Vor und nach dem 15.2.2013

18. Februar 2013 von Michael Khan in Kleinplaneten

So schnell geht ein kompletter Schwenk. Vor dem 15.2.2013 war die fast einhellige Meinung der Presse, der Politik und der Öffentlichkeit, wenn es um Forschungsmittel zur Früherkennung und Abwehr von Asteroideneinschlägen ging, ziemlich genau: "Ach, was wollt ihr denn Geld dafür ausgeben. Das passiert alle Jubeljahre mal, wenn überhaupt."

Noch am 15.2.2013 vollzog sich der Schwenk mit einer Geschwindigkeit, die die des Asteroiden mühelos toppt. Da hieß es nun auf einmal einhellig - kaum waren die ersten Nachrichten aus Russland da: "Wieso habt ihr das nicht kommen sehen?"

So schnell geht das.

Sehen wir uns mal die Fakten und und beurteilen dann die Chancen zur Vorwarnung oder gar Abwehr:

Wie groß das Objekt war, das den Tscheljabinsk-Feuerball produzierte, kann niemand abschliessend sagen. Es scheint immer größer zu werden, je mehr Daten ausgewertet werden. Am Freitag war noch von einem metergroßen Stein einer Masse von rund 10 Tonnen die Rede. Schon am Abend des 15.2. bezifferte aber die NASA, basierend auf Auswertungen von Beobachtungen, Schadensbildern und Messungen, den Durchmesser auf 17 Meter, die Masse auf bis zu 10000 Tonnen und die Wucht der Explosion auf 500 Kilotonnen TNT - etwa das 40fache der Hiroshimabombe, freigesetzt in 15-25 km Höhe.

Mir wird flau, wenn ich da mal etwas weiter denke - wäre das Objekt noch ein paar Meter größer gewesen, dann wäre er nicht nur noch tiefer in die Atmosphäre eingedrungen, bevor er explodierte, sondern die Wucht der Explosion wäre nochmals deutlich stärker gewesen. Dann würden wir nicht nur von mehr als Tausend Verletzten reden, oder überhaupt nur von Verletzten, und die Schäden hätten sich auch nicht mehr nur weitgehend auf Fensterglas beschränkt. So schlimm es bereits war, es ist immer noch glimpflich abgegangen.

Die Bahn des Asteroiden wurde bereits in grosser Höhe durch Infraschallmessungen getrackt. Da der atmosphärische Bahnbogen bekannt ist, kann auch in die Gegenrichtung zurück gerechnet werden, um die heliozentrische Bahn zu bestimmen. So kommt man auf eine hochexzentrische Bahn, die fast bis hinunter zur Venus und bis hinauf zum Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter reicht. Eine weitere Bestätigung, dass dieses Objekt und der am gleichen Tag an der Erde vobeifliegende Asteroid 2012 DA14 nichts miteinander zu tun haben können. Das Tscheljabinsk-Objekt könnte, wie viele erdbahnkreuzende Asteroiden, seinen Ursprung in einer Kollision im Hauptgürtel haben. Er könnte alternativ auch kometaren Ursprungs sein, wobei dann aber seine Bahn schon erhebliche Veränderungen durchlaufen hätte. Kann alles sein, aber je komplizierter eine Erklärung ist, desto unwahrscheinlicher ist sie in der Regel.

Wie auch immer - Objekte von weniger als 20 Metern Durchmesser und einer Magnitude von vielleicht +26 oder mehr, sind fast unmöglich zu detektieren. Erst recht, wenn sie auf einer hochexzentrischen Bahn fliegen, sodass sie den Großteil der Zeit entweder weit von der Sonne und von der Erde verbringen, oder aber in Sonnenrichtung. Man kann sie einfach nicht sehen. Das wird sich auch in absehbarer Zukunft nicht ändern, zumindest ist mir nicht bekannt, mit welcher Technik man dieses Problem lösen wollte.

