Posts Tagged ‘Itokawa’

Erkenntnisse über – drei – Asteroiden kompakt

2. November 2011

Dawns Vesta-Impressionen in schreienden Falschfarben: Während in der Version links die Farben R, G und B Aufnahmen mit drei verschiedenen Filtern im nahen Infraroten zugeordnet wurden, sind es rechts jeweils die Intensitätsverhältnisse in zwei Spektralbändern – so kann man mineralogische Feinheiten heraus kitzeln. In Echtfarben würde Vesta dem Auge praktisch grau erscheinen.

Hayabusa-Teilchen zeigen klar: S-Asteroiden wie Itokawa sind gewöhnliche Chondriten – mit Weltraum-Verwitterung

Ein fundamentales Rätsel des Sonnensystems hat offenbar die winzige Menge Oberflächenstaub gelöst, die die japanische Raumsonde Hayabusa vom Asteroiden Itokawa zur Erde holen konnte: Das Material, aus dem dessen häufigste Kleinplaneten-Klasse S besteht, ist identisch mit dem der häufigsten Meteoritengruppe, der gewöhnlichen Chondriten – doch Einflüsse des Weltraums („space weathering“) sorgen für eine Rotfärbung der Asteroiden, die den Zusammenhang gründlich verschleiert. Mineralogisch sind die Itokawa-Partikel – keines größer als 0.2 mm, die meisten kleiner als 10 µm – von Meteoriten des Chondritentyps LL4-6 (mit besonders wenig Eisen) kaum zu unterscheiden. Aber im Detail erkennt man, wie sie ungeschützt auf der Asteroiden-Oberfläche dem Sonnenwind, Strahlung und Mikroimpakten ausgesetzt zu einer doppelten hauchdünnen Kruste gekommen sind, die ihre Farbe deutlich verändert. Selbst über die Vergangenheit und Zukunft Itokawas geben die Hayabusa-Teilchen – 1534 von 3 bis 40 µm Durchmesser wurden mit einem Spachtel aus der Probenkapsel gekratzt, 40 von 30 bis 180 µm heraus geklopft – Auskunft: So wurden sie anfangs bis zu 800°C erhitzt.

Das kann nur im Inneren eines mindestens 20 km großen Asteroiden mit genug radioaktivem Al-26 und seiner Zerfallswärme passiert sein – der dann später zerstört wurde: Itokawa ist sozusagen ein Geröllhaufen, der sich aus Teilen der Trümmer neu formte. Es fällt auch auf, dass in die Hayabusa-Teilchen kaum Ne-21 aus dem Sonnenwind eingelagert wurde: Sie befanden sich demnach nur ca. 8 Mio. Jahre auf der Asteroiden-Oberfläche. Was wiederum bedeutet, dass diese durch ständige Kollisionen mit interplanetarem Staub fortwährend erodiert wird (der 535 x 294 x 209 Meter große Brocken hat kaum Schwerkraft, um Ejekta zurück zu halten), um mehrere Dezimeter pro Jahrmillion: In einer Milliarde Jahren ist Itokawa weg … (Science 26.8.2011 S. 1081 + 1098-9 + 1113-31; AAAS, UCF Releases, Nature News 25., PSRD 31.8., Planetary Society Blog 20.9.2011. Und ein JAXA-Interview zu einem der Hayabusa-Kinofilme sowie zwei Papers 30.8.2011 mit fotografischen und spektroskopischen Beobachtungen des bis zu vollmondhellen Hayabusa-Reentry-Feuerballs über Australien – selbst die letzten Sekunden der Mission wurden noch wissenschaftlich genutzt!)

