Start des zweiten Wanderfalken
BLOG: Himmelslichter
Am Sonntagmorgen um 05:24 MEZ soll, wenn alles gut geht, eine Trägerrakete vom Typ H-IIA vom japanischen Weltraumbahnhof Tanegashima abheben. An Bord: die Raumsonde Hayabusa 2. Die soll sich sodann auf den Weg machen zum Asteroiden (162173) 1999 JU3, einem erdnahen Asteroiden des Apollo-Typs, der erst 1999 entdeckt worden war. Wer die europäische Rosetta-Mission mit ihrem Lander Philae spannend findet, der kommt auch mit Hayabusa 2 voll auf seine Kosten: Hayabusa 2 soll den Asteroiden nicht nur etwa 18 Monate begleiten und dabei genauestens vermessen, sondern dazu noch ganze vier(!) Landeroboter auf ihm absetzen, mit einem Impaktor einen künstlichen Krater erzeugen und selbst auf der Asteroidenoberfläche aufsetzen um Bodenproben zu sammeln – und den Staub schließlich sogar zur Erde bringen.
UPDATE 28.11.: Wegen schlechten Wetters ist der Start für Sonntag abgesagt, nächster möglicher Termin ist frühestens der 1. Dezember (Montag).
UPDATE 29.11.: Der neue Starttermin ist für Montagmorgen, 05:22 MESZ (13:22 JST) angesetzt.
UPDATE 30.11.: Und wieder eine Verschiebung, wieder wegen des Wetters. Der neue Starttermin ist nun Mittwoch, der 3.12. 05:22 MEZ.
UPDATE 03.12.: Der Start ist erfolgt – erfolgreich!
Weil 1999 JU3 anders als Rosettas Komet 67P nahe der Erdbahn um die Sonne kreist, dauert die Reise des “Wanderfalken” (das bedeutet Hayabusa auf japanisch) nur vier Jahre, statt zehn wie bei Rosetta. Beschleunigt wird das Raumfahrzeug dabei durch Ionentriebwerke sowie einem Swing-By-Manöver an der Erde. Im Juli 2018 soll die Sonde beim Asteroiden ankommen, 2020 ist die Probenrückführung zur Erde geplant. Das alles nur für den Fall, dass am Sonntag alles gut geht.
Noch nie etwas von dieser Mission gehört? Hier ein paar Fakten. Mehr Infos zu Hayabusa 2 in den Links am Ende des Beitrags.
Hayabusa 1 – die erfolgreiche Pannenmission
Hayabusa 2 ist der Nachfolger der Asteroidensonde Hayabusa (hier der Klarheit halber Hayabusa 1 genannt). Hayabusa 1 erreichte im Jahr 2005 den Asteroiden (25143) Itokawa, setzte auf ihm auf und sammelte Bodenproben. Die Sonde führte allerdings nur einen externen Lander und keinen Impaktor mit. Obwohl bei der Mission etliches schief lief, brachte Hayabusa 1 tatsächlich Asteroidenstaub zur Erde. Hayabusa 1 hatte Probleme unter anderem mit den Lageregelungstriebwerken, der Bordelektronik und schließlich auch mit den Ionentriebwerken, die die Sonde antrieben, der Lander MINERVA verfehlte den Asteroiden und ging verloren. Alles Dinge, aus denen für Hayabusa 2 (hoffentlich) gelernt wurde.
Das Zielobjekt
(25143) Itokawa war ein Asteroid des S-Typs, ein trockener Gesteinskörper aus dem inneren Teil des Sonnensystems. 1999 JU3 ist ein C-Typ-Asteroid, stammt also wahrscheinlich aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels und dürfte hydratisierte und organische Minerale enthalten. Rund 900 Meter groß und auf einer ähnlichen Bahn wie Itokawa, besteht 1999 JU3 vermutlich aus uraltem Material aus der Anfangszeit des Sonnensystems.
Landung mit deutscher Beteiligung
Drei mitgeführte MINERVA-Landeroboter ähneln dem gescheiterten Exemplar der ersten Mission, sie wiegen jeweils nur 1,5 Kilogramm. Mit 10 Kilogramm etwas schwerer ist der vom deutschen DLR und dem französischen CNES (die beiden zeichneten auch für Philae verantwortlich) gebaute Lander MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), der im Laufe der Mission aus etwa 100 Meter Höhe von der Muttersonde auf den Asteroiden abgeworfen werden soll. MASCOT enthält vier Instrumente: eine vom DLR entwickelte Kamera, ein vom CNES gebautes Infrarot-Mikroskop für den nahen Infrarotbereich zur Untersuchung der Materialbeschaffenheit der Asteroidenoberfläche, ein Radiometer zur Bestimmung der Oberflächentemperatur, Strahlungsvermögen und Wärmespeicherzahl (ebenfalls entwickelt vom DLR) und ein von der TU Braunschweig verantwortetes Magnetometer zur Messung des Magnetfelds.
