Asteroidensonde Mascot
2. Dezember 2014
MASCOT steht für Mobile Asteroid Surface Scout. Der hüpfende Weltraumwürfel aus Deutschland ist am Mittwoch (3. Dezember 2014 um 5:22 Uhr MEZ) an Bord der japanischen Forschungssonde Hayabusa 2 zu seiner Mission abgehoben. Vier Jahre werden Sonde und Lande-Roboter unterwegs sein, bis sie ihr Ziel erreichen - den Asteroiden 1999 JU3.
Asteroiden sind Überreste der Planetenbildung. Sie lassen Forscher weit zurückblicken in der Zeit - in die Frühphase unseres Sonnensystems und die embryonale Entwicklung von Planeten wie Erde und Mars.
Asteroiden sind fliegende Archive
Die kosmischen Gesteinsbrocken entstanden aus einer riesigen Wolke aus Staub und Gas. Wie alle Himmelskörper in unserem Sonnensystem. Vor mehr als viereinhalb Milliarden Jahren.
Die heiße Materie klumpte zu immer größeren Brocken. Und die wuchsen dann zu sogenannten Protoplaneten. Deren Schwerkraft zog weitere Materie an. So formte sich aus solchen Protoplaneten auch unsere Erde.
Nur im Umfeld des Jupiters konnten keine Planeten entstehen. Dort blieben die wachsenden Gesteinsbrocken in einer frühen Entwicklungsphase stecken. Und bildeten den sogenannten Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars.
Manche dieser Gesteinsbrocken wurden durch die Schwerkraft des riesigen Gasplaneten auf eine andere Bahn geschoben. Sie ziehen nun im erdnahen Weltraum ihre Runden, wie der Asteroid 1999 JU 3.
Es ist ein Planetenkeim, in dem das ursprüngliche Baumaterial unseres Sonnensystems seit viereinhalb Milliarden Jahren erhalten blieb wie Mammuts im Eis.
"Unser Ziel-Asteroid 1999 JU 3 gehört zu einer häufig vorkommenden Klasse von erdnahen Asteroiden", erklärt Prof. Ralf Jaumann vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. "Teleskopmessungen von der Erde aus lassen vermuten, dass er eventuell Wasser enthält."
Das macht ihn für die Forscher besonders interessant. Denn diese Entdeckung wirft die Frage auf: Könnten Asteroiden einst mit Einschlägen auf der Erde auch Wasser zu unserem Planeten gebracht haben?
Gefahren beim freien Fall
Nach der Ankunft an ihrem Ziel-Asteroiden nach gut vier Jahren wird die Raumsonde Hayabusa 2 zunächst um den kosmischen Gesteinsbrocken herum kreisen und ihn kartographieren. Dann kann Landeroboter MASCOT zum Einsatz kommen. Der zehn Kilogramm leichte Weltraumwürfel soll aus einer Höhe von 100 Metern auf den Asteroiden fallen.
"Es ist wichtig, den richtigen Zeitpunkt zu ermitteln, wann unser Lander aus der Sonde ausgeklinkt werden soll", beschreibt Projektleiterin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen die Herausforderung.
Der Asteroid 1999 JU 3 hat einen Durchmesser von gerade mal einem Kilometer und nur ein Sechzig-Tausendstel der Anziehungskraft unserer Erde. Da ist höchste Präzision bei Peilung und Timing gefragt.
Bei der Vorgängermission Hayabusa ging dieses Manöver schief. Die nur knapp 600 Gramm leichte Landesonde Minerva wurde zur falschen Zeit ausgesetzt und dadurch aus zu großer Höhe. Minerva hüpfte davon und ging im All verloren.
Das soll dem schuhkartongroßen Landeroboter MASCOT nicht passieren. Für seinen freien Fall auf den Asteroiden ist er durch ein stabiles und sehr leichtes Gehäuse geschützt.
Hüpfer für die Forschung
Sensoren sorgen dafür, dass der Weltraumwürfel weiß, wo oben und wo unten ist. So kann sich MASCOT nach der Landung orientieren und, wenn nötig, auch aufrichten. Hat der Asteroiden-Lander alle Daten an einer Position gesammelt, springt er zur nächsten Stelle und führt dort die Messungen weiter. Mit Hilfe eines Schwungarms in seinem Inneren kann MASCOT bis zu 70 Meter weit hüpfen.
Vier Instrumente hat MASCOT an Bord, um die Beschaffenheit der Asteroiden-Oberfläche zu erkunden. Er soll deren Temperatur messen und die Magnetisierung des Gesteins untersuchen. Auch dessen Zusammensetzung kann der intelligente Würfel analysieren und feststellen welche Mineralien und Gesteine im Asteroiden-Boden vorkommen.
Eine Spezialkamera wird schon beim Abstieg Fotos der Oberfläche machen und vor Ort dann Informationen zur Feinstruktur des Bodens liefern: Wie groß sind die Partikel und welche Form haben sie? Aus all den Daten können Forscher die Entwicklungsgeschichte des Asteroiden rekonstruieren.
Viele Puzzlesteine ergeben ein Bild
Die Raumsonde Hayabusa 2 wird währenddessen Bodenproben einsammeln. Dazu muss sie einen Rüssel ausfahren und Staubpartikel einsaugen, die durch abgefeuerte Projektilgeschosse aufgewirbelt werden. Diese Proben soll die Sonde anschließend zur Erde bringen und in einer Kapsel abwerfen.
"MASCOT ist der Puzzlestein in der Mitte aller Messungen", sagt Projektleiterin Tra-Mi Ho, "sozusagen der Link zwischen den Daten, die die Sonde aus einiger Entfernung zum Asteroiden erfasst, und den Laboranalysen der Proben." Seine Daten werden die Informationen der Raumsonde und der Laboranalysen auf der Erde ergänzen.
Zwei komplette Asteroiden-Tage soll MASCOT auf dem kosmischen Gesteinsbrocken arbeiten, insgesamt 16 Stunden. Mit an Bord hat er auch Namen und Botschaften von der Erde, die auf kleinen Folien eingetragen wurden und an MASCOT befestigt sind. Sie werden mit dem Weltraum-Würfel auf dem Asteroiden verbleiben.