Talrige kampesten, mange sten, intet støv:MASCOTs zigzag kurs henover asteroiden Ryugu

Seks minutters frit fald, et blidt stød på asteroiden og derefter 11 minutters rebound, indtil den hviler. Det er sådan, i de tidlige timer den 3. oktober 2018, MASCOT-asteroidelanderens rejse begyndte på Asteroid Ryugu – et land fyldt med vidundere, mystik og udfordringer. Omkring 17 timers videnskabelig udforskning fulgte denne første 'gåtur' på den næsten 900 meter store asteroide. Landeren blev kommanderet og kontrolleret fra MASCOT Control Center ved German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) i Köln i nærværelse af videnskabelige hold fra Tyskland, Frankrig og Japan. MASCOT overgik alle forventninger og udførte sine fire eksperimenter flere steder på asteroiden. Aldrig før i rumflyvningens historie er et solsystemlegeme blevet udforsket på denne måde. Det har nu været muligt præcist at spore MASCOTs vej på Ryugus overflade på baggrund af billeddata fra den japanske Hayabusa2 rumsonde og landerens billeder og data.

"Denne succes var mulig takket være state-of-the-art robotteknologi, langsigtet planlægning og intensivt internationalt samarbejde mellem videnskabsmænd og ingeniører fra de tre rumnationer Japan, Frankrig og Tyskland, " siger Hansjörg Dittus, DLRs direktionsmedlem for rumforskning og -teknologi om denne milepæl i udforskningen af ​​solsystemet. "Vi er stolte af, hvordan MASCOT var i stand til at mestre sig vej over asteroiden Ryugu over kampesten og sten og sende så mange data om dens sammensætning tilbage til Jorden, siger DLR-formand Pascale Ehrenfreund.

MASCOT havde intet fremdriftssystem og landede i frit fald. Seks minutter efter adskillelse fra Hayabusa2, og efter afslutningen på en ballistisk bane, landingsmodulet fik sin første kontakt med asteroiden Ryugu. På overfladen, MASCOT bevægede sig gennem aktiveringen af ​​en tungstensvingarm, der blev accelereret og decelereret af en motor. Dette gjorde det muligt for MASCOT at blive flyttet til den 'korrekte' side eller endda udføre hop hen over asteroidens overflade. Tyngdekraftens attraktion på Ryugu er kun en 66, 500. af jordens, så det lille momentum, der blev givet, var nok:en teknologisk innovation til en usædvanlig form for mobilitet på en asteroideoverflade, der blev brugt for første gang i rumfartshistorien som en del af Hayabusa2-missionen.

Gennem en klippehave fuld af ru kampesten og ingen flade overflader

For at rekonstruere MASCOTs vej over overfladen af ​​Ryugu, kameraerne ombord på Hayabusa2-modersonden var rettet mod asteroiden. De optiske navigationskameraer (ONC) fangede landerens frie fald i flere billeder, opdagede sin skygge på jorden under flyvefasen, og endelig identificerede MASCOT direkte på overfladen i flere billeder. Mønstret af de utallige kampesten fordelt på overfladen kunne også ses i retning af den respektive horisont på skrå fotografier af landerens DLR MASCAM-kamera. Kombinationen af ​​disse oplysninger låste op for den unikke vej, som landeren sporede.

Efter det første påvirkning, MASCOT hoppede glat af en stor blok, rørte jorden omkring otte gange, og befandt sig derefter i en hvilestilling, der var ugunstig for målingerne. Efter at have kommanderet og udført en specielt forberedt korrektionsmanøvre, MASCOT standsede igen. Den nøjagtige placering af denne anden position er stadig ved at blive fastlagt. der, landeren gennemførte detaljerede målinger i løbet af en asteroide dag og nat. Dette blev efterfulgt af en lille 'mini-move' for at give MicrOmega-spektrometeret endnu bedre betingelser for at måle sammensætningen af ​​asteroidematerialet.

