DART zeigte, wie man einen Asteroiden zerschmettert. Wo ist also das Weltraumsplitter geblieben?

Jun 03, 2023

Rams Skibba

Vor fast einem Jahr schleuderte die NASA die Raumsonde DART mit 14.000 Meilen pro Stunde in den Asteroiden Dimorphos. Es war der erste Test, um zu sehen, ob sie die Flugbahn eines Weltraumfelsens durch eine Hochgeschwindigkeitskollision leicht ablenken können, eine Technik, die verwendet werden könnte, um die Erde vor zukünftigen Killer-Asteroiden zu schützen. Es funktionierte. Doch nun versuchen sie, die Einzelheiten des Absturzes herauszufinden. Und wenn Menschen das irdische Leben vor einem möglichen Asteroideneinschlag schützen müssen, werden diese Details sicherlich von Bedeutung sein. Wissenschaftler beginnen mit der Untersuchung der Auswürfe, Felsbrocken und zahlreichen kleineren Teile, die der Einschlag abgeworfen hat. Sie sagten voraus, dass es Trümmer geben würde, wussten aber nicht genau, was sie erwarten würden. Schließlich sind Asteroiden im Vergleich zu Sternen und Galaxien winzig und schwach, sodass ihre Dichte und Zusammensetzung aus der Ferne schwer zu bestimmen ist. Wird es einfach abprallen, wenn man es anschlägt? Wird die Sonde hineinschlagen und einen Krater erzeugen? Oder besteht, wenn der Asteroid brüchig ist, das Risiko, dass beim Aufprall eines Raumschiffs ein Weltraumsplitter entsteht, der immer noch groß genug ist, um die Erde zu bedrohen?

„Genau aus diesem Grund mussten wir diese Technologie im Weltraum testen. Die Leute hatten Laborexperimente und Modelle durchgeführt. Aber wie würde ein tatsächlicher Asteroid von der Größe, um die wir uns für die Verteidigung des Planeten sorgen, auf einen kinetischen Impaktor reagieren?“ sagt Nancy Chabot, die DART-Koordinationsleiterin und Planetenforscherin am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, die das Schiff in Zusammenarbeit mit der NASA entwickelt hat.

Viele Asteroiden scheinen eher „Trümmerhaufen“ zu sein, lose zusammengehaltene Erde, Steine ​​und Eis, und nicht etwas Hartes und Dichtes wie eine Billardkugel. Der Asteroid Ryugu, der im Juni 2018 von Hayabusa2 der japanischen Raumfahrtbehörde besucht wurde, und der Asteroid Bennu, von dem OSIRIS-REx der NASA im Jahr 2020 Proben entnommen hat, gelten beide als Trümmerhaufen. Eine neue Studie, die im Juli in Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde, zeigt, dass auch Dimorphos so aufgebaut zu sein scheint, was bedeutet, dass bei einem Einschlag wahrscheinlich ein Krater entsteht und Trümmer auf oder in der Nähe der Oberfläche des Asteroiden weggeschleudert werden.

Um herauszufinden, was nach dem Absturz passierte, nutzten David Jewitt, ein Astronom von der University of California, Los Angeles, und seine Kollegen das Hubble-Weltraumteleskop, um wiederholt auf Dimorphos zu zoomen. Die kombinierten Tiefenbeobachtungen ermöglichten es ihnen, Objekte zu erkennen, die sonst zu schwach wären, um gesehen zu werden. Einige Monate nach dem Einschlag der DART-Sonde entdeckten sie einen Schwarm von etwa drei Dutzend noch nie dagewesenen Felsbrocken – der größte davon hat einen Durchmesser von 7 Metern –, der sich langsam vom Asteroiden entfernte. „Es handelt sich um eine langsame Schrapnellwolke, die durch den Aufprall eine beträchtliche Menge an Masse mitgerissen hat: etwa 5.000 Tonnen in Form von Felsbrocken. Das ist ziemlich viel, wenn man bedenkt, dass der Impaktor selbst nur eine halbe Tonne wog. Es hat also eine enorme Masse an Felsbrocken herausgeschleudert“, sagt Jewitt.

Andere Forscher, darunter das DART-Team, haben ebenfalls die Steinwolke untersucht, die durch den schnellen Schlag der Raumsonde weggeschleudert wurde. Chabot und ihre Kollegen veröffentlichten Anfang des Jahres eine Studie in „Nature“, in der sie ebenfalls Hubble-Fotos verwendeten und die Auswürfe abbildeten. Sie zeigten, dass die Stücke zunächst in einer kegelförmigen Wolke davonflogen, sich dieser Kegel jedoch mit der Zeit in einen Schweif verwandelte, der sich nicht allzu sehr vom Schweif eines Kometen unterschied. Diese Erkenntnis bedeute auch, dass Modelle des Verhaltens von Kometen auf Impaktoren wie DART angewendet werden könnten, sagt Chabot.

