5. Oktober 2018

Drei Hüp­fer in drei As­te­roi­den­ta­gen: Lan­der MAS­COT schließt er­folg­reich die Er­kun­dung der Ober­flä­che des Aste­ro­iden Ryu­gu ab

MASCOT-Kontrollzentrum am DLR-Standort Köln
Ern­te­dank! - MAS­COT funk­tio­nier­te län­ger und lie­fer­te mehr Da­ten als er­war­tet
Bild 1/3, Credit: © DLR.

Erntedank! - MASCOT funktionierte länger und lieferte mehr Daten als erwartet

Ab dem Abend des 2. Ok­to­ber 2018 herrsch­te im MAS­COT-Kon­troll­zen­trum am DLR-Stand­ort Köln für 24 Stun­den ab­so­lu­te Hoch­span­nung: Schon vor dem mit Ju­bel be­glei­te­ten Ab­tren­nen des deutsch-fran­zö­si­schen Lan­de­mo­duls am 3. Ok­to­ber 2018 um 3.58 Uhr MESZ von der ja­pa­ni­schen For­schungs­son­de Ha­ya­bu­sa2 über die Lan­dung auf dem Aste­ro­iden Ryu­gu sechs Mi­nu­ten spä­ter und dem En­de der Missi­on um 21.04 Uhr MESZ be­glei­te­ten et­wa 40 Wis­sen­schaft­ler das Ge­sche­hen in 300 Mil­lio­nen Ki­lo­me­ter Ent­fer­nung von der Er­de.
MAS­COT er­füll­te die Er­war­tun­gen - und über­traf sie so­gar, denn die Bat­te­ri­en lie­fer­ten mehr Strom als ge­plant, so­dass mit 17 Stun­den Be­triebs­zeit ei­ne Stun­de ex­tra für die Mes­sun­gen als Bo­nus mög­lich wur­den. Al­le vier Ex­pe­ri­men­te an Bord konn­ten weit mehr als die ge­plan­ten Mes­sun­gen und Auf­nah­men durch­füh­ren. Das Bild zeigt im Vor­der­grund MAS­COT Pro­jekt­ma­na­ge­rin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me aus Bre­men im Köl­ner Kon­troll­raum des DLR-Nutzer­zen­trum für Mi­kro­gra­vi­ta­ti­on und Welt­raum­experi­mente: er­leich­tert über den na­he­zu rei­bungs­lo­sen Ab­lauf die­ser au­ßer­ge­wöhn­li­chen, so noch nie in der Raum­fahrt durch­ge­führ­ten Missi­on. Im Hin­ter­grund stellt Prof. Ralf Jau­mann, wis­sen­schaft­li­cher Lei­ter von MAS­COT, ei­ni­ge der 120 Bil­der, die mit der DLR-Ka­me­ra MAS­CAM aus dem Ber­li­ner DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung auf­ge­nom­men wur­den, im Schnell­durch­lauf vor.
Ryugus Oberfläche - kurz vor dem ersten Kontakt von MASCOT
Ryu­gus Ober­flä­che - kurz vor dem ers­ten Kon­takt von MAS­COT
Bild 2/3, Credit: MASCOT/DLR/JAXA.

