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Der Falke im Anflug auf den Unterwasserpalast des Drachens

Von / 18. Juni 2018 / 31 Kommentare
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Hayabusa 2 erreicht den Asteroiden Ryugu. Zeichnung: JAXA / Akihiro Ikeshita, mit freundlicher Genehmigung der JAXA.

Spannendes spielt sich derzeit im Sonnensystem 284 Millionen km von der Erde entfernt ab. Wieder tut sich eine neue Welt für uns auf, die noch nie ein Mensch zuvor gesehen hat. Die am 3. Dezember 2014 von der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA gestartete Sonde Hayabusa 2 (Hayabusa bedeutet “Wanderfalke”) nähert sich gerade dem Asteroiden (162173) Ryugu, benannt nach einem mystischen Drachenpalast auf dem Meeresboden in einem japanischen Märchen.

Ryugu ist knapp einen Kilometer groß und gehört zu den Apollo-Asteroiden, welche die Erdbahn kreuzen. Sein Orbit kommt dem der Erde auf 48000 km nahe – knappe 4 Erddurchmesser. Potenziell ist Ryugu also ein gefährlicher NEO (Near Earth Asteroid). Für die nächsten 200 Jahre sind allerdings keine Annäherungen auf weniger als 1,28 Millionen km (3,3 Mondentfernungen) vorhergesagt; die nächste Annäherung in eben dieser Entfernung wird am 5. Dezember 2076 stattfinden.

Hayabusa 2 soll, wie schon sein Vorgänger Hayabusa es 2005 beim Asteroiden Itokawa versucht hat, eine Probe des Asteroiden aufnehmen und zur Erde bringen. Bei der ersten Mission ging fast alles schief, was schief gehen konnte: Probleme mit den Solarzellen, die den Strom für das Ionentriebwerk lieferten, ein mitgeführter kleiner Rover “MINERVA” verfehlte den Asteroiden und verschwand im Nichts, die Probenentnahme funktionierte nicht richtig, so dass im 2. Versuch nur einige wenige Partikel aufgenommen wurden, es gab Probleme mit der Lageregelung, ein Treibstoffleck, ein Triebwerk fiel komplett aus, der chemische Treibstoff ging aus, 2 Gyroskope, 7 von 11 Lithiumbatterien und der Richtmechanismus der Antenne versagten. Dennoch konnte die Sonde die Erde erreichen und den Sammelbehälter mit den Staubpartikeln des Asteroiden sicher und hermetisch dicht auf den Erdboden bringen.

Bei Hayabusa 2 lief es bisher deutlich besser. Auch hier ist wieder ein kleiner Lander an Bord, der von der DLR  in Zusammenarbeit mit der französischen Raumfahrtagentur CNES und der JAXA gebaute, schuhkartongroße MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), der auf dem Asteroiden aufsetzen und sich durch 10-70 m weite Sprünge in der geringen Schwerkraft fortbewegen soll. Er soll bei der Auswahl des zu sammelnden Materials Hilfestellung leisten.

Außerdem sind diesmal gleich 3 MINERVA-Rover mit an Bord. Die Chancen stehen also gut, dass mindestes einer davon den Asteroiden wirklich erreicht.

Der weitere Zeitplan ist nicht 100% festgelegt, JAXA ist flexibel, da man es mit einem bisher vollkommen unbekannten Objekt zu tun hat. Die Annäherung findet derzeit (aktueller Abstand: ca. 200 km) in mehreren Schritten bis in den August hinein statt, wenn 1 km Abstand erreicht werden sollen. Im September/Oktober könnten die Landegeräte ausgesetzt werden und der erste Versuch einer Probenentnahme durchgeführt werden. Zwei weitere mögliche Perioden für Probenentnahmen sind für das kommende Jahr geplant, bevor die Sonde planmäßig im November/Dezember 2019 den Rückflug antreten soll, um ein Jahr später den Probenbehälter auf der Erde abzuliefern. Wenn alles gut geht.

