OSIRIS-REx bei Bennu: Rendezvous mit der Urmaterie - Spektrum der Wissenschaft
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WELT DER WISSENSCHAFT: ASTEROIDENFORSCHUNG
OSIRIS-REx bei
Rendezvous mit der
Sonde und Asteroid: NASA Goddard Space Flight Center; Hintergrund: DSS2 / STScI; SuW-Grafik
Die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx erforscht
den kleinen Asteroiden Bennu rund zwei
Jahre lang aus der Nähe. Mit dem nach un-
ten gerichteten Ausleger wird sie Gesteins
proben aufsammeln und diese zur Erde
transportieren.
26 Januar 2019 STERNE UND WELTRAUM
Bennu:
Urmaterie
Mit ihrer Ankunft beim Asteroiden Bennu beginnt die NASA-Raumsonde OSIRIS-
REx mit der akribischen Untersuchung des kleinen Himmelskörpers, der zu einer
besonders ursprünglichen Klasse von Planetoiden gehört. Der Glanzpunkt der
Mission ist der Rücktransport von Gesteinsmaterial zur Erde.
Sonde und Asteroid: NASA Goddard Space Flight Center; Hintergrund: DSS2 / STScI; SuW-Grafik
IN KÜRZE
ó OSIRIS-REx ist die bislang kom-
plexeste Asteroidensonde der
US-Raumfahrtbehörde NASA.
ó Die Raumsonde erreichte ihr Ziel,
den Asteroiden Bennu, Anfang
Dezember 2018.
ó Die wichtigste Aufgabe der Mis-
sion ist der Transport von Gestein
des Asteroiden Bennu zur Erde.
www.sterne-und-weltraum.de Januar 2019 27
Von Tilmann Althaus
Steckbrief: Asteroid (101955) Bennu
I
m Dezember 2018 blicken Planeten-
forscher weltweit mit Spannung der Entdeckt: 11. September 1999, LINEAR-Himmelsdurchmusterung
Ankunft der Raumsonde OSIRIS-REx Name: Bennu, benannt nach einem göttlichen Vogel
beim kleinen Asteroiden Bennu ent- aus der altägyptischen Mythologie
gegen. Mit ihr will die US-amerikanische Umlaufperiode: 1,2 Jahre (436,7 Tage)
Raumfahrtbehörde NASA einen beson- Exzentrizität: 0,20
ders ursprünglichen Himmelskörper im Perihel: 0,9 Astronomische Einheiten
Detail erforschen und von ihm Bodenpro- Aphel: 1,4 Astronomische Einheiten
ben zurück zur Erde transportieren (siehe Neigung gegen die Ekliptik: 6 Grad
Bild S. 26). Der längliche Namen steht für Durchmesser: 492 Meter (Mittel), 550 Meter am Äquator
»Origins, Spectral Interpretation, Resour- Mittlere Dichte: 1,26 Gramm pro Kubikzentimeter
ce Identification and Security – Regolith Rotationsperiode: 4,3 Stunden, retrograd
Explorer«, was sich als »Erkunder für die Achsenneigung: 176 Grad
Herkunft, spektrale Interpretation, des Re- Masse: 60 bis 78 Millionen Tonnen
goliths und Rohstoffquellen sowie für die
Sicherheit der Erde« umschreiben lässt. Das
Projekt ähnelt der Mission der japanischen
Raumsonde Hayabusa-2, die bereits ihr Ziel,
den Asteroiden Ryugu, erreicht und mit
seiner Erforschung begonnen hat (siehe
Mars
SuW 7/2018, S. 34, und SuW 9/2018, S. 18).
Venus
Ein Stück Urmaterie Merkur
Das Ziel von OSIRIS-REx ist der nur etwa Bennu
500 Meter große Himmelskörper Bennu,
der im Jahr 1999 im Rahmen der Himmels-
Sonne Erde
durchmusterung LINEAR entdeckt wurde.
(101955) Bennu, so die offizielle Bezeich-
nung, gehört zu den Asteroiden des Spek-
traltyps B, das heißt, er ist ein kohlenstoff-
University of Arizona; Planeten: NASA; SuW-Grafik
reiches Objekt. Er ähnelt dem bisherigen
Kenntnisstand nach stark den kohligen
Chondriten, einer besonders urtümlichen 1 Astronomische Einheit
Klasse von Meteoriten. Diese gelten als
Überreste des Materials, aus dem sich un-
sere Erde und ihre felsigen Schwesterpla- Bennu
neten im inneren Sonnensystem vor mehr
als 4,5 Milliarden Jahren bildeten. Kohlige Erde
Chondriten enthalten neben Silikatmine-
ralen und Kohlenstoff auch größere Men-
gen an organisch-chemischen Verbindun-
gen sowie mehrere Prozent Wasser, das als Der Asteroid (101955) Bennu gehört zu den Apollo-Asteroiden, das heißt, sein Orbit
so genanntes Kristallwasser chemisch an schneidet die Erdbahn bei Durchlaufen des geringsten Abstands zur Sonne (oben). Zur
Minerale gebunden ist. Bennu ist vermut- Erdbahnebene ist die Umlaufbahn von Bennu um sechs Grad geneigt (unten).
