Besuch der NASA: Erkundung der ersten Sonde zum Schutz der Erde vor gefährlichen Asteroiden. Der Start ist für nächstes Jahr geplant.
Das Beste, was wir uns zum Schutz vor Killer-Asteroiden erhoffen können, ist ein weißer Würfel von der Größe einer Waschmaschine, der in einem Reinraum halb zerlegt ist .in Maryland. Letzte Woche bin ich im Johns Hopkins Applied Physics Laboratory angekommen, einem weitläufigen Forschungszentrum, in dem die meisten Forscher an Regierungsprojekten arbeiten, über die sie nicht sprechen können. Dann fehlten dem Raumschiff zwei Seitenwände, sein Ionenmotor wurde gereinigt und die Hauptkammer lag in einem Kühlschrank im Flur. In einem normalerweise sterilen Lagerraum wimmelt es nur so von Technikern in sauberen weißen Schutzanzügen, die über dem Schiff tummeln - an diesem Tag befanden sich die meisten jedoch auf der anderen Seite des Glases. Sie versuchten, den unfertigen Würfel zu zwingen, mit einer massiven Parabolantenne im ganzen Land zu kommunizieren.
Im nächsten Sommer wird dieselbe Antenne in Kalifornien die Hauptverbindung zum Raumschiff sein, das sich rasch der ersten Selbstmordmission dieser Art nähern wird. Das Ziel des DART-Experiments ( Double Asteroid Redirection Test), Doppel-Asteroiden-Umleitungstests) - Kollision eines Würfels mit einem kleinen Asteroiden, der einen größeren Asteroiden umkreist, der 11 Millionen km entfernt liegt. von der Erde. Bisher weiß niemand genau, was nach der Kollision der Sonde mit dem Ziel passieren wird. Wir wissen mit Sicherheit, dass nichts vom Schiff übrig bleibt. Gleichzeitig sollte er in der Lage sein, die Umlaufbahn des Asteroiden stark genug zu verändern, um von der Erde aus wahrgenommen zu werden, und damit zu zeigen, dass ein solcher Schlag eine potenzielle Bedrohung ablenken kann, die sich uns nähert. Nun, alles andere gehört zur Kategorie der vernünftigen Annahmen. Deshalb will die NASA den Asteroiden mit einem Roboter treffen.
Nach den Berechnungen von Astronomen versteckt sich in unserem Sonnensystem etwa 16.000 Asteroiden mit Durchmessern von 140 bis 1000 m. Die Ziele von DART werden dimorph und Didimum die er sich dreht. Der erste befindet sich am unteren Rand dieses Bereichs und der zweite am oberen Rand. Wenn einer von ihnen mit der Erde kollidierte, würde dies zu einer regionalen katastrophalen Zerstörung führen, deren Analogie nicht in der gesamten Geschichte des Planeten vorhanden war. Mehr als tausend Asteroiden mit einem Durchmesser größer als Didyme und Dimorph zusammen wurden bereits entdeckt, und wenn einer von ihnen mit der Erde kollidiert, könnte dies zum Massensterben und zum Fall der Zivilisation führen. Die Chancen dafür sind äußerst gering, aber angesichts der Schwere der Folgen möchten die NASA und andere Weltraumagenturen für alle Fälle darauf vorbereitet sein.
Auf der positiven Seite glauben Wissenschaftler, dass es möglich ist, einen Killer-Asteroiden abzulenken, wenn er früh genug entdeckt wird. Dafür gibt es keine Garantie - Asteroiden kriechen mit unangenehmer Regelmäßigkeit auf die Erde -, aber im Laufe der Jahre wurden genügend Vorschläge zum Thema Lösungsansätze für dieses Problem gemacht. Die praktischsten Ideen deuten auf eine Asteroidenexplosion oder -kollision hin. Damit sie jedoch effektiv sind, müssen Wissenschaftler die Reaktion des Asteroiden besser verstehen. Also bauten sie DART, eine Weltraumsonde, die sich selbst zerstören würde, um zu beweisen, dass Ideen funktionieren.
