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Landung auf Asteroiden : Hüpfmobil im Wunderland

Im freien Fall: Der kaum dreißig Zentimeter große Lander „Mascot“, aufgenommen von seiner Muttersonde vor dem Auftreffen auf Ryugu. Der Asteroid erhielt den Namen des Unterwasserpalastes eines mythischen Seedrachens. Bild: Jaxa

Die deutsch-französische Raumsonde „Mascot“ ist auf dem kohlrabenschwarzen Asteroiden „Ryugu“ gelandet. Allerdings lag sie danach erst mal auf dem Rücken.

          Ohne Bremsraketen oder Steuerdüsen musste die kleine Sonde auskommen. Nicht einmal ein Landegestell hatte man ihr angeschraubt. Als blanker, zehn Kilo schwerer Kasten von der Größe eines Mikrowellenherds wurde sie am frühen Mittwochmorgen vergangener Woche von ihrem Mutterschiff, der japanischen Raumsonde „Hayabusa 2“ getrennt und aus 51 Meter Höhe auf eine steinige Oberfläche fallen gelassen. Nach sechs Minuten prallte sie dort das erste Mal auf und sprang danach noch einige Male torkelnd empor, bis sie zur Ruhe kam.

          Ulf von Rauchhaupt

          verantwortlich für das Ressort „Wissenschaft“ der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Es klingt ziemlich lieblos, wie da mit einem Stück deutscher Wertarbeit umgesprungen wurde – der „Mobile Asteroid Surface Scout“, kurz Mascot, war vor seinem Start mit Hayabusa2 vor vier Jahren in Bremen zusammengeschraubt worden, am Institut für Raumfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Dabei ist die gemeinsam mit französischen Wissenschaftlern entwickelte Kiste eine Premiere: Sie ist die erste europäische mobile Landesonde. Oder besser: war, denn nach 17 Stunden Betrieb verstummte das Gerät. Das lag nicht etwa an dem rohen Abwurf, sondern ganz planmäßig an der Erschöpfung der Batterien, die sogar eine Stunde länger durchhielten als erwartet. Der Sturz war zudem kaum härter als der Fall der kleinen Alice ins Kaninchenloch, mit dem die Geschichte von „Alice im Wunderland“ beginnt, was die Forscher wohl dazu veranlasste, die Landeregion nach jener Erzählung des britischen Mathematikers Lewis Carroll zu benennen.

          Der Herbst der Asteroiden

          Mascots Wunderland liegt auf dem erst 1999 entdeckten Asteroiden „Ryugu“, einem jener vielen hunderttausend Steinbrocken, die hauptsächlich zwischen den Bahnen des Mars und des Jupiter um die Sonne ziehen. Etliche kreisen aber auch nahe der Erdbahn. Zu ihnen gehört der von Hayabusa2 besuchte Ryugu, aber auch Bennu, der im Dezember von der Nasa-Sonde „Osiris-Rex“ angeflogen werden wird. Sowohl die japanische wie die amerikanische Mission haben das Hauptziel, Gesteinsproben von der Oberfläche ihrer Reiseziele aufzulesen und zur Erde zu bringen. Das Interesse an Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften solcher Körper ist zunächst einmal grundsätzlicher Natur. Asteroiden wie Ryugu und Bennu sind älter als die Erde. Die Materialien, aus denen sie bestehen, wurden nie aufgeschmolzen, vielleicht noch nicht einmal nennenswert erhitzt. Seit den Anfängen des Sonnensystems vor 4,57 Milliarden Jahren wurden sie kaum verändert und können daher Aufschluss über dessen Entstehung geben.