lich ein Stück unveränderter Urmaterie,
Missionsablauf von OSIRIS-REx
2016 2017 2018 2019 2020
8. September 22. September August 3. Dez. Juli
Start
University of Arizona
University of Arizona
NASA’s Goddard Space Flight
NASA’s Goddard Space Flight
NASA/Goddard/
Center/University of Arizona
NASA/Goddard/
NASA/Joel Kowsky
CenterArizona
Erste Bilder Ankunft
von Bennu bei Bennu Probenentnahme
Erdvorbeiflug
28 Januar 2019 STERNE UND WELTRAUM
OSIRIS-REx im Überblick
D ie Raumsonde OSIRIS-REx ist die bislang aufwändigste
Mission der US-Raumfahrtbehörde NASA zu einem Asteroi
den. Sie ist Teil des Programms New Frontiers, zu dem auch die
Solarzellenausleger
Pluto-Raumsonde New Horizons (siehe S. 16) und die Jupiter-
sonde Juno gehören. Die Kosten für OSIRIS-REx liegen bei rund
800 Millionen US-Dollar, wobei die Startkosten nicht mitgerech-
NA
net sind. Die konkreten Planungen für die Mission begannen of SA /
Ari Go
zon dd
a / ard
im Jahr 2011, der Start erfolgte am 8. September 2016 (siehe Loc / U
kh niv
eed er
SuW 11/2016, S. 16). -M sity
art
in
Die quaderförmige Raumsonde ist 3,1 Meter breit, 2,1 Meter
hoch und hat mit ausgefahrenen Solarzellen-Auslegern eine Haupt-
Gesamtspannweite von 6,2 Metern. OSIRIS-REx wiegt ohne antenne
Treibstoffe 880 Kilogramm, voll betankt 2110 Kilogramm. Als
Treibstoff dient Hydrazin (N2H4). Die Raumsonde ist mit insge-
samt 28 Raketentriebwerken sehr unterschiedlicher Schubleis- Rückkehrkapsel
tungen ausgestattet. Die Antriebsleistungen betragen zwischen
200 Newton für größere Bahnänderungen und 0,1 Newton für Roboterarm
die Feinkontrolle der Sonde bei der Probenentnahme.
Die Energieversorgung erfolgt mit Gallium-Arsenid-Solar-
zellen auf zwei Auslegern, die insgesamt eine wirksame Fläche
von 8,5 Quadratmetern aufspannen. Sie liefern je nach Abstand OSIRIS-REx ist mit einem 2,8 Meter langen Roboterarm zur Ent-
zur Sonne zwischen 1230 und 2500 Watt elektrische Leistung. nahme von Bodenproben ausgerüstet. Der graue stumpfe Kegel
Die Ausleger sind um zwei Achsen schwenkbar, um sie optimal rechts ist die zwei Meter große Hauptantenne für die Kommu-
der Sonne nachzuführen. Die Kommunikation erfolgt über eine nikation mit der Erde. Zwischen Hauptantenne und Roboterarm
zwei Meter große Parabolantenne mittels eines Bordsenders mit befindet sich die gelbliche Rückkehrkapsel, in der die Gesteins-
einer Sendeleistung von 100 Watt. proben auf die Erde gelangen sollen.
so dass sich aus seiner detaillierten Erfor- Die bisherigen Untersuchungen mit- lativ einfach erreichen ließen. Nur 26 von
schung Hinweise auf die Entstehung unse- tels Teleskopen und Radarwellen von der ihnen wiesen Durchmesser von mehr als
rer Erde gewinnen lassen. Erde aus enthüllten, dass Bennu ein eher 200 Metern auf. Fünf hatten schließlich
Bennu gehört zur Gruppe der Apollo- rundlicher Körper ist und in seiner Form die gewünschte kohlenstoffreiche Zusam-
Asteroiden, das heißt, sein Orbit um die deutlich dem Asteroiden Ryugu ähnelt mensetzung, so dass sich die NASA für den
Sonne schneidet im sonnennächsten Be- (siehe Bild S. 30 oben). Allerdings ist er nur Asteroiden mit der Katalogbezeichnung
reich die Erdbahn. Somit könnte der Him- etwa halb so groß. 1999 RQ36 entschied.
