Dennis L.
Ist es möglich, durch die Erkundung entfernter Asteroiden, mehr über die Geburtsstunde unseres Sonnensystems zu erfahren? Die NASA-Sonde Lucy startete kürzlich ihre Mission mit einem erfolgreichen Vorbeiflug am Asteroiden Dinkinesh. Dieser erste Test legt den Grundstein für die anschließende Reise zu den Jupiter-Trojanern, einer Gruppe von Asteroiden, die möglicherweise Schlüsselinformationen über die Entstehung unseres Sonnensystems bergen. In den kommenden zwölf Jahren wird Lucy eine Reise von 6,5 Milliarden Kilometern antreten, während Wissenschaftler auf der Erde gespannt die gesammelten Daten analysieren, um die Rätsel unseres kosmischen Hinterhofs zu entschlüsseln.
Cape Canaveral (U.S.A.). Die Mission der NASA-Sonde Lucy markiert einen bedeutenden Meilenstein in der Erforschung der Ursprünge unseres Sonnensystems. Mit ihrem Start im Oktober 2021 begann Lucy ihre zwölfjährige Reise, die sie zu acht verschiedenen Asteroiden führen wird - einem im Hauptasteroidengürtel und sieben in den sogenannten Jupiter-Trojanern, einer Gruppe von Asteroiden, die in der gleichen Entfernung zur Sonne wie der Gasriese Jupiter um die Sonne kreisen. Die Trojaner-Asteroiden sind besonders interessant, da sie als „Fossilien der Planetenbildung“ gelten und aufschlussreiche Informationen über die Entstehung unseres Sonnensystems bergen könnten.
Lucys Mission begann mit einem erfolgreichen Vorbeiflug am Asteroiden Dinkinesh am 1. November 2023. Dieser erste Testflug war entscheidend, um die Funktionstüchtigkeit der Sonde und ihrer Instrumente zu überprüfen. Nach einer Korrektur des Flugbahnpfads am 29. September wurde bestätigt, dass Lucy auf dem richtigen Kurs für den Vorbeiflug an Dinkinesh war. Bei diesem Manöver passierte die Sonde den Asteroiden in einem Abstand von etwa 425 Kilometern. Nach diesem erfolgreichen Manöver sind die Vorbereitungen für die weiteren Begegnungen mit den sieben Jupiter-Trojanern im vollen Gange. Ein kritischer Aspekt der Mission war die Aktualisierung des Attitude Controllers der Sonde am 6. Dezember 2022, um zuvor beobachtete Vibrationen zwischen dem Controller und den Strukturmodi des Solararrays zu beheben, was die sichere Weiterführung der Mission gewährleistete.
Die gewonnenen Daten dieser und der folgenden Begegnungen könnten Wissenschaftlern auf der Erde wertvolle Einblicke in die Beschaffenheit und Geschichte der Asteroiden sowie die dynamischen Prozesse, die zur Entstehung unseres Sonnensystems geführt haben, liefern.
Der Vorbeiflug der NASA-Sonde Lucy am Asteroiden Dinkinesh war nicht nur der erste Schritt in ihrer zwölfjährigen Mission, sondern auch eine entscheidende Prüfung ihrer Systeme und Verfahren in Vorbereitung auf die folgenden Begegnungen mit den Trojaner-Asteroiden des Jupiter. Die Dinkinesh-Begegnung diente als Gelegenheit, Systeme und Verfahren zu testen, die darauf ausgelegt sind, den Asteroiden im Sichtfeld der wissenschaftlichen Instrumente der Sonde zu halten, während die Sonde mit einer Geschwindigkeit von etwa 16.093 Kilometern pro Stunde (10.000 Meilen pro Stunde) vorbeiflog. Etwa eine Stunde vor der größten Annäherung der Sonde, als sie sich in etwa 16.000 Kilometern Entfernung vom Asteroiden befand, begann Lucy, die Position von Dinkinesh mit ihrem Terminal-Tracking-System aktiv zu überwachen. Aufgrund der geringen Größe von Dinkinesh wurde jedoch erwartet, dass das System erst wenige Minuten vor der größten Annäherung ein "Lock-On" auf den Asteroiden erreicht.