          Für alle, denen Naturgeschichte ganz egal ist, haben Planetologen noch ein anderes Argument dafür parat, warum Asteroidenforschung sinnvoll ist: Es kann nämlich passieren, dass solch ein Brocken einmal auf einen Kollisionskurs zur Erde gerät. Dann ließe er sich unter Umständen von seiner Bahn so weit abbringen, dass er die Erde doch noch verfehlt – sofern man genau weiß, wie solche Objekte aufgebaut sind. Bennu und Ryugu sind mit Kalibern von rund 250 beziehungsweise 900 Metern vergleichsweise klein. Der Brocken, der vor 66 Millionen Jahren zum Untergang der Dinosaurier beitrug, war mehr als zehn Kilometer groß. Aber auch Hundert-Meter-Brocken könnten auf der Erde erheblichen Schaden anrichten. Für die Forscher haben sie den Vorteil, dass ihr schwaches Gravitationsfeld es ungemein erleichtert, von dort Gesteinsproben zur Erde zu bringen. Für Landesonden jedoch wird es schwieriger.

          Der Einsatzort: Der Asteroid Ryugu am 24. Juni aus etwa vierzig Kilometern Distanz.

          Ryugus Schwerkraft etwa hält Mascot mit einem Vierzigtausendstel der irdischen Gravitation fest. Auf solch einer Welt kann man nicht auf Rädern herumfahren. Wie bereits zwei andere, allerdings viel simplere Tochtersonden, die Hayabusa vor zwei Wochen ausgesetzt hat, kommt Mascot daher mittels eines Schwungarmes in seinem Inneren vom Fleck. Wird der von einem Motor bewegt, reagiert der ganze Kasten mit einer Drehung und hüpft von einer Stelle zu einer anderen. Daher konnte Mascot auch erst einmal auf der falschen Seite zum Liegen kommen. Wenn Lichtsensoren an der Unterseite nach der Landung ansprechen, dreht sich die Kiste selbsttätig um. Genau das ist am Mittwoch passiert, allerdings lag die Sonde danach erst recht auf dem Rücken.

          „Warum, das wissen wir noch nicht“, sagte der Chefwissenschaftler Ralf Jaumann vom DLR-Zentrum für Planetenforschung in Berlin am Tag nach dem Abschluss der Mission. Möglicherweise lag Mascot zunächst richtig herum, hing aber über einem Stein, so dass Sonnenlicht auf die Sensoren an der Unterseite fiel und das Manöver ausgelöst hat. Jedenfalls musste die Bodenkontrolle in Köln der Sonde auf dem 300 Millionen Kilometer entfernten Asteroiden das Kommando schicken, sich noch einmal zu drehen.

          Die Vorhut: „Rover-1A“ und „Rover-1B“ wurden schon vor zwei Wochen abgeworfen.

          Dann konnten die vier Instrumente an Bord mit der Arbeit beginnen. Die Kamera von Jaumanns Berliner Gruppe hatte bereits während des Falls zur Oberfläche Bilder geschossen. Damit, sowie aus Magnetometerdaten, wurde Mascots erster Aufprall anhand plötzlicher Lageänderungen registriert. „Unser Magnetometer ist extrem empfindlich“, sagt Karl-Heinz Glaßmeier von der TU Braunschweig, wo das Gerät entwickelt wurde. „Damit sehen wir auch alles, was die anderen Instrumente machen. Das dient der Diagnostik, ist aber auch deswegen wichtig, weil wir später die Störungen durch die anderen Instrumente aus unseren Daten herausrechnen müssen, um die reinen Magnetfelddaten zu erhalten.“ Sollten diese einen Magnetismus in Ryugus Gestein anzeigen, hätte das Konsequenzen für Schlüsse auf die Entstehungsgeschichte des Körpers.

          Drittens ist ein ebenfalls von der DLR in Berlin gebautes Radiometer an Bord. Damit will man das Temperaturverhalten der Oberfläche erforschen, um etwas über ihre mechanischen Eigenschaften wie Dichte oder Porosität herauszufinden. Dafür war es entscheidend, dass die Sonde auf der richtigen Seite lag.

