Hayabusa 2

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Hayabusa 2

Hayabusa 2
NSSDC ID 2014-076A
Missions­ziel Asteroid(162173) RyuguVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber Japan Aerospace Exploration AgencyJAXAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Träger­rakete H-IIA-202 F-26Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Startmasse 600 kgVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startmasse
Instrumente
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Instrumente

Probenentnahmesystem
Erdrückkehrkapsel (ERC)
Impactor
AMICA –Multispektral-Kamera
LIDAR–Laser-Entfernungsmesser
NIRS –Spektrometerimnahen Infrarotbereich
Wärmebildkamera
MASCOT-Asteroidenlander
2MINERVA-Landungsroboter

Verlauf der Mission
Startdatum 3. Dezember 2014, 04:22UTC[1]Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startdatum
Startrampe TanegashimaVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
Enddatum 2031Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Enddatum
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Verlauf
 
 3. Dezember 2014 Start
 
 3. Dezember 2015 1. Swing-by an der Erde
 
 27. Juni 2018 Sonde erreicht eine Position 20 km über der Asteroidenoberfläche
 
 22. September 2018 Landung von Rover-1A und Rover-1B
 
 3. Oktober 2018 Landung von MASCOT
 
 22. Februar 2019 Erste Bodenproben-Entnahme
 
 5. April 2019 Abschuss des Impactors
 
 11. Juli 2019 Zweite Bodenproben-Entnahme
 
 2. Oktober 2019 Aussetzen von Rover-2[2]
 
 13. November 2019 Rückstart zur Erde
 
 5. Dezember 2020 2. Swing-by an der Erde, Landung Proben-Kapsel auf der Erde. Ende Primärmission
 
 Juli 2026 Flyby an 2001 CC 21
 
 Dezember 2027 3. Swing-by an der Erde
 
 Juni 2028 4. Swing-by an der Erde
 
 2031 Ankunft bei 1998 KY26
 

Die AsteroidenmissionHayabusa 2(japanischはやぶさ2,daher ist auch die SchreibweiseHayabusa2verbreitet, deutsch:Wanderfalke2) ist ein Projekt der japanischen WeltraumagenturJAXAfür einen Flug zumAsteroiden(162173) Ryuguund zurück. Die Sonde wurde 2014 gestartet; ihreProbenrückführungskapsellandete am 5. Dezember 2020 wieder auf der Erde. Die Sonde selbst fliegt weiter zu dem Asteroiden1998 KY26,den sie im Jahr 2031 passieren soll. Hayabusa 2 ist die Nachfolgemission der erfolgreichen RaumsondeHayabusa(Muses-C). Gebaut wurde Hayabusa 2, wie auch ihre Vorgängerin Hayabusa, von der japanischenNEC Corporation.[3]Ziel ist es, aus den Erfahrungen von Hayabusa zu lernen, die trotz zahlreicher technischer Probleme nach dem Abschluss der Erkundungen des Asteroiden(25143) Itokawaerfolgreich zur Erde zurückgekehrt war.[4]

Antrieb

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Hayabusa 2 ist mit einem neu entwickeltenIonenantriebnamensmu-10ausgestattet.

Schema der Funktion des Ionenantriebs mu-10 für Hayabusa 2

Kommunikation

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Die Sonde hat mehrere separate Antennen: Eine Mittelgewinnantenne und eine Hochgewinnantenne für X-Band, eine Mittelgewinnantenne und eine Hochgewinnantenne für Ka-Band. Die Kommunmikation im Ka-Band geschah zu Beginn der Mission mangels eigener Empfangsmöglichkeit über dasDSN.Seit im März 2021 dieMisasa Deep Space Stationeröffnet wurde, können die Signale auch von dieser Antenne empfangen werden.

Aufruf zur Teilnahme an der Mission

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Wie schon bei der ersten Hayabusa-Mission ermöglichte die japanische Weltraumagentur unter dem Motto „Let’s meet with Le Petit Prince! Million Campaign 2 “[5]die Teilnahme an dem Raumflug. Für diese Aktion konnten Interessierte ihre Namen und kurze Botschaften an die JAXA schicken, die dann auf speziellen Speicherchips mit der Sonde auf die Reise gingen. Ein Chip, der nur Namen enthält, sollte mit dem Zielmarkierer auf dem Asteroiden verbleiben; ein weiterer Chip, der auch Botschaften und Illustrationen speichert, sollte mit der Rückkehrkapsel wieder zur Erde zurückkommen.[6]

