OSIRIS-REx

Raumsonde

OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer)[1] ist eine Raumsonde der NASA, die am 8. September 2016 mit einer Atlas-V-Rakete gestartet wurde, um vom Asteroiden (101955) Bennu Proben zur Erde zurückzubringen.[2] Bennu ist ein erdnaher Asteroid vom – häufigsten – C-Typ, der kohlenstoffreich ist und deshalb eine dunkle Oberfläche besitzt. Bennu hat einen Durchmesser von 494 m.[3]

OSIRIS-REx

OSIRIS-REx im Anflug auf (101955) Bennu
(künstlerische Darstellung)
NSSDC ID 2016-055A
Missions­ziel Asteroid (101955) BennuVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber National Aeronautics and Space AdministrationNASA NASAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Hersteller Lockheed MartinVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Hersteller
Träger­rakete Atlas V (411)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Aufbau
Startmasse 2110 kg (davon 1230 kg Treibstoff)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startmasse
Verlauf der Mission
Startdatum 8. September 2016Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startdatum
Startrampe Cape Canaveral, LC-41Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
Enddatum 24. September 2023 (geplant)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Enddatum
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Verlauf
 
8. September 2016 Start
 
22. September 2017 Swing-by an der Erde
 
August 2018 Bennu in Kamerareichweite der Sonde
 
Oktober 2018 Beginn der Erforschung von Bennu
 
3. Dezember 2018 Bennu erreicht
 
31. Dezember 2018 in Orbit
 
20. Oktober 2020 Probenentnahme
 
10. März 2021 Verlassen des Asteroiden
 
24. September 2023 Geplant: Abwurf und Landung der Rückkehrkapsel, die Sonde verbleibt in einem Sonnenorbit
 

Nach New Horizons und Juno ist OSIRIS-REx die dritte Raumsonde des New-Frontiers-Programms. Die Entscheidung für die Mission wurde am 25. Mai 2011 bekannt gegeben, nachdem sie sich in einem Auswahlverfahren gegen einen Venus-Lander durchgesetzt hatte, der die Atmosphäre und eine Bodenprobe untersuchen soll (Venus In-Situ Explorer), und gegen eine Sonde, die Materialproben aus dem Südpol-Aitken-Becken des Mondes zur Erde bringen sollte (MoonRise).[4] Die Sonde wurde vom US-amerikanischen Technologiekonzern Lockheed Martin gebaut und im Oktober 2015 fertiggestellt und danach umfangreich getestet.[5]

MissionsverlaufBearbeiten

Animation zur Mission
 
Animation einer Bildserie, die von OSIRIS-REx am 25. November 2018 aus etwa 80 km Entfernung von Bennu aufgenommen wurde und eine volle Umdrehung des Asteroiden zeigt

OSIRIS-REx wurde am 8. September 2016 gestartet. Ein Jahr nach dem Start flog sie am 22. September 2017 für ein Swing-by wieder in 17.000 km Entfernung an der Erde vorbei, am 3. Dezember 2018 erreichte sie den Asteroiden Bennu.[6]

Am 31. Dezember 2018 trat die Sonde in den Orbit ein, in dem sie im Abstand von etwa 1,75 km vom Asteroidenkern dessen Oberfläche hochauflösend kartieren[7][8] und den Jarkowski-Effekt messen soll (den Einfluss der unterschiedlich starken Erwärmung der Asteroidenoberfläche auf den Bahnverlauf des Asteroiden). Für einen Orbit braucht die Sonde zirka 62 Stunden. Bennu ist das kleinste Objekt im All, das je von einer Sonde umkreist wurde, und so nah wurde zudem noch kein Himmelskörper umkreist. Den bislang kürzesten Abstand hatte im Mai 2016 die Sonde Rosetta bei ihrer Umkreisung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko in einer Entfernung von 7 km.