"Jeder weiß, dass man gegen einen Asteroiden stoßen kann", sagt Justin Atchison, der DART-Missionsdesigner am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University. „Es gibt jedoch einen großen Unterschied zwischen der Aussage, dass dies möglich ist und der tatsächlichen Durchführung. Sie lernen dabei ziemlich viel. "
Andy Rivkin, einer der beiden führenden Forscher der DART-Mission, ist der Aufgabe, ein Raumschiff zu entwickeln, das den Planeten retten kann, überraschend gleichgültig. "Ich habe überhaupt keine Angst vor dem Asteroideneinschlag", sagt er. - Wir haben eine gute Vorstellung von den Chancen dafür und sehen solche Probleme in naher Zukunft nicht voraus. Die Aufgabe ist mit der Arbeit für die ferne Zukunft verbunden, in der Menschen möglicherweise ein solches Werkzeug benötigen - und wir schaffen es für sie. "
In einer typischen NASA-Mission würde ein Mann in Rivkins Position für die Verwaltung einer Herde von Wissenschaftlern verantwortlich sein, die bereit sind, das Raumschiff für ihre Forschung zu nutzen. Die Hauptaufgabe von DART ist jedoch nicht wissenschaftlich. Dies ist eine Demonstration, die die Fähigkeit demonstrieren sollte, einen Asteroiden beim Testen einer neuen Technologie abzulenken.
Im Allgemeinen versuchen Entwickler von Raumfahrzeugen, Risiken zu minimieren, weshalb sie normalerweise Geräte verwenden, die sich bereits im Weltraum gezeigt haben, und versuchen, neue Technologien nicht zu testen. Da diese Fahrzeuge strengen Gewichtsbeschränkungen unterliegen, können Ingenieure dem Schiff nicht einfach zusätzliche Komponenten hinzufügen, um sie unterwegs zu testen. In dieser Hinsicht sieht das DART-Projekt noch ungewöhnlicher aus, da viele seiner kritischen Technologien zum ersten Mal ins All gehen werden. Und da der Hauptzweck von DART darin besteht, abzustürzen und keine wissenschaftlichen Daten zu sammeln, haben Ingenieure mehr Bewegungsfreiheit in Bezug auf das Gewicht des Geräts - so kann es einige Technologien mit sich führen, nur um es im Betrieb zu testen.
"Als ich mich dem Projekt anschloss, bemerkte ich sofort, dass wir eine ganze Reihe neuer Technologien sammelten, und sagte: Nein, wir können damit nicht umgehen", sagt Elena Adams, leitende Ingenieurin von DART, die sich dem Team anschloss, nachdem sie an Missionen wie z die Parker- Sonnensonde und das Juno- Raumschiff . "Eine neue Technologie kann sich jedoch nur dann bewähren, wenn sie auf Mission geht und sich bei der Arbeit zeigt."
Das DART-Startfenster wird im kommenden Juli geöffnet, bevor sich der Asteroid der Erde am nächsten nähert - nur 11 Millionen km. Die SpaceX Falcon 9-Rakete beschleunigt die Sonde und schickt sie auf den richtigen Kurs. Etwa ein Jahr lang rast sie mit einer Geschwindigkeit von 104.000 km / h durch das Sonnensystem. Obwohl Spezialisten des Kontrollzentrums in der Lage sein werden, in den DART-Flug einzugreifen, bis nur noch wenige Minuten vor der Kollision verbleiben, ist das Schiff so konstruiert, dass seine Mission mit minimalem menschlichem Eingriff abgeschlossen werden kann.
Getrennt von der Falcon 9-Rakete wird DART seine Solarmodule einsetzen. Die Paneele sind auf einem elastischen Material befestigt, das sich zwischen zwei Balken auf beiden Seiten des Schiffes erstreckt. Im Vergleich zu herkömmlichen Solarmodulen wiegen solche Systeme fünfmal weniger. "Mit Solar-Arrays können wir viele Missionen auf die äußeren Planeten senden", sagt Adams. "Jedes im Weltraum eingesparte Kilogramm ist eine große Sache."
Der Mechanismus für den Einsatz von Solarmodulen wurde 2017 auf der ISS getestet, wird jedoch erstmals mit echten Solarzellen verwendet. Nachdem die Stromquelle vorbereitet wurde, beginnt das Schiff, den Ionenmotor mit Strom von den Panels zu versorgen .auch an Bord. Ionische Motoren schlagen Elektronen elektrisch aus dem Kraftstoff und ionisieren ihn. Das positiv geladene Gas wird durch das elektrische Feld abgestoßen und Ionen werden vom Motor abgegeben und treiben ihn vorwärts.
Ionenmotoren bieten keinen hohen Schub, sind jedoch viel effizienter als Raketentriebwerke, die Kraftstoff verbrennen. DART wird 12 kleine konventionelle Motoren mit chemischem Kraftstoff zur Kurskorrektur und Neuorientierung verwenden, parallel dazu eine kommerzielle Version des neuen Xenon-Motors der NASA testen: den Evolutionary Xenon Thruster ( NEXT-C) der NASA... Dieser Motor befindet sich seit fast zwanzig Jahren in der Entwicklung, muss jedoch noch im Weltraum getestet werden. Seine Betriebsleistung ist dreimal so hoch wie die anderer Motoren, die von der NASA in Weltraummissionen eingesetzt werden, und er ist etwa zehnmal effizienter als herkömmliche chemisch betriebene Motoren.
