EADS N.V. - Astrium-Missionen zur Untersuchung des erdnahen Asteroiden Apophis gewinnen internationale Preise

In zwei separaten Vorschlägen haben Astrium-Weltraumforscher und Ingenieure in Friedrichshafen und Stevenage den zweiten und dritten Preis in einem weltweiten Wettbewerb der Planetary Society gewonnen. Im Rahmen dieses Wettbewerbs, an dem die NASA und die ESA beteiligt sind, soll eine Mission entwickelt werden, um die Bahn des Asteroiden zu bestimmen, der im Jahr 2029 Kurs auf die Erde nehmen wird. Es wurden 37 Missionsvorschläge aus 20 Ländern und 6 Kontinenten eingereicht. Den ersten Preis erhielt SpaceWorks Engineering in Atlanta, Georgia (USA), gefolgt von einem Team bestehend aus Mitarbeitern der Unternehmen Deimos Space in Madrid (Spanien) und Astrium, Friedrichshafen (Deutschland). Der von Astrium Stevenage (UK) unterbreitete Vorschlag kam auf Platz drei.

Apophis ist einer von zahllosen erdnahen Asteroiden. Das sind Felsbrocken oder Geröllansammlungen die Überreste aus der Bildung der Planeten des Sonnensystems darstellen. Der 300 Meter große Apophis wird im Jahr 2029 auf seiner Bahn um die Sonne knapp an der Erde vorbeifliegen. Dabei könnte die Bahn des Asteroiden durch die Anziehungskraft der Erde so geändert werden, dass er nach mehreren Umläufen im Jahr 2036 mit der Erde kollidiert. Dieser Zusammenstoß erfolgt allerdings nur, wenn Apophis im Jahr 2029 einen nur wenige Quadratkilometer großen Bereich, in einem bestimmten Abstand zur Erde passiert, in dem die Anziehungskraft der Erde gerade die verhängnisvoll abgestimmte Stärke hat, um den Asteroiden auf die Kollisionsbahn abzulenken. Derzeit beträgt die Wahrscheinlichkeit für einen Zusammenstoß im Jahr 2036 etwa 1/50000. Eine Raumflugmission, die die Bahn von Apophis genau vermisst, ist die einzige Möglichkeit Klarheit darüber zu gewinnen, ob eine Gefahr für die Erde besteht oder nicht.

Der „A-Track“-Vorschlag von Astrium Friedrichshafen, der zusammen mit dem spanischen Unternehmen Deimos als Hauptanbieter sowie mit wissenschaftlicher Unterstützung der Universitäten Stuttgart und Pisa der Planetary Society vorgelegt wurde, gewann den zweiten Preis in Höhe von 10.000 US-Dollar. Astrium war bei dem Vorschlag verantwortlich für den Satellitenentwurf und wesentliche Teile des Missionskonzepts.

Der A-Track Vorschlag zielt darauf die Bahnvermessung mit möglichst geringem Risiko bei gleichzeitiger Minimierung der Missionskosten zu erreichen. Diese Philosophie schlägt sich in allen Missionselementen nieder. So wird die A-Track Sonde zunächst in einen geostationären Transferorbit ausgesetzt, um von dort mit dem bordeigenen Antrieb die interplanetare Bahn zu Apophis zu erreichen. Das Satellitenkonzept macht starke Rückgriffe auf die erfolgreiche Reihe von Astrium EUROSTAR Kommunikationssatelliten. Für die nötigen Adaptionen, um die Platform fit für die interplanetare Reise zu machen, standen die Technologien der erfolgreichen Sonden Rosetta, MarsExpress und VenusExpress Pate. Durch den Rückgriff auf diese reiche Erfahrung kann die Mission vollständig mit bereits vorhandenen Technologien durchgeführt werden, was wiederum eine extrem hohe Zuverlässigkeit des Raumfahrzeuges gewährleistet.

Am Asteroiden angekommen wird A-Track in eine Umlaufbahn, um den Asteroiden einschwenken. Von dort aus wird die Bahnvermessung von Apophis mittels Radionavigation von der Erde zum Satelliten stattfinden. Um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen wird A-Track dabei auf das kombinierte X- und Ka-Band System zurückgreifen, das auch für Astrium’s BepiColombo Mission zum Merkur vorgesehen ist.

Die Radionavigation ermöglicht nicht nur die Bestimmung der Orbit-Parameter sondern auch die des komplexen Einflusses von Störkräften (Sonnenlichtdruck, Wärmestrahlung, Yarkovsky-Effekt) auf die Bahn des Asteroiden mit bisher unerreichter Präzision. Das Missionsziel, d.h. eine Bahnbestimmungsgenauigkeit von 14 km wird nach einer zweiwöchigen Vermessungszeit bereits übertroffen und erreicht eine Größenordnung von 200 m in weniger als einem Jahr. Diese hohe Präzision erlaubt eine Vorhersage der Parameter für den engen Vorbeiflug an der Erde und damit eine Abschätzung der Gefahr für die Erde. Für den Fall einer drohenden Kollision bliebe damit genug Zeit, um eine weitere Raumflugmission vorzubereiten, die Apophis von seine Kollisionskurs ablenkt bevor er im Jahr 2029 von der Erde auf seine Kollisionsbahn umgelenkt wird.

