Gesundheit: Der japanische Falke

Im Schleichtempo von nur zehn Metern pro Sekunde nähert sich gegenwärtig die japanische Raumsonde Hayabusa dem rund 600 Meter großen Asteroiden Itokawa. Das Raumfahrzeug soll erstmalig Bodenproben von einem Asteroiden einsammeln und zur Erde zurückbringen. Gelingt die Mission, so ist dies der bislang größte Erfolg in der japanischen Raumfahrtgeschichte.

Hayabusa ist das japanische Wort für Falke – und wie ein solcher soll sich die Sonde im Dezember auf den Asteroiden herabstürzen. Doch vorerst lässt es die Sonde gemächlich und vorsichtig angehen. Denn der Anflug auf Itokawa ist schwierig. Da exakte Form und Größe des Asteroiden nicht bekannt sind, muss die Sonde ihren Abstand mit einem Lasermessgerät und einer Kamera ständig neu bestimmen. Anhand dieser Daten wird dann die Bahn korrigiert.

Dabei setzen die Japaner erstmals ein autonomes Navigationssystem ein. Denn für Steuerkommandos von der Erde ist die Entfernung – und damit die Laufzeit der Funksignale – mit über 330 Millionen Kilometern viel zu groß. Die Sonde muss also anhand der Messdaten selbstständig die optimale Flugbahn berechnen und über Bahnkorrekturen entscheiden.

Langsam verringert Hayabusa während des Anflugs die Geschwindigkeit weiter, um schließlich Mitte September in etwa 20 Kilometern Höhe über dem Asteroiden zu „parken“. Denn in eine richtige Umlaufbahn um den kosmischen Kleinkörper kann die Sonde nicht einschwenken – die Schwerkraft von Itokawa ist viel zu schwach, um die Sonde auf einer engen Bahn zu halten. Stattdessen gleicht Hayabusa ihre Geschwindigkeit genau an den Himmelskörper an und begleitet ihn in konstantem Abstand auf seiner Bahn um die Sonne.

Der Asteroid dreht sich alle zwölf Stunden einmal um sich selbst – und damit unter der Sonde hindurch. „Diese Rotation ermöglicht uns die Fernbeobachtung aus der Parkposition“, erklärt der Projektmanager der Hayabusa-Mission Jun Kawaguchi. So kann die Sonde also die gesamte Oberfläche von Itokawa untersuchen und fotografieren, ohne den Himmelskörper zu umkreisen.

Ende September nähert sich Hayabusa Itokawa dann weiter bis auf sieben Kilometer und nimmt dort ihre endgültige Beobachtungsposition ein. Neben einer Kamera mit mehreren Farbfiltern und einem Laser-Höhenmessgerät ist Hayabusa mit einem Infrarot- und einem Röntgenfluoreszenz-Spektrometer ausgestattet. Diese beiden Messgeräte erlauben es den Forschern, die chemische Beschaffenheit der Oberfläche des Himmelskörpers zu analysieren. Anhand der zur Erde gefunkten Messdaten und Bilder wählen die Forscher dann drei besonders interessante Stellen zur Entnahme von Bodenproben aus.

Voraussichtlich Ende November ist es dann so weit: Der Weltraumfalke stößt auf den Asteroiden hinab. Während des Landeanflugs wirft Hayabusa einen etwa kaffeekannengroßen Kanister ab. „Minerva“, so sein Name, ist ein mit Sonnenenergie betriebener Miniroboter, der autonom in zehn Meter hohen Sprüngen über die Oberfläche hüpfen und bis zu zwei Tage lang Bilder und Temperaturdaten zur Erde senden soll. Hayabusa nähert sich unterdessen weiter der Oberfläche von Itokawa, bis eine trichterförmige Vorrichtung am unteren Ende der Sonde den Boden berührt.

Die Entnahme von Bodenproben ist nicht einfach. Bei einer Schwerkraft, die nur ein Siebenhundertfünzigtausendstel der irdischen Gravitation beträgt, würde jeder Versuch, den Boden mit einem Werkzeug zu bearbeiten, die Sonde ins All zurückstoßen. Stattdessen feuert Hayabusa ein kleines Projektil in die Oberfläche hinein. Durch den Aufprall werden, so hoffen die Forscher, winzige Bruchstücke des Asteroiden herausgeschleudert und dann von dem Trichter aufgefangen. Bis zu drei Mal soll Hayabusa diese Prozedur an unterschiedlichen Stellen des Asteroiden wiederholen. Dann wird der Behälter mit den eingefangenen Bruchstücken hermetisch verschlossen und Hayabusa macht sich auf den langen Rückweg zur Erde.

Ende 2007 fliegt die Sonde an der Erde vorbei und wirft den Behälter mit den Proben ab, der dann in der Nähe von Woomera in Südaustralien am Fallschirm zur Erde schwebt. Mit nicht mehr als einem Kubikzentimeter Asteroidenmaterie rechnen die Wissenschaftler, gerade einmal ein Teelöffel voll. Doch diese Menge könnte ausreichen, um das Bild vom Asteroidengürtel zu revolutionieren.

„Erstmals könnten wir damit die Lücke überbrücken, die zwischen erdgebundenen Beobachtungen von Asteroiden und Laboranalysen von Meteoriten klafft“, erläutert Hajime Yano vom japanischen Institut für Weltraumforschung. Dadurch ließen sich dann viele Meteoriten ihren Ursprungsasteroiden zuordnen. Zwar bräuchte man für ein vollständiges Bild eigentlich Bodenproben von vielen unterschiedlichen Asteroiden, erklärt Yano.

Aber da Itokawa von seiner Beschaffenheit her zur wichtigsten Gruppe der Asteroiden gehört, hoffen die Forscher trotzdem auf wichtige neue Erkenntnisse über die Entstehungszeit des Sonnensystems.