Während der etwa 500 Tage dauernden Beobachtungsphase wurde die Umlaufbahn schrittweise bis auf 700 m abgesenkt. Jeder Quadratzentimeter des Asteroiden wurde gescannt, auch um einen geeigneten Platz für die Materialprobenentnahme zu finden.[7] Dazu näherte sich OSIRIS-REx am 20. Oktober 2020 dem Asteroiden bis auf wenige Meter, klappte eine Art Roboterarm namens TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) aus, berührte die Oberfläche des Asteroiden etwa fünf Sekunden lang und stieß dabei unter Druck gesetzten Stickstoff aus, um Probenmaterial aufzuwirbeln und einzufangen.[9] Bei der Probenentnahme drang der Entnahmekopf ca. 50 cm in die Oberfläche des Asteroiden ein.[10]

Geplant war, mindestens 60 g Regolith-Gestein und zusätzlich 26 cm³ feinkörnigen Oberflächenstaub einzusammeln.[11][12] Die tatsächlich gesammelte Menge sollte mit Hilfe von Kamerabildern und Trägheitsversuchen mit der beladenen Sonde abgeschätzt werden. Falls sich die Menge als zu klein erwiesen hätte, wäre ein zweiter Versuch an einer anderen, bereits im Vorfeld ausgewählten Stelle auf dem Himmelskörper möglich gewesen.[13]

Die Kamerabilder genügten jedoch, um sicherzugehen, dass mehr als die gewünschte Mindestmenge von 60 g eingesammelt worden und somit ein zweites solches Manöver nicht mehr notwendig war.[14] Nach der Entnahme ließ man die Sonde zunächst langsam auf bis etwa 2200 km Entfernung zu Bennu wegdriften, um dann ab Mitte Januar 2021 die Entfernung wieder langsam zu reduzieren. Am 6. März 2021 soll im Abstand von etwa 250 km ein zweites Annäherungsmanöver durchgeführt werden, das die Sonde nochmals bis auf etwa 3,8 km an der Probenentnahmestelle vorbeiführen soll.[veraltet] Dabei sollen unter anderem hochaufgelöste Bilder der Nightingale getauften Entnahmestelle aufgenommen werden, um damit die Auswirkungen der Entnahme auf die Oberfläche untersuchen zu können.[10]

Am 10. Mai 2021 wurde die Rückreise zur Erde durch eine Zündung der Haupttriebwerke eingeleitet. Im September 2023 wird die ähnlich wie die Sonde Stardust aufgebaute Rückkehrkapsel in Erdnähe abgesetzt werden, die dann am 24. September 2023 auf der Utah Test and Training Range landen soll.[14] Nach dem Absetzen der Rückkehrkapsel wird die Sonde eine weitere Kursänderung vornehmen und in einen Sonnenorbit einschwenken.[15]

 
A Rückkehrkapsel, B TAGSAM, C Sondenkörper, D Solarmodule, E Parabolantenne;
f Triebwerke, g Sternsensoren, h Antenne, j Antenne, k Heliumtank;
1 Lidar, 2 OLA, 3 OCAMS, 4 OTES, 5 OVIRS

AufbauBearbeiten

 
OVIRS
 
TAGSAM-Arm

OSIRIS-REx ist quaderförmig, 3,10 m breit und 2,72 m hoch und hatte beim Start eine Masse von 2.100 kg.[16] Auf die Sonde selbst entfielen 880 kg.[17] An beiden Seiten der Sonde befinden sich annähernd quadratische Ausleger mit Solarzellen mit einer Fläche von insgesamt 8,5 m². Einschließlich der ausgelegten Solarausleger ergibt sich eine Länge von 6,20 m, eine Breite von 2,43 m und eine Höhe von 3,15 m.[3][18] Die zentrale Struktur ist ein Würfel mit 2,3 m Kantenlänge und einer Masse von 160 kg.[17] Je nach Entfernung zur Sonne erzeugen die in der X- und Y-Achse schwenkbaren Solarmodule zwischen 1.226 und 3.000 Watt. Für die Kommunikation mit der Erde im X-Band wurde die Sonde mit einer Hochgewinn-Parabolantenne mit einem Durchmesser von etwa 2,1 m, einer Mittelgewinnantenne und zwei Niedergewinnantennen ausgestattet.[18][19] Die maximale Datenrate der Parabolantenne beträgt 914 kbit/s.[20]

Die Sonde ist mit folgenden Instrumenten ausgerüstet:[18][21]

  • OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite),[22] bestehend aus drei Kameras (Polycam,[23] Mapcam,[24] SAMCAM[25][26])
  • OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer), ein Spektrometer für Infrarot und den Bereich des sichtbaren Lichts,[27] 17,8 kg
  • OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer), ein Spektrometer für Wärmestrahlung,[28] 6,3 kg
  • OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter), ein Laser-Altimeter,[29] 21,4 kg
  • REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer), ein Röntgenspektrometer[5][30]
  • TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism),[31] der Sammelmechanismus für die Materialproben von Bennus Oberfläche

Siehe auchBearbeiten

WeblinksBearbeiten

Commons: OSIRIS-REx – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Interview mit Dante Lauretta (englisch) auf YouTube, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  2. Justin Ray: OSIRIS-REx probe launched to asteroid in compelling search for the origins of life. In: SpaceflightNow.com. 9. September 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  3. a b OSIRIS-REx. Asteroid Sample Return Mission. (PDF; 2 MB) In: NASA.gov. August 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020 (Press Kit).
  4. Robert Garner: NASA to Launch New Science Mission to Asteroid in 2016. In: NASA.gov. 5. Oktober 2011, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  5. a b Chris Gebhardt: OSIRIS-REx enters environmental testing ahead of launch next year. In: NasaSpaceflight.com. 22. Oktober 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  6. Kenneth Chang: NASA’s Osiris-Rex Arrives at Asteroid Bennu After a Two-Year Journey. In: NYTimes.com. 3. Dezember 2018, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  7. a b Lonnie Shekhtman: NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Enters Close Orbit Around Bennu, Breaking Record. In: Solarsystem.Nasa.gov. 31. Dezember 2018, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  8. Sonde «Osiris Rex» stellt Orbit-Rekord bei Asteroid auf. In: Welt.de. 1. Januar 2019, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  9. „Osiris Rex“-Mission. Nasa-Sonde saugt erfolgreich Asteroiden-Staub. In: Spiegel.de. 21. Oktober 2020, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  10. a b OSIRIS-REx to Fly a Farewell Tour of Bennu. In: NASA.gov. Abgerufen am 17. Februar 2021.
  11. Dante S. Lauretta: OSIRIS-REx Asteroid Sample-Return Mission. In: Joseph N. Pelton et al.: Handbook of cosmic hazards and planetary defense. Springer, Cham 2015, ISBN 978-3-319-03951-0, S. 544.
  12. OSIRIS-REx. In: NASA.gov. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  13. NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Successfully Touches Asteroid. In: NASA.gov. Sean Potter, 21. Oktober 2020, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  14. a b Mission Status - OSIRIS-REx. In: NASA.gov. Abgerufen am 17. Februar 2021.
  15. Zeitleiste der Mission. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  16. Sonde „Osiris Rex“ erfolgreich gestartet. In: ORF.at. 9. September 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  17. a b OSIRIS-REx. In: Bernd-Leitenberger.de. 27. März 2017, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  18. a b c NASA’s OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission. (PDF; 136 kB) In: NASA.gov. Abgerufen am 23. Oktober 2020 (Infoblatt).
  19. OSIRIS-REx. In: Directory.eoPortal.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020 (amerikanisches Englisch).
  20. OSIRIS-REx Spacecraft. In: Spaceflight101.com. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  21. Karl Hille: OSIRIS-REx Spacecraft and Instruments. In: NASA.gov. 4. August 2017, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  22. Karl Hille: OCAMS Instrument Suite. In: NASA.gov. 28. Juli 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  23. OCAMS POLYCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  24. OCAMS MAPCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  25. OCAMS SAMCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  26. OCAMS SAMCAM. In: Spaceflight101.com. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  27. Karl Hille: OVIRS Will Observe Bennu in Visible and Near-Infrared Light. In: NASA.gov. 8. Juli 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  28. Karl Hille: OTES Will Map Mineral and Chemical Abundances. In: NASA.gov. 26. Juni 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  29. Karl Hille: Laser Altimeter Will Create 3-D Maps of Bennu. In: NASA.gov. 17. Dezember 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  30. Karl Hille: REXIS Will Image Bennu in X-Rays. In: NASA.gov. 7. Januar 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  31. Karl Hille: TAGSAM Sample Return Arm. In: NASA.gov. 28. Juli 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.