Am 14. Juni hat die Raumsonde 52 Aufnahmen des Asteroiden aus 700 km Entfernung erstellt, die eine volle Rotation zeigen. Der Musik-Produzent, Astro-Amateur und Bildverarbeitungsspezialist Roman Tkachenko hat die Aufnahmen geschärft und eine wunderbare Animation erstellt, die er mir freundlicherweise für das Blog überließ. Sie zeigen einen diamantförmigen Asteroiden mit einem großen Krater am Äquator:

Der Asteroid Ryugu, aufgenommen von Hayabusa 2 aus 700 km Entfernung. Bild: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and AIST, Bearbeitung von Roman Tkachenko. Verwendet mit freundlicher Genehmigung von Roman Tkachenko.

Der Asteroid Ryugu, aufgenommen von Hayabusa 2 aus 700 km Entfernung. Bild: JAXA, University of Tokyo, Kochi University, Rikkyo University, Nagoya University, Chiba Institute of Technology, Meiji University, University of Aizu and AIST, Bearbeitung von Roman Tkachenko. Verwendet mit freundlicher Genehmigung von Roman Tkachenko.

Faszinierende Bilder! Checkt unbedingt seine beiden Twitter-Kanäle, auf den sich atemberaubende Bearbeitungen von New Horizons (Pluto), Rosetta und Juno (Jupiter) finden.

Wir dürfen uns in den kommenden Wochen auf weitere Bilder des Asteroiden Ryugu freuen.

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Kommentare (31)

  1. #1 tomtoo
    18. Juni 2018

    Das spannende bei MINERVA ist ja das er durch die Gegend hopst. Ein Rover ohne Räder.
    https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1554&context=smallsat

  2. #2 tomtoo
    18. Juni 2018

    Uhpss sry, PDF vergessen zu sagen.

  3. #3 Alderamin
    18. Juni 2018

    Danke für den Link. Interessant, dass der ganze Hopser-Mechanismus innerhalb des Geräts steckt – außen bewegt sich nichts.

  4. #4 Karl-Heinz
    18. Juni 2018

    @tomtoo

    außen bewegt sich nichts

    Gerade nach oben hopsen geht dann also nicht. Kann also nur schräg hopsen, was natürlich auch sinnvoll ist, wenn das DingsBums weiterkommen will. 😉

  5. #5 tomtoo
    18. Juni 2018

    @Karl-Heinz
    Ich finde ja die Idee echt gut. Mit Rädern hopst das Dingsbums bei der Gravitation auch. Dann gleich richtig hopsen lassen. ; )

  6. #6 tomtoo
    18. Juni 2018

    Der Artikel ist auch ganz spannend. Halt noch von der ersten Mission.
    https://global.jaxa.jp/article/special/hayabusa/yoshimitsu_e.html

  7. #7 Karl-Heinz
    18. Juni 2018

    @tomtoo

    Ich glaube nicht, dass es mit den Rädern funktioniert.
    Ich denke da an die Gravitation vom Asteroiden.
    Man bringt die Kraft oder Leistung vom Motor einfach nicht auf den Boden, wegen der geringen Schwerkraft. 😉

    M_max = µ*m*g*r

  8. #8 Karl-Heinz
    18. Juni 2018

    @tomtoo

    Ob die Astronauten auf dem Mond ähnlich wie MINERVA wegen der geringen Schwerkraft beim Spaziergang gehopst sind?

  9. #9 Alderamin
    18. Juni 2018

    Das in Kombination mit den massiven, steifen Raumanzügen, die ja mit 1/3 Bar Luftdruck gefüllt und damit wie ein Reifen aufgeblasen waren. Die Arbeit in solchen Raumanzügen ist ja auch auf der ISS Schwerstarbeit. Schritte zu machen und den Anzug am Knie- und Oberschenkelgelenk um große Winkel zu verformen, war viel anstrengender, als einfach die Knie und Fußgelenke ein wenig zu beugen und dann zu strecken, zumal die Sprünge bei 1/6 Erdschwere weiter als auf der Erde waren. Siehe auch diesen Artikel.

  10. #10 Karl-Heinz
    18. Juni 2018

    Mithilfe eines eingebauten Schwungarms kann MASCOT bis zu 70 Meter weit auf Ryugu hüpfen und sich dadurch fortbewegen. Der 30 mal 30 mal 20 Zentimeter große Lander soll seine Messungen an verschiedenen Orten auf dem Asteroiden vornehmen. Zwei komplette Asteroidentage und -nächte, insgesamt rund 16 Stunden, hat er dafür Zeit. Länger wird seine Battterie nicht halten. Die Anziehungskraft des Asteroiden beträgt nur ein 60.000stel der Erdanziehungskraft. Deshalb darf er auf dem Asteroiden nicht zu schnell hüpfen, sonst erreicht er die sogenannte Fluchtgeschwindigkeit und fliegt aus Versehen wieder ins All.

