3. Dezember 2020
Großes Finale der japanischen Mission Hayabusa2

Kap­sel mit As­te­roi­den­pro­ben lan­det am Wo­chen­en­de in Aus­tra­li­en

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Hayabusa2-Probenkapsel ist in Australien gelandet
Ha­ya­bu­sa2-Pro­ben­kap­sel ist in Aus­tra­li­en ge­lan­det
Bild 1/9, Credit: ©JAXA

Hayabusa2-Probenkapsel ist in Australien gelandet

Die Ha­ya­bu­sa2-Pro­ben­kap­sel ist in Aus­tra­li­en ge­lan­det und wur­de per He­li­ko­pter am 5. De­zem­ber 2020 um 20:47 Uhr (MEZ) ge­fun­den an­schlie­ßend ge­bor­gen.
Asteroiden-Partikel in der Probenkapsel
Aste­ro­iden-Par­ti­kel in der Pro­ben­kap­sel
Bild 2/9, Credit: JAXA

Asteroiden-Partikel in der Probenkapsel

Nach dem Öff­nen der Pro­ben­kap­sel in ei­nem La­bor der JA­XA im ja­pa­ni­schen Sa­ga­mi­ha­ra zeig­ten sich zahl­rei­che Par­ti­kel, die die Son­de Ha­ya­bu­sa2 vom Aste­ro­iden Ryu­gu ein­ge­sam­melt hat. Die­se wer­den nach­fol­gend ge­nau­er un­ter­sucht.
Hayabusa2-Feuerkugel über dem Himmel Australiens
Ha­ya­bu­sa2-Feu­er­ku­gel über dem Him­mel Aus­tra­li­ens
Bild 3/9, Credit: ©JAXA

Hayabusa2-Feuerkugel über dem Himmel Australiens

Beim Ein­tritt in die Erdat­mo­sphä­re zieht die Ha­ya­bu­sa2-Lan­de­kap­sel als Feu­er­ku­gel über den aus­tra­li­schen Him­mel.
Dezember 2020 – Rückkehr zur Erde
De­zem­ber 2020 – Rück­kehr zur Er­de
Bild 4/9, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Dezember 2020 – Rückkehr zur Erde

Im De­zem­ber 2020 wird die ja­pa­ni­sche Missi­on Ha­ya­bu­sa2 zur Er­de zu­rück­keh­ren und vor ih­rem Ein­drin­gen in die Erdat­mo­sphä­re (bei dem sie ver­glü­hen wird) ei­ne ver­sie­gel­te Kap­sel mit Pro­ben von zwei un­ter­schied­li­chen Stel­len auf dem Aste­ro­iden Ryu­gu ab­tren­nen, die, von der Erdat­mo­sphä­re und ei­nem Fall­schirm ab­ge­bremst, in Aus­tra­li­en lan­den wird.
Hayabusa nimmt Proben auf dem Asteroiden Ryugu
Ha­ya­bu­sa nimmt Pro­ben auf dem Aste­ro­iden Ryu­gu
Bild 5/9, Credit: Hayabusa 2 illustration by Akihiro Ikeshita

Hayabusa nimmt Proben auf dem Asteroiden Ryugu

Zwei­mal, im Fe­bru­ar und im Ju­li 2019, setz­te die ja­pa­ni­sche As­te­roi­den­son­de Ha­ya­bu­sa mit ih­rem Pro­ben­sam­mel­rohr auf dem Aste­ro­iden Ryu­gu auf. Die Ober­flä­che des et­wa ei­nen Ki­lo­me­ter großen Him­mels­kör­pers ist über und über mit Ge­steins­frag­men­ten und Fels­bro­cken über­sät, so dass die Aus­wahl der Lan­des­tel­le, an der Staub auf­ge­nom­men wer­den soll­te, nicht ein­fach war. Die künst­le­ri­sche Dar­stel­lung zeigt den Mo­ment des Auf­set­zens, bei dem ei­ne Ku­gel aus dem Me­tall Tan­tal im Rohr nach un­ten ge­schos­sen wird, um da­bei Staub auf­zu­wir­beln, der dann im Rohr auf­steigt und ge­si­chert wer­den kann.
Flugbahn von Hayabusa2 während der Rückkehrphase
Flug­bahn von Ha­ya­bu­sa2 wäh­rend der Rück­kehr­pha­se
Bild 6/9, 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.
Ablauf der finalen gesteuerten Annäherungsphase
Ab­lauf der fi­na­len ge­steu­er­ten An­nä­he­rungs­pha­se
Bild 7/9, 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.
Hayabusa 2 auf der ‚letzten Meile‘
Ha­ya­bu­sa 2 auf der ‚letz­ten Mei­le‘
Bild 8/9, Credit: Hayabusa 2 illustration by Akihiro Ikeshita