Laut Atchison liegt das wahre Potenzial des NEXT-C-Motors in seiner Fähigkeit, den Schub stark zu variieren - die meisten Ionenmotoren sind auf einen engen Bereich beschränkt. Anstatt also viele Motoren für verschiedene Phasen einer Mission zu tragen, kann ein Raumschiff mit einem auskommen. Er schaltet einfach seinen einzigen Motor in den oberen Gang und nähert sich der Sonne, wo es viele Photonen gibt, die in Elektrizität umgewandelt werden können. Dann bewegt er sich vom Stern weg und geht unter.
Der NEXT-C wird für Kurzzeittests verwendet und ist eine Sicherung des Hauptantriebssystems. Es ist wichtig, die Leistung des Systems im Weltraum nach so langen Tests im Labor nachzuweisen. Während des Flugs der Sonde wird das Ionenstrahlruder nur zur Korrektur des DART-Kurses oder für kleine Demonstrationen verwendet, bei denen die Flugbahn der Sonde geringfügig geändert und dann zurückgesetzt wird. "Nach der Demonstration wird es möglich sein, es für viele verschiedene Missionen einzusetzen", sagt Atchison. "Dies ist eine sehr coole Technologie."
Die Sonnenkollektoren werden auch die DART-Radioantenne mit Strom versorgen, die ebenfalls zum ersten Mal im Weltraum getestet wird. Da es sich um eine flache Rundantenne handelt, ist es einfacher, in den Weltraum zu starten als die großen Parabolschalen, die normalerweise für ein Raumschiff erforderlich sind, um zu Hause anzurufen. Alle an Masse gesendeten Daten werden von einem vor Ort programmierbaren Gate-Array oder FPGA verarbeitet . Im Gegensatz zu Allzweckcomputern wurden diese Chips speziell entwickelt, um bestimmte Aufgaben effizient auszuführen. Dies ist wichtig für DART - er muss viele genaue Berechnungen durchführen, um das Ziel zu treffen.
In der letzten Phase des Anfluges werden Bilder von der Kamera zur Erde übertragen, bis einige Sekunden vor der Kollision. Gleichzeitig muss ein anderer Computer diese Bilder verarbeiten und sie dem speziellen autonomen Navigationssystem des Schiffes, Smart Nav, zuführen. Der algorithmische DART-Pilot basiert teilweise auf Systemen, die auf Raketen auf der Erde abzielen. Es wurde jedoch modifiziert, um das Raumschiff in Richtung der Mitte des Asteroiden zu lenken. "Smart Nav ist unsere unverwechselbare Schlüsseltechnologie für den Aufprall auf einen Asteroiden", sagt Adams.
Während des größten Teils der DART-Reise wird es tatsächlich blind fliegen. Obwohl ihm eine Sternverfolgungsausrüstung zur Verfügung gestellt wird, mit der er seinen Standort im Sonnensystem anhand des Standorts von Sternen aus unserer Galaxie bestimmen kann, wird er sein Ziel nur sehen, wenn es nur einen Monat vor der Kollision ist. Und selbst dann wird er Dimorph nicht sehen können - nur Didyme, der größere Meister des Systems, wird als einzelnes Pixel unterscheidbar sein. Dimorph wird erst eine Stunde vor der Kollision sichtbar.
"Draco füttert uns ständig jede Sekunde mit Bildern", sagt Adams und bezieht sich auf die Bordkamera des Schiffes. - Es wird ein sehr langweiliges Ein-Pixel-Video. Überraschenderweise müssen wir das Bild vergrößern, um dieses Pixel zu sehen, aber zu diesem Zeitpunkt wird das Navigationssystem das Schiff bereits darauf richten und darauf einrasten. "
Zu diesem Zeitpunkt ist es zu spät, um vom Flugzentrum aus vom Boden aus Änderungen an der Flugbahn vorzunehmen. Der Erfolg der Mission hängt von der Fähigkeit der Smart Nav-Algorithmen ab, den winzigen Asteroiden in der Mitte des Sichtfelds zu halten und das Schiff zum Ziel zu lenken. Das DART-Team simulierte viele Stunden lang die Annäherung eines Schiffes und eines Asteroiden und brachte dem Algorithmus bei, einen Asteroiden zu erkennen und sich darauf zu konzentrieren, wenn er noch kaum sichtbar ist. Es ist ein quälend langweiliger Zeitvertreib, aber absolut notwendig für den Missionserfolg. Wenn die Sonde nicht weiß, wie sie ihr Ziel erkennt, kann sie es mit einem Staubfleck auf der Linse verwechseln oder eher auf den Hauptasteroiden als auf dessen Satelliten zielen.
