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Eine Illustration, die vor dem Einschlag der letzten Woche erstellt wurde und DART im Begriff ist, mit Dimorphos zu kollidieren, mit dem größeren Asteroiden Didymos im Vordergrund. (Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL) |
von Jeff Foust
Montag, 3. Oktober 2022
Letzten Monat schien es eine Zeit lang so, als würde die NASA einen ungewöhnlichen Doubleheader haben. Die Agentur arbeitete an einem Start des Space Launch System und Orion am 27. September auf der Mission Artemis 1, nachdem ein Tanktest bestätigt hatte, dass sie ein Wasserstoffleck behoben hatten, und nachdem sie von der Eastern Range die Genehmigung für das Flugbeendigungssystem der Rakete erhalten hatten hat Anfang des Monats seine 25-Tage-Zertifizierung überschritten.
| Da DART beim Aufprall zerstört würde, wäre der beste Beweis für eine erfolgreiche Kollision ein Signalverlust: „Einer der wenigen Fälle, in denen ein Signalverlust gefeiert und bejubelt wird“, sagte Congdon. |
Dieser Startversuch wäre weniger als 24 Stunden, nachdem die Double Asteroid Redirection Test (DART)-Mission der Agentur ihr Ziel erreicht hatte, den kleinen Asteroiden Dimorphos, der den etwas größeren Asteroiden Didymos umkreist, und mit 6,5 Kilometern pro Sekunde damit kollidiert, um einen Weg zu testen die Flugbahn eines potenziell gefährlichen Asteroiden zu ändern. Wären beide planmäßig verlaufen, hätte es für NASA-Beamte, Journalisten und andere einige schwierige Entscheidungen gegeben, ob sie für den DART-Aufprall im Applied Physics Lab (APL) in Maryland oder für den Start im Kennedy Space Center sein sollten Versuch (oder beides, obwohl das die Grenzen der Reisepläne überschritten hätte.)
Dieser doppelte Kopfball kam nicht zustande. Bedenken hinsichtlich des Hurrikans Ian veranlassten die NASA, den Start von Artemis 1 zu verschieben. Am Montagmorgen, Stunden vor dem DART-Aufprall, kündigte die NASA an, die SLS zurück in das Vehicle Assembly Building zu verlegen und den Start auf mindestens November zu verschieben.
Die Himmelsmechanik wird jedoch nicht durch Hurrikane oder Wasserstofflecks beeinträchtigt. Der Aufprall von DART blieb für den 26. September um 19:14 Uhr EDT geplant, und es würde keine Schrubbereien oder andere Verzögerungen geben, vorausgesetzt, das Raumschiff war tatsächlich in der Lage, Dimorphos zu treffen, ein Objekt mit einem Durchmesser von 160 Metern, das nur die Kamera des Raumfahrzeugs sein würde in der Lage, etwa eine Stunde vor dem Aufprall zu erkennen.
Bei einem Briefing einige Tage vor dem Aufprall drückten Projektbeamte ihre Zuversicht aus, dass DART das Ziel treffen würde. Ed Reynolds, der Projektmanager für DART bei APL, sagte, sein Hauptanliegen sei es, sicherzustellen, dass das Team, das die Missionskontrolle für den Aufprall übernehmen würde, am Montag da sei, über das Wochenende ausgeruht und startbereit sei. „Mit all diesen Proben, mit all diesen Messungen sind wir an einem sehr, sehr guten Ort, um die Veranstaltung am Montag durchzuführen.“
„Nach all den Tests, die wir durchgeführt haben“, sagte Lindley Johnson, der planetare Verteidigungsoffizier der NASA, bei diesem Briefing, „bin ich sehr zuversichtlich, dass wir am Montag zuschlagen werden und dass es ein voller Erfolg sein wird.“
Die Mission bereitete sich auf 21 Eventualitäten während der endgültigen Annäherung von DART an Dimorphos vor. Einige waren geringfügig, wie das Anpassen der Kameraeinstellungen am Raumschiff, um die Sichtbarkeit des Asteroiden zu verbessern, oder das Anweisen des Computers, das Ziel zu wechseln, wenn er Dimorphos mit Didymos verwechselt. Der 21. war jedoch ein Szenario, in dem das Raumschiff den Asteroiden vollständig verfehlte.