Roboter mit Hüpfmechanismus
Außerdem ist MASCOT mit einem Schwungrad ausgestattet, das es erlauben soll, bis zu 70 Meter weit über die Oberfläche zu hüpfen – damit wird Hayabusa 2 zum ersten Mal verschiedene Stellen eines Asteroiden in situ untersuchen können. Was bei Philae also eher ungewollt passierte, soll hier kontrolliert ablaufen. Anders als Philae besitzt MASCOT keine Solarzellen. Die Mission des schuhkartongroßen Roboters endet damit nach etwa 16 Stunden, wenn seine Batterie leer ist.
Künstlicher Krater
Während der Kratersprengung (dazu soll tatsächlich Sprengstoff eingesetzt werden, anders als etwa bei Deep Impact – inwiefern das die Bodenproben verunreinigt, vermag ich nicht zu sagen s. Anmerkung unten!) soll sich die Muttersonde übrigens auf der abgewandten Asteroidenseite verstecken – um die Kraterbildung zu verfolgen, soll eine externe Kamera über der Oberfläche ausgesetzt werden. Zweck der Aktion ist es, an unverändertes Asteroidenmaterial aus der Tiefe zu gelangen.
Schließlich soll Hyabusa selbst auf dem Asteroiden aufsetzen (wie oft und an welchen Stellen, wird wohl erst später entschieden). Dazu wird die Sonde Zielmarkierungen auf die Oberfläche aussetzen, denn die Landung muss vollautomatisch erfolgen – die Signallaufzeiten zur Erde erlauben keine direkte Steuerung. Das Aufsetzen soll wie bei Hayabusa 1 im “Touch-and-Go”-Verfahren erfolgen – es gibt keine Landebeine, die Sonde bewegt sich nur so nahe an den Asteroiden heran, bis eine Art Rüssel die Oberfläche berührt und Staub aufsaugen kann.
Grüße von der Erde
MASCOT trägt übrigens eine briefmarkengroße Folie mit Namen von Raumfahrtenthusiasten, die sich rechtzeitig auf dem Lander verewigt haben lassen. Da der Roboter auf dem Asteroiden verbleibt und 1999 JU3 (einen richtigen Namen wird er wohl noch bekommen) noch ein Weilchen um die Sonne kreisen wird, werden die Namen ihre Besitzer mit Sicherheit lange überdauern.
Man sieht – Hayabusa 2 ist eine äußerst komplexe und ambitionierte Mission. Da kann viel schief gehen, doch die Japaner machen das ja nicht zum ersten Mal. Go Hayabusa!
Links
Offizielle Hayabusa-Missionsseite der JAXA (englisch)
Beitrag von Emily Lakdawalla mit vielen Bildern der Sonde nach dem Zusammenbau
Vortragsfolien mit vielen Details zur Mission von Paul Abell (pdf, englisch)
Twitter-Account von MASCOT (betrieben vom DLR, sozusagen der Philae-Nachfolger)
Und falls am Sonntagmorgen jemand nichts besseres zu tun hat: Hier der Link zum Livestream des Hayabusa-Starts!
Die Liveübertragung startet am 30. November 2014 von 4:30 MEZ bis ca. 5:45 MEZ (Raketenstart um 5:24 MEZ) und nochmals von 7:00 bis 7:30 MEZ.
Anmerkung: Bei der Sache mit dem Sprengstoff bin ich offenbar einem Mißverständnis aufgesessen: Der Impaktor selbst ist eine massive, 2kg schwere Kupferkugel, die aktiv, also mit Sprengstoff auf die Oberfläche geschossen werden soll. Das ist nötig, weil der Impaktor sonst, anders als der von Deep Impact, nicht genügend kinetische Energie zum Ausheben eines Kraters hätte. Bei Deep Impact kollidierte der Asteroid mehr mit dem Impaktor als umgekehrt. Der Impaktor selbst enthält also keinen Sprengstoff. Das kam mir von Anfang an seltsam vor – der Sprengstoff bzw. seine Verbrennungsprodukte würden die Bodenproben doch verunreinigen.
Der Krater auf der Oberfläche soll erzeugt werden, indem eine 2 kg Kupferkugel in sie hineingeschossen wird. Siehe diese Animation der JAXA:
http://m.youtube.com/watch?v=2-NN2yHN9HY
Explosiv oder nicht?
Aus den oben angegeben Links liest sich heraus, dass dieser Impaktor aktiv ist. Die typischerweise sehr gut informierte Emily Lakdawalla schreibt: “Then it will do an experiment like Deep Impact’s, releasing an impactor to make a crater on the asteroid’s surface. But because Hayabusa 2’s impactor won’t have much kinetic energy, they made it explosive.”
Dieses Paper von beteiligteh Projektwissenschaftlern dürfte weiter helfen. Ich sehe, dass Patrick Michel vom OCS auch einer der Ko-Autoren ist. Der ist auch immer dabei, wenn es darum geht, etwas in Asteroiden krachen zu lassen.