Der Bau einer Kamera, die den strengen Anforderungen einer von Asteroiden angetriebenen Mission gerecht wird, ist eine entmutigende Aufgabe. Draco ist in erster Linie ein Navigationswerkzeug, was bedeutet, dass ihre Fotos äußerst genau sein müssen. Das Problem ist, dass optische Geräte extrem empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren. "Wenn es abkühlt, beginnen sich die Dinge zu verändern", sagt Zach Fletcher, Systemingenieur bei Draco. Selbst eine kleine Änderung im optischen System von Draco - das Bewegen der Haupt- und Nebenkamera um einen Mikrometer relativ zueinander - kann das Bild defokussieren und den DART blenden. Daher wird in der Optik der Kamera ein spezielles Glas verwendet, das bei Temperaturänderungen keine Verzerrung erfährt. "Es ist ganz anders", sagt Fletcher. "Solches Glas würde auf der Erde nicht verwendet werden."
Nachdem Draco fertig montiert ist, werden Fletcher und sein Team die Kamera für einige Wochen anpassen, um den Start vorzubereiten. Sie werden Interferometer - Lasersysteme mit extremer Präzision - verwenden, um die mikroskopische Verzerrung in Dracos Optik zu messen, während sie sich in einer Kammer befindet, die die Gefriertemperatur des Weltraums simuliert. Die Kamera muss fein abgestimmt werden, um das schwache Didyma-System aus Millionen von Kilometern Entfernung zu erkennen. Gleichzeitig muss sie in der Lage sein, klare Bilder von Weltraumsteinen zurück zur Erde zu übertragen. „Wir möchten versuchen, so viele Daten wie möglich zu erhalten, damit wir die subhellen Teile des Asteroiden sehen können“, sagt Fletcher. Die Kamera muss in der Lage sein, in einem großen Dynamikbereich zu arbeiten, was auch deshalb eine schwierige Aufgabe ist, weil niemand im DART-Team sicher weiß.womit das Raumschiff bei der Ankunft kollidieren könnte.
Eines der einzigartigsten Merkmale einer Mission hat damit zu tun, wie wenig die Architekten tatsächlich über die Mission wissen. Didyme wurde 1996 entdeckt, und Astronomen vermuteten dann, dass es einen Satelliten haben könnte, bestätigten jedoch erst 2003 seine Existenz. Der Durchmesser von Didym beträgt ungefähr 800 m, was viel größer ist als der von Dimorph - sein Durchmesser beträgt nur ungefähr 150 m. Dimorph ist zu dunkel, um direkt mit Teleskopen von der Erde gesehen zu werden, wie der Hauptasteroid die meiste Zeit. Wenn Didyme uns nächstes Jahr nahe genug kommt, um die Beobachtungen wieder aufzunehmen, ist es 100.000 Mal weniger hell als der schwächste Stern, der nachts mit bloßem Auge sichtbar ist.
Das Wenige, was wir über Didyme und Dimorf wissen, stammt aus Beobachtungen von optischen und Radioteleskopen am Boden. Astronomen haben vermutet, dass Didim nur deshalb einen Satelliten hat, weil seine Helligkeit in regelmäßigen Abständen abnimmt, was auf das Vorhandensein eines Objekts in seiner Umlaufbahn hinweist. „Die meisten Informationen über das Didyma-System stammen aus den Beobachtungen von 2003“, sagt Christina Thomas, Astronomin an der University of North Arizona und Leiterin der DART Observations Working Group. "Das Beobachtungsfenster für das Didyma-System wird alle zwei Jahre geöffnet, und als die Idee für DART aufkam, haben wir begonnen, es regelmäßig zu überwachen."
Die Geschichte von DART beginnt mit dem Projekt " Don Quijote""- ein Raumschiff, das mit Asteroiden kollidiert, vorgeschlagen von der Europäischen Weltraumorganisation Anfang der 2000er Jahre. Die Idee war, zwei Schiffe gleichzeitig zu senden, und während eines mit einem Asteroiden kollidiert, muss das andere es beobachten. Dann sollte es die Änderung der Flugbahn des Asteroiden untersuchen Die ESA entschied schließlich, dass die Mission zu teuer sein würde, und gab sie auf. Einige Jahre später veröffentlichten die Nationalen Akademien für Wissenschaft, Technik und Medizin, die verschiedene wissenschaftliche Disziplinen priorisierten, einen Bericht, in dem eine Mission zum Aufprall auf Asteroiden nachdrücklich empfohlen wurde. war in der Reduzierung seines Wertes.