„Wenn es einen Fehler gibt, müssen wir zuerst herausfinden, was passiert ist“, sagte Johnson. „Das wird das Erste sein: Um das Raumschiff zu retten, alle Informationen vom Raumschiff herunterholen.“ Nachdem das Missionsteam verstanden hatte, was schief gelaufen war, gruppierte es sich neu und prüfte alternative Missionsoptionen, möglicherweise unter Verwendung des elektrischen Antriebssystems NEXT-C, das auf dem Raumfahrzeug als Technologiedemonstration geflogen wurde.
| „Wir hatten wirklich keine Ahnung, was uns erwarten würde“, sagte Adams. „Wir alle hielten irgendwie den Atem an.“ |
Diese potenziellen Eventualitäten blieben genau das: Potenzial. Als sich Menschenmengen bei APL versammelten, um hoffentlich einen Aufprall zu feiern (Medien waren auch dort, aber in einem anderen Gebäude weit entfernt von der Feier untergebracht), näherte sich DART Didymos und Dimorphos. Ungefähr eine Stunde später machte DARTs Kamera namens DRACO, wie erwartet, zum ersten Mal Dimorphos aus. Das Raumschiff hat sich mithilfe der Software namens SMART Nav, die auf Technologien basiert, die für Raketenabwehranwendungen entwickelt wurden, autonom auf Dimorphos eingeklinkt.
Erst in den letzten Minuten verwandelte sich Dimorphos von einem Pixel in einem DRACO-Bild in einen Asteroiden mit einer felsigen Oberfläche, die der einiger anderer Asteroiden wie Bennu und Ryugu nicht unähnlich war, was den Planetenwissenschaftlern sofort nahelegte, dass es sich um einen „Trümmerhaufen“ handeln könnte. Asteroid. (Projektwissenschaftler sagten zuvor, dass selbst wenn Dimorphos ein Trümmerhaufen wäre, es keine Chance gebe, dass DART sich seinen Weg durch ihn bahnen könnte: Die Felsen könnten nicht schnell genug aus dem Weg gehen.)
Da DART beim Aufprall zerstört würde, wäre der beste Beweis für eine erfolgreiche Kollision ein Signalverlust: „Einer der wenigen Fälle, in denen ein Signalverlust gefeiert und bejubelt wird“, sagte Betsy Congdon, Mechanical Lead Engineer bei DART ein Vortrag über die Mission auf dem International Astronautical Congress einige Tage vor dem Aufprall. Sie fügte hinzu, dass das Projektteam bei den Proben in der Missionskontrolle „sogar das Jubeln für den Signalverlust geübt“ habe.
Das letzte Bild von DART, das alle Dimorphos zeigt, aufgenommen 11 Sekunden vor dem Aufprall. (Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL) |
Um 19:14 Uhr EDT ging, wie vorhergesagt, der Kontakt mit DART verloren. Das Raumschiff war gerade dabei, ein Bild zu übertragen – DRACO nahm Bilder mit einer Rate von einmal pro Sekunde auf, als es sich Dimorphos näherte – zum Zeitpunkt des Aufpralls, so dass das letzte Signal einen kleinen Teil einer Nahaufnahme des Aufprallpunkts enthielt, geschnitten ab, als das Raumschiff auf die Oberfläche auftrifft.
Das Missionsteam feierte, obwohl sie nicht sagten, wie nah diese echte Feier an der praktizierten war. Bei einer Pressekonferenz etwa 45 Minuten nach dem Aufprall waren sie sichtlich zufrieden mit der Leistung von DART in diesen letzten Momenten.