Finanzierung

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Nach dem Teilerfolg von Hayabusa begann JAXA 2007 mit Untersuchungen für eine mögliche Nachfolgemission.[7]Im Juli 2009 präsentierte Makoto Yoshikawa (heutiger Missionsleiter von Hayabusa 2) die „Hayabusa Follow-on Asteroid Sample Return Missions “. Im August 2010 erhielt JAXA die Genehmigung der japanischen Regierung, mit der Entwicklung von Hayabusa 2 zu beginnen. Die Kosten für das Projekt wurden im Jahr 2010 mit 16,4 Milliarden Yen (ca. 123 Millionen Euro) veranschlagt.[8][9]

Rover

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Hayabusa 2 hatte vier kleineRoveran Bord:[10]

  • Rover-1A und Rover-1B, die in einem gemeinsamen Container/Lander namensMINERVA-II-1 (3,3 kg) transportiert wurden. Sie sind von identischer Bauweise, haben eine Masse von je 1,1 kg und haben eine zylindrische Form mit 18 cm Durchmesser und 7 cm Höhe. Sie sind beide mit je einerStereokamera,einerWeitwinkelkameraundThermometernausgestattet. Ihre Energie erhalten sie mittelsSolarzellenundSuperkondensatoren.
  • ROVER-2, der in dem Container/Lander MINERVA-II-2 transportiert wurde. Er hat eine Masse von etwa 1 kg und hat die Form eines achteckigen Prismas mit 15 cm Durchmesser und 16 cm Höhe. Er ist mit zwei Kameras, einem Thermometer und einemBeschleunigungssensorsowieLEDsim optischen und UV-Lichtbereich ausgerüstet. Damit sollten umherschwebende Staubpartikel beleuchtet und detektiert werden. ROVER-2 besitzt vier Systeme zur Fortbewegung. Auch ROVER-2 hat Solarzellen zur Energieversorgung.
  • Mobile Asteroid Surface Scout(MASCOT), ein Lander und Rover von etwa 9,6 kg Masse mit den etwaschuhkartongroßenAbmessungen29,5 cm × 27,5 cm × 19,5 cm.Er trägt eine Nutzlast von ungefähr 3 kg und ist mit einemInfrarotspektrometer,einemMagnetometer,einemRadiometerund einer Weitwinkelkamera ausgestattet. Seine äußere Hülle besteht aus einerCFK-Sandwichplattenstruktur.Seine Energie bezog MASCOT aus einer nichtaufladbaren Batterie, die dem Rover etwa 17 Stunden Betrieb ermöglichte.[11]

Alle vier Rover besitzen wegen der niedrigen Gravitation des Asteroiden keine Räder zur Fortbewegung, sondern Schwungmassen für eine springende Fortbewegung. Rover-1A und Rover-1B konnten bis zu 15 Meter weit springen (wobei ein Sprung 15 Minuten dauern konnte);[12]MASCOT sprang 10 bis 70 Meter weit. Die Rover sendeten ihre Daten an die Raumsonde, die sie wiederum zur Erde weiterfunkte.

Beteiligte

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Der HauptauftragnehmerNECbaute die 590 kg schwere Raumsonde, dasKa-Band-Kommunikationssystem und eineKamera für den mittleren Infrarotbereich.[13]

Rover-1A und Rover-1B wurden von der JAXA und derUniversität Aizu(Japanisch: Sẽ tân đại học ) entwickelt, ROVER-2 von einem Konsortium verschiedener Universitäten unter der Leitung derUniversität Tōhoku.MASCOT wurde federführend vomDeutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt(DLR) in Kooperation mit der französischen RaumfahrtagenturCNESund der JAXA entwickelt. Die CNES entwickelte das Infrarotspektrometer von MASCOT, mit dessen Hilfe die Zusammensetzung der Asteroidenoberfläche untersucht werden soll. DasMagnetfeldsollte durch ein Magnetometer derTU Braunschweigvermessen werden. Das Institut für Planetenforschung des DLR stellte die Weitwinkelkamera und das Radiometer bereit. Außerdem stellt das DLR Kapazitäten der 30-Meter-Deep-Space-Antenne derSatellitenbodenstation Weilheimfür die Datenübertragung zur Verfügung.