Eine neue Idee für eine kostengünstige Mission kam Andy Chen, heute wissenschaftlicher Berater des Laboratoriums für Angewandte Physik und einer der Hauptforscher der DART-Mission, als er eines Morgens kurz nach Veröffentlichung des Berichts mit Arbeitsangelegenheiten beschäftigt war. "Ich dachte plötzlich, wir sollten das Projekt an einem Doppelasteroiden durchführen, weil wir dann kein zweites Raumschiff benötigen würden, um die Ablenkung zu beobachten", sagt Cheng. "Wir können es von der Erde aus tun, von bodengestützten Teleskopen."
Es blieb ein Ziel zu finden. Es gibt nicht so viele binäre Asteroiden im Weltraum, und nur ein kleiner Teil von ihnen bewegt sich nahe genug an der Erde vorbei, um zum Zeitpunkt einer Kollision mit einem Raumschiff durch bodengestützte Teleskope sichtbar zu sein. Noch weniger sind klein genug, damit ein Schiff seine Umlaufbahn merklich ändern kann. Als Cheng und sein Team die Liste der möglichen Ziele ausdünnten, hatten sie nur noch zwei Optionen, von denen eine Didyme war. "Diese Option war mit einem großen Vorteil an der Spitze", sagt Cheng. Deshalb haben er und eine kleine Gruppe von Kollegen einen Vorschlag zusammengestellt und die Idee 2011 bei der NASA beworben. Die Agentur dachte nicht lange nach. Bis 2012 war DART offiziell im Budget.
Als Astronomen Didyme als Ziel wählten, begannen sie, dieses System zu überwachen, als es sich alle zwei Jahre der Erde näherte. „Wir haben erkannt, dass wir das Verhalten des Systems vor der Kollision so gut wie möglich untersuchen müssen, bevor wir seine Parameter dauerhaft ändern können“, sagt Rivkin. Die erste Beobachtung von Didim seit 2003 begann im Jahr 2015 und wurde seitdem alle zwei Jahre durchgeführt.
Aufgrund früherer Beobachtungen wissen Astronomen, dass Dimorf Didim etwa alle 12 Stunden umkreist und einen Durchmesser von etwa 150 m hat. Alles andere bleibt ein Rätsel. Bevor Didyme zum Ziel von DART wurde, hatte es keinen Sinn, ihn zu beobachten - zumindest auf absehbare Zeit stellt er keine Bedrohung für die Erde dar. "Wir haben keine Ahnung, wie Dimorph aussieht", sagt Adams. "Wir haben nur Didyma gesehen."
Wie plane ich eine Asteroiden-Kollisionsmission, wenn du nicht einmal weißt, wie sie aussieht? Mit Simulationen - viele, viele Simulationen. Die wichtigsten unbekannten Parameter, die das DART-Team vor dem Start modellieren muss, sind die Form und Zusammensetzung von Dimorph, da diese Faktoren eine große Rolle bei der Bestimmung des Einflusses der Kollision auf die Flugbahn spielen. Zum Beispiel verhält sich ein Asteroid in Form eines Hundeknochens anders als ein kugelförmiger Asteroid, und es wird für ein Schiff schwieriger sein, sein Zentrum zu finden und hineinzukommen. Nach verschiedenen Erkenntnissen sind viele Asteroiden keine festen Körper, sondern einfach Trümmerhaufen, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden. Die Größe und Verteilung dieser Trümmer bestimmt, wie sich der DART-Aufprall auf sie auswirkt, da Kopfsteinpflaster in der Nähe der Aufprallstelle in den Weltraum fliegen. Asteroiden abschiebenSie werden seine Flugbahn noch mehr verändern.
Durch die Modellierung der verschiedenen möglichen Formen kann DART autonom entscheiden, wohin das Ziel gerichtet werden soll. Durch die Simulation der Beiträge verschiedener Formen und Zusammensetzungen des Asteroiden können Wissenschaftler die Simulationsergebnisse mit realen Kollisionsdaten vergleichen. Das DART-Team arbeitete mit dem Planetenverteidigungsteam des Livermore National Laboratory zusammen und simulierte verschiedene Kollisionsszenarien auf den beiden Supercomputern des Labors. Solche Szenarien sind im Labor nichts Neues - sie simulieren die Ergebnisse von Asteroiden, die mit Atomsprengköpfen explodieren. Indem sie untersuchen, wie sich Trümmer von einem Asteroiden entfernen, können sie besser verstehen, woraus er besteht und wie sich seine Zusammensetzung auf Flugbahnänderungen auswirkt. Wenn wir jemals eine echte Mission starten müssen, um den Planeten zu schützen, ist es wichtig, die Reaktion des Asteroiden auf den Aufprall genau vorherzusagen.
