Raumfahrt

Ein Neujahrsrendezvous im Kuipergürtel

NASA-Sonde New Horizons erreicht "Ultima Thule"

Samstag, 29. Dezember 2018

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  • Nahvorbeiflug von New Horizons an Ultima Thule am 1. Januar 2019
    Nahvorbeiflug von New Horizons an Ultima Thule am 1. Januar 2019

    In 61 Jahren Raumfahrtgeschichte hat noch keine Sonde ein Objekt aus der Nähe untersucht, das weiter von Erde und Sonne entfernt war: Am 1. Januar 2019 wird die NASA-Raumsonde New Horizons in sechseinhalb Milliarden Kilometern Sonnendistanz an dem etwa 30 Kilometer großen transneptunischen Objekt 2014 MU69 vorbeifliegen. Von den Projektwissenschaftlern erhielt der Körper den provisorischen Namen 'Ultima Thule'. Ultima Thule ist ein Körper im Kuiper-Edgeworth-Gürtel. New Horizons - hier in einer künstlerischen Darstellung rechts oben vor der Sonne - wird Ultima Thule in nur 3500 Kilometern Entfernung passieren. Funksignale zur Erde benötigen für die einfache Strecke über sechs Stunden.

  • Der Weg von New Horizons in den Kuipergürtel zu Ultima Thule
    Der Weg von New Horizons in den Kuipergürtel zu Ultima Thule

    New Horizons ist eine Raumsonde des Programms New Frontiers ("Neue Grenzen") der NASA. Ihr hauptsächliches Ziel war die Erforschung des Zwergplaneten Pluto aus nächster Nähe. Gestartet am 19. Januar 2006, erreichte sie auf direktem Weg am 14. Juli 2015 ihr Ziel. Die Aufnahmen aus dem Pluto-Charon-System aus bis zu 12.500 Kilometern Entfernung waren eine Sensation. Da es sich bei New Horizons missionsbedingt nicht um einen Orbiter, sondern um eine Vorbeiflugsonde handelt, bestand nach der Begegnung mit Pluto-Charon die Möglichkeit, ein weiteres Ziel im Kuipergürtel anzupeilen. Der Kuipergürtel ist eine Zone, die sich jenseits der Neptunbahn bis zu 18 Milliarden Kilometern Sonnendistanz ausdehnt. Dort befinden sich bei extrem niedrigen Temperaturen Tausende von 'Kuiper-Belt Objects' (KBOs), primitive Körper von nur wenigen Kilometern Größe bis hin zu den Ausmaßen von Zwergplaneten. New Horizons besucht hier den 2014 entdeckten Kleinkörper 2014 MU69, der vorläufig 'Ultima Thule' heißt.

  • Vorstellung von Ultima Thule als Doppelkörper
    Vorstellung von Ultima Thule als Doppelkörper

    Die Form von Ultima Thule, an dem die NASA-Raumsonde New Horizons am 1. Januar in 3500 Kilometer Entfernung vorbeifliegen wird, ist nicht genau bekannt. Aufgrund der Lichtkurven-Analysen bei einer "Okkultation", einer Sternbedeckung im Juli 2017, gehen die Wissenschaftler davon aus, dass Ultima Thule eine Ausdehnung von 30 Kilometern und eine unregelmäßig geformte Gestalt hat sowie vermutlich aus zwei Einzelkörpern besteht. Dabei könnte es sich - ähnlich wie bei dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko - um einen sogenannten "Kontakt-Binärkörper" mit möglicherweise nur ganz losem Zusammenhalt handeln.

  • Vorstellung von Ultima Thule als Einzelkörper
    Vorstellung von Ultima Thule als Einzelkörper

    Künstlerische Darstellung des Transneptunischen Objekts (486958) 2014 MU69, oder 'Ultima Thule' als 30 Kilometer großer zusammenhängender Körper. Aus den bisher verfügbaren Lichtkurven von erdgestützten Teleskopen und dem Flugzeugobservatorium SOFIA geht nicht eindeutig hervor, ob es sich beim Zielobjekt der NASA-Raumsonde New Horizons für den 1. Januar 2019 um einen einzelnen oder möglicherweise um zwei Körper handelt, die entweder voneinander getrennt sind oder schwach aneinanderhaften.