melskörper eines fernen Tages auf die Erde Der Entscheidung für diesen Himmels- Seinen endgültigen Namen erhielt der
stürzen, was sich aber für die berechenba- körper ging ein ausführliches Auswahlver- Asteroid im Jahr 2013 im Rahmen eines
re Zukunft ausschließen lässt. Der Astero- fahren voraus: Im Rahmen des Programms Wettbewerbs, der von der OSIRIS-REx-Pro-
id wird dennoch als ein potenziell gefähr- OSIRIS-REx kam aus zeitlichen und finan- jektleitung, der Himmelsdurchmusterung
liches Objekt eingestuft. Dies ist einer der ziellen Gründen nur ein Mitglied aus der LINEAR und der Planetary Society ausge-
vielen Gründe, warum sich die NASA im Gruppe der 7000 im Jahr 2011 bekannten lobt wurde. Ein damals neunjähriger Schü-
Mai 2011 entschloss, eine Raumsonde zu erdnahen Asteroiden in Frage. Von diesen ler hatte den Namen »Bennu« nach einem
diesem Himmelskörper auszusenden, um hatten jedoch nur 192 Umlaufbahnen, die göttlichen Vogel aus der altägyptischen
mehr über ihn herauszufinden. sich mit einer Sonde von der Erde aus re- Mythologie vorgeschlagen.
2021 2022 2023 2024 2025
März 24. September 30. September
University of Arizona
NASA’s Goddard Space Flight
NASA/Goddard/
SA
NA
Abflug Vorbeiflug an der Erde
von Bennu Nominelles
Center
mit Abwurf der Probenkapsel
Missionsende
www.sterne-und-weltraum.de Januar 2019 29
SuW-Grafik, nach: Nolan, M. C.: Shape Model and Surface Properties of the OSIRIS-REx Target Aste-
roid (101955) Bennu from Radar and Lightcurve Observations, Icarus 226, S. 629 – 640, 2013, Fig. 5
JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya Univer-
Bennu Ryugu
sity, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu, AIST
Blick auf Blick auf Blick auf
den Nordpol den Äquator den Südpol
500 Meter
Aus Radarbeobachtungen von der Erde aus ließ sich eine rundliche
Gestalt für den nur 500 Meter großen Asteroiden Bennu ableiten.
Seine Form ist derjenigen des annähernd doppelt so großen Aste-
roiden Ryugu sehr ähnlich (siehe Bild rechts und S. 34).
anschließender Rücktransport zur Erde.
Darin ähnelt die Mission von OSIRIS-REx
derjenigen der japanischen Raumsonde
Bahn von OSIRIS-REx Hayabusa-2 – allerdings ist die NASA-Son-
de wesentlich aufwändiger konstruiert
und leistungsfähiger.
1. Schubmanöver
zur Bahnänderung: Die Raumsonde OSIRIS-REx soll min-
28. Dez. 2016 destens 60 Gramm des Gesteinsmateri-
Ankunft als von Bennu zur Erde transportieren.
bei Bennu am
3. Dez. 2018 Wenn es besonders gut läuft, könnte
s Astero n Bennu
Sonne sie sogar bis zu zwei Kilogramm Mate-
Erdvorbeiflug Start am rial aufsammeln. Bei Hayabusa-2 hofft
ide
am 22. Sept. 2017 8. Sept. 2016 die japanische Raumfahrtbehörde JAXA
hingegen auf einige hundert Milli-
gramm bis maximal zwei Gramm von
n de
Ryugu. Wegen der großen Ähnlichkeiten
Bah
ihrer beiden Asteroidenmissionen koope-
rieren die NASA und die JAXA eng mitei-
Erdbahn nander; sie haben unter anderem auch
den Austausch von Gesteinsproben nach
der Rückkehr ihrer Sonden zur Erde ver-
NASA / SuW-Grafik
einbart.
2. Schubmanöver
zur Bahnänderung: ó OSIRIS-REx soll mit ihren Vor-Ort-Un-
28. Juni 2018 tersuchungen die Ergebnisse der Beobach-
tung mit erdgebundenen Großteleskopen
verifizieren. Damit lassen sich dann auch
Nach ihrem Start am 8. September 2016 umrundete die Raumsonde OSIRIS- die Messdaten von anderen Asteroiden
REx zweimal die Sonne, um den Asteroiden Bennu zu erreichen. Zwei größere des gleichen Spektraltyps präziser inter-
Schubmanöver mit dem Bordantrieb und ein Erdvorbeiflug brachten die pretieren, so dass Rückschlüsse auf ihre
Sonde auf Kurs. Entstehung gezogen werden können.