Die Kollisionsdaten werden von dem einzigen Gerät von allen gesammelt, das nicht dafür ausgelegt ist, das Schiff zu einem Ziel zu lenken oder Daten zur Erde zu übertragen. Es ist ein italienischer Mikrosatellit namens LICIACube, der nur wenige Minuten bevor DART einen Asteroiden trifft, herausgeschoben wird. Kurz danach fliegt LICIACube am Asteroiden vorbei und fotografiert die Folgen. Diese Bilder helfen Wissenschaftlern, ihre Modelle zu bestätigen. Der Mikrosatellit befindet sich ziemlich weit vom Asteroiden entfernt, sodass seine Bilder nicht sehr klar sind. Es wird jedoch besser als nichts sein - nämlich nichts, was der NASA übrig bleiben könnte, wenn die ESA die Mission 2016 aufgibt.
Obwohl DART ursprünglich als separates NASA-Projekt gedacht war, schlossen sich Cheng und die Entwickler der Mission bald mit der ESA zusammen, um eine gemeinsame Mission zur Bewertung der Auswirkungen und der Durchbiegung von Asteroiden durchzuführen . Es war geplant, dass die Europäer eine AIM-Sonde bauen, die vor DART startet und den Asteroiden einige Monate vor der Ankunft des Hauptschiffs vermessen wird. Und wenn der DART auf die Oberfläche trifft, beobachtet AIM, was passiert.
Trotz der aktiven Unterstützung der AIM-Mission durch die ESA-Mitglieder fiel 2016 alles auseinander, als sie durch Abstimmung kein Budget für dieses Programm bereitstellten. "Es gibt eine lange Liste von Missionen, die als Partnerschaften zwischen der NASA und der ESA begannen und dann auseinander fielen, weil eine der Parteien ihre Verantwortung aus verschiedenen Gründen nicht erfüllen konnte", sagt Cheng. "Wir haben vorgeschlagen, diese Missionen unabhängig zu machen, damit jede von ihnen auch nach der Ablehnung des anderen Partners fortgesetzt werden kann." Dieser Ansatz erwies sich als umsichtig.
Bis 2018 schien DART alles alleine zu machen. Dann machte die italienische Raumfahrtagentur der NASA ein Angebot, einen der von ihr gebauten Mikrosatelliten mitzunehmen. Führungskräfte der NASA mochten die Idee und fügten der Mission LICIACube hinzu. Bald darauf brachte die ESA den Nachfolger von AIM heraus, den Hera-Apparat. Die Idee war, ein kleines Raumschiff mit zwei Mikrosatelliten in die Umlaufbahn um das Didyma-System zu schicken, um die Folgen der DART-Mission zu beobachten. Während die neue ESA-Sonde nicht rechtzeitig zum Hauptereignis sein wird, da sie erst 2024 startbereit sein wird, kann sie den von DART hinterlassenen Krater messen und detaillierte Messungen von Dimorph durchführen, um zu verstehen, wie sich die Auswirkungen auf ihn auswirken.
In der Zwischenzeit wird ein Netzwerk von Teleskopen das Didyma-System von der Erde aus überwachen. Sie werden viele Monate vor Erreichen des Ziels mit der Beobachtung beginnen, und ihre Beobachtungen werden für die Bestimmung des Standorts des Satelliten des Asteroiden von entscheidender Bedeutung sein. Das Team braucht Dimorph absolut nicht, um auf der anderen Seite von Didim zu sein, wenn ein Schiff auf ihn zufliegt - dann kollidiert dieser einfach mit dem falschen Asteroiden. Wenn DART nahe genug ist, um die Parameter der Satellitenumlaufbahn unabhängig zu bestimmen, ist es zu spät, um die Bremsen zu betätigen. Rivkin sagt, dass die letzte Beobachtungskampagne vor dem Start, die im Frühjahr beginnen wird, ausreichen wird, um die Parameter der Umlaufbahn mit der erforderlichen Genauigkeit zu bestimmen und sicherzustellen, dass Dimorph zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist.
Thomas sagt, es besteht sogar die Möglichkeit, dass bodengestützte Teleskope die Kollision selbst sehen können. "Wenn wir die Chance bekommen, wird es höchstwahrscheinlich wie ein Lichtblitz aussehen", sagt sie. - Es wird toll sein".