  11. #11 tomtoo
    18. Juni 2018

    @Karl-Heinz
    Du bist der Experte. Würde ein Grashüpfer die Fluchtgeschwindigkeit erreichen ?

  12. #12 tomtoo
    18. Juni 2018

    @Karl-Heinz
    Echt ich frage mich um einen Vergleich zu haben, könnte so ein Grashüpfer dort die Fluchtgeschwindigkeit erreichen? Du bist ja mit der Mathe gut drauf. Man kann ja aus der max. hüpfweite auf der Erde errechnen, was so ein Grashüpfer auf Ryugu erreichen würde. @Karl-Heinz du kennst mich doch , reine Neugier. Kann er sich von den Fesseln der Gravitaton lösen?? : )

  13. #13 tomtoo
    18. Juni 2018

    Hab mir gerade so einen Grashüpfer im Raumanzug vorgestellt. Sry : )

  14. #14 Karl-Heinz
    19. Juni 2018

    @tomtoo

    Feldheuschrecken wie die Wüstenheuschrecke (Schistocerca gregaria) können eine Sprungweite von einem Meter (mit Startgeschwindigkeiten von 3,2 Meter pro Sekunde) erreichen. Das Stichwort wäre also 3,2 Meter pro Sekunde. Man müsste jetzt die Fluchtgeschwindigkeit vom Ryugu ausrechnen.
    Ich nehme an, dass Ryugu ungefähr eine mittlere Dichte von 2,5 kg pro Liter haben wird.

  15. #15 Karl-Heinz
    19. Juni 2018

    @tomtoo

    Die Fluchtgeschwindigkeit von Ryugu dürfte so um die 0,4 m/s sein. Der Grashüpfer kann also auf Ryugu locker die Fluchtgeschwindigkeit erreichen und somit sich von den gravitativen Fesseln von Ryugu lösen. 😉

  16. #16 tomtoo
    19. Juni 2018

    @Karl-Heinz
    Danke dir!

  17. #17 Yeti
    19. Juni 2018

    Die Sonde “hopst” mit Vmax. = 9 cm/s (steht in tomtoos pdf)
    Die braucht mehrere Minuten, bis die nach einem 70m-Hopser wieder auftitscht.

  18. #18 Alderamin
    19. Juni 2018

    Philae war ja auch 1,5 h nach seinem Abprall auf Tschuri unterwegs, bis sie wieder auf dem Boden landete. Tschuri ist größer als Ryugu (2 km vs. 900 m), dürfte aber eine deutlich kleinere Dichte haben (0,5 g/cm³ vs. irgendwas um geschätzte 3 g/cm³, wir werden es erfahren). Ryugu wird daher wohl ein wenig mehr Schwerkraft aufbringen, vielleicht das 3- bis 5-fache.

  19. #19 tomtoo
    19. Juni 2018

    @Karl-Heinz
    Zumindest ist mir jetzt klar warum es keine Grashüpfer auf Asteroiden gibt ! ; )
    Alle wech gehüpft.

  20. #20 Karl-Heinz
    19. Juni 2018

    @tomtoo

    Für die Hüpfer wird es möglicherweise auch dann gefährlich, wenn sie die Geschwindigkeit (0,4 /√2)=0,28 m/s erreichen. Dann kann es passieren, dass sie zum Satelliten werden und den Boden nicht mehr erreichen. Die Rotation des Asteroiden habe ich aber noch nicht berücksichtigt. 😉

  21. #21 tomtoo
    20. Juni 2018

    Spannend ist ja auch das zwei MINERVA und ein MASCOT zum Einsatz kommen sollen. Alles Hüpfer. Hoffentlich funktionieren alle. Dann gibts richtig Gewussel dort. ; )

  22. #22 Alderamin
    20. Juni 2018

    Es sind eigentlich sogar 3 Minervas. Minerva II-1 besteht aus zwei “Rovern” in einer Hülle, die gemeinsam freigesetzt werden. Minerva II-2 beinhaltet nur einen Rover. Weswegen bei Emily Lakdawalla von dreien die Rede ist, bei Wikipedia von zweien.

