Erde ausrichten; die Kommunikation erfolgte stattdessen über Hilfsantennen mit niedrigen Datenraten. Es dauerte daher mehr als einen Tag, bis die ersten Detailaufnahmen auf der Rohbilderseite der Psyche-Mission erschienen.

Während der dichtesten Annäherung an den Mars wurden Detailbilder im Bereich der Großen Syrte (Syrtis Major) und des Einschlagbeckens Isidis Planitia aufgenommen (siehe »Mosaik der Marsoberfläche«). Auch die permanente Eiskappe am Marssüdpol – derzeit ist auf der Südhalbkugel des Mars Sommer – geriet ins Blickfeld (siehe »Sommer am Südpol«). Noch bis Ende Mai nahm die Raumsonde Bilder des zurückweichenden Roten Planeten auf, der dabei immer mehr zusammenschrumpfte.

Besonders eindrucksvoll ist eine Aufnahme des Einschlagbeckens Huygens, das sich etwa 14 Grad südlich des Marsäquators befindet (siehe »Riesenkrater«). Es hat einen Durchmesser von 470 Kilometern und zeichnet sich durch eine Doppelringstruktur aus. Innerhalb des äußeren Kraterwalls befindet sich ein Ring aus niedrigen Bergen mit etwa 200 Kilometern Durchmesser. Sie entstanden, als beim Einschlag des sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Projektils der Marsboden zurückfederte und dabei Wellen schlug. Bei der enormen kinetischen Energie eines größeren Impaktereignisses verhält sich das getroffene feste Gestein kurzzeitig wie eine Flüssigkeit, ähnlich wie Wasser, in das man einen Stein wirft. Nach einer Faustregel aus der Artillerie könnte der Impaktor einen Durchmesser von etwa 24 Kilometern gehabt haben; ein Explosionskrater ist im Allgemeinen etwa 20-mal so groß wie das einschlagende Objekt. Das Einschlagbecken Huygens ist die fünftgrößte gut erkennbare Einschlagstruktur auf dem Roten Planeten.

Nicht nur Bilder …

Die Raumsonde Psyche ist neben den Kameras noch mit einem Gammastrahlen-Neutronen-Spektrometer und einem Magnetometer ausgestattet, die ebenfalls bei der Marspassage aktiv waren. Dabei diente der wohlbekannte Rote Planet als Eichmaß, um die Eigenschaften der Bordinstrumente für die spätere Erkundung des Asteroiden Psyche zu kalibrieren.

Mit dem Magnetometer gelang es, die Bugstoßwelle nachzuweisen, für die der Mars als Hindernis im Sonnenwind verantwortlich ist. Der Rote Planet besitzt zwar kein im Inneren erzeugtes Magnetfeld, aber der Sonnenwind, der aus elektrisch geladenen Teilchen und dem mitgeführtem Magnetfeld besteht, sorgt für ein induziertes Magnetfeld um den Planeten. Später soll mithilfe des Magnetometers festgestellt werden, ob der zu einem großen Teil aus metallischem Eisen bestehende Asteroid Psyche ein permanentes Magnetfeld ähnlich einem Dauermagneten aufweist.

Vom Gammastrahlen-Neutronen-Spektrometer liegen noch keine Ergebnisse vor; die Auswertung ist relativ aufwendig und war zum Redaktionsschluss noch nicht abgeschlossen.

Wie geht es weiter?

Nach dem erfolgreichen Marsvorbeiflug stehen für die nächsten drei Jahre keine weiteren Begegnungen mit anderen Himmelskörpern auf dem Plan. Erst in rund drei Jahren beginnt der eigentliche Anflug auf (16) Psyche (siehe SuW 7/2025, S. 24). Mit den ersten Beobachtungen von Psyche soll die Sonde ab Mai 2029 beginnen. Bis dahin werden die Bordinstrumente immer wieder auf ihre Funktion geprüft, und die Bahn der Sonde um die Sonne wird mittels ihres Ionenantriebs immer mehr dem Orbit ihres Ziels angepasst. In der Nähe des Asteroiden angekommen, genügt ein relativ kleines Schubmanöver mit dem konventionellen chemischen Raketenantrieb, um in eine Umlaufbahn einzutreten. Nach derzeitigem Stand plant die NASA mindestens zwei Jahre im Umfeld des Zielobjekts – eine weitere Verlängerung der Mission ist nicht ausgeschlossen.

Die etwa 280 Kilometer große Psyche ist nach dem derzeitigen Erkenntnisstand ein Objekt, das zu einem großen Teil aus metallischem Eisen besteht. Es könnte sich um den Eisenkern eines einstmals größeren Himmelskörpers handeln, der durch Kollisionen mit anderen Asteroiden freigelegt wurde, die dabei den ursprünglich vorhandenen Gesteinsmantel zerstörten. Wie seine Oberfläche beschaffen ist, ist derzeit noch unbekannt. Auf jeden Fall wird es spannend sein, die Psyche-Mission zu verfolgen.