Rosettas Beobachtungen lassen Lutetia als übriggebliebenes Planetesimal erscheinen, aus der Bauphase des Sonnensystems: Der am 10. Juli 2010 im Vorbeiflug besuchte Asteroid (121 x 101 x ca. 75 km groß, mit dem Volumen einer 98-km-Kugel, und 1.7 Billiarden Tonnen Masse) hat eine mit 3.4±0.3 g/cm^3 ungewöhnlich hohe Dichte, eine bis zu 3.6 Mrd. Jahren alte Oberfläche – bestimmt aus der hohen Verkraterung – und eine komplexe geologische Vergangenheit. Die hohe Dichte (bestimmt aus der Bahnablenkung Rosettas) spricht für eine nicht-chondritische Zusammensetzung von Lutetias Innerem und Bestandteile mit hohen Atomzahlen, etwa Eisen, die Oberfläche ist allerdings chondritischer Natur (Enstatit oder kohlig) und eisenarm und bot Rosettas VIRTIS keinerlei Absorptionsfeatures von Silikaten oder von Wasser veränderten Mineralien. Zwar scheint Lutetia – im Gegensatz zu anderen von Raumsonden besuchten Asteroiden, die eher Trümmerhaufen sind – die Geschichte des Sonnensystems unbeschadet überstanden zu haben und auch bestenfalls partiell aufgeschmolzen und differenziert zu sein, aber manche ihrer Landschaften sind durchaus modern: geformt von Erdrutschen nach Einschlägen, z.T. erst vor 50 bis 80 Mio. Jahren. (Science 28.10.2011 S. 487-94; ESA, Academy of Finland Releases, PM der MPG 27.10.2011)

Kleine – und große? – Teilchen in Hayabusas Kapsel eindeutig Material von Asteroid Itokawa!

21. November 2010

Viel schneller als eben noch befürchtet („Analyse der Teilchen in Hayabusas Kapsel zieht sich hin“) sind japanische Weltraumforscher zu dem Schluss gekommen, dass „der größte Teil“ von rund 1500 winzigen Partikeln im Probenbehälter A der Sonde Hayabusa tatsächlich von der Oberfläche des Asteroiden Itokawa stammt. Mit dem Strahl eines Rasterelektronenmikroskop konnte festgestellt werden, dass diese höchstens 10 µm großen Teilchen steiniger Natur sind und aus überwiegend Olivin mit etwas Pyroxen und Plagioklas bestehen – wobei das Eisen/Magnesium-Verhältnis 5-mal größer als in Olivin von der Erde ist. Weiterhin gibt es keinerlei magmatisches Material, wie es auf der Erde verbreitet ist, während die Chemie der Teilchen andererseits LL-Chondriten ähnelt, Meteoriten die wiederum mit Itokawa (Asteroidenklasse S) verwandt sind. Vor allem gibt es in den Hayabusa-Teilchen eine bestimmte Art Eisensulfid (Troilit), die in Meteoriten verbreitet ist aber auf der Erde nur selten vorkommt – das war der Durchbruch bei der Analyse.

Nun werden die Teilchen, die mit einer speziellen Art von Spachtel geborgen werden können, an Labors in Japan und im Ausland geschickt, um u.a. ihre Kristallstruktur zu untersuchen: Darin verraten sich mit etwas Glück ihre Vergangenheit und damit die Geschichte Itokawas und – indirekt – des Sonnensystems. Aber das ist erst der Anfang: Im Probenbehälter A wurden auch 60 größere Teilchen zwischen 10 und 100 µm Durchmesser gefunden, die man bislang eher für irdische Verunreinigungen hielt – aber jetzt ist der Optimismus gestiegen, dass auch sie von Itokawa stammen. Mit solch großen Brocken lassen sich noch genauere Untersuchungen zur Kristallstruktur machen und Erkenntnisse über das Sonnensystem gewinnen, seine thermische Geschichte zum Beispiel. Bis Jahresende soll klar sein, ob auch die größeren Partikel von Itokawa stammen. Behälter A war beim Start Hayabusas verschlossen gewesen (seit die Kapsel den Reinraum verlassen hatte) und erst beim zweiten Kontakt der Sonde mit Itokawas Oberfläche offen. Noch gar nicht befasst hat man sich mit Behälter B, der beim ersten Itokawa-Kontakt offen war: Dieser war heftiger als der zweiter, so dass mehr Partikel in den Behälter gelangt sein könnten, während andererseits die Gefahr irdischer Verunreinigung höher ist.

