#As­te­ro­id­Lan­ding in Aus­tra­li­en: So läuft die Lan­dung der Ha­ya­bu­sa2-Pro­ben­kap­sel ab

Ablauf der finalen gesteuerten Annäherungsphase
Ab­lauf der fi­na­len ge­steu­er­ten An­nä­he­rungs­pha­se
Bild 1/2, Credit: ©JAXA, Bearbeitung DLR

Ablauf der finalen gesteuerten Annäherungsphase

Meh­re­re Flug­bahn­kor­rek­tur­ma­nö­ver, so­ge­nann­te Tra­jec­to­ry Cor­rec­ti­on Ma­neu­ver (TCM), müs­sen durch­ge­führt wer­den, um die Missi­on zu ei­nem er­folg­rei­chen Ab­schluss zu brin­gen: Die Kap­sel mit den Pro­ben von As­te­ro­id Ryu­gu muss si­cher auf der Er­de lan­den und Ha­ya­bu­sa2 da­nach wie­der auf ei­ne neue Flug­bahn ins Welt­all ge­bracht wer­den.
Flugbahn von Hayabusa2 während der Rückkehrphase
Flug­bahn von Ha­ya­bu­sa2 wäh­rend der Rück­kehr­pha­se
Bild 2/2, Credit: ©JAXA, Bearbeitung DLR

Flugbahn von Hayabusa2 während der Rückkehrphase

Um­lauf­bahn­kar­te des Ha­ya­bu­sa2-Raum­schiffs nach Ab­flug von As­te­ro­id Ryu­gu im No­vem­ber 2019 bis zur Rück­kehr zur Er­de im De­zem­ber 2020.

Am 17. September 2020 hat die entscheidende Phase der Mission Hayabusa2 für die Rückführung der Proben von Asteroid Ryugu zur Erde begonnen. In etwa 36 Millionen Kilometer Entfernung schwenkte das Raumschiff in eine weitläufige Umlaufbahn um die Erde ein. Hierzu wurde der Ionenantrieb des Raumschiffs genutzt. Nun müssen fünf weitere Flugbahnkorrekturmanöver, sogenannte Trajectory Correction Maneuver (TCM), durchgeführt werden, um die Mission zu einem erfolgreichen Abschluss zu bringen: Die Kapsel mit den Proben von Asteroid Ryugu muss sicher auf der Erde landen und Hayabusa2 danach wieder auf eine neue Flugbahn ins Weltall gebracht werden.

Am 22. Oktober 2020 wurde das erste der fünf TCMs in etwa 17 Millionen Kilometer Entfernung zur Erde erfolgreich abgeschlossen. Für diese sowie die folgenden Bahnkorrekturen werden die chemischen Triebwerke des Raumschiffs eingesetzt. Das nächste TCM war ebenfalls erfolgreich: In neun Millionen Kilometer Entfernung zur Erde wurde am 12. November 2020 eine weitere Feinjustierung der Flugbahn vorgenommen.

Auf Kollisionskurs mit der Erde

Hat sich Hayabusa2 auf etwa 3,5 Millionen Kilometer der Erde genähert, muss das Raumschiff auf eine neue Flugbahn gebracht werden, die auf das Landegebiet in der Nähe von Woomera in Australien (etwa bei 31 südlicher Breite und 136 Grad östlicher Länge) ausgerichtet ist. Das ist dann der Wiedereintrittskurs für die Kapsel. Dieses Manöver wurde am 26. November 2020 erfolgreich durchgeführt. Am 1. Dezember 2020 fand die letzte Korrektur der Flugbahn statt. Die Raumsonde war zu diesem Zeitpunkt 1,74 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

Die Abtrennung der Landekapsel vom Raumschiff wird am 5. Dezember 2020 um 6:30 Uhr MEZ in etwa 220.000 Kilometer Entfernung von der Erde erfolgen - das ist etwas mehr als die halbe Entfernung Erde-Mond. Kurz danach, zwischen 7:30 und 10 Uhr MEZ, führt die Sonde ein weiteres Manöver durch, um vom Kollisionskurs mit der Erde weg und auf eine Flugbahn an ihr vorbei zu gelangen. Denn mit der restlichen Energiereserve macht sich Hayabusa2 erneut auf die Reise in die Tiefen des Weltalls.