Es gibt aber unzähliger solcher Objekte, also wird es auch immer wieder ohne Vorwarnung zu Luftzerplatzern gewaltiger Wucht kommen. Das ist so, wir müssen dieses Risiko akzeptieren, so wie wir auch gelernt haben, mit anderen Risiken zu leben. Es entbindet uns aber nicht von der Verpflichtung, alle diejenigen erdbahnkreuzenden Asteroiden zu identifizieren, deren Erkennung technisch möglich ist. Zumindest alle Objekte ab einigen Hundert Metern Durchmesser. Das sind Körper, die ganz sicher bis zur Erdoberfläche durchdringen und einen Krater hinterlassen, um den herum in weitem Umkreis alles verwüstet wäre.

Wir wissen ja alle, was jetzt geschehen wird. Das Tscheljabinsk-Ereignis wird noch ein paar Wochen präsent bleiben und dann wieder langsam in Vergessenheit geraten, weil sich das öffentliche Interesse anderen wichtigen Dingen wie Promiskandalen widmet. In der Wissenschaft allerdings wird das jähe Ende dieses Himmelskörpers einen nachhaltigen Eindruck hinterlassen. Ich plädiere dafür, nicht nur die Vermessung und Bahnbestimmung energisch voranzutreiben, sondern auch die Antwicklung von Abwehrmaßnahmen. Was auch immer man vorsieht, die Ablenkung oder gar die kontrollierte Zerlegung potenziell gefährlicher Asteroiden - dies sollte nicht nur auf dem Papier stattfinden, sondern in tatsächlichen Missionen sozusagen am lebenden Objekt. Die Technik muss zur Einsatzreife gebracht und dann auch kurzfristig verfügbar sein.

Ich glaube nicht, dass kleine, unbemannte Sonden hier eine wirkliche Option darstellen. Lasst uns doch bitte mal Nägel mit Köpfen machen. Erdnahe Asteroiden sollten mit grossen, bemannten Raumschiffen besucht und untersucht und mit einer Vielzahl von Messinstrumenten gespickt werden. Dabei sollten auch Prototypen von Systemen getestet werden, die die kontrollierte Zerlegung zulassen. Wir reden hier von fliegenden Geröllhalden von zumeist nur einigen Hundert metern Durchmesser, deren Bestandteile Monolithen von wahrscheinlich maximal 100 Metern sind. Genau wissen wir das nicht, es hat noch nie eine Langzeituntersuchung des inneren Aufbaus eines oder gar vieler Asteroiden gegeben. Wir haben also keine in-situ-Daten, schon gar nicht statistisch aussagekräftige. Allenfalls können wir versuchen, aus indirekten Beobachtungen Rückschlüsse zu ziehen. Das reicht aber einfach nicht.

Also: Das nächste Ziel für bemannte Missionen nach dem Mond sollten erdnahe Asteroiden sein. Von denen kann eine große Zahl erreicht werden, wenn man eine Missiondauer von einem Jahr, inklusive Hin- und Rückflug und Aufenthalt von einigen Wochen vorgibt. Der Aufwand pro Mission, gemessen in Delta-v ist in etwa vergleichbar mit einer bemannten Mondmission. Eine Asteroidenmission dauert länger als eine Mondmission, also braucht man ein Habitat und muss sich mehr Gedanken um den Schutz vor kosmischer Strahlung machen. Andererseits entfallen die komplexen, risikoreichen Opereationen zur Landung und zum Rückstart, die man bei Mondmissionen hat. Über den Daumen gepeilt sollten Aufwand und Kosten voin Mond- und Asteroidenmissionen sich nicht wesentlich unterscheiden.

Also los Leute, packen wir's. Durch Abwarten ist nichts zu gewinnen. Wir haben alle technischen Kenntnisse, die wir brauchen. Wir müssen nur noch loslegen.


Nachtrag: NASA-ScienceCast vom 25.2.2013

Nichts wirklich Neues, aber eine ordentliche visuelle Zusammenfassung der Daten zum Tscheljabinsk-Objekt, soweit bis heute bekannt. Und hier dasselbe auch in Textform, für die, die lieber lesen.