So oder so ist der Erfolg Hayabusas schon jetzt komplett, 25 Jahre nach den ersten Plänen, 15 Jahre nach dem Projektbeginn und allen Problemen während der langen Reise zum Trotz, der ersten „Rundreise“ Erde – fremder Himmelskörper und zurück mit einem Ionenantrieb übrigens. Die japanische Presse ist wieder voll Begeisterung für die Mission, die in den ersten Jahren kaum jemand wahrgenommen hatte: Erst das ganze Drama um den Rückflug weckte öffentliches Interesse über die reinen Weltraumfans hinaus. Von Anfang an anders soll das bei Hayabusa 2 sein, einer Sample Return Mission zu einem anderen Asteroiden, die zwar auf der Technologie von Hayabusa aufbaut, aber pflegeleichter sein soll. Grünes Licht hat die Regierung zwar gegeben, die Finanzierung steht aber noch nicht (und wird für Jahresende erhofft): Losgehen soll es jedenfalls 2014 oder 2015, mit der Ankunft bei 1999 JU3 und dessen Bombardierung zwecks Kraterbildung 2018 und Ankunft der aus dem Krater gesammelten Proben an der Erde 2020. Bei Hayabusa 2 soll auch erneut versucht werden, einen Minilander auf dem Asteroiden abzusetzen: Das war bei Itokawa gescheitert. Und schon wird auch über eine dritte Hayabusa-Mission nachgedacht, mit einer dann wesentlich größeren Sonde, doch zuvor muss Hayabusa 2 gelingen.

JAXA Release (offizielle Übersetzung; auch Google Translation des Originals), Planetary Society Congratulation & Blog, Sky & Tel., Physics World, Mainichi, BBC, Nikkei, Reuters, Xinhua, Spaceflight Now, Space.com, New Scientist, Scientific American, Nature, ABC & WSJ Blogs, Discovery, Spiegel, KosmoLogs, Eureka 16., Mainichi, Asahi, Japan Times, Yomiuri, Astronomy Now, Planetary Society und AGU Blogs, Space Today, Tagesschau, Raumfahrer 17., Yomiuri, Mainichi 18., Asahi 19., Straits Times 21.11.2010. Und mehrere Interviews zu Hayabusa 1 und 2. (NACHTRAG: ein Paper zu den physischen Eigenschaften des erhofften Hayabusa-2-Ziels 1999 JU3. NACHTRAG 2: ein Itokawa-Auswerter erzählt, verrät aber noch nichts.) Als nächstes gibt’s aber erstmal die Venus Orbit Insertion von Akatsuki: laut dieser Special Site am 7. Dezember! NACHTRAG: Die NASA macht dabei auch mit.

Rücksturz zur Erde: Live-Blog zur Rückkehr von Hayabusa

13. Juni 2010

Hier verglüht Hayabusas Mutterschiff und bremst die Kapsel ab mit – ja, was eigentlich?

Erst sorgte das Quasi-Live-Weitwinkel-Bild aus der Wüste für Begeisterung, dann das Video aus dem NASA-Flugzeug – aber es geht tatsächlich noch besser: Der japanische TV-Sender NHK hat eine kurzen Videoclip veröffentlicht, der am Boden gedreht wurde, das dramatische Zerbrechen des Hayabusa-Mutterschiffs genau so gut auflöst wie die Flugzeug-Aufnahmen – und auch zeigt, wie die kleine voraneilende Probenkapsel überlebt, indem ihr Hitzeschild immer weiter abgebrannt wird (Ablation) und eine intensive Leuchtspur produziert. Genau diesen Hitzeschild möchten die Raumfahrttechniker unbedingt ins Labor schaffen, doch er wurde nicht auf Anhieb gefunden, und die Suche wird jetzt im Hellen fortgesetzt. Dann findet auch die Bergung der sogleich lokalisierten Kapsel statt, die sich in 10 km Höhe von dem Schild befreit hatte und am Fallschirm sanft zu Boden schwebte.