  • New Horizons
    New Horizons

    Die NASA-Raumsonde New Horizons hat eine Größe von 2,7 Meter mal 2,1 Meter mal 0,7 Meter und eine Masse von 478 Kilogramm. Mit einer Anfangsgeschwindigkeit von 16 Kilometern pro Sekunde war es das schnellste Raumschiff, das jemals die die Erde verlassen hat. Die wissenschaftliche Nutzlast hat eine Masse von 31 Kilogramm, die 30 Watt Leistung verbrauchen. Damit werden sieben Experimente betrieben: Alice - Ultraviolettspektrometer (Zusammensetzung Oberfläche); LORRI - Long Range Reconnaissance Image (20,8 cm Spiegelteleskop, Aufnahmen des Zielobjekts aus größerer Entfernung); PEPSSI - Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (Massenspektrometer und Untersuchung des näheren Umfelds des Körpers); Ralph - Spektrometer für das sichtbare Licht und das nahe Infrarot (Farbaufnahmen, Zusammensetzung Oberfläche und Temperaturmessungen); REX - Radio Science Experiment (Masse und Dichte; passives Radiometer); SDC - Student Dust Counter (Messung von Staubpartikeln); SWAP - Solar Wind Around Pluto (Wechselwirkungen von Sonnenwind und Magnetfeld).

  • Am 1. Januar 2019 begegnet die NASA-Raumsonde New Horizons dem Kleinkörper "Ultima Thule" im Kuipergürtel.
  • Aussehen und Beschaffenheit des Objekts sind bislang noch unbekannt.
  • An Bord der Sonde befindet sich unter anderem das Radioexperiment REX, das vom Raumfahrtmanagement des DLR gefördert wird.
  • Schwerpunkt(e): Exploration, Raumfahrt, Planetenforschung

Pünktlich zum Beginn des neuen Jahres wird im Kuipergürtel, sechseinhalb Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, eine ganz besondere Begegnung stattfinden: Die NASA-Raumsonde New Horizons besucht das Objekt 2014 MU69, genannt Ultima Thule. Um 6:33 Uhr Mitteleuropäischer Zeit wird New Horizons an Ultima Thule vorbeifliegen und das Objekt aus nur 3500 Kilometern Entfernung mit ihren Messinstrumenten untersuchen. Vor etwa dreizehn Jahren ist New Horizons gestartet, um den Zwergplaneten Pluto zu untersuchen. Es ist das erste Mal, dass ein Körper jenseits von Pluto Besuch bekommt und aus der Nähe erforscht wird.

Während der relativ kurzen Vorbeiflugphase an Ultima Thule, mit einer Geschwindigkeit von 14 Kilometern pro Sekunde, werden sieben wissenschaftliche Experimente Fotos, Spektren und physikalische Messwerte aufzeichnen. Neben drei optischen Geräten, dem UV-Spektrometer Alice sowie den hochauflösenden Kamerasystemen LORRI und Ralph, befinden sich auch zwei Teilchen- und Plasma-Messinstrumente (PEPSSI und SWAP), ein Staubdetektor (SDC) und das Radioexperiment (REX) an Bord von New Horizons. Das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert die Beteiligung von Dr. Martin Pätzold an REX mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. REX soll anhand von Radiowellen die Wärmestrahlung und die Masse von Ultima Thule bestimmen. Es ist das einzige Instrument auf New Horizons, an dem deutsche Planetenforscher beteiligt sind. Während des Vorbeiflugs wird Dr. Pätzold, stellvertretender Vorsitzender des Rheinischen Instituts für Umweltforschung an der Universität zu Köln, zusammen mit Dr. Michael Bird als sogenannte Co-Investigatoren zwei Messverfahren durchführen. Dabei wird REX die Oberflächentemperatur sowie Masse und Dichte von Ultima Thule bestimmen. Diese Werte geben Hinweise darauf, wie der Körper im Innern aufgebaut ist und wie er vor gut viereinhalb Milliarden Jahren am Rande des solaren Urnebels entstanden ist.

Erster Eindruck des unbekannten Körpers

Bereits im Vorfeld des anstehenden Rendezvous gelang den Planetenforschern ein "Blick" auf Ultima Thule. Mitte August 2018 machte LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) den relativ kleinen Körper aus einer Entfernung von 172 Millionen Kilometern als winzigen Lichtpunkt inmitten zahlreicher Hintergrundsterne aus. Auch wenn aus dieser Distanz noch keine Oberflächenstrukturen zu erkennen waren, bestätigte die gefundene Position, dass sich New Horizons auf dem richtigem Kurs befindet, um am Morgen des 1. Januars, wie vorausberechnet, Ultima Thule zu passieren - eine Premiere für alle Sonnensystemforscher. Ob es ein runder oder länglicher Körper ist, ob es sich um ein oder um mehrere Objekte handelt und wie die Oberfläche beschaffen ist, werden die Wissenschaftler voraussichtlich am Abend des Neujahrstages wissen, wenn die ersten Bilder vorliegen. Die Forscher gehen davon aus, dass Ultima Thule zwischen 20 und 30 Kilometern groß sein wird.