Es ist richtig, dass Hayabusa 2 sich dem Asteroiden sehr langsam nähert, anders als damals Deep Impact dem Kometen 9P/Tempel 1. Deswegen müssen die die Impaktormasse, eine 2 kg schwer Kupermasse, mit einem Sprengsatz auf den Weg bringen, damit sie mit orntlich Schmackes in den Asteroiden knallt und ordentlich Material freisetzt. Ich habe das aber nicht so verstanden, dass der Sprengsatz auf dem Asteroiden zur Zündung gebracht wird.
Hayabusa 2 versteckt sich dazu hinter dem Asteroiden. Man weiß ja nie.
Du hast wohl recht. Ich hatte mich auf Sekundärquellen gestützt, und darin las sich das so, als sein der Impaktor selbst ein Sprengkörper (z. B. hier: http://spaceflightnow.com/news/n1409/01hayabusa2/ “explosive grapefruit-sized copper impactor”) Das kam mir gleich etwas seltsam vor, wegen der Kontamination der Bodenprobe. Habe den Text korrigiert.
In diesem Video sieht man, dass der Impaktor erst abgesetzt und dann von einer separaten Plattform abgeschossen werden soll. Zumindest in dieser Darstellung ist allerdings der Impulserhaltungssatz aufgehoben, wie es scheint: https://www.youtube.com/watch?v=2-NN2yHN9HY&feature=youtu.be&t=39s
(Danke Michael für den Hinweis)
Die Frage nach der Kontamination stellt sich aber meines Erachtens nach wie vor, oder? Wie Sprengung formt das Kupferprojektil und es müssten sich jede Menge Überreste des Sprengstoffs daran finden.
Übrigens: Der von dir beschriebene Rüssel, der Staub aufsaugen soll, würde wohl im Vakuum auch nicht funktionieren.
Bei Hayabusa 1 war es so, dass ein Federmechanismus (falls ich mich recht erinnere) eine kleine Kugel im inneren des Rüssels auf die Kometenöberfläche schoss. Der Aufprall sollte Staub hochschleudern. Der obere Teil des Rüssels war wie ein Spazierstock gekrümmt und führte in den Probenbehälter der Rückkehrkapsel. Wenn also Staub bis oben hin kam, sollte er in den Behälter fallen. Weger den diversen Probleme von Hayabusa 1 wurde damals aber besagte Kugel nicht ausgelöst.
Die Japaner machen das in der Tat nicht zum ersten Mal, aber sie haben diesmal hoffentlich weniger Probleme als das letzte Mal.
Wenn ich mich recht erinnere, was denen bei Hayabusa 1 bis nach der Landung der Rückführkapsel auf der Erde nicht klar, ob überhaupt ein Staubkorn aufgesammelt worden war…
Genau, die hatten ja auch noch die Löschung des Speichers im Bordcomputer, also Totalamnesie. Wir wollen mal realistisch sein, dass Hayabusa 1 überhaupt noch reanimiert werden konnte, nachdem das Ding etliche Minuten auf der knallheißen Asteroidenoberfläche gelegen hatte, wodurch die Batterien abgekocht wurden und sämtlicher Hydrazintreibstoff verloren ging, grenzt an ein Wunder.
Wenn man das vordere Ende des Saugrüssels mit einigen kleinen Düsen für ein inertes Gas umgibt, dann wird vermutlich ein wenig Staub in den Saugrüssel geblasen.
Dafür sollte das hintere Ende des Saugrüssels für eine kurze Zeit geöffnet werden, damit eine durchgehende Strömung ermöglicht wird.
Die Bezeichnung “Saugrüssel” ist für eine luftleere Umgebung eher unglücklich gewählt.
Die Kupferkugel wird vermutlich so ähnlich wie bei einer rückstossfreien Kanone abgeschossen, bei der ein grösserer Teil der Explosionsgase aus dem hinteren Ende der Kanone austritt.
Alternativ dazu, kann man auch beliebige feste Massen aus dem hinteren Ende der Kanone heraus schiessen, um den Rückstossimpuls auf die Kanone zu kompensieren.
Laut dem weiter oben von mir zitierten Paper ist die Beschreibung des Kleinsatelliten als “Kanone“ eher unzutreffend. Es ist mehr ein Sprengsatz, der eine Kupferplatte zum Projekt in formt und es in eine Richtung beschleunigt.
… zum Projektil formt …. sollte das heißen.
Die detaillierteste Bescheibung des Small Carry-on Impactors, inklusive einer Grafik seines Aufbaus, habe ich hier gefunden: Der SCI “consists of a small box, about 30 cm in size, which will be released a few hundred meters above the surface of the asteroid. The 2 kg copper liner will be shot at high speed (2 km/s) into the surface of the asteroid to create a small artificial crater by collision.” Der Sprengstoff dient nur dem Abschuss, der Impaktor selber ist aus reinem Kupfer.