    Alles was Sie schon immer über Hayabusa wissen wollten… auf Spaceflight 101.

  23. #23 tomtoo
    21. Juni 2018

    Wie ist das eigentlich bei so geringer Gravitation in ein Umlaufbahn zu kommen. Ich stelle mir das als extrem schwer vor?

  24. #24 Alderamin
    21. Juni 2018

    Da wird aktiv nachgeholfen. Schon Rosetta steuerte mehr um den Kometen herum, als ihn im freien Fall zu umkreisen. Natürlich herrscht eine geringe Schwerkraft, die man mit der entsprechenden Umlaufzeit zu nutzen versucht, um nicht sinnlos Treibstoff (besser: Stützmasse denn bei Ionentriebwerken wird diese nicht verbrannt und liefert nicht die Energie für den Vortrieb) zu verbrauchen, aber Störkräfte von außen (Sonne) dürften die Bahn leicht beeinflussen können, daher muss kontrolliert und korrigiert werden. Im oben verlinkten Spaceflight-101-Artikel steht

    The Attitude and Orbit Control Unit serves as the brains of the various sensors and actuators – being capable of autonomously maintaining a pre-programmed distance to the asteroid using data from the navigation sensors that also include optical systems and it also controls all descent events to ensure a soft landing and successful ascent. The system uses an extended Kalman filter that outputs the position and relative velocity that are processed using an orbit dynamics tool and a basic gravity field model of the asteroid.

    Das heißt, man überwacht den Abstand vom Asteroiden, erstellt ein Modell des Schwerefelds und bemüht sich ansonsten durch aktive Korrekturen mit den Triebwerken, den gewünschten Abstand einzuhalten. Die Ionentriebwerke von Hayabusa 2 sind dazu bestens geeignet, denn ihr Schub beträgt nur 20 Newton (wenn alle 12 zusammen feuern) und sie können gepulst betrieben werden. Damit lassen sich feinere Korrekturen durchführen, als mit chemischen Triebwerken.

  25. #25 tomtoo
    21. Juni 2018

    @Alderami
    Was ich mich frage Echtzeit von der Erde geht ja nicht. Muss also alles in der Software sein?

  26. #26 Alderamin
    21. Juni 2018

    Natürlich, der aus Spaceflight 101 zitierte Text bezieht sich auf die Attitude Control Unit der Sonde Hayabusa 2. Statt “man überwacht” hätte ich besser sagen sollen “die Sonde überwacht”. In Echtzeit kann man nur Objekte auf dem Mond steuern (die Lunochod-Rover wurden so von der Erde aus gelenkt). Raumsonden im tiefen Weltraum oder Rover auf anderen Planeten müssen autonom navigieren. Man gibt ihnen nur das Ziel vor oder evtl. einen groben Pfad.

  27. #27 tomtoo
    22. Juni 2018

    Ein Link bzgl. der Computer Hardware wen es interessiert.
    https://www.mips.com/blog/mips-in-space-inside-jaxa-hayabusa-2-mission/

  28. #28 tomtoo
    22. Juni 2018

    Und noch einer zur Technik. Recht ausführlich.
    https://www.bernd-leitenberger.de/hayabusa-2.shtml

  29. #29 tomtoo
    23. Juni 2018

    @Alderamin
    Wollte damit sagen, schade das man über die Software so wenig lesen kann. Die muss so vieles tun. Evtl. zu speziell, aber für mich wärs spannend. Kannte Tron nicht, und welche Tools werden da genutzt? Also sozusagen ‘How to program the Brain of Hayabusa?’

  30. #30 Alderamin
    20. September 2018

    Übrigens wird gerade der erste Minerva II-Lander hinunter gelassen und auf folgender JAXA-Seite gibt es Live-Bilder aus der Sicht des Landers, wie er sich langsam Ryugu nähert:

    https://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/galleries/onc/nav20180920/

    [Edit] Es handelt sich um Bilder von Hayabusa, die sich zum Abwurf des Landers dem Asteroiden nähert, nicht um Bilder vom Lander selbst.

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