Auch wenn bei der Probenentnahme auf dem Asteroiden Itokawa viel schiefgegangen war und vermutlich keine Pellets abgefeuert wurden, um viel Staub aufzuwirbeln (die erste Einschätzung damals war zu optimistisch), so gehen Experten doch davon aus, dass allein die Landung beim ersten Versuch eine Menge hochschleuderte, von dem während der 30 Minuten Aufenthalt auf der Oberfläche etwas im Sammelbehälter kleben blieb. Vielleicht ist die Gesamtmenge so gering, dass man sie nicht einmal mit dem bloßen Auge sehen kann, aber für eine Analyse mit moderner Labortechnik würde auch das noch reichen. Im Gegensatz zu meteoritischem Material – auch solchem, das direkt bestimmten Asteroiden(typen) zugeschrieben werden kann – hätte man es mit Staub zu tun, der keine große Hitze erlebte und zugleich lange der „Weltraum-Verwitterung“, dem Sonnenwind usw. ausgesetzt war: So etwas gibt es auf der Erde bislang nicht.

Schnellstmöglich wird die Kapsel nach der Bergung nach Japan in eine spezielle Einrichtung in Sagamihara geschafft, etwas südlich von Tokyo – und erst einmal geröngt: Ob und wieviel Itokawa-Staub enthalten wird, wird man dann sehen. Erst danach wird die Kapsel geöffnet, um die wertvolle Fracht zu bergen und ausgiebig zu analysieren, und wenn die Menge ausreicht, werden etwa ein Jahr später auch Forschergruppen in aller Welt damit arbeiten können. Und was, wenn der Behälter doch komplett leer sein sollte? Auch dann hätte sich die mühsame Rückreise zur Erde noch gelohnt, denn der Zustand der Kapsel nach dem rasanten Reentry könnte bei der Vorbereitung weiterer Missionen dieser Art helfen. Und das Erproben neuer Raumfahrttechnologien war schließlich die eigentliche Aufgabe Hayabusas gewesen. [23:50 MESZ]

Als der Hayabusa-Bolide am hellsten war, ein weiteres Standbild aus dem Video aus dem NASA-Flugzeug. U.a. dank dieser und dieser JAXA-PM kenne wir auch die genauen Zeiten: 12:51 MESZ Abtrennung der Kapsel, 15:28 letzte Kommunikation mit Hayabusa, 15:51 Eintritt, ~16:11 Landung, 16:56 Entdeckung der Kapsel auf dem Boden. Geborgen wird morgen, wenn es wieder hell ist. [19:20 MESZ]

Hayabusas Leuchtspur, gesehen von einer der Beobachtungsstationen am Boden in Australien aus – auch eine weitere Ansicht mit klar zwei Spuren nebeneinander. Und das DC-8-Video gibt’s jetzt auch kundenfreundlich auf YouTube – erste Sahne!!! Bonus: Hayabusas letztes Erdbild, schöngerechnet. [18:00 MESZ]

Das Zerbrechen Hayabusas aus dem NASA-Flugzeug gesehen! Ein Standbild aus dem Video, dessen Download wegen des großen Interesses momentan etwas schwierig ist – aber es soll umwerfend genial sein. [17:40 MESZ]

Die Kapsel ist am Boden lokalisiert – und ihr Sender funkt!