„Nach vierzig Minuten hattest du wirklich ein gutes Gefühl“ über den bevorstehenden Aufprall, sagte Reynolds. Die Kontrolleure überwachen es genau bis zu den letzten Minuten, wenn das Fenster zum Senden von Last-Minute-Befehlen geschlossen wird. An diesem Punkt erinnerte er sich: „Es war einfach Freude. Man muss den Moment genießen.“
„Wir hatten wirklich keine Ahnung, was uns erwarten würde“, sagte Elena Adams, Mission Systems Engineer für DART bei APL. „Wir alle hielten irgendwie den Atem an.“
Adams bemerkte, dass die Mission keine der 21 geplanten Eventualitäten nutzen musste. Ihre beste anfängliche Schätzung für die Einschlagstelle war 17 Meter vom Zentrum von Dimorphos entfernt: praktisch ein Volltreffer.
Während die Hauptaufgabe von DART ein Erfolg war, gab es an anderer Stelle Störungen. Während der Briefings in den Stunden vor dem Aufprall sagten NASA- und APL-Beamte, sie hätten das NEXT-C-Triebwerk zu Beginn der Mission nur für ein paar Stunden gezündet und angehalten, nachdem sie bemerkt hatten, dass sich das Raumschiff auflädt.
„Es gibt einige Dinge, die wir beim Brennen dieses Motors gelernt haben, die uns im Grunde genommen dazu gebracht haben, ein wenig auf die Bremse zu treten“, sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender NASA-Administrator für Wissenschaft.
Bobby Braun, Leiter des Weltraumforschungssektors von APL, sagte, das Triebwerk selbst habe während des Tests wie geplant funktioniert, mit dem erwarteten Schub und spezifischen Impuls. „Dabei lernte das Team ein sekundäres Problem im Zusammenhang mit dem Laden und Erden des NEXT-C-Triebwerks kennen, das zuvor bei Tests am Boden nicht gesehen worden war“, sagte er. „Ich bin zuversichtlich, dass wir NEXT-C wieder fliegen sehen werden.“
Er fügte hinzu, dass die Hauptsolaranlage des Raumfahrzeugs zwar wie geplant funktionierte, ein kleiner Teil, der als „Transformational Solar Array“ zum Testen hocheffizienter Solarzellen und Konzentratoren vorgesehen war, dies jedoch nicht tat, ging jedoch nicht näher auf das Problem ein. Es hatte keinen Einfluss auf die Gesamtmission, und „dieses Team hat die Daten von diesem Flug, und sie werden lernen und stärker zurückkommen.“
| „Diese Demonstration ist extrem wichtig für unsere Zukunft auf der Erde und das Leben auf der Erde“, sagte Johnson. „Das ist alles Teil unseres Gesamtprogramms, denn die Verteidigung des Planeten ist, ehrlich gesagt, angewandte Planetenwissenschaft.“ |
Das DART-Raumschiff hat vielleicht sein Ende erreicht, aber die Mission insgesamt nicht. Astronomen begannen fast unmittelbar nach dem Einschlag mit der Beobachtung des Didymos-Dimorphos-Systems und versuchten, die durch die Kollision verursachte Änderung der Umlaufbahn von Dimorphos zu messen, was es den Wissenschaftlern wiederum ermöglicht, zu messen, wie effektiv diese „kinetische Impaktor“-Technik ist, um Asteroiden abzulenken , im Gegensatz zu Didymos und Dimorphos, eine Gefahr darstellen, die Erde zu treffen.
Dieser Prozess wird wahrscheinlich Wochen dauern. „Ich wäre überrascht, wenn wir in weniger als ein paar Tagen eine zuverlässige Messung der Periodenänderung hätten, und ich wäre wirklich überrascht, wenn es mehr als drei Wochen dauern würde“, sagte Tom Statler, DART-Programmwissenschaftler bei der NASA, vor dem Aufprall .