 

Weitere Information

Die Apophis-Trilogie in den Kosmologs (2007): Teil 1, Teil 2, Teil 3

Über den Daumen gepeilt - passt! Kosmologs, Dezember 2007. Warum die meisten Asteroiden nur langsam rotieren

100 Jahre Tunguska, Kosmologs, Juni 2008

Tunguska - Wer war der Übeltäter? Kosmologs, Juli 2009 (Schlussfolgerung: Es war ein Bruchstück des Kometen Encke)

Mein Eindruck vom MPOG-Workshop, Kosmologs, Oktober 2010. Es geht um eine Konferenz, mit der die internationale Kooperation in der Asteroidenabwehr vorangebracht werden soll

Wie bringt man einen Asteroiden zur Erde, Kosmologs, Februar 2013


13 Kommentare zu “Vor und nach dem 15.2.2013”

  1. boris blix Antworten | Permalink

    Wer zahlt es?

    Nicht falsch verstehen. Meine Frage zielt nicht auf die Geldsumme oder meine persönliche Meinung darüber. Wenn es danach ging, sofort anfangen! Ist spannend, ist neu, machen! Was ich meine, hier reden wir von einer globalen Aufgabe, schon daher fürchte ich, dass diese kein Staat aus seinem nationalen Budget bestreiten möchte. Das kann ein ziemliches Gezerre werden, wer für welche Kosten aufkommt.
    Glückwunsch zum Auftritt im "heute journal", Herr Khan. leider etwas zu kurz

  2. Martin Holzherr Antworten | Permalink

    Asteroid Survey covering all objects>10m

    2 Technologien genügen um sämtliche Objekte > 10m im Raum zwischen Mars und Venus zu finden und sie in eine der beiden Kategorien
    - potenziell auf Erdkurs oder
    - auf absehbare Zeit kein Erdbahndurchgang
    eingeteilt werden.

    Die erste dazu nötige Technologie gibt es bereits. Es sind Infrarotteleskope. Diese können alle nicht völlig kalten Objekte (fast) unabhängig von ihrer Position aufspüren, wenn sie genügend "hell" sind. Das Infrarotteleskop WISE hat mit seiner 40 cm Teleskopfläche in nur 15 Monaten zehntausende von noch nicht bekannten Asteroiden aufgespürt. IR-Teleskope sehen den ganzen Asteroiden während Lichtteleskope nur den beleuchteten Teil sehen.
    Die zweite nötige Technologie sind Single-Photon-Chips, die die heute verwendeten CCD-Chips ersetzen und alle in der Fokalebene des Teleskops auftreffenden Photonen einzeln nachweisen. Diese Technologie ist gerade erst in Entstehung begriffen. Kommerziell erhältlich sind Single-Photon Varianten der CCD-Technologie (EMCCD). Der bekannteste Hersteller ist Andor Technologies
    Ganz neu entsteht aber eine noch potentere Technologie, die mit supraleitenden Nanodraht-Arrays arbeitet. Trifft ein Photon auf einen Nanodraht wird die Supraleitung für einen kurzen Moment unterbrochen womit das Photon detektiert ist. Es gibt praktisch kein Rauschen bei dieser Technologie (im Gegensatz zur EMCCD-Technik). Das MIT-Lincoln Laboratory berichtete im Oktober 2012 darüber. Zitat: " Superconducting nanowire photodetector arrays, with their subwavelength gaps, address these shortcomings of individual nanowires and achieve a level of performance beyond that possible with a standard array configuration. Superconducting nanowire photodetector arrays also eliminate the need for complex optical coupling that is commonly necessary to increase the fill factor for other photon-counting array technologies."

    "The superconducting nanowire photodetector array has numerous intrinsic advantages—high performance in both sensitivity and speed, the largest photon-counting rates available, relative ease of fabrication, simple digital post-processing to obtain photon-number information, and precise photon timing information. These advantages make the technology adaptable to other potential applications: Imaging technology. High-speed video imaging could be achieved with an array of nanowire photodetectors spread over the focal plane of an optical camera system."

    Die potenziell für die Erde gefährlichen Objekte kann man dann mit grösseren Teleskopen verfolgen und ihre Bahnen sehr präzis vermessen. Das eigentliche Detektionsteleskop ist dagegen ein Weitfeld-Teleskop mit geringer Auflösung, dafür grosser Empfindlichkeit.