ó Die Raumsonde wird die chemische
und mineralogische Zusammensetzung
Die Ankunft von OSIRIS-REx im un- reichen mit hoher spektraler und räum- von Bennu erfassen. Anhand dieser Da-
mittelbaren Umfeld von Bennu ist für licher Auflösung erkunden (siehe Kasten ten sollte es möglich sein, festzustellen,
den 3. Dezember 2018 vorgesehen. Ab rechts). ob die Asteroiden des Spektraltyps B zu-
diesem Datum beginnt dessen detail- mindest zum Teil die Quelle der kohligen
lierte Erfassung. Dazu ist die Sonde mit Die Ziele von OSIRIS-REx Chondrite sind.
fünf wissenschaftlichen Instrumenten Für die Mission definierte die NASA fünf ó Interessant ist auch der Sicherheitsas-
ausgerüstet. Darunter befinden sich Ka- wesentliche Ziele, die erreicht werden pekt: Die Umlaufbahn eines so kleinen
meras, ein Laserhöhenmesser und drei müssen, damit sie als Erfolg gelten kann: Himmelskörpers wie Bennu wird nicht
Spektrometer, die den Himmelskörper in ó Das wichtigste ist die Gewinnung ei- nur durch die Schwerefelder der Sonne
sehr unterschiedlichen Wellenlängenbe- ner Bodenprobe von Bennu und deren und der Planeten beeinflusst, sondern
30 Januar 2019 STERNE UND WELTRAUM
Die Instrumente von OSIRIS-REx
D ie Raumsonde OSIRIS-REx ist mit fünf Geräten zur wissen-
schaftlichen Erkundung des Asteroiden Bennu ausgerüstet.
Neben klassischen Fernerkundungsinstrumenten wie Kameras
Um mehr über die Zusammensetzung des Gesteinsmaterials
von Bennu herauszufinden, kommt das Instrument OVIRS zum
Einsatz. Das »OSIRIS-REx Visible and Infrared Spectrometer« ist ein
und Spektrometern nutzt die Sonde ein raffiniertes und komple- abbildendes Instrument für das sichtbare Licht und das nahe Infra
xes System für die geplante Entnahme von Bodenproben (siehe rot. Es ist im Bereich von 400 bis 4300 Nanometern empfindlich
Kasten S. 32). und deckt somit das gesamte sichtbare Licht bis weit ins Infrarote
OSIRIS-REx verfügt über ein aufwändiges Kamerasystem mit ab. OVIRS sucht unter anderem nach Stellen auf Bennu, in denen
der Bezeichnung OCAMS, das Akronym steht für »OSIRIS-REx sich größere Mengen organischer Stoffe und Wasser befinden
Camera Suite«. OCAMS besteht aus insgesamt drei unterschiedli- könnten, die im Gesteinsmaterial eingeschlossen sind.
chen Kameras für diverse Anwendungsbereiche mit den Bezeich- Ebenfalls zur Untersuchung der Oberflächenzusammenset-
nungen PolyCam, MapCam und SamCam. zung dient OTES, das »OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrome-
PolyCam verwendet ein 20-Zentimeter-Ritchey-Chrétien- ter«. Es ist im langwelligeren Infraroten im Spektralbereich von
Spiegelteleskop mit 630 Millimeter Brennweite und dient zur 5,5 bis 50 Mikrometern empfindlich und misst zudem den vom
Erfassung und Erkundung von Bennu aus sehr unterschiedlichen Asteroiden ausgehenden Fluss an Wärmestrahlung.
Abständen. Damit das Teleskop auch im Nahbereich arbeiten REXIS, das »Regolith X-Ray Imaging Spectrometer« wurde von
kann, lassen sich spezielle Linsensysteme in den Strahlengang der Studenten am Massachusetts Institute of Technology und der
Kamera einschwenken. Harvard University entwickelt und gebaut. REXIS registriert die
MapCam dient der multispektralen Erkundung der Oberflä- von Bennu ausgehende Röntgenstrahlung, welche durch die solare
che von Bennu und ist im sichtbaren und nahinfraroten Licht Röntgenstrahlung in den Gesteinen des Himmelskörpers durch
empfindlich. Die Kamera verwendet eine Linsenoptik mit einer Fluoreszenz erzeugt wird. Da die Elemente in den Gesteinen unter-
Brennweite von 125 Millimetern und hat ein Blickfeld von rund schiedlich mit der solaren Röntgenstrahlung in Wechselwirkung
vier Grad. treten, lassen sich so die Verteilungen spezifischer Elemente in der
SamCam, mit der die Probenentnahme beobachtet wird, ist Oberfläche kartieren. REXIS kann vor allem die Mengen und Ver-
eine Weitwinkelkamera mit 24 Millimeter Brennweite und ist teilungen von Sauerstoff, Eisen und Magnesium bestimmen und
wie MapCam ebenfalls im sichtbaren sowie nahinfraroten Licht erlaubt so Rückschlüsse auf die mineralische Zusammensetzung.