In 120 Kilometer Höhe und mit einer Geschwindigkeit von zwölf Kilometern pro Sekunde wird die Probenkapsel in die Erdatmosphäre eintreten. Dabei wird sie durch die Lufthülle bei großer Hitzeentwicklung abgebremst. Sieben bis elf Kilometer über Australien (zwischen 18:30 Uhr und 18:33 Uhr MEZ) wird ein Fallschirm ausgelöst und der vordere Hitzeschild abgesprengt. Die Landung der 40 Zentimeter langen Kapsel im Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt ist für den 5. Dezember 2020 zwischen 18:47 und 18:57 Uhr MEZ vorgesehen (6. Dezember 2020 zwischen 2:47 und 2:57 Uhr JST - Japan Standard Time, bzw. 5:17 Uhr und 5:27 Uhr Orts-Sommerzeit in Woomera, kurz vor Sonnenaufgang im australischen Sommer). Während des Flugs am Fallschirm werden bereits Signale zur Ortung der 16 Kilogramm schweren Kapsel gesendet. Ein Bergungsteam wird dann in einem Hubschrauber über das Landegebiet fliegen, um die Kapsel anhand der Ortungssignale aufzufinden und in einem aufwendigen Ablauf zu bergen.

Zeitplan: Erdannäherung, Kursmanöver, Kapselabtrennung und Landung

EreignisZweckDatum und Zeit (Japan)Datum und Zeit (MEZ)Entfernung ErdeKomponente
TCM-3Bahnkorrektur
Erdannäherung
26.November
16:00-17:00 Uhr
26. November
08:00-09:00
3,6 Mio. kmHayabusa2
TCM-4Korrektur Orbit
Erdannäherung
1. Dezember
16:00 Uhr
1. Dezember
08:00 Uhr
1,74 Mio. kmHayabusa2
Abtrennen der ProbenkapselProbenkapsel auf ballistischem Kurs5. Dezember
14:30 Uhr
5. Dezember
6:30 Uhr
220.000 kmHayabusa 2 /
Probenkapsel
TCM-5Neuer Kurs für Hayabusa25. Dezember
15:30-18:00 Uhr
5. Dezember
7:30-10:00 Uhr
200.000-160.000 kmHayabusa2
ErdschattenHayabusa2 tritt in den Erdschatten ein6. Dezember
01:57 Uhr
5. Dezember
17:57 Uhr
12.000 kmHayabusa2
Probenkapsel FotoHayabusa2 fotografiert Probenkapsel6. Dezember
02:28-02:30 Uhr
5. Dezember
18:28-18:30 Uhr
700-300 kmHayabusa2
AtmosphäreneintrittEintritt mit 12 km/s in Erdatmosphäre6. Dezember
02:28-02:29 Uhr
5. Dezember
18:28-18:29 Uhr
120 kmProbenkapsel
Erdschatten (Ende)Hayabusa2 tritt aus dem Erdschatten6. Dezember
02:31 Uhr
5. Dezember
18:31 Uhr
350 kmHayabusa2
FallschirmAuslösen des Bremsfallschirms6. Dezember
02:31-01:33 Uhr
5. Dezember
18:31-18:33 Uhr
11-7 kmProbenkapsel
LandungProbenkapsel landet in Woomera (AUS)6. Dezember
02:47-02:51 Uhr
5. Dezember
18:47-18:51 Uhr
0 kmProbenkapsel

Nächster Halt: ein extrem schnell rotierender Asteroid

Da zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Hayabusa2 an der Erde voraussichtlich noch etwa die Hälfte des Treibstoffs (Xenon) für das Ionentriebwerk vorhanden sein wird, bietet sich die Gelegenheit, die Mission zu verlängern und eine sogenannte „extended mission“ anzuschließen. Als Ziel wurde von der japanischen Weltraumagentur JAXA der kleine Asteroid 1998 KY26 ausgewählt. Er hat einen Durchmesser von nur 30 Metern und gehört zu den extrem schnell rotierenden Asteroiden („fast rotators“). Ein Objekt mit diesen Eigenschaften wurde bisher noch nie von der Menschheit besucht. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erwarten, dass diese vergleichenden Beobachtungen die bereits gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse aus der Hayabusa2-Mission vertiefen werden. Hierbei handelt es sich um eine Langzeitmission. 2031 soll die Raumsonde den Zielasteroiden erreichen.

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