OSIRIS der NASA

„Ich dachte wirklich, wir könnten in Schwierigkeiten stecken.“

Am 24. September wird die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx ein Stück Weltraumgestein auf der Erde abwerfen. Vor der historischen Landung der Probe traf sich Space.com mit Dante Lauretta, dem Chefwissenschaftler der Mission, um mehr über die Hindernisse zu erfahren, die die Bemühungen der Mission beinahe zunichte gemacht hätten.

Benannt nach einem mythischen altägyptischen König, der von seinem eigenen Bruder ermordet wurde, musste sich auch die OSIRIS-REx-Mission einigen Herausforderungen stellen. Im Fall von OSIRIS-REx (kurz für Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security Regolith Explorer) kam der tückische Feind in Form des Zielasteroiden Bennu der Mission.

Erstens zwang der 1.614 Fuß (492 Meter) große Weltraumfelsen die Ingenieure dazu, das Raumschiff so umzuprogrammieren, dass es auf einer Oberfläche landen konnte, die völlig anders aussah, als die Wissenschaftler erwartet hatten. Dann, während der Landung bzw. einer kurzen Landung, verschluckte die Asteroidenoberfläche das Raumschiff fast. Um das Ganze abzurunden, zeigten Bilder von Bordkameras nach der Probenentnahme, dass Teile des kostbaren Weltraumstaubs in den Weltraum gelangten.

Während der Mission stand viel auf dem Spiel, einschließlich unseres Verständnisses der Ursprünge des Lebens im Sonnensystem. In unserem exklusiven Interview verrät Lauretta, die auch Professorin für Planetenwissenschaften an der University of Arizona ist, was uns OSIRIS-REx bereits über Asteroiden beigebracht hat und wann erste wissenschaftliche Analysen der Probe verfügbar sein könnten.

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Dante Lauretta ist Regents Professor für Planetenwissenschaften und Kosmochemie am Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona. Als Expertin für die Bildung und Entwicklung erdnaher Asteroiden war Lauretta die Hauptforscherin der OSIRIS-REx-Mission der NASA zum Asteroiden Bennu.

Space.com: OSIRIS-REx ist dabei, am 24. September ein Stück des Asteroiden Bennu zur Erde zu befördern. Die Mission startete 2016 und verbrachte zweieinhalb Jahre damit, Bennu aus seiner Umlaufbahn zu untersuchen. Wie sehr hat die Mission unser Verständnis von Asteroiden verändert?

Dante Lauretta: OSIRIS-REx traf im Dezember 2018 auf den Asteroiden Bennu und ich wusste sofort, dass uns eine echte Herausforderung bevorstand. Obwohl wir eine umfangreiche astronomische Kampagne durchgeführt hatten, um diesen Asteroiden zu charakterisieren, erlebten wir wirklich einige große Überraschungen. Am wichtigsten ist, dass sich die Asteroidenoberfläche, als wir uns die thermischen Daten ansahen, sehr schnell erwärmte und abkühlte, was wir als feinkörniges Material interpretierten, ähnlich einem Strand. Tatsächlich habe ich das Wort Strand wiederholt verwendet, als ich die Oberfläche früher im Missionskonzept beschrieb.

Stattdessen [als OSIRIS-REx in Bennu ankam] sahen wir etwas, das überall mit großen, rauen und felsigen Felsbrocken bedeckt war, und es gab keine glatten Bereiche von der Art, für die wir das Raumschiff entworfen hatten, um es zu untersuchen.

Es wurde auch wirklich deutlich, dass [Bennu] kein fester Körper ist. Es handelt sich tatsächlich um das, was wir heute als Trümmerhaufen bezeichnen, und es scheint, dass es sich bei den meisten kleinen Asteroiden um Objekte dieser Art handelt, sehr lockere Ansammlungen von Felsbrocken, Staub und Kies, die wahrscheinlich nach einer riesigen, katastrophalen Kollision im Hauptasteroidengürtel [einer Region zwischen den Asteroiden] entstanden sind Umlaufbahnen von Jupiter und Mars, wo sich die meisten Weltraumgesteine ​​des Sonnensystems befinden] vor Hunderten von Millionen Jahren.

Space.com: Wollen Sie damit sagen, dass Sie die Mission tatsächlich mit einer falschen Annahme darüber entworfen haben, wie der Asteroid aussehen würde? Besteht tatsächlich die Gefahr, dass Sie nicht landen und die Probe nicht entnehmen können?

Dante Lauretta: Als wir das Raumschiff entworfen haben, hatten wir eine Zielgenauigkeit [für die Landung] von etwa 50 Metern [164 Fuß]. Wir stützten dieses Wissen auf eine frühere Mission einer japanischen Luft- und Raumfahrtbehörde namens Hayabusa, die als erste Raumsonde mit einem dieser kleinen Objekte zusammentraf [Hayabusa 1 sammelte 2005 eine Probe vom Asteroiden Itokawa]. Dieser Asteroid hatte schöne, 50 Meter breite, glatte Flecken und wir dachten, dass Bennu harmloser sein muss als Itokawa.