empfindlich und weist ein Blickfeld von 21 Grad auf. In Ergänzung zu den wissenschaftlichen Instrumenten ist
Um die Form von Bennu präzise dreidimensional erfassen zu OSIRIS-REx zusätzlich mit den drei identischen Kameras des
können, setzt die Raumsonde das System OLA ein. Das »OSIRIS- Systems TAGCAMS ausgerüstet. Diese Weitwinkelkameras liefern
REx Laser Altimeter« ist ein Laserhöhenmesser, der von der Farbbilder im sichtbaren Licht. Zwei von ihnen dienen der Naviga-
kanadischen Raumfahrtbehörde CSA beigesteuert wird. OLA tion der Raumsonde im All im unmittelbaren Umfeld von Bennu,
tastet den gesamten Asteroiden mit Laserstrahlen ab und kartiert während die dritte das Verstauen der Bodenproben von Bennu in
damit Bennu vollständig. die Rückkehrkapsel im Blick haben wird.
MapCam
Röntgenspektrometer
PolyCam
REXIS
Spektrometer SamCam
OTES
Spektrometer
OVIRS Hauptantenne
Mechanismus Rückkehr-
zur Probennahme kapsel
Ein Blick auf die TAGSAM
Instrumentenplatt- Laserhöhen-
form von OSIRIS- messer OLA
REx lässt die zahlrei-
chen Instrumente
zur Erkundung des
NASA / Dimitri Gerondidakis
Asteroiden Bennu
erkennen. Das run-
de weiße Gebilde
in der Mitte ist der
Hitzeschild der
Rückkehrkapsel.
www.sterne-und-weltraum.de Januar 2019 31
NASA / Goddard / University of Arizona
Aus einer Entfernung von rund
5,2 Millionen Kilometern fotografierte
die Raumsonde OSIRIS-REx Erde und
Mond nach ihrem Vorbeiflug am 22. Sep-
tember 2017.
Wie werden die Gesteinsproben von Bennu eingesammelt?
F ür die Entnahme und die Rückführung von Gesteinsproben ist
OSIRIS-REx mit einem komplexen System ausgestattet, das die
Bezeichnung SARA, »Sample Acquisition and Return Assembly«
befindet sich an den Außenseiten des Probensammlers ein kletten-
artiges Material, in dem sich schon beim Aufsetzen auf den Boden
kleine Mengen des dortigen Materials verfangen werden. Sollte
trägt, auf Deutsch etwa »Einrichtung für die Probenentnahme und der Mechanismus mit dem Stickstoffschwall versagen, so würde
Rücktransport (zur Erde)«. SARA besteht aus dem TAGSAM-System, mit TAGSAM zumindest eine geringe Menge an Gesteinsmaterial
einem Roboterarm, mit dem die Gesteinsproben aufgesammelt aufgesammelt werden.
werden, und der Rückkehrkapsel SRC für die sichere Landung auf OSIRIS-REx kann bis zu drei Mal Proben entnehmen. Sollte aber
der Erde. schon beim ersten Mal genug Material aufgesammelt werden,
TAGSAM steht für »Touch-and-Go Sample Acquisition Me- so wird auf weitere Sammelaktionen verzichtet. Die NASA sieht
chanism«, auf Deutsch ungefähr »Mechanismus zur Probennah- 60 Gramm von Bennu als Mindestmenge an, hofft aber auf bis zu
me im Vorübergehen«. Dieser setzt sich aus dem eigentlichen zwei Kilogramm.
Probensammler und einem schwenk- und steuerbaren Roboter- Im Jahr 2023 sollen die Bodenproben von Bennu sicher zur Erde
arm zusammen, der sich bis zu 2,8 Meter von der Raumsonde transportiert werden; dafür ist die Raumsonde mit einer 46 Kilo-
ausfahren lässt. gramm schweren Rückkehrkapsel ausgerüstet. Sie basiert auf der
Der Probensammler befindet sich am äußersten Ende des Kapsel der Raumsonde Stardust, mit der im Jahr 2006 erfolgreich
Roboterarms und verwendet einen abgeflachten hohlen Ring, der feinste Staubpartikel des Kometen Wild-2 auf die Erde gebracht
auf die Oberfläche von Bennu gedrückt wird. Hat er Bodenkontakt, wurden (siehe SuW 3/2006, S. 11).