So hieß es in den letzten Minuten im (hier maschinenübersetzten) Twitter-Feed der JAXA: „Beacon has been confirmed from a separate capsule.“ / „Capsule separated from the JAXA confirmed the beacon.“ / „And a helicopter searched the Capsule by JAXA confirmed its Position in WPA“, also der Woomera Prohibited Area. Und ein früher Artikel zur Rückkehr sowie ein erstes Video aus dem NASA-Flugzeug. [17:25 MESZ]

Eine letzte Erdaufnahme durch das Hayabusa-Mutterschiff, kurz vor seinem feurigen Ende – und hier noch ein Augenzeugen-Bericht vom Feuerball über Australien! [16:55 MESZ]

Feuerball am Himmel dauerte – mindestens – 45 Sekunden!

Und hier nun das Video in Originalgeschwindigkeit und mit aufgeregtem Ton: Der dramatische Feuerball an Australiens Himmel – erst grün, dann rötlich – ist von 2:58 bis 3:45 zu sehen. Macht mehr her als die Zeitraffer-Fassung. Und dieses sagenhafte Pressefoto aus Japan zeigt ihn offenbar auch. Aber noch keine Bestätigung, dass die Kapsel sicher am Boden angekommen ist? Die Suchmannschaften dürften bereits ausgeschwärmt sein. [16:30 MESZ]

Langer Beifall in Mission Control – kann doch eigentlich nur bedeuten, dass sie die Bestätigung haben, dass die Kapsel den Boden erreicht hat!? [16:15 MESZ]

Hayabusa spektakulär verglüht – und der Funk der Kapsel wird empfangen!

So sah es aus, als das Mutterschiff von Hayabusa über der australischen Wüste verglühte – wie eine ganz langsame Feuerkugel. Hier noch ein Screenshot der verblassenden Spur am Himmel – und die ganze Sequenz im Zeitraffer und als Bildsequenz. Man hört auch, dass das Funksignal der Kapsel empfangen wird, die in diesen Minuten landen sollte. Sagenhaft … [16:10 MESZ]

Die beiden Webcasts, die gut funktionieren – jetzt gilt’s … [15:50 MESZ]

Keine halbe Stunde mehr bis zum Atmosphäreneintritt!

Die Spannung steigt: Der (stumme) Webcast aus dem Kontrollraum in Japan hat bereits über 31’000 Zuschauer – und auch aus Australien kommt vom Boden eine Übertragung, die natürlich nur schwarzen Himmel zeigt. Vom NASA-Beobachtungsflugzeug gibt’s dagegen nichts – selbst die Homepage des Projekts ist in die Knie gegangen … [15:25 MESZ]

Eine Bilderserie von Hayabusa im Anflug über Hawaii aufgenommen mit dem Canada-France-Hawaii-Teleskop und gerade verbreitet über die JAXA und dann UMSF – z.Z. die beste Quelle für Hayabusa-News. [14:25 MESZ]

Über 100 Spezialisten warten auf Hayabusa – in und über Australien

Mit Geländewagen und Hubschraubern halten sich derzeit fast 100 Japaner und Australier bereit, um in wenigen Stunden mit der Suche nach der Hayabusa-Kapsel zu beginnen, während 27 Astronomen mit 36 Kameras an Bord einer DC 8 in 11.9 km Höhe auf die Leuchtspur am Himmel warten – auch diese Beobachtungen (nicht zeitnahe Blogs von dort hier und hier) sollten bei der Lokalisierung der Kapsel helfen. Zwar ist die Zielellipse 100 km lang (und ein gehöriges Stück des Steward Highway – der wichtigsten Nord-Süd-Straße Australiens – wird zwei Stunden lang gesperrt, um ganz sicher zu gehen), aber vermutlich wird der ideale Landepunkt bis auf wenige km genau erwischt werden. Die Flugzeug-Beobachtungen haben indes vor allem einen technologischen Zweck: Das Verhalten des ungewöhnlichen Hitzeschildmaterials der Kapsel soll analysiert werden, zusammen mit weiteren optischen, Infraschall- und Radar-Beobachtungen des Eintritts vom Boden aus und der Untersuchung der Reste des Schilds selbst, wenn die Kapsel geborgen ist.