Wir nutzten also tatsächlich dieses Vorwissen, um unser Konzept für den Weg zu diesem Asteroiden voranzutreiben, und die Teleskopdaten schienen dies zu bestätigen. Aufgrund der thermischen Eigenschaften und auch der Radareigenschaften sah es wirklich wie eine glatte Oberfläche aus. Als ich das zum ersten Mal sah [die Oberfläche war völlig anders], dachte ich wirklich, dass wir dort in Schwierigkeiten stecken könnten.

Der Asteroid Bennu ist ein potenziell gefährliches erdnahes Weltraumgestein, bei dem die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit der Erde in den nächsten 300 Jahren bei fast 1 zu 1.800 liegt. Bennu ist ein kohlenstoffreicher Asteroid, der wahrscheinlich organische Verbindungen enthält, die so alt sind wie das Sonnensystem selbst. Die OSIRIS-REx-Mission der NASA wird im September etwa 9 Unzen (250 Gramm) Staub und Kies von Bennu zur Erde befördern, und Wissenschaftler hoffen, dass diese Fragmente dazu beitragen werden, etwas Licht auf die Ursprünge des Lebens auf unserem Planeten zu werfen.

Space.com: Wie sind Sie bei dieser Herausforderung vorgegangen und haben versucht, einen Landeplatz auf dieser sehr felsigen Asteroidenoberfläche zu finden?

Dante Lauretta: Wenn man ein Raumschiff startet, kann man nur die Software reparieren, also mussten wir das Raumschiff intelligenter machen. Als wir starteten, planten wir, einen Laserhöhenmesser für die Führung bis zum Asteroiden zu verwenden, da wir mit diesen großen glatten Bereichen gerechnet hatten. Wir dachten nur, wir müssten wissen, dass wir mit der richtigen Geschwindigkeit an die Oberfläche kommen. Stattdessen mussten wir die Strategie komplett ändern, indem wir die Kameras an Bord nutzten und eine umfangreiche Kartierungskampagne durchführten, bei der wir manchmal Merkmale von nur ein paar Zentimetern Größe kartierten, um sie in den Speicher des Raumfahrzeugs zu übertragen, damit es echte Entscheidungen treffen und sich selbst dorthin führen konnte sicheren Ort, der, wie sich herausstellte, nur zehn Meter breit war.

Sogar in dieser Gegend gab es immer noch Gefahren, Felsbrocken, die Raumschiffe töteten. Wir brachten der Raumsonde bei, wo sie sich befand und wie sie aussah, und wenn die Raumsonde feststellte, dass sie auf einem Felsbrocken landen würde, schaltete sie tatsächlich den Motor um, flog davon und kam zurück und versuchte an einem anderen Tag, Proben zu nehmen.

Space.com: Als Sie diesen Prozess durchliefen, um einen geeigneten Ort auf der Oberfläche des Asteroiden zu finden, hatten Sie eine sehrüberraschender Mitarbeiter in Sir Brian May der als Mitglied der legendären Rockband Queen offensichtlich weltweit für seine Musik bekannt ist. Welche Arbeit hat er für das Team geleistet?

Dante Lauretta: Brian ist zusammen mit seiner Mitarbeiterin Claudia Manzoni Experte für die Erstellung von Stereobildern. Wir hatten [als wir die Mission konzipierten] keine Stereobildgebung geplant. Wir haben keine Stereokamera entworfen, aber [May] konnte Bildpaare finden, die genau den richtigen Winkelabstand haben. Wenn er die Schatten und die Ausrichtung korrigiert hat und man sie durch das Stereoskop betrachtet, erscheint einem plötzlich die Oberfläche in dieser brillanten dreidimensionalen Ansicht und man bekommt ein echtes Verständnis dafür, wie rau und zerklüftet die Oberfläche ist Ist. Und er hat die Herausforderung wirklich angenommen und uns wirklich, wirklich geholfen.

Space.com: Es hört sich fast so an, als hätte Brian May den OSIRIS-REx-Sampling-Versuch gerettet.

Dante Lauretta: Brian und Claudia spielten beide eine entscheidende Rolle bei der Auswahl der Beispielstandorte. Wir sind sehr dankbar für ihre Bemühungen und sie haben uns auf jeden Fall die Augen für die wahre Natur der Oberfläche geöffnet.