A-Track wird auch eine wissenschaftliche Nutzlast aus Kameras und Spektrometern tragen, die genug Informationen über die Zusammensetzung von Apophis liefern werden, um eine Ablenkung oder Zerstörung des Asteroiden zu planen.

Die Auswahl von Deimos und Astrium Deutschland als das führende europäische Team in einem weltweiten Wettbewerb unterstreicht die hervorragenden Leistungen und Fähigkeiten der beteiligten Systemingenieure, die auf einer langjährigen und engen Zusammenarbeit bei der Vorbereitung der Asteroid-Mission im Rahmen des Don-Quijote-Projekts der ESA beruhen. Don Quijote ist ein seit 2003 in Entwicklung befindliches Missionskonzept, das neben der Bahnvermessung und wissenschaftlichen Untersuchung eines Asteroiden auch die potentiellen Methoden zur Ablenkung des erdnahen Asteroiden erforschen soll. Es sieht zwei Satelliten vor, einen Orbiter und einen Impactor, die beide nacheinander gestartet und zum selben Ziel gelenkt werden. Der Orbiter trifft zuerst beim Asteroiden und führt aus einer Umlaufbahn eine Vermessung der Asteroidenbahn mittels Radionavigation und wissenschaftliche Untersuchungen durch. Der Impactor schlägt in den Asteroiden ein und erzeugt dabei sowohl einen Krater auf dem Asteroiden als auch eine Bahnänderung. Nach dem Einschlag untersucht der Orbiter den Einschlagskrater mittels einer wissenschaftlichen Nutzlast und gewinnt so Erkenntnisse über die Innere Struktur von Asteroiden und vermisst außerdem die erreichte Bahnablenkung.

Eine weitere Bestätigung der Kompetenz Astriums auf diesem Gebiet ist „Apex”, der zweite bei der Planetary Society eingereichte Astrium-Missions-Vorschlag, der den dritten Platz und einen Preis von 5.000 US-Dollar erhielt.

Der Apex-Vorschlag sieht dabei ein umfangreicheres Programm an wissenschaftlichen Untersuchungen am Asteroiden vor, was im Gegenzug allerdings zu einem aufwendigeren Satelliten-Entwurf führt.

Beide Astrium-Teams in Friedrichshafen und Stevenage waren und sind an den entsprechenden Aktivitäten beteiligt, die von der Europäischen Weltraumorganisation ESA für Sonnensystemforschung betrieben werden. Beispiele hierfür sind Rosetta, einem 2004 gestarteten Kometen-Orbiter und -Lander, und BepiColombo, einer 2013 zu startenden Merkursonde. Beide Missionen wurden bei Astrium in Friedrichshafen als Hauptauftragnehmer entwickelt. Weitere erfolgreiche Planeten-Orbiter sind MarsExpress und Venus Express.

Derzeit bereiten sich beide Teams gemeinsam auf die bevorstehende Marco Polo-Mission zur Rückführung von Asteroidengesteinsproben vor, die kürzlich als ein Kandidat im Rahmen des „Cosmic Vision“-Programms der ESA ausgewählt wurde. Bei Marco Polo handelt es sich um eine Mission, die voraussichtlich in Kooperation mit der japanischen Weltraumagentur JAXA durchgeführt wird.

Während bei Apophis die Gefahr eines Einschlags auf der Erde nur gering ist, muss damit gerechnet werden, dass Apophis nicht der einzige Asteroid bleibt, der der Erde gefährlich nahe kommt. Damit stellt die A-Track Mission eine Generalprobe zur Bewältigung von ähnlichen in den kommenden Jahren zu erwartenden Bedrohungen dar.

Die Planetary Society erklärt: „Sollte die Erde jemals einen gefährlichen Asteroiden abwehren müssen, wäre eine internationale Kooperation zum Schutz des Planeten unerlässlich. Dieser Geist der internationalen Kooperation wurde beispielhaft von den Teams verdeutlicht, die den zweiten und dritten Platz gewonnen haben.”

Die Planetary Society ist eine internationale Gruppe, die von Carl Sagan (http://www.planetary.org) mitgegründet wurde. Gemäß aktuellen Modellierungen wird Apophis im Jahr 2029 in einer Entfernung von 36.000 km die Erde passieren – näher als die geostationären Satelliten für globale Kommunikation...von denen viele von Astrium-Teams in Europa gebaut wurden.

Astrium-Missionen zur Untersuchung des erdnahen Asteroiden Apophis gewinnen internationale Preise

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