so wird ein Schwall komprimierten, hochreinen Stickstoffgases Die SRC »Sample Return Capsule« ist ein stumpfer Kegel mit
ausgelöst. Dieser wirbelt Material unterhalb des Probensammlers einem Durchmesser von 81 Zentimetern und einer Höhe von
auf und befördert es ins Innere, wo dann die Partikel aufgefangen 50 Zentimetern. Sie besteht aus fünf wichtigen Baugruppen: dem
werden. Ihre Größe kann bis zu zwei Zentimeter betragen. Zudem vorderen Hitzeschild, dem hinteren Hitzeschild, dem eigentlichen
Gaszufuhr (komprimiertes
Stickstoffgas)
Ein Schnitt durch den Probensammler von
OSIRIS-REx: Komprimiertes Stickstoffgas
(braune Striche) wird durch den Proben-
sammler auf die Oberfläche des Asteroiden
Probenhalter
Bennu geblasen, wirbelt dabei Staub und
Proben-
behälter kleine Gesteinsbrocken auf, die sich im
NASA / SuW-Grafik
Inneren ansammeln. Mindestens 60 Gramm
Gesteinsmaterial soll OSIRIS-REx von Ben-
Oberfläche des nus Oberfläche entnehmen, die NASA hofft
Asteroiden Bennu
aber auf bis zu zwei Kilogramm.
32 Januar 2019 STERNE UND WELTRAUMsie unterliegt auch dem Jarkowski-Effekt. vermessen und nach Anzeichen von Ver- Der Weg zu Bennu
Er ist benannt nach dem russischen In- änderungen durch nichtgravitative Kräfte Nach ihrem Start am 8. September 2016
genieur Iwan Ossipowitsch Jarkowski Ausschau halten. umrundete OSIRIS-REx die Sonne auf einer
(1844 – 1902, siehe SuW 12/2006, S. 26). ó Das fünfte Ziel der Mission ist die Er- elliptischen Umlaufbahn, welche sie etwa
Die von der Sonne kommende Strah- kundung der Oberflächenschicht von Ben- ein Jahr später wieder zur Erde zurückführ-
lung wird von den Gesteinen an der nu, des Regoliths. Auf atmosphärelosen te. Dabei näherte sie sich unserem Plane-
Oberfläche des Asteroiden auf der Tagsei- Himmelskörpern besteht dieser meist aus ten bis auf rund 17 000 Kilometer an und
te absorbiert und auf der Nachtseite als lose aufeinanderliegenden Gesteinsbro- veränderte ihre Geschwindigkeit relativ
Wärmestrahlung wieder in den Weltraum cken mit feinerem Material dazwischen. zur Sonne um 3,8 Kilometer pro Sekunde.
abgegeben. Dies geschieht aber nicht völ- Der Regolith entsteht durch die Einschlä- Erst mit diesem Swingby-Manöver erhöh-
lig gleichförmig, sondern mit lokal un- ge von kleineren Objekten und Mikrome- te OSIRIS-REx ihre Bahnneigung auf rund
terschiedlicher Intensität. Hierdurch ent- teoriten, die das Material der Oberfläche sechs Grad gegenüber der Erdbahnebene,
stehen kleine Kräfte, die nach und nach zertrümmern. Über längere Zeiträume was notwendig war, um Bennu überhaupt
die Rotationsbewegung und die Umlauf- hinweg werden durch solche Impakte die anfliegen zu können.
bahn von Bennu verändern. Somit könn- obersten Schichten immer wieder umge- Während des Vorbeiflugs waren die wis-
te er eines fernen Tages eventuell doch wälzt, so dass frisches Material aus dem senschaftlichen Instrumente an Bord der
auf Kollisionskurs mit der Erde geraten. Inneren an die Oberfläche kommt. Die Ge- Sonde aktiv und die Kameras nahmen Bil-
OSIRIS-REx wird daher die Umlaufbewe- steinsproben, die OSIRIS-REx entnehmen der von Erde und Mond auf (siehe Bild S. 32).
gung und die Rotation von Bennu exakt wird, stammen aus dem Regolith. Danach flog OSIRIS-REx auf ihrer veränder-
ten elliptischen Bahn weiter um die Sonne.