Ein Bild vom italienischen Cubesat LICIACube, das die Wolke des Aufpralls von DART mit Dimorphos Minuten nach dem Aufprall erfasste. (Quelle: ASI/NASA) |
Bilder, die von bodengestützten Teleskopen sowie dem Hubble-Weltraumteleskop und dem James-Webb-Weltraumteleskop aufgenommen wurden, zeigten Hinweise auf eine große Wolke, die durch den Aufprall entstanden war. Dies wurde von LICIACube bestätigt, einem 6U-CubeSat der italienischen Raumfahrtbehörde ASI, der einige Wochen vor dem Aufprall von DART aus eingesetzt wurde und einige Minuten nach dem Aufprall von DART in sicherer Entfernung an Dimorphos vorbeiflog. Diese Bilder zeigten „Luftschlangen“ und andere Strukturen in der Wolke von dem Aufprall, den Planetenwissenschaftler untersuchen.
Diese Beobachtungen werden helfen, Modelle von Asteroiden und ihrer Struktur zu verfeinern. „Es ist äußerst hilfreich“, sagte Mallory DeCoster von APL, die an der Modellierung der Auswirkungen arbeitete. „Ihre Modelle müssen mit experimentellen Daten validiert werden, selbst wenn Sie nur einen Datenpunkt haben, auf den Sie extrapolieren können.“
Diese Wissenschaft hat jedoch einen Zweck: eine bessere Vorbereitung auf einen potenziell bedrohlichen Asteroiden. „Diese Demonstration ist extrem wichtig für unsere Zukunft auf der Erde und das Leben auf der Erde“, sagte Johnson. „Das ist alles Teil unseres Gesamtprogramms, denn die Verteidigung des Planeten ist, ehrlich gesagt, angewandte Planetenwissenschaft.“
DART soll die erste einer Reihe von planetarischen Verteidigungsmissionen sein, aber die zweite, der Near Earth Object (NEO) Surveyor, ist von Unsicherheit getrübt. Die Mission sollte 2026 starten und ein Infrarot-Weltraumteleskop tragen, das effizienter nach NEOs suchen wird als bodengestützte Teleskope. Der Budgetvorschlag der NASA für das Geschäftsjahr 2023 kürzte jedoch die Finanzierung der Mission und verschob ihren Start um zwei Jahre. Ausgabenrechnungen des Repräsentantenhauses und des Senats würden die Finanzierung teilweise wiederherstellen, aber nicht genug, um eine Verzögerung zu vermeiden. Diese Kürzung erfolgte vor der im April veröffentlichten dekadischen Umfrage zur Planetenwissenschaft, die von NEO Surveyor als Teil der globalen Verteidigungsstrategie der Agentur gebilligt wurde.
Während eines Pre-Impact-Briefings am 22. September stellte Johnson fest, dass NEO Surveyor zur gleichen Zeit seine vorläufige Designüberprüfung durchlief. „Dies ist eine große Woche für die Verteidigung des Planeten“, sagte er.
Zum Zeitplan könne er angesichts der Budgetunsicherheit allerdings nicht viel sagen. „Glücklicherweise ist die Zeit in diesem Geschäft etwas auf unserer Seite. Ein Asteroideneinschlag ist ein äußerst seltenes Ereignis“, sagte er und bezog sich auf diejenigen, die groß genug sind, um Anlass zur Sorge zu geben. Eine Verzögerung von zwei Jahren wäre im größeren Rahmen wahrscheinlich kein Problem. „Wenn wir nicht besonders viel Pech haben, mache ich mir keine Sorgen über eine Auswirkung in einem solchen Zeitrahmen.“
Die Ergebnisse von DART stehen noch aus, aber Adams, der Systemingenieur der Mission, war zuversichtlich, dass diese Mission diesen angewandten Aspekt der Planetenwissenschaft unterstützt hatte. „Soweit wir das beurteilen können, war unser erster planetarer Verteidigungstest ein Erfolg“, sagte sie bei der Besprechung nach dem Aufprall, als sie gefragt wurde, ob die Menschen sich besser fühlen sollten, wenn es um die Fähigkeit geht, die Erde vor Einschlägen zu schützen. „Ja, ich denke, Erdlinge sollten besser schlafen. Auf jeden Fall werde ich.“
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