Ryugus Oberfläche - kurz vor dem ersten Kontakt von MASCOT

20 Auf­nah­men mach­te die DLR-Ka­me­ra MAS­CAM nach dem Ab­tren­nen von MAS­COT in 51 Me­tern Hö­he über der Ober­flä­che von Ryu­gu wäh­rend des zwan­zig­mi­nü­ti­gen Ab­sin­kens auf die As­te­roi­deno­ber­flä­che. Die­ses Bild zeigt die Land­schaft na­he des ers­ten Auf­tref­fens auf Ryu­gu aus ei­ner Hö­he von et­wa 25 bis 10 Me­tern. Durch das Ge­gen­licht der von au­ßer­halb des hier ge­zeig­ten Bild­aus­schnitts auf Ryu­gu schei­nen­den Son­ne kommt es zu Licht­re­fle­xen an der Rah­men­struk­tur oder dem Ka­me­ra­ge­häu­se, die ins Sicht­feld der MAS­CAM streu­en (rechts un­ten).
Ryu­gu hat ei­ne grob struk­tu­rier­te, ex­trem dunk­le Ober­flä­che, die nur et­wa zwei­ein­halb Pro­zent des Son­nen­lichts re­flek­tiert: Das hier sicht­ba­re raue, zer­klüf­te­te Ge­biet ist et­wa so dun­kel wie ein Stra­ßen­be­lag. Dass in den MAS­CAM-Auf­nah­men den­noch Ein­zel­hei­ten der Ge­län­de­struk­tu­ren zu er­ken­nen sind liegt an den licht­emp­find­li­chen Halb­lei­te­r­ele­men­ten des 1000 mal 1000 Pi­xel großen Ka­me­ra­sen­sors in CMOS-Aus­füh­rung (Com­ple­men­ta­ry Me­tal-Oxi­de Se­mi­con­duc­tor), des­sen Dy­na­mik selbst schwächs­te Licht­si­gna­le ver­stärkt und wis­sen­schaft­lich nutz­ba­re Bild­da­ten lie­fert.
Die Oberfläche Ryugus aus wenigen Metern Entfernung aufgenommen
Die Ober­flä­che Ryu­gus aus we­ni­gen Me­tern Ent­fer­nung auf­ge­nom­men
Bild 3/3, Credit: MASCOT/DLR/JAXA.

Die Oberfläche Ryugus aus wenigen Metern Entfernung aufgenommen

Die et­wa 20 Bil­der, die mit der Ka­me­ra MAS­CAM auf dem MAS­COT-Lan­der wäh­rend des Ab­stiegs auf­ge­nom­men wur­den, zei­gen ei­ne ex­trem zer­klüf­te­te, von zahl­rei­chen kan­ti­gen Ge­steins­bro­cken über­sä­te Ober­flä­che. Ryu­gu, ein vier­ein­halb Mil­li­ar­den Jah­re al­ter erd­bahn­kreu­zen­der As­te­ro­id der koh­len­stoff­rei­chen C-Klas­se, zeigt den Wis­sen­schaft­lern ein Ant­litz, das sie so nicht er­war­tet hat­ten, ob­wohl schon mehr als ein Dut­zend Aste­ro­iden von Raum­son­den aus der Nä­he er­kun­det wur­den. Auf die­ser Nah­auf­nah­me sind kei­ner­lei Flä­chen zu se­hen, die von Staub be­deckt sind, dem Re­go­lith, der durch die Zer­trüm­me­rung von Ge­stein in­fol­ge der Aus­ge­setzt­heit ge­gen­über Mi­kro­me­teo­ri­ten und ener­gie­rei­cher kos­mi­scher Par­ti­kel über Mil­li­ar­den von Jah­ren ent­steht. Das Bild aus dem tur­bu­lent sich dre­hen­den MAS­COT-Lan­der ent­stand aus ei­ner Hö­he von et­wa zehn bis zwan­zig Me­tern.
  • Planmäßig konnte MASCOT an mehreren Positionen Daten über die Zusammensetzung und Beschaffenheit des Asteroiden sammeln.
  • Vor dem Ende der Batterien sendete der Lander alle wissenschaftlichen Daten zur Muttersonde Hayabusa2.
  • Neue Bilder von der MASCOT-Landung auf Asteroid Ryugu wurden heute erstmals auf dem International Astronautical Congress (IAC) gemeinsam von DLR, JAXA und CNES vorgestellt.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Exploration

Es war ein Tag mit vielen aufregenden Momenten und einem erfolgreichen Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren: Am späten Abend des 3. Oktober 2018 schloss der Lander MASCOT um 21:04 Uhr MESZ seine historische Erkundung auf der Oberfläche des Asteroiden Ryugu ab, nachdem die Batterieleistung an Bord zur Neige ging. Ursprünglich war der Betrieb nach der Abtrennung von der japanischen Muttersonde Hayabusa2 für 16 Stunden vorgesehen. Am Ende wurden es sogar mehr als 17 Stunden. Nach dem Aufsetzen am Morgen und Positionswechseln mittels des eingebauten Schwungarms haben alle Instrumente ausführlich Daten über die Zusammensetzung und Beschaffenheit des Asteroiden gesammelt. Die Kamera lieferte Bilder vom Absinken, von den Hüpfmanövern und verschiedenen Positionen auf der Oberfläche.