Die OSIRIS-REx-Mission war der erste Versuch der NASA, eine Probe von einem Asteroiden zu sammeln. Die Mission startete im September 2016 und erreichte im Dezember 2018 ihr Ziel, den erdnahen Asteroiden Bennu. Anschließend untersuchte die Sonde Bennu zweieinhalb Jahre lang von seiner Umlaufbahn aus. Die Daten zeigten, dass das Weltraumgestein, der gefährlichste bekannte Asteroid im Sonnensystem, völlig anders aussieht, als die Wissenschaftler erwartet hatten. Schließlich wurde ein ausreichend geeigneter Landeplatz identifiziert und die Raumsonde sammelte im Oktober 2020 erfolgreich eine Probe. OSIRIS-REx wird seine Bennu-Probe am 24. September auf der Erde abwerfen. Anschließend wird es zu Apophis, einem weiteren potenziell gefährlichen Weltraumfelsen, fliegen Rendezvous im Jahr 2029.

Space.com: Die Herausforderung endete jedoch nicht mit der Auswahl des Landeplatzes. Als du gelandet bist, ist etwas passiert. Erinnern Sie uns daran, was dort passiert ist und was haben Sie daraus über Asteroiden gelernt?

Dante Lauretta: Ja, was passierte, war ganz anders als unsere frühen Konzeptanimationen des Samplings. Das [Probenahme-]Gerät wird TAGSAM genannt, der Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism. Er hat einen Durchmesser von etwa 30 Zentimetern und ist im Grunde ein Luftfilter. [Wenn es die Asteroidenoberfläche berührt], blasen wir Gas nach unten, ähnlich wie ein Laubbläser, der das [Asteroiden-]Material in die Probensammelkammer drücken soll. Man kann [an diesen frühen Konzeptanimationen] erkennen, dass wir dachten, die Oberfläche würde schön hart sein und der Abwärtsbewegung des Raumfahrzeugs Widerstand leisten. Wir dachten, dass wir nur eine Oberfläche aus Kies und Staub einsammeln würden.

Stattdessen reagierte die Oberfläche von Bennu, den ich den Trickster-Asteroiden nenne, so, als würde sie in ein Wasserbecken fallen. Es gab absolut keinen Widerstand gegen die Abwärtsbewegung des Raumfahrzeugs. Wir stellten den Kontakt mit einer Geschwindigkeit von 10 Zentimetern pro Sekunde her. In einer Sekunde befanden wir uns 10 cm tief in der Oberfläche und drückten weiter etwa 50 cm (20 Zoll) tief nach unten. Zum Glück zündeten die Rückwärtstriebwerke noch und wir konnten uns mit unserer kostbaren Fracht in der Hand sicher von der Oberfläche zurückziehen.

Space.com: Haben Sie aufgrund Ihrer Erfahrungen mit Bennu und OSIRIS-REx eine Vorstellung davon, was passiert wäre, wenn ein Asteroid wie Bennu das Ziel der DART-Mission gewesen wäre? Die andere Asteroidenmission der NASA, die einen potenziell gefährlichen Asteroiden ablenken soll?

Dante Lauretta: Die DART-Mission war ein großer Erfolg. Das war der erste Versuch der NASA, einen Planeten abzulenken, indem sie einen kinetischen Impaktor nutzte, um die Geschwindigkeit eines Asteroiden zu ändern, die gleiche Art von Technologie, die wir gerne einsetzen würden, wenn es eine echte Asteroidengefahr gäbe.

Als ich die Bilder von Dimorphos [dem Ziel der DART-Mission] sah, einem Satelliten eines größeren Asteroiden, kam es mir wirklich bekannt vor, es sah aus wie ein bröckliger Trümmerhaufen, der eher die Form eines American Football als Bennu hatte, aber immer noch derselbe Art von charakteristischer Textur. Die Mission war phänomenal erfolgreich. Es verlieh dem Asteroiden viel Schwung, verlangsamte seine Umlaufgeschwindigkeit erheblich und ein großer Teil davon ist darauf zurückzuführen, dass so viel Material von der Oberfläche ausgeschleudert wurde und dieser Energietransfer zu einer erheblichen Änderung der Umlaufperiode führte.

Space.com: Ich schätze, das ist wichtig, denn Bennu könnte in Zukunft tatsächlich das Ziel einer solchen Ablenkungsmission sein, stimmt das?

Dante Lauretta: Ja, Bennu gilt als der potenziell gefährlichste Asteroid im Sonnensystem. Ich möchte nicht, dass die Leute in Panik geraten, die Wahrscheinlichkeit ist immer noch gering, etwa 0,05 %, aber wenn es zu Auswirkungen kommt, wird es im Jahr 2.182 sein. Wir haben also viel Zeit und fangen gerade erst an, die Technologien und Strategien zu entwickeln [um mit dieser Bedrohung umzugehen]. Ich denke, dass die Menschen der Zukunft für den Umgang mit Bennu gut gerüstet sein werden, insbesondere aufgrund der enormen Menge an Informationen, die wir [bei Bennu] gesammelt haben. Ich betrachte es gerne als eines unserer Geschenke an die zukünftigen Generationen.

