Asteroid Vesta aus der Nähe

19. Juli 2011 von Michael Khan in Raumfahrt

Die NASA-Asteroidensonde Dawn ist seit dem 15. Juli 2011 in einer Bahn um den Kleinplaneten 4/Vesta. Da die Sonde mit einem elektrischen Schwachschubantrieb ausgerüstet ist, musste sie sich ihrem Ziel sehr langsam nähern und der "Bahneinschuss" ist eigentlich ein gravitativer Einfang mit etwas zusätzlicher Abbremsung durch das Triebwerk.

Das ist qualitativ etwas ganz anderes als die üblichen Bahneinschüsse mit einem chemischen Triebwerk, wo die Annäherung an das Ziel mit deutlich hyperbolischer Geschwindigkeit erfolgt und das Triebwerk um das sehr niedrige Perizentrum herum etwa einige zehn Minuten bis zu einer Stunde entgegen der Flugrichtung feuert (in Filmen wird das immer genau anders herum dargestellt) und damit die Abbremsung in eine elliptische Bahn bewerkstelligt.

Mit einem Schwachschubantrieb ist die Annäherung gerade mal etwas über-parabolisch und die Abbremsung erfolgt über viele Tage hinweg. Der Einfang erfolgt unter Nutzung der zusätzlichen Anziehungskraft der Sonne. Im Dreikörperproblem hat man, wenn man die Schwerefelder des Kleinplaneten und der Sonne überlagert, ein komplexes Potenzial mit einigen besonderen Lokationen, den Librations- oder Lagrange-Punkten.

Die Sonde kann über den Lagrange-Punkt 1 oder 2, die im Fall von Vesta etwa 120000 km "vor" bzw. "hinter" Vesta liegen (wenn ich mich nicht verrechnet habe) von der interplanetaren Bahn in eine weite, elliptische, gebundene Bahn um den Zielkörper rutschen. Dies funktioniert deswegen, weil so eine weite elliptische Bahn, die ja fast schon eine Parabel ist, energetisch fast gleichwertig mit einer nieder-hyperbolischen Bahn ist, die energetisch auch nicht mehr weit von der Parabel entfernt ist. Die Parabel ist die Grenze zwischen der Bahn um den Körper und der Bahn an dem Körper vorbei. Wenn man es richtig macht - und das bedarf einiger Mathematik, auf die ich hier nicht eingehe - dann erzielt man genau unter Zuhilfenahme der Schwerkraft eines dritten Körpers, hier der Sonne, den gewünschten kleinen Unterschied in der Energie der Bahn bezüglich des Zielkörpers.

Die so erreichte weite Bahn ist noch sehr instabil. Wenn die Sonnenschwerkraft den Einfang bewerkstelligte, kann sie genauso gut beim nächsten Apozentrum das Gegenteil tun und die Raumsonde wieder in eine heliozentrische Bahn lupfen. Das geschieht bei Asteroiden, die von einem Planeten eingefangen werden. Bei einer Raumsonde hat man allerdings nach dem Einfang Zeit, durch weiteres Abbremsen mit dem Triebwerk Energie aus der Bahn zu nehmen und so in eine niedrigere, stabile Bahn zu gelangen.

Mit dieser Abbremsung ist Dawn jetzt gerade beschäftigt. Schließlich soll sie Vesta ein ganzes Jahr lang begleiten und dabei auf eine Bahnhöhe von nur ca. 200 km heruntergehen. Die Umlaufgeschwindigkeit ist dort allerdings auch nur rund 200 m/s - Bahnen um Kleinplaneten mit ihrer geringen Masse spielen sich bei viel niedrigeren Geschwindigkeiten ab als das, was man von Bahnen um Planeten kennt. Dawn wird den Kleinplaneten erst im Juli 2012 wider verlassen, um dann Kurs auf 1/Ceres zu nehmen, die im Februar 2015 erreicht werden wird.

Übrigens - Dawn wird zwar nicht auf Vesta landen, aber falls das in der Zukunft mal eine Sonde machen wird, dann wird sie an der Oberfläche eine Gravitationsbeschleunigung vorfinden, die etwa 2.6% von den 1 g beträgt, die wir auf der Erde kennen. Vesta ist unter den Asteroiden ja schon ein ziemlich großer Brocken, so ist auch die Schwerkraft dort deutlich mehr als die paar Hunderttausendstel g, die uns auf einem nur kilometergroßen Körper erwarten würden.

Dawn hat während der Annäherung an 4/Vesta Bilder mit zunehmend höherer Auflösung aufgenommen, die Sie auf der Missions-Webseite anschauen können. In den kommenden Tagen, Wochen und Monaten werden dort noch viele weitere Bilder und andere Informationen einzusehen sein. 

 Aufnahme vom 17.7.2011 aus etwa 15000 km Abstand mit einer Auflösung von 1.4 km/Pixel. Quelle: NASA/JPL/Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Weitere Information

Dawn-Missions-Webseite bei NASA-JPL, hier speziell die Bildergalerie

Dawn-Webseite des Max Planck-Instituts für Sonnensystemforschung. Dieses Institut leitete die Entwiclung des Stereo-Kamerasystems (Framing Camera 1+2) an Bord der Raumsonde Dawn.

 


2 Kommentare zu “Asteroid Vesta aus der Nähe”

  1. Gerhard Holtkamp Antworten | Permalink

    NASAs Interplanetares Jahr

    Die NASA brennt dieses Jahr ein interplanetarisches Feuerwerk ab. Nachdem MESSENGER bereits in Umlauf um Merkur ging und DAWN jetzt Vesta umrundet, soll im kommenden Monat Juno zum Jupiter starten, einen Monat später kommt dann eine Mondmission dran und im November die nächste Marsmission.

    Im selben Jahr ist das grösste interplanetare Ereignis der europäischen Raumfahrt, dass Rosetta in Winterschlaf versetzt wurde...

  2. Karl Bednarik Antworten | Permalink

    Hydrazin

    Dawn hat auch noch zusätzlich Hydrazin-Triebwerke:

    http://nssdc.gsfc.nasa.gov/...play.do?id=2007-043A

    [Antwort: Das ist richtig, aber die kleinen Hydrazin-Treibwerke dienen in allererster Linie zur Lageregelung und zum "Entladen" des Dralls aus den Schwungrädern. Mit den etwa 45 kg Hydrazin an Bord ist kein großes Delta-v erzielbar, selbst wenn man es komplett für Bahnmanöver einsetzen könnte, was nicht der Fall ist, da die primäre Aufgabe die Lageregelung ist. MK]

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