Ultima Thule - Mysterium am Rande des Sonnensystems

Entdeckt wurde Ultima Thule am 26. Juni 2014 während der Suche des Hubble-Weltraumteleskops nach möglichen Objekten im Kuipergürtel, die als potentielle Ziele für die NASA-Raumsonde New Horizons für die Zeit nach dem Vorbeiflug am Pluto-Zwergplaneten und seinem Mond Charon geeignet erschienen. Ultima Thule umkreist die Sonne in Entfernungen zwischen 6,4 und knapp 7,0 Milliarden Kilometern.

Anfangs erhielt das neue Objekt die Kennzeichnung 1110113Y und - nachdem seine Bahn hinreichend genau bestimmt worden war - im Mai 2015 die offizielle Bezeichnung 2014 MU69. Im März 2018 wählte das New-Horizons-Team aus eingereichten Namensvorschlägen den Spitznamen Ultima Thule aus. Dieser steht sinnbildlich für einen fiktiven, weit abgelegenen Ort im hohen Norden, jenseits der mythischen Insel Thule am Ende der Welt, von der die keltisch-germanischen Sagen erzählen - ein symbolischer Name für die Exploration ins Unbekannte schlechthin. Seinen endgültigen Namen wird Ultima Thule erst nach dem kommenden Vorbeiflug erhalten, wenn feststeht, wie das Objekt tatsächlich aussieht.

In den Jahren 2017 und 2018 ergaben sich anhand der Beobachtung von Sternbedeckungen durch Ultima Thule Anhaltspunkte, dass das Objekt möglicherweise aus zwei Körpern besteht, die sich umkreisen. An diesen Beobachtungen war auch das fliegende Observatorium SOFIA des DLR und der NASA entscheidend beteiligt. Auch aus diesem Grund werden die kommenden Beobachtungen höchst spannend und aufschlussreich für die Planetenforscher sein.

Der Kuipergürtel

Der Kuipergürtel, gelegentlich auch als Kuiper-Edgeworth-Gürtel bezeichnet, ist die kosmische Heimat von Ultima Thule. Dabei handelt es sich um ein ringförmiges Reservoir eisiger, teilweise extrem primitiver Körper von wenigen Kilometern Größe bis hin zu mehreren tausend Kilometern Durchmesser wie bei den Zwergplaneten Pluto, Eris, Makemake und Haumea. Der Kuipergürtel schließt direkt an den äußeren Planeten Neptun an und erstreckt sich vermutlich bis in eine Sonnenentfernung von 18 Milliarden Kilometern. Aus ihm stammen auch die meisten kurzperiodischen Kometen. Alle Objekte des Kuipergürtels zusammengenommen haben nur einen Bruchteil der Masse der Erde.

  • Ultima Thule in Zahlen

     

    Entdeckung 26. Juni 2014
    Bezeichnungen (486958) 2014 MU69, Ultima Thule; 110113Y
    Kleinplanetennummer 486958
    Bahnparameter:  
    Apheldistanz 6983 Mio. Kilometer
    Periheldistanz 6355 Mio. Kilometer
    Große Bahnhalbachse 6667 Mio. Kilometer
    Bahnneigung 2,45 Grad
    Bahnexzentrizität 0,036
    Umlaufszeit 297 Jahre
    Physikalische Daten  
    Mittlerer Durchmesser 25 Kilometer (min.) - 45 Kilometer (max.)
    Scheinbare Helligkeit 26,8 mag
    Absolute Helligkeit 11,1 mag

     

  • Sonde New Horizons

    New Horizons startete am 19. Januar 2006 von Cape Canaveral (Florida) mit dem Ziel, zum Zwergplaneten Pluto und weiter durch den Kuipergürtel zu fliegen. Am 28. Februar 2007 wurde die knapp 500 Kilogramm schwere Sonde durch einen nahen Vorbeiflug am Riesenplaneten Jupiter auf ihre endgültige Reisegeschwindigkeit beschleunigt. Danach entfernte sie sich mit 83.600 Kilometern pro Stunde von der Sonne. Der Vorbeiflug an Pluto und Charon geschah dann am 14. Juli 2015 mit einer Geschwindigkeit von 50.400 Kilometern pro Stunde. Die Bilder zeigten den Zwergplaneten Pluto und seinen Mond Charon mit völlig unerwarteten, verblüffenden Oberflächenstrukturen. Auch der anstehende Vorbeiflug an 2014 MU69 lässt auf überraschende Ergebnisse hoffen.

Zuletzt geändert am:
29.12.2018 11:49:06 Uhr

Kontakte

 

Andreas Schütz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

DLR-Institut für Planetenforschung

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Dr. Manfred Gaida
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Raumfahrtmanagement, Extraterrestrik

Tel.: +49 228 447-417

Fax: +49 228 447-745
Dr. Martin Pätzold
Rheinisches Institut für Umweltforschung an der Universität zu Köln

Abt. Planetenforschung

Tel.: +49 170 2947-318