Am 28. Dezember 2016 und am 28. Juni
2018 wurden zwei große Schubmanöver
mit dem Bordantrieb durchgeführt, um
Probenbehälter, dem Fallschirmsystem für die Landung und der steuernden Elektronik. OSIRIS-REx exakt auf Zielkurs zu Bennu zu
Die SRC wird von der Muttersonde bei der dichten Annäherung an die Erde am 24. Sep- bringen. Die Manöver gelangen mit großer
tember 2023 abgeworfen und tritt in die Erdatmosphäre ein, während OSIRIS-REx nach Präzision. Im Oktober und November 2018
einem Schubmanöver des Bordantriebs an der Erde vorbeifliegt. fanden fünf weitere Schubmanöver statt,
Die Kapsel trifft mit einer Geschwindigkeit von 12,2 Kilometern pro Sekunde auf die welche die Geschwindigkeit der Sonde rela-
Erdatmosphäre und wird durch die Reibung am Hitzeschild rasant abgebremst. In einer tiv zum Ziel immer mehr reduzierten, bis sie
Höhe von drei Kilometern öffnet sich ein Fallschirm, an dem sie sanft dem Erdboden ent- am 3. Dezember annähernd gleich groß war.
gegenschwebt. Die Landung erfolgt in der Utah Test and Training Range, einem militäri- Am 17. August 2018 erfasste die Tele-
schen Sperrgebiet rund 120 Kilometer westlich von Salt Lake City. Nach der Landung wird kamera der Sonde erstmals das Zielobjekt
die Kapsel zum Johnson Space Center der NASA in Houston, Texas, geflogen, wo sie dann in als lichtschwachen beweglichen Punkt
einem Reinraum geöffnet wird. vor den Sternen im Hintergrund. Dabei
trennten OSIRIS-REx noch 2,2 Millionen
Kilometer von Bennu. Die Bilder dienten
vor allem dazu, die Navigation der Son-
de zu überprüfen, nach möglichen Mon-
den des Asteroiden zu suchen und nach
Staubanhäufungen im Umfeld Ausschau
zu halten. Letztere wären eine Gefahr für
NASA / Goddard / University of Arizona / Lockheed Martin
die Raumsonde, da sich der Staub auf den
Optiken der Messinstrumente oder den
Solarzellen ablagern könnte.
Während der Langzeitbeobachtungen
beim Anflug wurden Lichtkurven des As-
teroiden aufgenommen, um daraus die
Rotationsperiode abzuleiten und mit den
bisher bekannten Datenwerten zu verglei-
chen. Auch erste Spektren entstanden, die
mit den von irdischen Teleskopen gewon-
nenen Daten verglichen wurden.
Im Lauf des September verringerte
sich die Distanz zu Bennu von andert-
Während der Reise zu Bennu nahm eine Kamera des TAGCAMS-Systems halb Millionen Kilometern auf nur noch
die Rückkehrkapsel an Bord von OSIRIS-REx auf. Der kleine schwarze Punkt 200 000 Kilometer, oder etwas mehr als die
(Pfeil) oben auf dem weißen Hitzeschild ist der Einschlagkrater eines Mikro- Hälfte der Entfernung Erde – Mond. Den-
meteoriten, der die Sonde im Flug getroffen hat. noch zeigten die Bilder der Kameras nach
wie vor nur einen Punkt am Himmel, was
www.sterne-und-weltraum.de Januar 2019 331. November 2018 16. November 2018 Aus Entfernungen von rund 200 und
140 Kilometern lichtete die Raumsonde
OSIRIS-REx den Asteroiden Bennu beim
Anflug ab, dessen rundliche Form den
NASA / Goddard / University of Arizona
Erwartungen entspricht (siehe Bilder S. 30
oben). Der Himmelskörper erstreckt sich am
Äquator über eine Breite von 550 Metern
und besteht aus einer Ansammlung von
Felsbrocken unterschiedlicher Größen und
Helligkeiten.
der geringen Größe des Asteroiden von ter an Bennu heran und schwebt über
maximal 550 Metern geschuldet war. dessen Oberfläche (siehe Kasten S. 32).
Erst Anfang November 2018 erstreckte Der Roboterarm TAGSAM fährt aus und
sich Bennu über mehr als 100 Pixel in den drückt den eigentlichen Probensammler
Bildern der hochauflösenden Kamera Po- auf die Oberfläche. Ist die gewünschte
lyCam (siehe Kasten S. 31 und Bilder oben). Mindestmenge an Gesteinsmaterial auf-
Sie belegen eine gute Übereinstimmung gesammelt, öffnet sich die Rückkehrkap-
mit den Radardaten. Der Asteroid ist wie sel und der Roboterarm schwenkt den
erwartet eine Ansammlung von Felsbro- Probensammler in die Kapsel hinein, der
cken unterschiedlicher Größen. dort einrastet. Eine kleine Sprengladung
zündet und trennt den Probensammler TILMANN ALTHAUS ist
Flugmanöver vom Roboterarm ab, der seine Aufgabe seit 2002 Redakteur bei
im Umfeld von Bennu erfüllt hat und in die Ruheposition fährt. »Sterne und Weltraum« und
Nachdem OSIRIS-REx das unmittelbare Die Kapsel schließt sich und wird erst betreut vor allem Themen
Umfeld des Asteroiden erreicht hat, be- nach der Ankunft auf der Erde im Jahr zur Planetenforschung und
ginnt sie mit Flugmanövern, um ihn von 2023 unter Reinraumbedingungen wieder Raumfahrt.