Die Planung für diesen Vorbeiflug begann bereits im Januar 2023, als Dinkinesh zur Liste der Zielobjekte von Lucy hinzugefügt wurde. Der primäre Zweck dieser Begegnung war es, das Terminal-Tracking-System der Sonde zu testen, welches dafür sorgt, dass die Instrumente von Lucy auf den Asteroiden gerichtet bleiben, während sie an ihm vorbeifliegt. Die Sonde wird den Asteroiden in den kommenden Monaten weiter im Rahmen ihres optischen Navigationsprogramms beobachten, welches die scheinbare Position des Asteroiden gegen den Sternenhintergrund nutzt, um die relative Position von Lucy und Dinkinesh zu bestimmen und einen genauen Vorbeiflug zu gewährleisten. Darüber hinaus nutzten die Forscher 13 Jahre alte Infrarotdaten von NASA’s Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), um die Größe und Albedo (eine Messung der Oberflächenreflexion) von Dinkinesh zu schätzen, was den Wissenschaftlern helfen könnte, die Natur einiger erdnaher Objekte besser zu verstehen. Während des Vorbeiflugs war Lucy in der Lage, wertvolle Daten zu sammeln, die für die Vorbereitung der folgenden Missionen entscheidend sind, und die Wissenschaftler werden diese Daten in den kommenden Monaten auswerten, um die Mission weiter zu optimieren und sich auf die folgenden Begegnungen mit den Jupiter-Trojanern vorzubereiten.
Mit dem erfolgreichen Vorbeiflug an Dinkinesh und der Gewinnung wertvoller Daten für die Mission, richtet Lucy ihren Kurs nun auf die eigentliche Hauptmission - die Erkundung der Jupiter-Trojaner. Diese Ansammlung von Asteroiden stellt eine äußerst interessante Gruppe von Himmelskörpern dar, da sie als Überreste der frühen Materialien, aus denen sich die Riesenplaneten unseres Sonnensystems formten, gelten. Die größten unter diesen kleinen Körpern haben einen Durchmesser von etwa 250 Kilometern. Diese Asteroiden, die in zwei „Schwärmen“ den Jupiter auf seiner Bahn um die Sonne begleiten, sind in stabilen Orbits positioniert, was sie zu idealen Zielen für die Untersuchung der primitiven Materialien macht, aus denen unser Sonnensystem entstand.
Der Ablauf der Lucy-Mission ist dabei ebenso faszinierend wie ambitioniert: Nach ihrem Start am 16. Oktober 2021 wird Lucy über einen Zeitraum von 12 Jahren nicht weniger als 10 verschiedene Asteroiden anfliegen. Dabei handelt es sich zunächst um zwei Asteroiden im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, gefolgt von acht Trojaner-Asteroiden, die den gleichen Orbit um die Sonne wie Jupiter teilen. Die spezifischen Flugdaten für die Begegnungen mit den Jupiter-Trojanern sind bereits festgelegt: Nach Dinkinesh und DonaldJohanson werden Eurybates und sein Satellit Queta am 12. August 2027, Polymele und sein noch unbenannter Satellit am 15. September 2027, Leucus am 18. April 2028, Orus am 11. November 2028, und schließlich Patroclus und sein Satellit Menoetius am 3. März 2033 angeflogen. Jede dieser Begegnungen wird eine Fülle von Daten liefern, die unser Verständnis über die frühen Zustände unseres Sonnensystems erweitern und die Theorien über die Entstehung und Entwicklung der planetaren Körper in unserem und vielleicht auch in anderen Sonnensystemen weiter informieren.
Die NASA-Sonde Lucy wird während ihrer Mission dreimal zur Erde zurückkehren, um sogenannte Gravity-Assist-Manöver auszuführen, die für die Erreichung ihrer weit entfernten Zielobjekte entscheidend sind. Das erste dieser Manöver fand am 16. Oktober 2022 statt, genau ein Jahr nach dem Start der Mission. Während des Manövers flog Lucy in einer Entfernung von nur etwa 352 Kilometern (219 Meilen) an der Erde vorbei, was niedriger ist als die Umlaufbahn der Internationalen Raumstation. Bei diesem Vorbeiflug nutzte Lucy die Schwerkraft der Erde, um ihre Geschwindigkeit zu erhöhen und ihre Bahn um die Sonne zu verlängern. Der Vorbeiflug war dabei so präzise geplant, dass Lucy durch eine Wolke von über 6.200 erdnahen Satelliten flog, ohne mit diesen zu kollidieren.