          Dem Spektrometer fehlte der Bodenkontakt

          Das gilt ebenfalls für das vierte Messgerät an Bord, ein französisches Infrarot-Spektrometer zur Erforschung der mineralogischen Zusammensetzung des Oberflächengesteins. Doch hier hatte man wohl zunächst Pech. Nachdem die Bodenkontrolle Mascot auf die richtige Seite gedreht hatte, lag das Spektrometer offenbar nicht richtig auf dem Boden auf. So bekam die Sonde gegen Ende ihrer Mission noch einmal einen Hüpfbefehl. Ob es was genutzt hat, kann Jaumann noch nicht sagen. „Zumindest die Kamera hat danach in den schwarzen Himmel geguckt.“ Die anderen Instrumente hätten in der halben Stunde, die dann noch blieb, aber vielleicht etwas gemessen. Dann ging über Mascots Wunderland ein drittes Mal die Sonne unter, und damit gab es keine Funkverbindung zur Erde mehr. „In der Nacht ist dann die Batterie in die Knie gegangen.“

          Wie weit sie ihr Gerät hatten hüpfen lassen, können die Forscher erst durch einen ausgiebigen Vergleich der Kameradaten des Landers mit denen von Hayabusa ermitteln. Wie überhaupt mit einem erster Überblick über die Ergebnisse der Mission frühestens nach einer Woche zu rechnen ist. Die vollständige Auswertung wird Jahre dauern.

          „Eine völlig neue Welt“

          Eines kann zumindest Ralf Jaumann als Leiter des Kamerateams aber jetzt schon sagen: „Ryugu ist schon sehr verschieden von dem, was man bisher gesehen hat.“ Denn Hayabusa2 ist keineswegs die erste Sonde, die sich einen Asteroiden aus der Nähe ansieht, ein gutes Dutzend solcher Brocken sind bereits besucht worden, darunter auch solche des C-Typs, zu denen Ryugu – und übrigens auch Bennu – gehört. Diese C-Asteroiden enthalten erhebliche Mengen an nicht oxidiertem Kohlenstoff und sind daher schwarz wie Asphalt. Wenn sie auf Bildern wie denen auf dieser Seite hell und voller Details erscheinen, dann ist das moderner Kameratechnik zu verdanken.

          Bisher zeigten solche Aufnahmen immer Himmelskörper, deren Oberflächen offenbar schon seit sehr langer Zeit der Erosion durch Weltraumstrahlung und Meteoriten ausgesetzt sind. „Da gibt es sehr viel feines zerfallenes Material“, sagt Jaumann. „Und das ist genau das, was wir hier nicht sehen. Vielmehr gibt es auf Ryugu Gesteinsbrocken von bis zu 100 Meter Durchmesser. Andere Asteroiden weisen zwar durchaus auch große Blöcke auf, aber dazwischen gibt es immer Felder und Ebenen aus feinem Material.“ Da liege dann natürlich die Vermutung nahe, Ryugu könnte das Ergebnis einer größeren Kollision sein, die noch nicht allzu lange zurückliegt. Aber was auch immer der Grund sein mag: „Dies ist eine völlig neue Welt.“

          Selfie: Hier hat „Hayabusa 2“ seinen eigenen Schatten geknipst. Hayabusa bedeutet „Wanderfalke“ auf Japanisch; der gleichnamige Vorgänger hatte 2005 den Asteroiden Itokawa beprobt.

          Umso mehr dürften sich die Forscher nun darüber freuen, dass Hayabusa jene Gesteinsproben mit zwei verschiedenen Verfahren bergen soll. Ende Oktober 2018 und dann noch einmal im Februar 2019 werden Proben gesammelt, indem jeweils ein fünf Gramm schweres Projektil aus Tantal auf die Oberfläche gefeuert und dabei aufgewirbeltes Material über eine Art Rüssel aufgefangen wird. Im Frühjahr 2019 wird dann schwereres Geschütz aufgefahren. Ein Kupferblock mit einer Masse von zweieinhalb Kilo wird mit solcher Wucht auf Ryugu geschossen, dass dadurch ein zwei Meter tiefer Krater ausgehoben werden soll, aus dem dann Material geholt wird. Das klingt zwar ebenfalls sehr roh, ist aber eigentlich nur die Raumsondenversion einer traditionellen Methode. „Geologen machen auch nichts anderes, wenn sie durchs Gelände gehen“, sagt Ralf Jaumann. „Wenn die einen Stein aufheben, hauen sie erst mal mit einem Hammer drauf. Denn erst im Inneren sieht man, was es wirklich ist.“

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