Der MAS­COT-Lan­der

Asteroidenlander MASCOT an Bord der Raumsonde Hayabusa2
As­te­roi­den­lan­der MAS­COT an Bord der Raum­son­de Ha­ya­bu­sa2
Bild 1/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Asteroidenlander MASCOT an Bord der Raumsonde Hayabusa2

Ei­ne 3200 Mil­lio­nen Ki­lo­me­ter wei­te Rei­se liegt hin­ter der ja­pa­ni­schen Raum­son­de Ha­ya­bu­sa2 mit dem deutsch-fran­zö­si­schen Lan­der MAS­COT (Mo­bi­le As­te­ro­id Sur­face Scout) an Bord.
Asteroidenlander MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout)
As­te­roi­den­lan­der MAS­COT (Mo­bi­le As­te­ro­id Sur­face Scout)
Bild 2/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Asteroidenlander MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout)

MAS­COT (Mo­bi­le As­te­ro­id Sur­face Scout) ist ein hoch­in­te­grier­ter As­te­roi­den­lan­der, fe­der­füh­rend ent­wi­ckelt von DLR-Wis­sen­schaft­lern in Ko­ope­ra­ti­on mit der fran­zö­si­schen Raum­fahr­t­agen­tur CNES und der ja­pa­ni­schen Raum­fahrt­be­hör­de JA­XA.
Mobilitätsmechanismus zur Fortbewegung auf der Asteroidenoberfläche
Mo­bi­li­täts­me­cha­nis­mus zur Fort­be­we­gung auf der As­te­roi­deno­ber­flä­che
Bild 3/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Mobilitätsmechanismus zur Fortbewegung auf der Asteroidenoberfläche

Mit Hil­fe ei­nes Schwung­arms kön­nen La­ge­kor­rek­tu­ren und Po­si­ti­ons­wech­sel des Lan­ders MAS­COT vor­ge­nom­men wer­den.
Die MASCOT-Kamera (MASCAM)
Die MAS­COT-Ka­me­ra (MAS­CAM)
Bild 4/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Die MASCOT-Kamera (MASCAM)

Die Ka­me­ra MAS­CAM des DLR-In­sti­tuts für Pla­ne­ten­for­schung nimmt wäh­rend des Ab­stiegs zum Aste­ro­iden Ryu­gu Bil­der auf. Nach der Lan­dung wird sie die Um­ge­bung der Lan­des­tel­le bis zum Ho­ri­zont in ho­her Auflö­sung fo­to­grafie­ren und führt auf der As­te­roi­deno­ber­flä­che geo­lo­gi­sche und phy­si­ka­li­sche Mes­sun­gen der Um­ge­bung und des Un­ter­grunds durch.
Das Radiometer MARA
Das Ra­dio­me­ter MA­RA
Bild 5/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Radiometer MARA

Das Ra­dio­me­ter MA­RA an Bord des MAS­COT-Lan­ders stammt vom DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung und dient zur Be­stim­mung der Oberflä­chen­tem­pe­ra­tur so­wie der ther­mi­schen Ei­gen­schaf­ten des Re­go­liths des Aste­ro­iden Ryu­gu.
Das Magnetometer MAG an Bord des MASCOT-Landers
Das Ma­gne­to­me­ter MAG an Bord des MAS­COT-Lan­ders
Bild 6/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Magnetometer MAG an Bord des MASCOT-Landers

Das Ma­gne­to­me­ter MAG, ei­ne Ent­wick­lung des In­sti­tuts für Geo­phy­sik und ex­tra­ter­rest­ri­sche Phy­sik der Tech­ni­schen Uni­ver­si­tät Braun­schweig, wird das Ma­gnet­fel­des des Aste­ro­iden Ryu­gu ver­mes­sen.
Das Infrarot-Spektralmikroskop MicrOmega
Das In­fra­rot-Spek­tral­mi­kro­skop Mi­crO­me­ga
Bild 7/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Infrarot-Spektralmikroskop MicrOmega

Das In­fra­rot-Spek­tral­mi­kro­skop Mi­crO­me­ga an Bord von MAS­COT, ein In­stru­ment des In­sti­tut d‘Astro­phy­si­que Spa­tia­le (Pa­ris), er­mit­telt die mi­ne­ra­lo­gi­sche Zu­sam­men­set­zung des Re­go­liths von Ryu­gu.

MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) ist ein mobiles quaderförmiges Landegerät mit Abmessungen von 30 mal 30 mal 20 Zentimetern und einer Gesamtmasse von circa zehn Kilogramm. Er beherbergt vier wissenschaftliche Instrumente, die die Oberfläche des Asteroiden Ryugu detailliert untersuchen sollen.

Seine Struktur selbst ist mit 450 Gramm extrem leicht und zugleich hochsteif. Dies wird durch die Verwendung spezieller, nur 0,125 Millimeter dicker CFK-Schichten ermöglicht, die mit einem Schaumkern beziehungsweise als Laminat zu einer materialgerechten Fachwerkstruktur kombiniert sind.