allen Seiten zu erfassen. Da die Schwer- geöffnet.
kraft von Bennu verschwindend gering ist, Nach der Probenentnahme hält sich
kann sich die Sonde praktisch frei um den OSIRIS-REx noch für rund neun Monate Literaturhinweise
Asteroiden bewegen. Ist der Nahbereich in der Nähe von Bennu auf, bis sich die Althaus, T.: Stardust erfolgreich gelan-
um den Asteroiden genau bekannt, be- Sonde im März 2021 auf den Rückweg zur det. In: Sterne und Weltraum 3/2006,
ginnt die Sonde mit dichten Anflügen, wo- Erde macht, um dort zweieinhalb Jahre S. 11
bei sie sich der Oberfläche bis auf 240 Me- später einzutreffen. Die Wartezeit bis zur Althaus, T.: OSIRIS-REx ist auf dem Weg
ter annähert. Diese Erkundungsausflüge Ankunft der Proben auf der Erde werden zum Asteroiden Bennu. In: Sterne und
Weltraum 11/2016, S. 16
dienen der Suche nach geeigneten Orten die Projektwissenschaftler dazu nutzen,
Althaus, T.: Hayabusa-2 erkundet das
für die Entnahme von Bodenproben. die von OSIRIS-REx übermittelten Bilder
Drachenschloss. In: Sterne und Welt-
Zunächst werden zwölf mögliche Orte und Messdaten gründlich auszuwerten,
raum 9/2018, S. 18 – 19
festgelegt, die dann mittels nachfolgender um für die Laboruntersuchungen der
Lauretta, D. S. et al.: OSIRIS-REx:
Untersuchungen auf zwei gleichwertige Gesteine optimal vorbereitet zu sein. Es
Sample Return from Asteroid (101955)
reduziert werden. Danach entscheiden sich wird spannend werden, die mit den Fern Bennu. In: Space Science Reviews 212,
die Wissenschaftler um Dante Lauretta von erkundungsinstrumenten gewonnenen S. 925 – 984, 2017
der University of Arizona in Tucson für den Messergebnisse mit den Daten aus den Müller, T.: Ein Kleinplanet unter der
endgültigen Ort und planen den weiteren Gesteinsanalysen zu vergleichen. Lupe. In: Sterne und Weltraum 12/2006,
Verlauf der Mission hierfür im Detail. OSIRIS-REx fliegt nach dem Abwurf der S. 26 – 34
Derzeit ist vorgesehen, das Jahr 2019 Probenkapsel im September 2023 an der Müller, T.: Ein Wanderfalke im König-
für die gründliche Erforschung von Bennu Erde vorbei und könnte, wenn sie noch in reich Ryugu. In: Sterne und Weltraum
mit den Fernerkundungsinstrumenten zu einem guten Zustand ist und genügend Fi- 7/2018, S. 34 – 38
nutzen. Im Juli 2020 wird dann nach meh- nanzmittel zu ihrem Weiterbetrieb geneh- Nolan, M. C. et al.: Shape Model and
reren dichten Testanflügen die eigentliche migt werden, zu einem anderen Ziel im Surface Properties of the OSIRIS-REx
Probenentnahme durchgeführt. Sollte Sonnensystem weiterfliegen. Derzeit gibt Target Asteroid (101955) Bennu from
Radar and Lightcurve Observations. In:
bereits der erste Versuch erfolgreich sein, es keine offiziellen Planungen dazu, aber
Icarus 226, S. 629 – 640, 2013
wird es keine weiteren Probenentnahmen die Möglichkeit besteht, ähnlich wie bei
mehr geben. Sonst sind noch zwei weitere den Kometensonden Stardust und Deep Dieser Artikel und Weblinks unter:
Versuche möglich. Impact. Diese wurden nach Erfüllung ih- www.sterne-und-weltraum.de/artikel/
Für die Probenentnahme fliegt die rer Hauptmissionen erfolgreich zu einem 1608244
Raumsonde bis auf etwa anderthalb Me- jeweils anderen Kometen geschickt.
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