  3. Daniel Fischer Antworten | Permalink

    Es war einmal ein POTUS ...

    "Also: Das nächste Ziel für bemannte Missionen nach dem Mond sollten erdnahe Asteroiden sein" - wie schon vor drei Jahren ein gewisser Barack O. am KSC verkündete, der ja angeblich keine Visionen für die Raumfahrt hat. Die politischen Mühlen mahlen jedenfalls in den USA seit dem 15. Februar wieder, wie üblich natürlich mit ungewissem Ausgang ...

  4. Michael Khan Antworten | Permalink

    @Bernd Rösler

    Flacher gegenüber steiler Eintritt - das ist ein sehr wichtiger Punkt und eine sehr gute Frage. Ich habe das schon in einem früheren Artikel, wo es um die herkunft des Tunguska-Boliden ging, diskutiert.

    Bei steilem Eintrittswinkel ist die Zeit zwischen Eintritt und Erreichen der dichteren Atmosphärenschichten oder des Erdbodens kurz. Die mechanische Belastung und der Wärmefluss sind zwar viel höher als bei flachem Eintritt, aber die totale Wärmeaufnahme ist geringer.

    Es kann also sein, dass das Objekt dann tiefer herunter geht, bevor es sich zerlegt. Es ist ferner wahrscheinlich, dass etwaige Bruchstücke dann dicht beisammen bleiben und dass die Wucht der Explosion dann viel mehr auf einen Punkt konzentriert sind.

    Beim flach eintretenden Tscheljabinsk-Objekt sah man ja deutlich ein Zerbrechen und auch eine große räumliche Verteilung des thermischen Auflösungsprozesses. So wird zwar ein weiteres Gebiet betroffen, aber im Schnitt mit geringeren Folgen pro Flächeneinheit.

    Bei einem ganz steilen Eintritt und einem sehr intensiven Rumms in geringer Höhe könnte man Glück haben und das ganze geschieht über unbewohntem Gebiet, oder man kann Pech haben und es liegt eine Stadt im Hypozentrum. Letzteres wäre wohl der schlimmstmögliche Fall, ich will's mir lieber nicht ausmalen.

  5. Karl Bednarik Antworten | Permalink

    Clarke, wer sonst

    "After a major disaster caused by a meteorite falling in Eastern Italy in 2077, the government of Earth sets up the Spaceguard system as an early warning of arrivals from deep space."

    Die Vorgeschichte von "Rendezvous with Rama" von Arthur C. Clarke.

  6. Michael Khan Antworten | Permalink

    @Karl Bednarik

    Und das Projekt zur Asteroidenüberwachung, als es dann mehr als 20 Jahre später endlich ins Leben gerufen wurde, hieß wirklich "Spaceguard". Das nenne ich visionär. deswegen werde ich ja auch den verdacht nicht los, dass der Mann aus der Zukunft kam. Das würde Vieles erklären.

  7. Dr. Frank Fleischmann Antworten | Permalink

    Unsichtbar - Kommt von der Sonne

    Sehr geehter Herr Hahn,
    danke für die schöne Zusammnefassung der RussenAsteroiden-Fakten.
    Zu dem Punkt "Man kann die von der Sonne kommenden Asteroiden nicht sehen" muss ich etwas widersprechen. Wenn man z.B. Satelliten an den Lagrange-Punkten der Venus oder zumindest in Sonnenähe positioniert, dann sieht man die Steine sogar noch besser als von der Erde aus, da diese dort sehr hell beleuchtet werden.
    ---
    Einzelphotonenkameras die im Kommentar angesprochen wruden gibt es bereits seit Jahrzehnten. Ein Doktorand von mir hat vor etwa 20 Jahren eine gebaut und damit sogar die Lichtkurve von M1 (2x30 Lichtblitze je Sekunde mit etwa 0.7 Photonen / Blitz) aufgenommen - und das mit einer Ortsauflösung von 512x512 Pixel bei etwa 3us Zeitauflösung für den Photonennachweis.
    ---
    Hier an der Sternwarte Feuerstein (privat) haben wir auch bereits seit 5 Jahren ein 2.5Millionen DM Teleskop herumliegen für die Himmelsüberwachung, dazu die Teile für eine 150MPixel CCD, aber es fehlen noch etwa 85oooEUR für das Gebäude und vielleicht eine Stelle.
    Vielleicht brauchen wir noch einen Asteroiden mehr - und zwar über Deutschland ;-) Er muss ja nicht ganz so gross sein. Nur so als Gedankenstütze für mögliche Geldgeber.