Mission

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Start und Missionsplan

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Hayabusa 2

Hayabusa 2 wurde am 3. Dezember 2014 mit einerH-IIA-Raketegestartet.[1]Die Rakete hatte drei weitere Nutzlasten. Eine war PROCYON, eine kleine 75 kg schwere Sonde mit Ionenantrieb, die bis 2016 zum Asteroiden 1858512000 DPfliegen sollte, aber ihr Ziel nicht erreichte, weil der Ionenantrieb versagte. Eine weitere Nutzlast war Shin’en 2, ein ungefähr 15 kg schweres, von Studierenden gebautes, ungefähr kugelförmiges Radioexperiment mit einem Durchmesser von knapp 50 cm undARTSAT2-DESPATCH.

Das Ziel für Hayabusa 2 war einerdnahes Objekt,der Asteroid(162173) Ryugu.Nach der Ankunft am Asteroiden sollte zunächst die Oberfläche des Himmelskörpers vermessen werden. In einem zweiten Schritt sollten dann zwei MINERVA-II-Landungsroboter und der Asteroidenlander MASCOT zum Einsatz kommen.

Die Sonde nahmBodenprobenauf.[14]Die Sonde näherte sich dazu am 21. Februar 2019 dem Asteroiden, bis ein spezieller Trichter(sampling horn)die Oberfläche berührte. Im Moment des Aufsetzens wurde eineprojektilbildende Ladungaus 5 GrammTantalmit 300 m/s auf die Oberfläche abgefeuert und herausgesprengtes Material mit dem Trichter eingefangen.

Animation der SCI-Bereitstellung und Probenahme aus dem resultierenden Krater

Für die Entnahme von Material aus tieferen Schichten des Asteroiden, das derWeltraumverwitterungweniger ausgesetzt ist, wurde am 5. April 2019 ein größeres Projektil abgefeuert.[15]DerSmall Carry-on Impactor(SCI) besteht aus einemKupferprojektilvon 2,5 kg Masse, das aus einer Höhe von etwa 500 Metern mit einerHohlladungvon 4,5 kg plastifiziertemOktogenauf Ryugu abgefeuert wurde. Die Sonde entließ dabei eine Kamera, DCAM3, die die Stelle desImpaktsbeobachtete, während sie selbst zur gegenüberliegenden Seite des Asteroiden flog, um nicht von herausgesprengtem Material getroffen zu werden. In den folgenden Wochen flog die Sonde zum etwa 2 Meter großen Impaktkrater und entnahm freigelegtes Material mit einem Greifarm.

Nach dem Abschluss der Mission blieben die Lander und Rover auf dem Asteroiden zurück. Die Raumsonde hingegen kehrte mit den Bodenproben zur Erde zurück.[16][17][18][19]

Ankunft beim Asteroiden

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Die Sonde konnte Ryugu zum ersten Mal am 26. Februar 2018 mit Hilfe der KameraONC-Taus ungefähr 1,3 Millionen Kilometern Entfernung erfassen.[20]Am 27. Juni 2018 wurde die Annäherung an den Asteroiden auf 20 km gemeldet. Die Sonde machte Messungen und suchte nach einem geeigneten Landeplatz für den Lander.[21]Um die Gravitation zu testen, näherte sich die Sonde dem Asteroiden bis zum 6. August auf eine Entfernung von 850 Metern.[22]

Der Astrophysiker und MusikerBrian Mayerstellte eine 3-D-Aufnahme des Asteroiden aus zwei verschiedenen Aufnahmen vom 25. Juni 2018.[23]

Einsatz der Rover und Lander

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Wie die JAXA am 22. September 2018 bekanntgab, konnten die beiden MINERVA-II-Roboter Rover-1A und Rover-1B erfolgreich auf der Oberfläche abgesetzt werden. Dazu näherte sich Hayabusa 2 der Oberfläche des Asteroiden bis auf eine Distanz von 55 Metern und entfernte sich dann wieder auf eine Position in etwa 20 Kilometern Höhe. Ryugu war zu diesem Zeitpunkt rund 280 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Die Rover dienten der Vorbereitung der Landung von MASCOT mittels fotografischer Aufnahmen und Temperaturmessungen.[24][25]Beide Landungen glückten und die Rover konnten erfolgreich Bilder und andere Daten übertragen.[14]

Zwölf Tage darauf wurde MASCOT aus einer Höhe von 51 Metern zum Asteroiden Ryugu entlassen, setzte etwa 20 Minuten später auf[26]und unternahm seine rund 17-stündige Operation, während der er drei Sprungbewegungen ausführte. Auch MASCOT sendete Bilder und Daten.[27]

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Der vierte Rover, MINERVA-II 2, sollte Ende September 2019 landen. Bei der Separation ging die Kontrolle über den Rover verloren und er zerschellte Anfang Oktober auf dem Asteroiden, nachdem im Anflug noch Experimente ausgeführt wurden.

