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DART: Test für die Asteroidenabwehr

Was tun, wenn ein Asteroid auf Kollisionskurs mit der Erde ist? Die beste Abwehrstrategie ist dann der Versuch, den Asteroiden abzulenken – beispielsweise indem man ihn mit einer Raumsonde rammt. Wie gut diese Strategie funktioniert, testete die NASA am 26. September 2022 mit ihrer DART-Mission. Eine knapp 600 Kilogramm schwere Sonde traf dabei auf einen 160 Meter großen und Milliarden Kilogramm schweren Asteroiden, um ihn aus der Bahn zu lenken – kann das funktionieren?
NPO, 26.09.2022
DART: Test für die Asteroidenabwehr

NASA /Johns Hopkins APL

Die Bedrohung ist real: Im Laufe ihrer Geschichte wurde die Erde immer wieder von Asteroiden und Kometen getroffen. Einige dieser Treffer lösten globale Katastrophen aus wie beim Aussterben der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren. Aber auch kleinere Brocken können lokal und regional enorme Zerstörungen anrichten. So kann schon ein Asteroid von 100 Metern Größe eine Millionen-Metropole zerstören – und ein solcher Brocken trifft immerhin alle paar tausend Jahre die Erde.

Ablenken statt sprengen

Doch was tun, wenn man einen Asteroiden auf Kollisionskurs entdeckt? Im Film folgt dann meist der Einsatz heldenhafter Astronauten, die den Brocken in die Luft sprengen sollen. Doch in der Realität ist andere Abwehrstrategie chancenreicher: das Ablenken des Asteroiden durch einen kinetischen Deflektor. Dafür schickt man dem Asteroiden eine möglichst schwere Raumsonde entgegen und rammt ihn in einem zuvor genau berechneten Winkel. Die Wucht des Aufpralls und das ausgeschleuderte Material lenkt dann den Asteroiden um wenige Zentimeter aus seiner Bahn oder bremst ihn ein wenig ab. Erfolgt dies früh genug, dann reicht schon diese kleine Veränderung er Flugbahn aus, um eine Kollision des Asteroiden mit der Erde zu verhindern.

Ob eine solche Abwehrmission gelingen kann, testete die NASA am 26. September 2022 mit dem "Double Asteroid Redirection Test", kurz DART. Es war der weltweit erste Test einer solchen Asteroidenabwehr. "Einfach ausgedrückt wird DART losgeschickt, um die Umlaufbahn eines Asteroiden zu verändern", erklärt DART-Missions-Leiter Clayton Kachele vom Marshall Space Center der NASA.

Die DART-Sonde navigiert das letzte Stück autonom und bringt sich selbst in die beste Einschlagsposition.

NASA/Johns Hopkins University APL

Der Zielasteroid

Das Zielobjekt für dieses Rammmanöver ist der rund elf Millionen Kilometer von uns entfernte Doppelasteroid Didymos. Dieses Paar besteht aus dem 780 Meter großen Asteroid Didymos und seinem rund 160 Meter großen Mond Dimorphos. Der kleine Mond benötigt 11 Stunden und 55 Minuten für eine Umkreisung seines Mutterasteroiden. Beide sind von ihrer Zusammensetzung und Bahn ehr typische Erdbahnkreuzer – sie entsprechend den Asteroiden, die am wahrscheinlichsten die Erde treffen könnten.

Weil Dimorphos auf einer festen Umlaufbahn um seinen größeren Partner kreist und dabei immer wieder vor diesem vorbeizieht, eignet er sich besonders gut als Zielobjekt: Seine Umlaufbahn lässt sich gut beobachten, daher kann man genau ermitteln, wie stark das Rammen den Asteroiden aus der Bahn gelenkt hat. Gleichzeitig hält aber die Schwerkraft des größeren Partners den kleineren Mond fest, so dass selbst eine missratende Ablenkung ihn nicht aus Versehen auf Erdkurs bringen kann.