    Beste Grüße und ClearSkies

    Frank Fleischmann

  8. Michael Khan Antworten | Permalink

    @Dr Frank Fleischmann

    (Vorausgeschickt: Ich weiß nicht, wer der von Ihnen angesprochene "Herr Hahn" ist. Ich vermute mal, ich bin gemeint, also antworte ich einfach mal.)

    Vielen Dank für Ihren Hinweis auf die Möglichkeit, ein orbitales Observatorium auf einer Bahn zu positionieren, die deutlich sonnennäher als die Erdbahn ist. Ich möchte in diesem Zusammenhang noch anfügen, dass ich die Notwendigkeit der Positionierung in einem der Lagrangepunkte des Venus-Sonne-Systems nicht sehe. Es dürfte ausreichen, das Observatorium von der Erde aus zur Venus zu starten und dann mittels einem oder mehrerer Venus-Swingbys Perihel- und Aphelhöhe anzupassen, wie man sie braucht. Ein relativ kleines Triebwerksman&oum;ver dürfte dann ausreichen, um weitere enge Vorbeiflüge an der Venus zu unterbinden. Man könnte sogar mehrere Observatorien in heliozentrische Bahnen bringen, deren Positionen räumlich deutlich getrennt sind.

    Ich muss allerdings eines anmerken, um kein Missverständnis aufkommen zu lassen. Für mich ging es nicht um die Erkennung von Objekten, die "aus der Sonne kommen.". Da haben Sie mich falsch zitiert.

    Meine Anmerkung zur Beobachtbarkeit von Objekten auf Bahnen wie der des Tscheljabinsk-Objekts bezog sich darauf, dass von der Erde aus der Teil des Bahnbogens, der nicht nachts zu beobachten ist, sich gerade bei kleinen Objekten der Beobachtung komplett entziehen kann. Dies wirkt sich auf die Detektierbarkeit aus, aber auch auf die Qualität der Bahnbestimmung, bei der es wichtig ist, möglichst lange Bahnbögen möglichst genau vermessen zu können.

  9. KGyST Antworten | Permalink

    NEOSSat: zu spät

    Interessant genug, dass (unter anderen) ein kanadischer Satellit in Erdumlaufbahn gestellt geworden ist, die die Asteroiden in Erdekreuzunglaufbahnen detektieren muss. Schon habe ich darüber im Jahr 2009 gelesen. Leider der Start des Satelliten war in 2010 geplant geworden, und nur ein paar Tage war er spät. Das weiss ich nicht, ob mit diesem Satellit das möglich ist, eine solche Asteroide zu detektieren (oder wie die Chancen sind und wie nahe die Asteroid sein muss).

  10. Daniel Fischer Antworten | Permalink

    Nichts Neues im Video ... aber hier!

    Das Video gibt nur wieder, was bereits einen Tag nach dem Event bei der kanadischen Analyse der Infraschall-Daten heraus gekommen war und ignoriert bedauerlicherweise alle Analysen der Videos der Feuerkugel, die es seither gegeben hat und die zu teilweise viel präziseren Aussagen geführt haben. Am besten ist m.E.- da ich weiß, dass die Autoren sowas nicht zum ersten Mal gemacht haben - diese tschechische Auswertung von sieben Videos: Das Ergebnis bzgl. der interplanetaren Bahn des Asteroiden bestätigt und verbessert das Resultat aus der Mikrobarometrie, aber es es gibt nun auch konkretere Zahlen über den Zerfall des Meteoroids in der Atmosphäre und wo mit welcher Art von Meteoriten zu rechnen ist.

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