Aber selbst wenn Teleskope die Kollisionsfackel nicht erkennen, spielen sie dennoch eine wichtige Rolle bei der Beobachtung der Folgen. Schließlich geht es bei der Operation darum zu bestimmen, wie ein Raumschiff die Flugbahn eines Asteroiden ändern kann, wenn er mit ihm kollidiert. Die DART-Kollision verlängert die 12-Stunden-Umlaufbahn um Didim nur um etwa 10 Minuten. Dies wird jedoch ausreichen, damit Thomas und das Team der Astronomen den Unterschied erkennen können, indem sie die Helligkeitsänderung des Asteroiden beobachten, um den Dimorph kreist. Diese Daten, wie die Bilder von LICIACube, werden Wissenschaftlern helfen, Modelle des Asteroideneinschlags zu verfeinern, bis Hera zusätzliche Daten sammelt. Für das Team ist es wichtig, die unmittelbar nach der Kollision gesammelte Datenmenge zu maximieren, da das Didyma-System in den nächsten 40 Jahren weiter von der Erde entfernt sein wird als jetzt.
Die DART-Mission wird von der NASA geleitet, aber der Schutz des Planeten ist von Natur aus eine globale Herausforderung. 2016 startete die NASA einen Planetary Defense Coordination Service mit Sitz in Washington, DC, um mit verwandten Programmen der weltweiten Weltraumagenturen zusammenzuarbeiten. Bisher haben die meisten Arbeiten zum Schutz des Planeten eine weltweite Überwachungskampagne für potenziell gefährliche Asteroiden koordiniert und ihre Flugbahnen aufgezeichnet. „Die Leute suchen immer wieder nach Asteroiden, denn je früher man etwas findet, desto mehr Zeit muss man dagegen tun“, sagt Rivkin.
Nachdem wir Ende der 1980er Jahre kaum einen Asteroiden verpasst hatten, der die Zivilisation auslöschen konnte, verwirrte der US-Kongress die NASA mit Berechnungen darüber, wie ernsthaft Asteroiden das Leben auf der Erde bedrohen. Im offiziellen Bericht der Agentur wurde ein unheimliches Bild gezeichnet, und es wurde vorgeschlagen, ein Budget zur Lösung dieses Problems bereitzustellen - beginnend mit einer sorgfältigen Suche nach allen potenziell gefährlichen Asteroiden im Sonnensystem. "Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass sich die Erde innerhalb eines Jahres mit einem großen Asteroiden oder Kometen trifft, äußerst gering ist", heißt es in dem Bericht, "sind die Folgen einer solchen Kollision so katastrophal, dass es vernünftig erscheint, die Art der Bedrohung einzuschätzen und sich darauf vorzubereiten, sie abzuwehren."
Zwei Jahre später beauftragte der US-Kongress die NASA, 90% der Asteroiden im Sonnensystem mit einem Durchmesser von mehr als 1 km zu finden. Asteroiden wie diese werden nach einer Kollision mit uns mit ziemlicher Sicherheit ein Massensterben verursachen. 1998 begann die Agentur offiziell mit der Suche und hatte bis 2010 ihre Aufgabe erfüllt. Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 1 km können jedoch auch schwere lokale Zerstörungen verursachen. Daher erweiterte der US-Kongress 2005 die Befugnisse der NASA und stellte die Aufgabe, bis Ende 2020 90% der Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 140 m zu finden (dies ist vergleichbar mit der Höhe des Leningradskaya Hotels am Komsomolskaya-Platz in Moskau).
Aber selbst wenn die Agentur diese Aufgabe erfüllt, könnten Hunderte von unbemerkten Asteroiden die restlichen 10% erreichen. Außerdem ist es die halbe Miete, einen tödlichen Weltraumfelsen im Sonnensystem zu finden. Obwohl die NASA fast alle gefunden hat, kann es Jahre dauern, bis ihre Umlaufbahnen berechnet sind. Daher gibt es nicht nur viele große Asteroiden, die wir nicht bemerkt haben - selbst die Asteroiden, die wir bemerkt haben, können eine Bedrohung für uns darstellen, bis wir ihre Flugbahnen mit ausreichender Genauigkeit vorhersagen.