Endelig, MASCOT blev sat i gang en sidste gang til et større spring. På det sidste sted udførte den nogle flere målinger, før den tredje nat på asteroiden begyndte, og kontakten med Hayabusa2 gik tabt, da rumskibet var flyttet ud af synsvidde. Det sidste signal fra MASCOT nåede modersonden kl. 21:04 CEST. Missionen var forbi. "Vi forventede mindre end 16 timers batterilevetid på grund af den kolde nat, siger MASCOT-projektleder Tra-Mi Ho fra DLR Institute of Space Systems. "Trods alt, vi var i stand til at betjene MASCOT i mere end en ekstra time, selv indtil radioskyggen begyndte, hvilket var en stor succes." Under missionen, holdet kaldte MASCOTs landingssted (MA-9) 'Alice's Wonderland', efter den eponyme bog af Lewis Carroll (1832-1898).

Et sandt eventyrland

Efter at have rekonstrueret begivenhederne, der fandt sted på asteroiden Ryugu, forskerne er nu i gang med at analysere de første resultater fra de indhentede data og billeder. "Det, vi så på afstand, gav os allerede en idé om, hvordan det kunne se ud på overfladen, " rapporterer Ralf Jaumann fra DLR Institute of Planetary Research og videnskabelig direktør for MASCOT-missionen. "Faktisk, det er endnu skørere på overfladen end forventet. Alt er dækket af ru blokke og overstrøet med kampesten. Hvor kompakte disse blokke er, og hvad de er sammensat af, vi ved det stadig ikke. Men det mest overraskende var, at der ingen steder findes store ophobninger af fint materiale – og det havde vi ikke forventet. Vi skal undersøge dette i de næste par uger, fordi den kosmiske forvitring faktisk skulle have produceret fint materiale, " fortsætter Jaumann.

"MASCOT har leveret præcis, hvad vi forventede:en 'udvidelse' af rumsonden på overfladen af ​​Ryugu og direkte målinger på stedet, " siger Tra-Mi Ho. Nu er der målinger over hele spektret, fra teleskoplyskurver fra Jorden til fjernmåling med Hayabusa2 til de mikroskopiske fund af MASCOT. "Dette vil være af enorm betydning for karakteriseringen af ​​denne klasse af asteroider, " understreger Jaumann.

Ryugu er en C-type asteroide - en kulstofrig repræsentant for de ældste kroppe i det fire og en halv milliard år gamle solsystem. Det er en 'primordial' byggesten til planetdannelse, og en af ​​17, 000 kendte jordnære asteroider.

På jorden, der er meteoritter med en sammensætning, der kunne ligne Ryugus, som findes i Murchison Range, Australien. Imidlertid, Matthias Grott fra DLR Institute of Planetary Research og ansvarlig for radiometereksperimentet MARA er skeptisk med hensyn til, om disse meteoritter faktisk er repræsentative for Ryugu med hensyn til deres fysiske egenskaber:"Meteoritter som dem, der findes i Murchison, er ret massive. vores MARA-data tyder på, at materialet på Ryugu er lidt mere porøst. Undersøgelsen er lige begyndt, men det er plausibelt at antage, at små fragmenter af Ryugu ikke ville overleve indtrængen i Jordens atmosfære intakt."

Om Hayabusa2-missionen og MASCOT

Hayabusa2 er en japansk rumfartsorganisation (Japan Aerospace Exploration Agency; JAXA) mission til den jordnære asteroide Ryugu. Den tysk-franske lander MASCOT ombord på Hayabusa2 er udviklet af det tyske luftrumscenter (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) og bygget i tæt samarbejde med det franske rumagentur CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). DLR, Institut d'Astrophysique Spatiale og det tekniske universitet i Braunschweig har bidraget med de videnskabelige eksperimenter om bord på MASCOT. MASCOT-landeren og dens eksperimenter drives og kontrolleres af DLR med støtte fra CNES og i konstant interaktion med Hayabusa2-teamet.

DLR Institute of Space Systems i Bremen var ansvarlig for at udvikle og teste landeren sammen med CNES. DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems i Braunschweig var ansvarlig for landerens stabile struktur. DLR Robotics and Mechatronics Center i Oberpfaffenhofen udviklede svingarmen, der gør det muligt for MASCOT at hoppe på asteroiden. Das DLR Institute of Planetary Research i Berlin bidrog med MASCAM-kameraet og MARA-radiometeret. Asteroidelanderen overvåges og betjenes fra MASCOT Control Center i Microgravity User Support Center (MUSC) på DLR-stedet i Köln.