Rückkehr der Probenkapsel zur Erde

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Am 13. November 2019 verließ die Sonde ihre Umlaufbahn um den Asteroiden und begann ihren Rückflug zur Erde. Wenige Stunden bevor Hayabusa 2 an der Erde vorbeiflog, trennte sie am 5. Dezember 2020 um 05:30 UTC ihre Probenkapsel ab. Die Kapsel trat mit 12 km/s in dieErdatmosphäreein. Sie löste in etwa 10 km Höhe einenFallschirmaus, der die Ortung der Kapsel perRadarerlaubt, und begann ein Positionssignal zu senden. Die Probenkapsel landete planmäßig in derWoomera Test RangeinAustralien.

Die Proben wurden unter anderem imExtraterrestrial Sample Curation Centerder JAXA analysiert. Es fanden sich mehr als 10 verschiedene Typen vonAminosäuren.[28][29][30]

Extended Mission

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Im Rahmen einer Extended Mission soll Hayabusa 2 zwei weitere Asteroiden erforschen. Im Juli 2027 soll die Sonde am Asteroiden2001 CC21vorbeifliegen. Danach soll sie zweiSwing-by-Manöver an der Erde ausführen, um im Juli 2031 den erdnahen Asteroiden1998 KY26zu erreichen.[31]