Laäuft alles wie geplant, dann wird die DART-Sonde den Asteroidenmond Dimorphos rammen und dabei von dem zwei Wochen zuvor ausgesetzten Minisatelliten LICIACube gefilmt werden.

NASA /Johns Hopkins APL

Der Ablauf des Ablenkungstests

In Vorbereitung auf den Test hat die NASA ihre DART-Sonde schon im November 2021 auf den Weg zum Didymos-System geschickt. Ende September hatte die Raumsonde ihr Ziel erreicht und näherte sich den beiden Asteroiden mit hoher Geschwindigkeit. Ein spezielles Navigationssystem ortete dabei anhand von Kamerabildern und Sensordaten die Position von Dimorphos und steuerte die Rammsonde auf den am besten geeigneten Kollisionskurs mit dem Asteroidenmond.

Mit rund 22.000 Kilometern pro Stunde raste die DART-Sonde auf Dimorphos zu und schlug ein. Zwar wiegt die Rammsonde nur rund 570 Kilogramm, der Asteroidenmond Dimorphos dagegen geschätzte fünf Milliarden Kilogramm. Trotzdem reicht der Impuls des Einschlags aus, um dem 165 Meter großen Gesteinsbrocken einen winzigen Schubs zu verpassen. Dies wird verstärkt durch große Mengen an Gesteinsmaterial, die beim Aufprall ins All hinausgeschleudert werden und dadurch zusätzlich einen Rückstoß erzeugen.

Hat die Ablenkung funktioniert?

Doch wird dies reichen, um den Asteroiden aus seiner Bahn zu lenken? Erste Hinweise darauf wird ein Minisatellit liefern, den die DART-Sonde zwei Wochen vor ihrer Kollision ausgesetzt hat. LICIACube begleitet die Rammsonde als "Späher" und zeichnete ihren Einschlag mithilfe zweier Kameras auf. Dies wird verraten, ob die Kollision geklappt hat und wie viel Asteroidengesteins ausgeschleudert wurde.

Noch wichtiger aber sind die Beobachtungen von der Erde aus: Hier nehmen nun rund ein Dutzend leistungsstarke Teleskope das Didymos-System ins Visier. Anhand der regelmäßigen Helligkeitsschwankungen, die bei der Passage von Dimorphos vor seinen Mutterasteroiden entstehen, können Astronomen erkennen, ob sich die Umlaufbahn des Asteroidenmonds durch die Kollision verändert hat. War die DART-Mission erfolgreich, dann müsste sich die Umlaufzeit von Dimorphos um gut 70 Sekunden verändert haben.

"Die Erlebnisse von DART sind wahrscheinlich nicht der Stoff für einen Kinofilm, aber auch in unserer Mission geht es um die künftige Sicherheit der Erde", sagt DART-Missionsleiter Clayton Kachele vom Marshall Space Center der NASA. Letztlich soll die DART-Mission zeigen, ob die Menschheit den drohenden Einschlag eines Asteroiden verhindern könnte.

Das letzte vollständige Bild der DART-Kamera vor dem Einschlag der Sonde auf Dimorphos.

NASA / Johns Hopkins APL

Update: Ziel getroffen

Am 27.09.2022, um kurz nach Mitternacht unserer Zeit, war es soweit: Die DART-Raumsonde raste mit rund 22.500 Kilometern pro Stunde auf ihren Zielasteroiden zu und schlug auf ihm ein. Ein letztes Bild der Navigationskamera zeigte noch eine Nahansicht der von grobem Geröll bedeckten Asteroidenoberfläche, bevor die Raumsonde auf Dimorphos zerschellte. „Damit wissen wir nun, dass wir eine Raumsonde selbst auf einem relativ kleinen Himmelskörper mit der nötigen Präzision zum Einschlag bringen können“, sagte Thomas Zurbuchen, Leiter des Wissenschaftsdirektorats der NASA.

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