Im Falle eines echten Asteroidenalarms ist ein entscheidender Faktor für den Erfolg einer Mission zur Rettung der Welt wie DART, wie früh wir den Asteroiden erkennen. Dies ist aus mehreren Gründen wichtig. Erstens dauert es lange, bis das Raumschiff startbereit ist. Der Übergang vom Konzept zum fast fertiggestellten Schiff dauerte fast zehn Jahre. Adams sagt, dass dieser Prozess beschleunigt werden kann, wenn ein Asteroid wirklich in unsere Richtung geht, der ein Land vom Planeten abwischen könnte. "Wenn Sie versuchen, die Erde zu schützen, werden Sie nicht so viele neue Technologien fliegen lassen", sagt sie. "Wir haben bereits so viel gelernt, dass ich denke, wir werden es beim nächsten Mal schneller machen."
Ein weiterer Faktor hat damit zu tun, wie real das Schiff die Umlaufbahn des Asteroiden verändern kann. Dimorph ist im Vergleich zu anderen Asteroiden nicht so groß, aber DART ist auch nicht das größte Schiff. Selbst wenn er mit einer Geschwindigkeit von 6 km / s mit einem Asteroiden kollidiert, bewegt er ihn kaum - seine Umlaufbahn ändert sich um nicht mehr als einen Millimeter pro Sekunde. "Je nachdem, welche Art von vorübergehendem Handicap Sie haben, kann dies völlig oder sehr wenig sein", sagt Rivkin. In der planetaren Verteidigung ist Zeit von entscheidender Bedeutung.
Das Laborteam hat noch viel zu tun, bevor das Schiff im nächsten Sommer startbereit ist. Sobald das Team bestätigt, dass DART Daten über das Deep Space-Kommunikationsnetz der NASA senden und empfangen kann, muss das Startverfahren mithilfe von Computersimulationen sorgfältig ausgearbeitet werden. Dinge wie das Entladen von Batterien vor dem Start und das Verfolgen des Einsatzes von Sonnenkollektoren werden geübt.
Ziel ist es, die grundlegenden Parameter des Raumfahrzeugs zu ermitteln, bevor es auf Interaktion mit der Umgebung getestet wird. Ingenieure nennen diesen Prozess Schütteln und Backen; es ist auch eine Marke von Semmelbröseln / ca. übersetzt.]. DARTs werden auf einer großen Vibrationsplattform bis zu 3.000 Mal pro Sekunde geschüttelt, um Startlasten zu simulieren, und in einer Kammer, die die Auswirkungen des Weltraumvakuums simuliert, regelmäßig hohen Temperaturen ausgesetzt. Wenn der DART alle Tests bestanden hat, führt das Team einen weiteren Lauf der gesamten Ausrüstung durch, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert. Wenn alles gut geht, wird das Schiff im Mai zur kalifornischen Luftwaffenbasis Vandenberg geschickt, wo es einer Endkontrolle unterzogen wird, bevor SpaceX-Techniker es zum Start in eine Rakete laden.
Raumschiffingenieure sind oft an ihre Gehirnkinder gebunden; Schließlich arbeiten sie oft jahrelang an demselben Projekt, und einige werden die Daten untersuchen, die das Schiff noch einige Jahre auf die Erde übertragen wird. Aber alle DART-Teammitglieder, mit denen ich gesprochen habe, sind begeistert von der Idee, ihren furchtlosen Roboter zu zerstören. "Ein Teil von mir freut sich immer, wenn es mir gelingt, etwas zu zerschlagen oder in die Luft zu jagen", sagt Cheng. Fletcher stimmt zu: „Ich habe Albträume, in denen ein Schiff einen Asteroiden trifft und ihm nichts passiert. Es wäre ein Misserfolg. Ich kann es kaum erwarten, zerstört zu werden. "
Insbesondere konnte das Team während der Pandemie einen Zeitplan vor dem Start einhalten, aber Adams sagt, dass sie schnell Wege gefunden haben, um die neuen Einschränkungen zu umgehen. Die Leute, die das Schiff in der Werkstatt zusammenbauen mussten, arbeiteten in Schichten in kleinen Gruppen, während der Rest zusammen an Simulationen aus der Ferne arbeitete. In diesem Winter und Frühling wird die Situation komplizierter - das gesamte Team muss für Simulationen persönlich anwesend sein. Sie haben bereits begonnen, zukünftige Arbeiten auf der Grundlage sozialer Distanzierungsprotokolle zu planen.
Das Risiko einer Asteroiden-Kollision erscheint ebenso wie das Risiko einer Pandemie unwahrscheinlich und abstrakt - bis es passiert. Hier geht es vor allem darum, schnell und entschlossen darauf zu reagieren, auch unter widrigen Umständen. Darum geht es in der DART-Mission. "Wir werden nicht vom Coronavirus oder irgendetwas anderem aufgehalten", sagt Adams. "Wir haben ein Ziel und wir werden es erreichen."