Raumfahrt | 26. September 2018 | von Jan Oliver Löfken

Was misst das MASCOT-Radiometer MARA?

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Temperaturmessung mit dem MASCOT Radiometer MARA. Der Fleck auf der Oberfläche wird auch von der MASCOT Kamera beobachtet.

Ein Radiometer ist ein Gerät zur Bestimmung der von einer Oberfläche abgegebenen Strahlung. Hierbei ist das Ziel, die Temperatur der Oberfläche berührungslos zu messen. Wenn MASCOT am 3. Oktober 2018 von der Hayabusa 2 Sonde abgekoppelt wird, ist das MASCOT Radiometer MARA bereits eingeschaltet und wird während des Abstiegs, der Landung und der Ruhephasen die Temperatur der Oberfläche des Asteroiden Ryugu vermessen. Die Oberflächentemperatur messen, das klingt eher altbacken und nicht besonders spektakulär. Was aber können wir aus der Temperatur über den Asteroiden lernen? Um das zu verstehen, muss man sich überlegen, welche Faktoren die Oberflächentemperatur auf einem atmosphärelosen Körper bestimmen. Zum einen ist natürlich die Sonneneinstrahlung ein wichtiger Faktor, zum anderen aber die Eigenschaften des Oberflächenmaterials, des sogenannten Regoliths. Hier ist vor allem die Geschwindigkeit der Ableitung der Wärme in den Untergrund entscheidend, eine Eigenschaft, die als thermische Trägheit bezeichnet wird.##markend##

Aus einer Messung der Oberflächentemperatur kann man also auf die thermischen Eigenschaften der Oberfläche schließen, und diese wird wiederum vor allem durch die Korngrößen und die Porosität des Oberflächenmaterials bestimmt. So können wir mit relativ einfachen Mitteln wichtige Eigenschaften der Oberfläche bestimmen. Die Interpretation der Messungen wird außerdem durch Bilder der MASCOT Kamera unterstützt, die den Messfleck des Radiometers im Gesichtsfeld hat.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)
Das MASCOT Radiometer MARA, der mitgeführte Kalibrierkörper sowie die MARA Elektronik.

Falls wir Glück haben und sich größere Steine im Gesichtsfeld von MARA befinden, können wir sogar noch etwas mehr lernen, denn dann können wir neben den Eigenschaften des Lockermaterials auch noch die thermischen Eigenschaften der Steine bestimmen, die ja das Ausgangsmaterial für den lockeren Regolith darstellen. Hier besteht schon seit der Hayabusa 1 Mission die Diskrepanz, dass die teleskopisch bestimmten thermischen Eigenschaften des Asteroiden Itokawa nicht so recht zu den Beobachtungen der Hayabusa 1 Sonde passen. Die thermischen Messungen und die ermittelte niedrige thermische Trägheit legen nahe, dass die Oberfläche Itokawas zu großen Teilen mit Regolith bedeckt sein sollte, obwohl die Kamerabilder von Hayabusa 1 eine zu großen Teilen mit Steinen bedeckte Oberfläche zeigen. Ob es sich bei den Steinen selbst aber um massive Brocken oder poröse Agglomerate handelt, konnte bisher nicht geklärt werden. Hier könnten MARA Messungen entscheidend weiterhelfen und dieses Rätsel zumindest für Ryugu lösen.

Auch ein Vergleich der Messungen von MARA mit denen des Infrarotinstrumentes TIR auf der Hayabusa2-Sonde dürfte einige neue Erkenntnisse bringen. Aufgrund der stationären Position von Hayabusa2 im subsolaren Punkt kann TIR nur die Tagseite von Ryugu beobachten. MASCOT hingegen wird die Landestelle über einen ganzen Tag-Nacht Zyklus beobachten, so dass die MARA Daten zu denen von TIR teilweise komplementär sind. Da die Nachttemperaturen besonders empfindlich auf die thermischen Eigenschaften des Regoliths reagieren, können die MARA Daten hier also als eine Art in-situ Kalibrierung der TIR Daten dienen. Eine gemeinsame Interpretation der Daten wird dann schlussendlich eine globale Charakterisierung der thermophysikalischen Eigenschaften von Ryugu erlauben.

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Über den Autor

Matthias Grott ist der leitende Wissenschaftler des MARA-Experiments und war für die Konzipierung, den Bau sowie die Integration des Instruments in den MASCOT-Lander verantwortlich. zur Autorenseite

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