Dabei ging für MASCOT dreimal die Sonne auf und wieder unter im schnellen Wechsel von Tag und Nacht auf Ryugu. Im MASCOT-Kontrollraum am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln wurde der Lander in Anwesenheit von Wissenschaftlerteams aus Japan, Frankreich und Deutschland kommandiert und gesteuert. Alle wissenschaftlichen Daten konnten nach Plan zur Muttersonde übertragen werden.

"Erstmals ist es damit gelungen, die Oberfläche eines Asteroiden in diesem Umfang mit einer Landesonde zu erkunden", sagt Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie. "Eine Mission wie diese kann nur gemeinsam mit internationalen Partnern durchgeführt werden - wenn alle ihre Expertise und ihr Engagement einbringen." Das DLR arbeitet bei MASCOT eng mit der japanischen Raumfahrtagentur JAXA und der französischen Raumfahrtagentur CNES zusammen.

Sprünge und ein "Mini-Move"

MASCOT landete sicher am frühen Morgen des 3. Oktober 2018. "Anfänglich war er nach einem ersten automatischen Korrektur-Hüpfer in einer ungünstigen Lage. Mit einem weiteren manuell kommandierten Hüpfmanöver konnten wir MASCOT dank des sehr präzise ansteuerbaren Schwungarms in eine günstige Position manövrieren", sagt der MASCOT-Operationsmanager Christian Krause vom DLR. Dort absolvierte MASCOT einen vollständigen Messzyklus aller Instrumente über einen Asteroidentag und eine Asteroidennacht hinweg. Ein Tag-Nacht-Zyklus auf Ryugu entspricht rund 7 Stunden und 36 Minuten. "Anschließend konnten wir die Aktivitäten auf Ryugu mit einem besonderen Manöver fortsetzen", ergänzt Prof. Ralf Jaumann, DLR-Planetenforscher und wissenschaftlicher Leiter von MASCOT. "Mit einem 'Mini-Move' waren wir in der Lage, Bildsequenzen aufzunehmen, aus denen sich später in der Auswertung Stereo-Bilder der Oberfläche generieren lassen."

Bei den ersten Manövern bewegte sich MASCOT jeweils einige Meter bis zur nächsten Messstelle. Zum Abschluss wagten die Forscher noch einen größeren Hüpfer. Insgesamt hat MASCOT auf Ryugu drei Asteroidentage und zwei Asteroidennächte hindurch kontinuierlich seine Arbeit verrichtet. Um 21:04 Uhr MESZ wurde schließlich die Kommunikation mit Hayabusa2 wegen des mit jedem Asteroidenumlauf eintretenden Funkschattens unterbrochen. Hayabusa2 kehrt nun in eine Höhe von 20 Kilometern über der Oberfläche des Asteroiden zurück in seine Ausgangsposition.

Neben den Bildern der DLR-Kamera MASCAM lieferten ein Radiometer des DLR, ein Magnetometer der TU Braunschweig sowie ein Spektrometer des Institut d’Astrophysique Spatiale vielfältige Messungen zu Temperaturen, magnetischen Eigenschaften und zur Zusammensetzung des erdnahen Asteroiden Ryugu.

Warten auf die wissenschaftlichen Daten

MASCOT bleibt nun als stiller Begleiter auf Ryugu zurück. "Die Auswertung der reichhaltigen Daten hat gerade erst begonnen", sagt MASCOT-Projektmanagerin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. "Wir werden viel über die Vergangenheit des Sonnensystems und die Bedeutung erdnaher Asteroiden wie Ryugu lernen. Ich bin heute schon gespannt auf die wissenschaftlichen Veröffentlichungen, die wir dank MASCOT und der bemerkenswerten Hayabusa2-Mission unserer japanischen Partner sehen werden." Hayabusa2 spielte eine entscheidende Rolle für den Erfolg von MASCOT. Sicher brachte die japanische Sonde den Lander bis zum Asteroiden. Dank präziser Planung und Steuerung konnten die Kommunikationsverbindungen zum Lander optimal für die Datenübertragung genutzt werden, sodass es sogar möglich war bereits, am Tag der Landung erste Bilder zu empfangen. In den nächsten Tagen werden alle weiteren wissenschaftlichen Daten von MASCOT zur Erde übertragen.

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.

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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
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