1. Oktober 2018

Ab­stieg ins Un­be­kann­te: MAS­COT im fi­na­len Count­down vor As­te­roi­den­lan­dung

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.
Blick ins MASCOT-Kontrollzentrum
Blick ins MAS­COT-Kon­troll­zen­trum
Bild 2/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Blick ins MASCOT-Kontrollzentrum

Der As­te­roi­den­lan­der MAS­COT wird aus dem DLR-Kon­troll­zen­trum des Nutzer­zen­trums für Welt­raum­experi­mente (MUSC) in Köln über­wacht und be­trie­ben.
Der Ort, an dem MASCOT auf dem ursprünglichen Himmelskörper landen soll, heißt „MA-9“.
Lan­dung auf der süd­li­chen He­mi­sphä­re
Bild 3/7, Credit: ©JAXA, University of Tokyo & collaborators.

Landung auf der südlichen Hemisphäre

Der Ort bei et­wa 315° öst­li­cher Län­ge und 30° Süd, an dem MAS­COT auf dem ur­sprüng­li­chen Him­mels­kör­per lan­den und mit vier In­stru­men­ten auf der As­te­roi­deno­ber­flä­che Mes­sun­gen durch­füh­ren soll, heißt der­zeit noch schlicht „MA-9“.
Asteroidenlander MASCOT
As­te­roi­den­lan­der MAS­COT
Bild 4/7, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Asteroidenlander MASCOT

Im In­ne­ren des 30 mal 30 mal 20 Zen­ti­me­ter großen Lan­ders MAS­COT sind ins­ge­samt vier In­stru­men­te ein­ge­baut: Mit ei­nem Ra­dio­me­ter und ei­ner Ka­me­ra des DLR so­wie ei­nem Spek­tro­me­ter und ei­nem Ma­gne­to­me­ter der TU Braun­schweig sol­len die mi­ne­ra­lo­gi­sche und geo­lo­gi­sche Zu­sam­men­set­zung der As­te­roi­deno­ber­flä­che un­ter­sucht und Ober­flä­chen­tem­pe­ra­tur so­wie Ma­gnet­feld des Aste­ro­iden er­mit­telt wer­den. Da­bei er­hält MAS­COT durch ei­nen ein­ge­bau­ten Schwung­arm die nö­ti­ge Be­we­gungs­ener­gie für die Hüpf­ma­nö­ver auf der Ober­flä­che.
Landestellen der Hayabusa2-Mission auf dem Asteroiden Ryugu
Lan­des­tel­len der Ha­ya­bu­sa2-Missi­on auf dem Aste­ro­iden Ryu­gu
Bild 5/7, Credit: ©JAXA, University of Tokyo & collaborators.

Landestellen der Hayabusa2-Mission auf dem Asteroiden Ryugu

Der Lan­der MAS­COT soll in der blau mar­kier­ten Lan­de­el­lip­se MA-9 auf Ryu­gu lan­den. Die ja­pa­ni­sche Ha­ya­bu­sa2-Son­de wird sich der As­te­roi­deno­ber­flä­che an den Stel­len L07, L08 und M04 nä­hern und Pro­ben auf­neh­men. Die MI­NER­VA-Ro­ver wer­den an der rot mar­kier­ten Lan­des­tel­le N6 ab­ge­setzt.
Aufnahme des Asteroiden Ryugu aus sechs Kilometern Entfernung
Dicht am Aste­ro­iden Ryu­gu
Bild 6/7, Credit: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and AIST.University of Aizu, Kobe University, Auburn University, JAXA.

Dicht am Asteroiden Ryugu

Am 20. Ju­li 2018 nahm die op­ti­sche Te­le­ob­jek­tiv­ka­me­ra (ONC-T) der ja­pa­ni­schen Ha­ya­bu­sa2-Son­de den Aste­ro­iden Ryu­gu aus sechs Ki­lo­me­tern Ent­fer­nung auf. Gut er­kenn­bar sind die zahl­rei­chen großen Fels­bro­cken auf der As­te­roi­deno­ber­flä­che so­wie der große Kra­ter in der Bild­mit­te. Ein Pi­xel ent­spricht et­wa 60 Zen­ti­me­tern.
3D-Modell des Asteroiden Ryugu
Ryu­gu - ein "Dia­mant" im All
Bild 7/7, Credit: University of Aizu, Kobe University, Auburn University, JAXA.