Hayabusa 2 auf der ‚letzten Meile‘

Nach dem Ab­brem­sen durch die Rei­bung der Erdat­mo­sphä­re wird in 10 Ki­lo­me­ter Hö­he der vor­de­re Hit­ze­schild der Pro­ben-Rück­kehr­kap­sel von Ha­ya­bu­sa2 ab­ge­trennt und ein Fall­schirm ent­fal­tet, der für Ra­dar­wel­len ‚sicht­bar‘ ist (künst­le­ri­sche Dar­stel­lung) und die Or­tung er­leich­tert. In we­ni­gen Mi­nu­ten wird die Kap­sel in der süd­aus­tra­li­schen Wüs­te lan­den.
Hayabusa Proben-Rückkehrkapsel
Ha­ya­bu­sa Pro­ben-Rück­kehr­kap­sel
Bild 9/9, Credit: MJ-Bird. CC BY-SA 3.0

Hayabusa Proben-Rückkehrkapsel

Mo­dell der Kap­sel, mit der am 14. Ju­ni 2010 Pro­ben des Aste­ro­iden Ito­ka­wa mit der ers­ten Ha­ya­bu­sa-Missi­on auf die Er­de ge­bracht wur­den. Die fast bau­glei­che, am Sams­tag in Aus­tra­li­en er­war­te­te Pro­ben­kap­sel von Ha­ya­bu­sa2 ist 40 Zen­ti­me­ter hoch und 16 Ki­lo­gramm schwer. Nach der Lan­dung wird die Kap­sel in die­sem Zu­stand ge­bor­gen, nach Ja­pan ge­bracht und erst dort im La­bor un­ter Va­ku­um-Be­din­gun­gen ge­öff­net.
  • +++ Aktualisierung: Die Hayabusa2-Probenkapsel ist erfolgreich im australischen Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt gelandet. JAXA konnte die Kapsel per Helikopter am 5. Dezember 2020 um 20:47 Uhr (MEZ) finden und diese anschließende bergen. Weitere Informationen finden sich auf der JAXA-Website. ++++

  • Erstmalige Analyse von Material des erdbahnkreuzenden Asteroiden Ryugu.
  • Hayabusa2 ist eine der komplexesten Missionen der Raumfahrtgeschichte – und setzt ihre Reise fort zu einem weiteren erdnahen Asteroiden.
  • Die Ereignisse können bei der japanischen Raumfahrtagentur JAXA bei einer Pressekonferenz am 4. Dezember ab 8 Uhr MEZ, in einem Livestream zur Abtrennung der Landekapsel am 5. Dezember ab 5:30 Uhr MEZ, in einem Livestream zur Landung am 5. Dezember ab 18 Uhr MEZ sowie bei einer Pressekonferenz nach der Landung am 6. Dezember ab 8:30 Uhr MEZ verfolgt werden.
  • Das DLR berichtet unter #AsteroidLanding in den Sozialen Medien.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration des Sonnensystems, Asteroiden

Erstmals werden am Abend des 5. Dezember 2020 (MEZ) Proben von einem erdbahnkreuzenden Asteroiden zurück auf der Erde erwartet. Bereits im Februar und Juli 2019 hatte die Sonde Hayabusa2 der japanischen Raumfahrtagentur JAXA in zwei außergewöhnlichen Touchdown-Manövern Material des Asteroiden Ryugu eingesammelt: viereinhalb Milliarden Jahre alte Fragmente aus der frühesten Zeit des Sonnensystems. Nun wird sie diese Proben, sicher verstaut in einer Landekapsel, nach insgesamt 5,25 Milliarden zurückgelegten Reisekilometern, im Vorbeiflug an der Erde abstoßen. Das Landegebiet liegt in der Nähe von Woomera in Südaustralien. Als Teil der Mission erkundete im Oktober 2018 der deutsch-französische Lander MASCOT Ryugus Oberfläche und zeigte einen fragilen kosmischen ‚Schutthaufen‘ mit viel Geröll, Steinen, aber fast ohne Staub. Nach dem Abtrennen des Probencontainers setzt die Sonde Hayabusa2 ihre Forschungsreise fort und steuert 2031 einen weiteren erdnahen Asteroiden an. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird voraussichtlich ab 2022 an der Analyse der Ryugu-Proben mitwirken.

