Eskorte für erdnahen Asteroiden Apophis 

Anders als zunächst befürchtet wird Asteroid Apophis nicht in die Erde einschlagen. Stattdessen erhält er Besuch: Die ESA schickt eine Raumsonde auf Abfangkurs. 

In Kürze:

• Jahrtausendereignis: Am 13. April 2029 wird der erdnahe Asteroid Apophis in einem Abstand von etwas weniger als 32.000 Kilometern an der Erde vorbeifliegen.
• Raumsonde Ramses: Die ESA hat jetzt beschlossen, den Vorbeiflug mit einer Weltraummission zu begleiten. 
• Kosmisches Kennenlernen: Ramses soll den Asteroiden bis zu sechs Monate aus der Nähe untersuchen und miterleben, wie er nah an der Erde vorbeirast. 
• Göttinger Beitrag: Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung sendet ein Teilchenspektrometer mit auf die Reise. 

Für kurze Zeit im Dezember 2004 sah es aus, als könne der Asteroid Apophis der Erde gefährlich werden: Ein Einschlag im Jahr 2029 erschien möglich - und hätte die getroffene Region verwüsten oder Tsunamis auslösen können. Mittlerweile gibt es längst Entwarnung. Forschende haben die Flugbahn von Apophis mit höherer Genauigkeit berechnet und können einen Zusammenstoß mit Sicherheit ausschließen.

Stattdessen wird Apophis am 13. April 2029 in einem Abstand von nur knapp 32.000 Kilometern, weniger als einem Zehntel der Entfernung zwischen Erde und Mond, an der Erde vorbeischrappen. Ein solches Ereignis kommt statistisch nur einmal alle 5000 bis 10000 Jahre vor. Die europäische Weltraumagentur (ESA) hat jetzt beschlossen, in Zusammenarbeit mit der japanischen Weltraumagentur (JAXA) Apophis‘ Vorbeiflug an der Erde mit einer Raumsonde, genannt Rapid Apophis Mission für Space Safety (Ramses), über mehrere Monate zu begleiten. Auch ein Instrument vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung wird mit an Bord sein.

Wäre da nicht seine beinahe aufdringliche Nähe zur Erde, würde Apophis nicht deutlich aus der Gruppe erdbahnkreuzender Asteroiden herausstechen. Mit einer Länge von etwa 450 Metern und einer Breite von etwa 170 Metern ist Apophis von mittlerer Größe. Zahlreiche ähnliche Brocken sind bekannt und schneiden auf ihrem Weg um die Sonne regelmäßig die Umlaufbahn der Erde. Um unseren Planeten in Zukunft vor Einschlägen solcher Körper zu schützen, ist es entscheidend, ihre Eigenschaften möglichst genau zu kennen. Mit diesem Wissen ließe sich möglicherweise eine Weltraummission entwickeln, die einen bedrohlichen Brocken von seinem Kollisionskurs ablenken könnte.

Plasmawolke und Strahlungsgürtel

Die Raumsonde Ramses leistet dafür wertvolle Vorarbeit. Ausgerüstet mit acht wissenschaftlichen Instrumenten und begleitet von zwei Kleinsatelliten soll Ramses möglichst viel über den erdnahen Besucher in Erfahrung bringen, etwa seinen inneren Aufbau, seine Zusammensetzung, Dichte und Porosität. Zudem sollen die Instrumente dokumentieren, wie sich der Brocken, seine Form, Flugbahn und Eigenrotation unter dem Einfluss der Erdgravitation verändert. Das Instrument Ramses Plasma Spektrometer (RPS) misst die Energie und Verteilung der Ionen und Elektronen, welche die Raumsonde vor Ort umgeben und mit dem Oberflächenmaterial des Asteroiden wechselwirken. Es wird vom MPS in Zusammenarbeit mit dem Institut für Weltraumphysik im schwedischen Kiruna mit auf die Reise geschickt.

Die Forschenden interessieren sich unter anderem für die dünne Wolke aus geladenen Teilchen, in die sich jeder Asteroid hüllt. Wenn Sonnenwindteilchen auf seine Oberfläche treffen, schlagen sie dort Teilchen heraus und erzeugen so eine Plasmawolke. Die Teilchen darin, die RPS nachweist, geben Hinweise auf die Zusammensetzung des Asteroiden – an der Oberfläche und in den oberflächennahen Schichten darunter. Diesen indirekten „Blick“ unter die Oberfläche kann nur RPS liefern. Das Instrument trägt so auch zu einem tieferen Verständnis bei, wie sich die Oberflächen von Asteroiden bei ihrer Reise durchs All nach und nach verändern. Forschende bezeichnen diesen Prozess als Weltraumverwitterung.

Der dichte Vorbeiflug an der Erde wird Apophis für kurze Zeit sogar durch den äußeren Strahlungsgürtel der Erde führen. Eingefangen vom Erdmagnetfeld surren dort geladene Teilchen mit hohen Geschwindigkeiten um unseren Planeten. Die Forschenden sind gespannt zu sehen, wie sich die Plasmaumgebung eines Asteroiden in dieser extremen Umgebung verhält.

Bewährte Technik unter Zeitdruck

Im Vergleich mit der typischen Entwicklungszeit von Weltraummissionen ist die Vorlaufzeit bis zur Begegnung mit Apophis ausgesprochen kurz. Bereits im Frühjahr 2028 muss Ramses ins All starten, um den erdnahen Besucher genau zum richtigen Zeitpunkt, zwei Monate vor dem Erdvorbeiflug, abzupassen und dann sechs Monate lang zu begleiten. Die ESA setzt deshalb auf Instrumente, deren Messprinzip sich bereits bewährt hat, etwa im Rahmen der im vergangenen Jahr gestarteten ESA-Mission Hera zum erdnahen Asteroiden Dimorphos.

RPS hat eine etwas andere Vorgeschichte. Das Instrument ist ein fast baugleicher Zwilling des Instrumentes PEP-JEI, das derzeit an Bord der ESA-Raumsonde JUICE zu den Eismonden des Jupiters reist. „Die Bedingungen in der Plasmaumgebung der großen Jupitermonde ähneln denen in Erdnähe. RPS ist für seine künftige Aufgabe deshalb gut aufgestellt“, erklärt RPS-Teammitglied Markus Fränz.

Am Ziel angekommen, wird die Raumsonde Ramses nicht die einzige Schaulustige sein. Geplant ist, dass kurz nach Apophis‘ Erdvorbeiflug (und damit etwa zwei Monate später als Ramses) OSIRIS-APEX vor Ort eintreffen wird. Vor zwei Jahren hatte die NASA-Sonde unter ihrem früheren Namen OSIRIS-Rex eine Probe vom Asteroiden Bennu zurück zur Erde gebracht. Nun befindet sich OSIRIS-APEX im Anflug zur Begegnung mit Apophis. Ebenso wird die Raumsonde Destiny Plus der japanischen Weltraumagentur JAXA auf ihrem Weg zum Asteroiden Phaeton an Apophis vorbeifliegen. Ramses und Destiny Plus werden gemeinsam mit einer japanischen Rakete H3 ins All geschossen.