Ryugu - ein "Diamant" im All

Aus den ers­ten Auf­nah­men, die die op­ti­sche Te­le­ob­jek­tiv­ka­me­ra (ONC-T) der ja­pa­ni­schen Ha­ya­bu­sa2-Son­de von Ryu­gu auf­nahm, er­stell­ten die ja­pa­ni­sche Raum­fahr­t­agen­tur JA­XA und Wis­sen­schaft­ler der Uni­ver­si­tät von xxxx ein 3D-Mo­dell des Aste­ro­iden. Im Ok­to­ber 2018 soll der Lan­der MAS­COT, der vom Deut­schen Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR) in en­ger Ko­ope­ra­ti­on mit der fran­zö­si­schen Raum­fahr­t­agen­tur CNES (Cen­tre Na­tio­nal d'Etu­des Spa­tia­les) ent­wi­ckelt und ge­baut wur­de, auf dem Aste­ro­iden lan­den. Mit vier In­stru­men­ten wird der Him­mels­kör­per dann er­forscht.
  • Landung erfolgt autonom im freien Fall
  • 16 Stunden Messungen auf Ryugus Oberfläche
  • Sprung zu zweiter Messstelle geplant

Läuft alles nach Plan, ist es am 3. Oktober 2018 soweit: Am frühen Morgen, um 03:58:15 MESZ, wird der Asteroidenlander MASCOT von der Raumsonde Hayabusa2 abgetrennt und einige Minuten später auf der Oberfläche von Ryugu aufsetzen. Vom ersten Oberflächenkontakt an wird es eine Reise ins Unbekannte, denn in einem Umkreis von rund 200 Metern könnte MASCOT fast überall nach einigen Hüpfern liegen bleiben. Im Laufe des Vormittags des 3. Oktober erwarten die Forscherinnen und Forscher im Kontrollzentrum am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln eine Bestätigung der Landung. Dann ist MASCOT zur Ruhe gekommen und die umfangreichen wissenschaftlichen Messungen beginnen. Rund 16 Stunden verbleiben der Landeeinheit, bis die Batterie versiegt. Aktuelle Informationen gibt es vor und während der Landung über den Twitter-Account @MASCOT2018 und über den Hashtag #AsteroidLanding.

"In den jetzigen Stunden vor der Separation wird die japanische Raumsonde Hayabusa2 auf eine relative Höhe von nur 60 Metern über der Asteroidenoberfläche gesteuert", erklärt Dr. Tra-Mi Ho, Projektleiterin des deutsch-französischen Landers MASCOT vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen. "Dann beginnt Hayabusa2 kurz vor der Landung eine Freifallphase, an deren Ende nach 2 Minuten und 20 Sekunden MASCOT separiert wird." Ist die Trennung erfolgt, fällt MASCOT völlig antriebslos und taumelnd hinab auf den Asteroiden. Die geringfügige Gravitation wird die Landeeinheit sanft beschleunigen auf bis zu 20 Zentimeter pro Sekunde. Zum Vergleich: Ein gewöhnlicher Fußgänger bewegt sich sieben Mal schneller. Bereits fünf bis zehn Minuten nach der Separation berührt MASCOT in der ausgewählten Landezone zum ersten Mal Ryugus Oberfläche und dann viele weitere Male bis zur Ruhelage.

"Wir sind gespannt, ob MASCOT wie geplant und vielfach erprobt sanft aus seiner Verankerung gelöst wird", sagt Ho. "Der sanfte Abstieg ist entscheidend, da MASCOT sonst wegen der geringen Gravitation wie ein ‚Gummiball‘ vom Asteroiden zurückspringen und im All verloren gehen würde". Zudem schauen die Forscher gespannt auf die Minuten bis Stunden nach dem Aufsetzen, da nicht vorhersehbar ist, wie sich MASCOT zufällig, nur den Regeln der Physik folgend, auf der Oberfläche bewegt. "Es ist nicht bekannt, in welche Richtung und wie lange MASCOT nach dem ersten Aufsetzen hüpfen wird und wir hoffen natürlich, dass der Lander nicht in zu weichem Terrain oder in einer Felsspalte hängen bleibt, wo er sich nicht aufrichten könnte", erklärt MASCOT-Operationsmanager Christian Krause vom DLR. "Allerdings sind wir auch zuversichtlich, da wir sehr viele Situationen am Boden durchgespielt und entsprechende Kommandosequenzen an MASCOT gesendet haben."