Auszeichnungen

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Weiterführende Literatur

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Commons:Hayabusa 2– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑abJapanese H-IIA kicks off Hayabusa 2’s asteroid mission.In:nasaspaceflight.3. Dezember 2014,abgerufen am 3. Dezember 2014(englisch).
  2. ↑Twitter-Nachrichtvon HAYABUSA2@JAXA, 2. Oktober 2019.
  3. ↑Takashi Kamiguri, Asahi Shimbun:Engineers seek smoother space journey for Hayabusa 2.9. Juni 2012.
  4. ↑Planetary Protection of Hayabusa-2 Mission, a Sample Return from 1999 JU3, C-type NEO.(Mementovom 5. März 2016 imInternet Archive). (PDF; 13,4 MB), NASA Planetary Protection Subcommittee 2012.
  5. ↑Asteroid Explorer “Hayabusa2”. Name and Message Campaign. Let’s meet with Le Petit Prince! Million Campaign 2.In:jaxa.jp.29. März 2013, archiviert vomOriginal(nicht mehr online verfügbar) am13. April 2013;abgerufen am 3. Oktober 2018.
  6. ↑Stefan Deiters:Hayabusa 2. Namen sollen zu Asteroid 1999 JU3 mitreisen.In:astronews.25. April 2013,abgerufen am 16. August 2013.
  7. ↑Keiji Tachikawa – The President’s New Year Interview, 2007.In:jaxa.jp.Archiviert vomOriginal(nicht mehr online verfügbar) am5. Februar 2012;abgerufen am 24. September 2018.
  8. ↑Asteroid probe, rocket get nod from Japanese panel.In:SpaceflightNow.11. August 2010,abgerufen am 24. September 2018.
  9. ↑Wendy Zukerman:Hayabusa2 will seek the origins of life in space.In:NewScientist.18. August 2010,abgerufen am 24. September 2018.
  10. ↑Paul Rincon:Hayabusa-2: Japan’s rovers ready for touchdown on asteroid.In:BBC.20. September 2018,abgerufen am 3. Oktober 2018.
  11. ↑DLR:Three hops in three asteroid days – MASCOT successfully completes the exploration of the surface of asteroid Ryugu.In:DLR Portal.5. Oktober 2018 (dlr.de).
  12. ↑Touchdown! Japan’s Hayabusa2 spacecraft releases MASCOT lander on asteroid Ryugu.In:firstpost.Tech2, 3. Oktober 2018,abgerufen am 3. Oktober 2018(amerikanisches Englisch).
  13. ↑Japan’s next asteroid probe approved for development.In:SpaceflightNow.29. Januar 2012,abgerufen am 24. September 2018.
  14. ↑abHayabusa-2: Japan’s rovers send pictures from asteroid.In:BBC.22. September 2018,abgerufen am 3. Oktober 2018.
  15. ↑Japan’s Hayabusa 2 probe releases ‘bomb’ at asteroid.In:spaceflightnow.5. April 2019,abgerufen am 6. April 2019(englisch).
  16. ↑[1]
  17. ↑Hüpfendes Messgerät nimmt erstmals Bodenproben auf einem Asteroiden.In:ingenieur.de.19. Juni 2013,abgerufen am 16. August 2013.
  18. ↑Tra-Mi Ho (Projektleiterin):MASCOT: Asteroidenlander mit Orientierungssinn.In:DLR.de.1. Oktober 2012,abgerufen am 18. August 2018.
  19. ↑Takanao Saiki, Hirotaka Sawada, Chisato Okamoto, Hajime Yano, Yasuhiko Takagi, Yasuhiro Akahoshi, Makoto Yoshikawa:Small carry-on impactor of Hayabusa2 mission.In:Acta Astronautica.Band84,März 2013,ISSN0094-5765,S.227–236,doi:10.1016/j.actaastro.2012.11.010(online).
  20. ↑Hayabusa2 has detected Ryugu.In:JAXA.de.Japan Aerospace Exploration Agency, 1. März 2018,abgerufen am 22. September 2018.
  21. ↑„Hayabusa-2 “erreicht ihr Ziel.In:ORF.at.27. Juni 2018,abgerufen am 27. Juni 2018.
  22. ↑Hayabusa 2 probe gets a closer look at asteroid amid landing preps.In:spaceflightnow.15. August 2018,abgerufen am 17. August 2018.
  23. ↑Stereo image of asteroid Ryugu by Dr Brian May.In:hayabusa2.jaxa.jp.4. Juli 2018,abgerufen am 22. September 2018.
  24. ↑Zwei japanische Kleinroboter landen auf Asteroid Ryugu.In:derStandard.at.22. September 2018,abgerufen am 22. September 2018.
  25. ↑Raumsonde setzt zwei Roboter auf Asteroiden ab.In:Spiegel.de.22. September 2018,abgerufen am 22. September 2018.
  26. ↑Christoph Seidler:Asteroidenmission „Mascot “. Der Schuhkarton ist gelandet.Spiegel Online,3. Oktober 2018.
  27. ↑DLR:Three hops in three asteroid days – MASCOT successfully completes the exploration of the surface of asteroid Ryugu.In:DLR Portal.5. Oktober 2018 (dlr.de).
  28. ↑https:// hou.usra.edu/meetings/lpsc2022/pdf/1781.pdf
  29. ↑https:// space /asteroid-ryugu-samples-analysis-hyabusa2
  30. ↑Eizo Nakamura, Katsura Kobayashi, Ryoji Tanaka, Tak Kunihiro, Hiroshi Kitagawa:On the origin and evolution of the asteroid Ryugu: A comprehensive geochemical perspective.In:Proceedings of the Japan Academy, Series B.Band98,Nr.6,2022,S.227–282,doi:10.2183/pjab.98.015(jst.go.jp[abgerufen am 4. Juli 2022]).
  31. ↑Asteroid explorer, Hayabusa2, reporter briefing, September 15, 2020, JAXA Hayabusa2 Project
  32. ↑Remise du Prix international d’astronautique 2020
RaumsondenzuKometenundAsteroiden
Gestartete Missionen:

ISEE-3/ICE(1978) | Vega(1984) | Sakigake(1985) | Giotto(1985) | Suisei(1985) | Galileo(1989) | Clementine(1994) | NEAR(1996) | Deep Space 1(1998) | Stardust(1999) | Contour(2002) | Hayabusa(2003) | Rosetta(2004) | Deep Impact(2005) | New Horizons(2006) | Dawn(2007) | Chang’e 2(2010) | Hayabusa 2(2014) | Osiris-Rex(2016) | Lucy(2021) | DART(2021) | Near-Earth Asteroid Scout(2022) | Psyche(2023) | Hera(2024)

Kursivgeschriebene Missionen sind aktiv.

Geplante Missionen:

Odin(2024) | Destiny Plus(2025) | Tianwen-2(2025) | Comet Interceptor(2029)

Gestrichene Missionen:

NEAP| Don Quijote| New Asteroid Initiative

Überblick:Chronologie der Raumsonden zu Kometen und Asteroiden
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