MASCOT beinhaltet zudem einen Mechanismus, der eine Fortbewegung auf der Asteroidenoberfläche ermöglicht. Dabei wird ein Schwungarm aus Wolfram durch einen Motor beschleunigt und abgebremst, wodurch ein Ruck auf das Gesamtsystem ausgeübt wird, sodass MASCOT sich durch "Springen" fortbewegen und in die zur Durchführung der Experimente erforderliche Lage bringen kann. Die Batterie von MASCOT hat eine Kapazität von 200 Wattstunden, was für bis zu 16 Stunden Betriebszeit ausreicht. Tatsächlich war MASCOT über 17 Stunden in Betrieb und sammelte Daten von der Asteroidenoberfläche. Während dieser Zeit durchlief Ryugu zweivollständige Tag-und-Nacht-Zyklen.

Landen und "Springen" auf einem Asteroiden

Da die Anziehungskraft des Asteroiden nicht ausreichte, um den MASCOT-Lander aus der Hayabusa2-Sonde "herauszuziehen", wurde er mittels eines Federmechanismus hinter einer Abstoßplatte aus seiner Halterung herausgeschoben. Nach der Abtrennung von Hayabusa2 fiel MASCOT aus circa 51 Metern Höhe mit der Geschwindigkeit eines Papierblatts in Richtung des Asteroiden. Nach etwa sechs Minuten hatte MASCOT einen ersten Bodenkontakt mit Ryugu. MASCOT machte dann aber wegen der niedrigen Anziehungskraft des Asteroiden - sie beträgt nur ein Sechzigtausendstel des Werts auf der Erde - mehrere Sprünge über die Oberfläche. Das festgelegte Landegebiet MA9 (= "Alice’s Wunderland") wurde genau getroffen und befindet sich etwa bei 300 Grad östlicher Länge und 30 Grad südlicher Breite.

Nach weiteren 31 Minuten und mehreren Bodenkontakten hatte MASCOT seine erste Ruheposition erreicht. Auf dem Asteroiden herrscht an der Landestelle Tag und die Oberflächen-Messungen begannen. Im DLR-Kontrollzentrum in Köln wurde festgestellt, dass MASCOT auf dem Rücken liegt und so seine geplanten Experimente nicht durchführen konnte. Denn für deren Ausführung war eine "aufrechte" Position des Landers erforderlich. Von der Erde wurde außerplanmäßig ein Kommando an Hayabusa2 und von dort zu MASCOT gesendet, den Schwungarm zu aktivieren, um den Lander in seine für die Experimente vorgesehene Position zu drehen. Das Manöver war erfolgreich und MASCOT führte planmäßig und automatisch seine vier Experimente durch. Der Lander führte einen "Mini-Move" aus, um die Lage der Sensoren der Experimente zu optimieren. Weitere wissenschaftliche Untersuchungen erfolgten. MASCOT machte noch einen weiteren Sprung und begab sich in die "End of Life"-Phase. Weitere wissenschaftliche Untersuchungen konnten durchgeführt werden, bevor nach insgesamt 17 Stunden und 7 Minuten der Kontakt mit MASCOT durch den Eintritt eines Funkschattens und die bevorstehende Nacht abbrach.

Die wissenschaftliche Nutzlast von MASCOT

Die Kamera MASCAM des DLR-Instituts für Planetenforschung nahm während des Abstiegs zu Ryugu 20 Bilder auf. Nach der Landung fotografierte sie die Umgebung der Landestelle bis zum Horizont in hoher Auflösung und führte auf der Asteroidenoberfläche geologische und physikalische Messungen der Umgebung und des Untergrunds durch. Das Radiometer MARA des DLR-Instituts für Planetenforschung diente zur Bestimmung der Oberflächentemperatur sowie der thermischen Eigenschaften des Regoliths. Das Infrarot-Spektralmikroskop MicrOmega, ein Instrument des Institut d‘Astrophysique Spatiale (Paris), ermittelte die mineralogische Zusammensetzung des Regoliths. Das Magnetometer MAG, eine Entwicklung des Instituts für Geophysik und extraterrestrische Physik der Technischen Universität Braunschweig, vermaß das Magnetfeldes des Asteroiden.

Die Daten von MASCOT wurden zu Hayabusa2 übertragen. Dabei befand sich die Sonde in einer Beobachterposition drei Kilometer über dem Asteroiden. Von dort wurden alle Messungen und Betriebsdaten von MASCOT zur Erde übermittelt.

Die Aktivitäten von der Abtrennung bis zum Ende der MASCOT-Betriebsdauer wurden aus dem JAXA-Kontrollzentrum in Sagamihara direkt zum DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln weitergeleitet. Die ersten Ergebnisse aus den Experimenten werden der japanischen Missionsleitung und dem MUSC auch Anhaltspunkte für die Auswahl der Landepunkte zur später erfolgenden Probennahme geben.

Beteiligung der DLR-Institute am MASCOT-Lander

Das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen entwickelte federführend zusammen mit CNES den Lander und testete ihn. Das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig war für die stabile Struktur des Landers zuständig. Das DLR Robotik und Mechatronik Zentrum in Oberpfaffenhofen entwickelte den Schwungarm, der MASCOT auf dem Asteroiden hüpfen lässt. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin steuerte die Kamera MASCAM und das Radiometer MARA bei. Überwacht und betrieben wird der Asteroidenlander aus dem MASCOT-Kontrollzentrum im Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) am DLR-Standort Köln.

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    12489 Berlin
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