Dimorphos stellte nie eine Bedrohung für die Erde dar, aber Details wie diese wären in einem echten Asteroidenablenkungsszenario von Bedeutung. Felsbrocken und kleinere Auswurfmassen müssten zusammen mit dem Rest des Asteroiden aus dem Weg geschleudert werden, um den Planeten zu verschonen. Oder nehmen wir an, der Asteroid wurde erst entdeckt, als er sich sehr nahe an der Erde befand, und seine Flugbahn konnte nicht ausreichend verändert werden, um einen Absturz zu verhindern. Könnte es zumindest in Brocken pulverisiert werden, die klein genug sind, um in der Erdatmosphäre zu verglühen? „Ist es besser, von einer Hochgeschwindigkeitsgewehrkugel oder von einem Bündel Kugeln aus einer Schrotflinte erschossen zu werden?“ fragt Jewitt. „Die Antwort lautet: Die Schrotflinte ist besser, weil die kleineren Felsbrocken durch den Aufprall auf die Atmosphäre eher abgefedert oder zerstreut werden.“

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Ein von der NASA finanziertes Projekt untersucht genau dieses Szenario. Es klingt wie etwas aus Deep Impact, Armageddon oder Don't Look Up. Aber es ist möglich, dass ein kleiner, aber gefährlich großer Asteroid der Entdeckung entgeht, bis er nur noch wenige Wochen und nicht erst Jahre oder Jahrzehnte entfernt ist, sagt Philip Lubin, Astrophysiker an der University of California, Santa Barbara, der das Projekt leitet. Die NASA und andere Organisationen verfolgen so viele erdnahe Objekte wie möglich, um eine lange Warnzeit zu erhalten. Aber während sie fast alle potenziellen Planetenkiller im Sonnensystem entdeckt haben, haben sie weniger als die Hälfte derjenigen mit einem Durchmesser von 140 Metern oder mehr gefunden. Diese sind groß genug, um eine Stadt zu zerstören und weitreichende Verwüstungen anzurichten.

Tatsächlich kam gerade in diesem Sommer ein Asteroid namens 2023 NT1 aus der Richtung der Sonne, und niemand entdeckte ihn bis zum 15. Juli, zwei Tage nachdem er bis auf 60.000 Meilen an der Erde vorbeigeflogen war. Laut einer neuen Studie, die Lubin und sein Team gerade durchführen, hat er wahrscheinlich einen Durchmesser von etwa 30 bis 60 Metern und ist damit etwas größer als die Meteore, die Tunguska im Jahr 1908 und Tscheljabinsk im Jahr 2013 trafen, beides dünn besiedelte Teile Russlands. Es wäre groß genug gewesen, um großen Schaden anzurichten, wenn es die Erde getroffen hätte.

Lubin und seine Kollegen verwenden Computersimulationen, um die Idee zu untersuchen, einen oder mehrere große kugelförmige Abfangjäger anstelle eines kastenförmigen DART-ähnlichen Raumschiffs in einen Asteroiden zu werfen. Der automatengroße DART erreichte schließlich eine geringfügige Ablenkung des 160 Meter hohen Dimorphos und verkürzte seine 11 Stunden und 55 Minuten dauernde Umlaufbahn um den größeren Asteroiden Didymos um 32 Minuten. Lubins Team schlägt vor, dass sie, anstatt einfach nur eine Delle in einen Asteroiden zu stecken und seine Flugbahn zu verändern, stattdessen in sein Herz eindringen könnten, sodass die daraus resultierende Schockwelle ihn pulverisiert, wie ein Presslufthammer Beton in handliche Stücke zerbricht. „Wir haben herausgefunden, dass wir Dimorphos theoretisch mit einem bescheidenen Abfangjäger vollständig auseinandernehmen könnten – worüber die Leute wahrscheinlich verärgert wären.“ Anstatt eine Delle darin zu machen, könnten wir es zerstören“, sagt Lubin.

Die Arbeit von Lubins Team legt nahe, dass eine kurze Vorwarnzeit möglicherweise nicht das Ende der Welt bedeutet. Ihre Simulationen zeigen, dass eine SpaceX Falcon 9, wie sie letztes Jahr DART ins All beförderte, oder eine größere Rakete einen solchen Abfangjäger starten und einen 160 Meter hohen Asteroiden auseinander sprengen könnte. Sie gehen davon aus, dass die entstehenden Steine ​​klein genug wären, um nicht gefährlich zu sein, wenn sie ihre Flugbahn zur Erde fortsetzten.

In der Zwischenzeit arbeiten Wissenschaftler daran, genauer zu untersuchen, was DART angerichtet hat. Während Dimorphos und Didymos ihren Weg um die Sonne fortsetzen, werden sie im Frühjahr 2024 so nah beieinander sein, dass sie für Hubble- und bodengestützte Teleskope leichter zu erkennen sind. Die Europäische Weltraumorganisation schickt außerdem eine Folgemission namens HERA, um die Folgen des Einschlags zu untersuchen. HERA soll im Oktober 2024 starten und Dimorphos Ende 2026 erreichen.

Dann, Mitte 2028, plant die NASA den Start von NEO Surveyor, der darauf ausgelegt ist, mindestens zwei Drittel der erdnahen Objekte mit einer Größe von 140 Metern oder mehr zu finden – potenziell gefährliche Asteroiden in der Größe von Dimorphos. Es werden Infrarotsensoren zum Einsatz kommen, die im Weltraum eingesetzt werden müssen, da die Erdatmosphäre das meiste Infrarotlicht blockiert.

Chabot hofft, danach weitere Missionen im Zusammenhang mit der Planetenverteidigung zu sehen. Letztes Jahr befürworteten Planetenforscher in einem einmal im Jahrzehnt erscheinenden Bericht Investitionen in eine Vielzahl von Techniken zur Asteroidenabwehr, nicht nur in kinetische Impaktoren wie DART. Dazu gehört der Einsatz von Ionenstrahlen, um sie abzulenken, oder der Einsatz der „Schwerkrafttraktor“-Technik, um einen Raumjäger jahrelang auf einen etwas anderen Kurs zu bringen, indem er neben ihm herfliegt. Es sei wichtig, mehr als ein Tool zur Verfügung zu haben, sagt Chabot. „Wir sind stolz auf DART und es hat der Planetenverteidigung viel Aufmerksamkeit geschenkt“, sagt sie. „Aber es gibt noch viel mehr zu tun und zu testen, um an einem Ort zu sein, an dem wir unseren Planeten in Zukunft schützen können.“