Die Gravity-Assist-Manöver sind ein wesentlicher Bestandteil der Mission, da sie es Lucy ermöglichen, ohne zusätzlichen Treibstoffverbrauch zu den entfernten Jupiter-Trojanern und zurück zur Erde zu gelangen. Lucy wird die erste Raumsonde sein, die bis zur Entfernung von Jupiter und zurück zur Erde reist, um das letzte Gravity-Assist-Manöver auszuführen, das sie wieder zu den Jupiter-Trojanern schickt. Diese Manöver sind nicht nur treibstoffeffizient, sondern auch kritisch, um die Sonde sicher durch eine Region voller erdnaher Satelliten und Weltraumschrott zu navigieren. Die NASA hat spezielle Verfahren entwickelt, um potenzielle Gefahren vorherzusehen und erforderlichenfalls zu reagieren, um die Sicherheit der Sonde während dieser kritischen Phasen der Mission zu gewährleisten. Die erfolgreiche Ausführung dieser Manöver zeigt das hohe Maß an Präzision und technischer Kompetenz, die die Ingenieure und Wissenschaftler der NASA in die Planung und Durchführung der Lucy-Mission investiert haben.
Die technischen Spezifikationen und die Reichweite von Lucy's zwölfjähriger Mission sind beeindruckend und entscheidend für das erfolgreiche Erforschen der Trojaner-Asteroiden des Jupiter. Die Lucy-Sonde wurde von Lockheed Martin hergestellt und hat eine Startmasse von 1.550 kg. Nach dem Start verbleibt eine Trockenmasse von 821 kg. Mit einer Länge von 13 Metern und Solarpaneelen mit einem Durchmesser von 7,3 Metern ist Lucy für die lange Reise durch unser Sonnensystem gut gerüstet. Die maximale Leistung liegt bei 504 Watt, die insbesondere für die Begegnungen mit den am weitesten entfernten Asteroiden relevant ist.
Die Mission begann am 16. Oktober 2021 und wird voraussichtlich 12 Jahre dauern. Lucy wird insgesamt acht verschiedene Asteroiden besuchen, darunter zwei Hauptgürtel-Asteroiden und sechs Jupiter-Trojaner. Die gesamte Mission kostet rund 981 Millionen US-Dollar, was die Bedeutung und den Umfang dieses Unterfangens unterstreicht. Die Sonde hat bereits im Oktober 2022 eine Gravitationsunterstützung von der Erde erhalten und wird nach einem Vorbeiflug am Asteroiden Dinkinesh im Jahr 2023 eine weitere im Jahr 2024 erhalten. Im Jahr 2025 wird ein Vorbeiflug am inneren Hauptgürtel-Asteroiden Donaldjohanson stattfinden, der nach dem Entdecker des Lucy-Hominidenfossils benannt ist. In den Jahren 2027 und 2033 werden Vorbeiflüge an den Jupiter-Trojanern durchgeführt, die in zwei Gruppen organisiert sind und entweder vor oder hinter Jupiter auf der gleichen Umlaufbahn um die Sonne kreisen. Die Mission könnte mit dem Vorbeiflug an Patroclus und Menoetius im Jahr 2033 enden, aber zu diesem Zeitpunkt wird Lucy in einer stabilen, 6-jährigen Umlaufbahn zwischen den L4- und L5-Wolken sein, was eine Missionsverlängerung ermöglichen würde.
Die Entfernungen, die Lucy während ihrer Mission zurücklegen wird, sind ebenso beeindruckend. Mit einem Start von der Erde wird die Sonde 445 Millionen Meilen von der Erde entfernt sein, um die Schwärme von Asteroiden zu erforschen, die die Sonne in zwei Gruppen umkreisen - eine vor und eine hinter dem Jupiter. Darüber hinaus wird Lucy auf ihrer Reise durch das Sonnensystem mit Hilfe von L'LORRI, einem an Bord befindlichen Imager, vier der Trojaner-Asteroiden sichten.
Die technischen Spezifikationen und die geplante Reichweite der Lucy-Mission zeigen das beeindruckende Engagement und die Ressourcen, die die NASA in das Verständnis unseres Sonnensystems investiert. Durch die Erkundung der Jupiter-Trojaner und anderer Asteroiden wird Lucy unser Verständnis für die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems erweitern und möglicherweise die "Fossilien der Planetenbildung" enthüllen, die Aufschlüsse über die frühen Phasen unseres Sonnensystems geben könnten.