Der Lander wird autonom auf dem Asteroiden betrieben und muss mit den vorbereiteten Komandosequenzen robust funktionieren, damit alle Messungen planmäßig durchgeführt werden können. Während der Mission entscheidet MASCOT, wie und wann er diese Sequenzen startet. Ein eingebauter Autonomiemanager im Lander legt dann fest, wann MASCOT zur Ruhe gekommen ist und mit den Messungen beginnen kann.

Zwischen 30 Meter großen Brocken landen und hüpfen

Bei 315 Grad Ost und 30 Grad Süd ist die Landung von MASCOT in der südlichen Hemisphäre des 950 Meter durchmessenden Ryugu geplant. Dort gibt es einen günstigen Tag/Nacht-Wechsel bei einer Temperaturspanne von etwa +47 bis -63 Grad Cesius, was für die Landeeinheit nicht zu warm und nicht zu kalt ist. Im Umfeld der Landestelle befinden sich keine sehr großen Felsen, allerdings gibt es zahlreiche bis zu 30 Meter große Brocken, die eine zusätzliche Herausforderung für die Landeeinheit darstellen.

Nachdem sich MASCOT, falls nötig, autonom aufgerichtet hat und ebenfalls autonom einige Stunden erste Messungen durchführen konnte, werden die Wissenschaftler im MASCOT-Kontrollzentrum in Köln entscheiden, ob die Landeeinheit per eingebautem Schwungarm zu einer weiteren Messstelle hüpft. "Bei letzten Tests vor der Landung haben wir abgeschätzt, dass wir MASCOT wahrscheinlich nur einmal unter zehn Meter weit springen lassen, um Batterielaufzeit für die optimale Durchführung der Messungen und Datenübertragung zu sparen", erklärt Ho. "Zudem lassen die bisherigen Aufnahmen vermuten, dass Ryugu über die Oberfläche hinweg eher ähnlich zusammengesetzt ist, so dass wir keine großen Sprünge benötigen."

Bilder erst nach einigen Tagen

Im Inneren der 30 mal 30 mal 20 Zentimeter großen Landesonde mit nur 10 Kilogramm Masse sind insgesamt vier Instrumente eingebaut: Mit einem Radiometer und einer Kamera des DLR, einem Spektrometer des Institut d'Astrophysique Spatiale und einem Magnetometer der TU Braunschweig sollen die mineralogische und geologische Zusammensetzung der Asteroidenoberfläche untersucht und Oberflächentemperatur sowie Magnetfeld des Asteroiden ermittelt werden. MASCOT wird bei seiner Landung auf Ryugu nur zu wenigen Zeitfenstern erreichbar sein, wobei ein Kommando zum Lander und eine Antwort zurück zur Erde mehr als 30 Minuten benötigt. Während des rund 16 Stunden lang geplanten Messbetriebs auf der Oberfläche ist MASCOT somit weitestgehend auf sich allein gestellt. Da in dieser Phase auch vom Orbiter große Mengen an Daten erzeugt werden und die Bandbreite des Links zur Erde relativ gering ist, werden von MASCOT nur wenige Zustandsdaten das Kontrollzentrum in Köln erreichen. Die wissenschaftlichen Daten und Bilder werden einige Tage nach der Landung erwartet und dann ausgewertet.

Über die Mission Hayabusa2 und MASCOT

Hayabusa2 ist eine Weltraummission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) zum erdnahen Asteroiden Ryugu. Der deutsch-französische Lander MASCOT an Bord von Hayabusa2 wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und gebaut in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). Die wissenschaftlichen Experimente an Bord von MASCOT sind Beiträge des DLR, des Institut d'Astrophysique Spatiale und der Technischen Universität Braunschweig. Betrieb und Steuerung des MASCOT-Landers und seiner Experimente erfolgen durch das DLR mit Unterstützung der CNES und in kontinuierlichem Austausch mit der JAXA.

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, und passt dessen Bewegungen mithilfe der neuesten Messungen von Hayabusa2 an die Eigenschaften von Ryugu an. 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.

Verfolgen Sie die Landung auch gerne auf unserem Livestream

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    Me­dia|Re­la­ti­ons
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    Linder Höhe
    51147 Köln
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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    Robert-Hooke-Str. 7
    28359 Bremen
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