„Dies ist ein historischer Moment für die Weltraumforschung. Ich wünsche JAXA viel Glück für dieses außergewöhnliche Landemanöver!“, sagt Prof. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR. „JAXA ist seit langem einer der wichtigsten internationalen Partner des DLR. Nirgendwo wurde dies deutlicher, als im Oktober 2018 der vom DLR und den französischen Kollegen der CNES entwickelte Lander MASCOT im Rahmen der JAXA-Mission Hayabusa2 auf dem Asteroiden Ryugu landete. Ich bin mir sicher, dass nun mit der Analyse der Proben von Ryugu dank JAXA ein weiteres erkenntnisreiches Kapitel der internationalen Asteroidenforschung beginnen wird.“

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Hayabusa2 – Coming Home!
Erstmals werden am Abend des 5. Dezember 2020 (MEZ) Proben von einem erdbahnkreuzenden Asteroiden zurück auf der Erde erwartet. Bereits im Februar und Juli 2019 hatte die Sonde Hayabusa2 der japanischen Raumfahrtagentur JAXA in zwei außergewöhnlichen Touchdown-Manövern Material des Asteroiden Ryugu...

Rückkehr der ersten Hayabusa-Probenkapsel
Rückkehr der ersten Hayabusa-Probenkapsel
Am 14. Juni 2010 kehrte die erste Hayabusa-Mission mit Proben vom Asteroiden Itokawa zur Erde zurück. Beim Durchqueren der Erdatmosphäre erhitzt sich die Ummantelung der Probe so stark, dass sie zu glühen beginnt und im Luftkanal Gasmoleküle ionisiert werden und in der Nacht über Südaustralien leuchten. Die Rückkehrkapsel konnte anschließend sicher im Woomera-Testgelände geborgen werden.
Credit: NASA/Ed Shilling

Auf Kollisionskurs mit der Erde

Die Abtrennung der Landekapsel von der Raumsonde Hayabusa2 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. Sobald die Probenkapsel, langsam um die eigene Achse rotierend, mit einer Geschwindigkeit von zwölf Kilometer pro Sekunde in 120 Kilometer Höhe in die Erdatmosphäre eintritt, wird sie durch die Lufthülle bei großer Hitzeentwicklung abgebremst. Sieben bis elf Kilometer über Australien wird zwischen 18:30 Uhr und 18:33 Uhr (MEZ) ein für Radar ‚sichtbarer‘ Fallschirm ausgelöst, der vordere Hitzeschild abgesprengt und die 40 Zentimeter lange Kapsel schließlich zwischen 18:47 und 18:57 Uhr (MEZ) im Woomera-Testgelände für Luft- und Raumfahrt aufsetzen. 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. In Australien ist es zu dieser Zeit bereits früher Morgen rund um den Sonnenaufgang.

Von der Wüste ins Labor

Nach der Bergung in der australischen Wüste, wird die Kapsel zunächst auf ihren Zustand untersucht. Anschließend werden die Proben in der noch verschlossenen Landekapsel im Flugzeug nach Japan gebracht, wo sie vom Flughafen Tokio-Haneda in ein Labor des JAXA-Forschungszentrums ISAS (Institute of Space and Astronautical Science) im nahe Tokio gelegenen Sagamihara überführt werden. Erst dort wird nach einem über Jahre entwickelten Plan an die Kapsel ein Mechanismus angebracht, ohne den die Kapsel zuvor nicht geöffnet werden kann. Die Öffnung erfolgt robotisch in einem Reinraum-Labor in einer Vakuum-Kammer, in der die Asteroidenproben in spezielle Probenbehälter umgebettet werden. Zunächst werden die einzelnen Bestandteile der auf die Erde gebrachten Asteroidenproben kuratiert und ein erstes Mal beschrieben, ehe ab Mitte 2021 mikroskopische, mineralogische und geochemische Untersuchungen stattfinden. Das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof schafft momentan in einem neuen Labor Untersuchungsmöglichkeiten mit dem Schwerpunkt auf spektroskopischen Analysen und plant, ab 2022 an der Untersuchung von Proben mitzuwirken.

Dicht am Asteroiden Ryugu
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.
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.

Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems

Der knapp einen Kilometer große Asteroid Ryugu gehört zu den 'Near-Earth Objects' (NEOs), also Asteroiden oder Kometen, die der Erdbahn nahe kommen oder diese schneiden, wobei Ryugu dabei nie in unmittelbare Nähe der Erde gelangt und deshalb keine Gefahr darstellt. Bisherige Ergebnisse zeigten, dass Ryugu als Bindeglied der Planetenbildung ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems vor rund 4,5 Milliarden Jahren ist. Der kohlenstoffreiche C-Typ-Asteroid besteht durch und durch aus hochporösem Material und hat sich wahrscheinlich größtenteils aus den Bruchstücken eines durch Einschläge zertrümmerten Mutterkörpers gebildet. Die hohe Porosität und der damit verbundene geringe innere Zusammenhalt der Gesteinsbrocken sorgen dafür, dass solche Körper beim Eintritt in die Erdatmosphäre vermutlich in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen. Deshalb lassen sich von dieser Klasse kohlenstoffreicher Asteroiden nur sehr selten Meteoriten auf der Erde finden und analysieren, weil die Atmosphäre tendenziell einen höheren Schutz vor ihnen bietet. Doch gerade deshalb ist die Untersuchung der Ryugu-Proben auf der Erde wissenschaftlich besonders bedeutend: Die Forschenden erhoffen sich von den Untersuchungen wichtige Hinweise, wie Asteroiden dieses Typs, über deren Eigenschaften und Zusammensetzung wenig bekannt ist, im Falle einer drohenden Kollision in Zukunft abgelenkt werden könnten.

„Am Ende dieser ganz außergewöhnlichen Mission Proben von einem 4,5 Milliarden Jahre alten Asteroiden auf der Erde zu haben und sie vielleicht sogar bald in unseren DLR-Laboren untersuchen zu können, ist für uns alle ein Höhepunkt in unserem Forscherleben“, drückt Prof. Heike Rauer, Leiterin des DLR-Instituts für Planetenforschung, ihre Begeisterung für die bevorstehende Ankunft der Ryugu-Proben auf der Erde aus. „Es ist schon herausragend, was wir mit Raumsonden und Landemodulen an den Körpern des Sonnensystems herausfinden können, aber es macht einen Riesenunterschied, wenn wir Proben hier auf der Erde haben und in vielen großen Laboren untersuchen können, und zwar auch noch in ein paar Jahrzehnten, wenn die Analytik viel weiter entwickelt sein wird.“

Die Reise von Hayabusa2 geht weiter
Die Reise von Hayabusa2 geht weiter
Nach dem Abtrennen des Probenbehälters wird Hayabusa2 auf einen neuen Kurs, an der Erde vorbei gebracht. Während die Kapsel Kurs auf Australien genommen hat (im Hintergrund) wird die japanische Asteroidensonde auf Kurs zu dem 40 Meter kleinen Asteroiden 1998 KY26 gesteuert, den sie voraussichtlich 2031 erreichen und untersuchen wird.
Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Hayabusa2 fliegt weiter zu einem schnell rotierenden Asteroiden

Da zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs von Hayabusa2 an der Erde noch etwa die Hälfte des Treibstoffs, das Edelgas Xenon, für das Ionentriebwerk vorhanden sein ist, kann Hayabusa2 weiter auf einer Umlaufbahn um die Sonne verbleiben und 2031 noch einen weiteren Asteroiden besuchen, den nur 40 Meter großen und extrem schnell rotierenden erdnahen Asteroiden 1998 KY26. Ein Objekt mit diesen Eigenschaften wurde bisher noch nie von einer Raumsonde besucht. Die Forschenden erwarten, dass diese vergleichenden Beobachtungen die bereits gewonnenen Erkenntnisse aus der Hayabusa2-Mission vertiefen werden. Bis 2031 soll die Raumsonde mit zwischenzeitlich zwei weiteren Erdvorbeiflügen zur Bahnanpassung ihr Ziel erreichen.

Hayabusa2 startete am 3. Dezember 2014 vom japanischen Tanegashima Space Center und erreichte im Sommer 2018 den Asteroiden Ryugu. Am 3. Oktober 2018 erkundete der deutsch-französische Lander MASCOT mit drei Hüpfern in drei Asteroidentagen Ryugus Oberfläche. Mit zwei Touchdown-Manövern sammelte die Muttersonde anschließend Proben, die nun auf der Erde landen. Die Vorgängermission Hayabusa brachte bereits 2010 insgesamt 1500 Partikel des Asteroiden Itokawa zurück zur Erde.

Über die Mission Hayabusa2 und MASCOT

Hayabusa2 (Wanderfalke) 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) in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d'Études Spatiales) entwickelt und gebaut. 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 erfolgten durch das DLR mit Unterstützung der CNES und in kontinuierlichem Austausch mit der JAXA.

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