Space.com: OSIRIS-REx wird im September sein kostbares Stück Asteroid Bennu zur Erde bringen. Wie bereitet ihr euch auf diesen großen Moment vor?

Dante Lauretta: Für mich ist es sozusagen der Höhepunkt meiner fast 20-jährigen Karriere, als ich mich auf dieses große Ereignis am 24. September vorbereitete. Die Raumsonde ist auf ihrer Reise zur Erde. Es kommt jeden Tag näher. Ungefähr vier Stunden bevor es die Oberfläche der Atmosphäre erreicht, wird es die Probenrückführungskapsel freisetzen, die einen Durchmesser von etwa 80 Zentimetern (30 Zoll) hat und wie eine Miniversion der Kapsel aussieht, in der Astronauten aus dem Weltraum zurückkommen.

Das Raumschiff wird dann seinen Motor zünden und weiter um die Sonne kreisen [es wird Apophis ansteuern, ein weiterer potenziell gefährlicher Asteroid]. Die Kapsel wird mit 27.000 Meilen pro Stunde oder etwa 12,4 Kilometern pro Sekunde die Spitze der Atmosphäre erreichen und mit dem Fallschirm in die Wüste von Utah im Südwesten der USA abspringen.

Wir haben geprobt und geübt, wir müssen mit dem US-Militär in Kontakt treten, weil es ihr Land ist, auf dem wir ankommen, und wir sind rausgegangen und haben genau das gleiche Verfahren durchgeführt, das wir bei der Veranstaltung erwarten. Wir haben im Johnson Space Center der NASA einen wunderschönen Reinraum gebaut, um die Proben zu erhalten, und wir haben viel geprobt.

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Mein Wissenschaftsteam [an der University of Arizona] erhält 25 % der Probe, aber wir haben nie genau definiert, welche 25 % es sind. Wie definieren Sie die 25 %? Wir haben viele Entscheidungen getroffen, Szenarien und Proben durchgemacht, Spannungen. Wie wird es sein, wenn alle das Gleiche wollen? Um das irgendwie aus dem Weg zu räumen, damit ich weiß, dass ich, wenn wir das wirklich tun, in einem hochemotionalen Zustand sein werde. Du willst dieses Muskelgedächtnis haben, du willst einfach auf Autopilot gehen, du Sie möchten wissen, was zu tun ist, Sie haben einen Job, erledigen ihn und dann beginnt der eigentliche Urlaub. Wir wollen diese Proben in unser Labor bringen, von denen wir seit 2004 träumen.

Space.com: Wann können wir Ihrer Meinung nach mit den ersten wissenschaftlichen Ergebnissen der Probe rechnen?

Dante Lauretta: Ich plädiere dafür, so schnell wie möglich. Wenn alles nach Plan verläuft, wird der Wissenschaftskanister am zweiten Tag geöffnet. Dies ist die schützende Aluminiumhülle, in der das TAGSAM und die Probe enthalten sind. Eine der anderen Überraschungen, die wir erlebten, war, als wir [von Bennu] zurückwichen und auf den Probensammler schauten, da war Material ausgetreten, also gingen wir sozusagen in einen Notfallmodus, um [die Probe] schnell zu verstauen. Ich glaube, dass das Innere dieses Kanisters mit Staub bedeckt sein wird, und wir haben vor, ihn am zweiten Tag zu fegen. Wir haben dort in Houston eine Reihe erstaunlicher Instrumente und ich denke, wir werden innerhalb weniger Tage Informationen haben, zumindest das grundlegende Verständnis – haben wir zurückbekommen, was wir erwartet hatten, oder wird Bennu uns weiterhin überraschen?

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Tereza ist eine in London ansässige Wissenschafts- und Technologiejournalistin, aufstrebende Romanautorin und Amateurturnerin. Die gebürtige Pragerin in der Tschechischen Republik verbrachte die ersten sieben Jahre ihrer Karriere als Reporterin, Drehbuchautorin und Moderatorin für verschiedene Fernsehprogramme des tschechischen öffentlich-rechtlichen Fernsehens. Später legte sie eine Karrierepause ein, um sich weiterzubilden, und ergänzte ihren Bachelor in Journalismus und ihren Master in Kulturanthropologie an der Prager Karls-Universität um einen Master in Naturwissenschaften an der International Space University in Frankreich. Sie arbeitete als Reporterin bei der Zeitschrift „Engineering and Technology“, war freiberuflich für eine Reihe von Publikationen tätig, darunter Live Science, Space.com, Professional Engineering, Via Satellite und Space News, und war als Wissenschaftsredakteurin für Mutterschutzbeiträge bei der Europäischen Weltraumorganisation tätig.

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