Der Atmosphäreneintritt der Sonde und der ihr dann um 2 km vorauseilenden Kapsel beginnt in rund 200 km Höhe um 15:51 MESZ, in einem flachen Winkel nur 10° gegen die Waagerechte geneigt. Minuten später, wenn die Kapsel 58 km Höhe erreicht hat, dürfte die Temperatur des Schilds auf 2750°C gestiegen sein, während die Luft davor mit 7200°C heißer als die Oberfläche der Sonne brennt. Man erwartet, der leuchtenden Spur noch bis in etwa 45 km Höhe folgen zu können, dann wird der Rest der Reise im Dunklen erfolgen. In 10 km Höhe sollte sich der Fallschirm öffnen, und gegen 16:11 MESZ müsste die Kapsel landen. Dem Mutterschiff dürfte es derweil bereits in 91 km Höhe die Solarzellen abgerissen haben, dann bricht die Hauptstruktur auseinander, und praktisch alles verdampft. (Ein Live-Blog aus Australien hat übrigens hier begonnen, mit den aktuellsten Einträgen am Ende. Und Twitter-Probleme der letzten Stunden scheinen gelöst zu sein – uff!) [14:00 MESZ]

Ein funktionierender Webcast aus dem Hayabusa-Kontrollraum

ist von der ESA „entdeckt“ worden und hier zu sehen (rund 10’000 Zuschauer im Moment). Die nächsten Stunden passiert vermutlich nicht viel – dafür wird’s beim Atmosphäreneintritt um 15:51 MESZ um so hektischer, kommen Hayabusa und die Kapsel doch mit der zweithöchsten Geschwindigkeit an, die es je gab: Die 12.2 km/s wurden nur von den 12.8 km/s der zurückkehrenden Stardust-Kapsel (siehe Artikel B73) übertroffen. Auch damals wurde der Reentry aus der Luft beobachtet (siehe ISAN 72-2), später dann auch das Verglühen des wesentlich größeren ATV-1. [13:30 MESZ]

Abtrennung der Proben-Kapsel hat geklappt!

Im Live-Feed aus dem Kontrollzentrum (der Zugriff zu den diversen Streams ist reine Glückssache) gab es erkennbaren Jubel, wie bei Unmanned Spaceflight berichtet wird. Kurz darauf kam dann die Bestätigung durch die JAXA höchstselbst: Trennung um 12:51 MESZ! Und auch schon ein Artikel von Spaceflight Now. [13:15 MESZ]

Hayabusas Rückkehr: Wo die Informationen herkommen

Die direkteste Quelle sind wohl der Missions-Twitter-Feed und das Missions-Blog, hier jeweils durch den Google-Translator geschickt (in der englischen Version, weil da die Grammatik besser klappt). Dort gibt’s z.B. den Link zu einem Videoclip vom Subaru-Teleskop, das Hayabusa beim Vorbeihuschen zeigt! Weitere Quellen listen das Planetary Society Blog und AstroSwanny’s Blog auf – darunter eine ganze Menge Webcasts oder besser, deren Versuche. Die letzten interessanten Artikel zur Mission, die noch hereinkamen, sind von National Geographic, Spaceflight Now, BBC, Reuters und Sydney Morning Herald – viele weitere sind im Header des Cosmic Mirror #336 und in den Artikeln in diesem Blog (das war der letzte, jeweils der Vorgänger ist verknüpft) verlinkt. [12:25 MESZ]

Noch eine Stunde bis zur Trennung von Probenkapsel und Mutterschiff!

Um 13:00 MESZ soll sich die Kapsel, in der sich ein wenig Staub von der Oberfläche des Asteroiden Itokawa befinden sollte, vom Mutterschiff trennen – abgestoßen von einer Feder, mit nur 10 cm/s. Beim Atmosphäreneintritt drei Stunden später (15:51 MESZ) sind dann die beiden nur 2 km von einander entfernt: Beide glühen rapide auf, das Mutterschiff mit bis zu -7 mag., die Kapsel viel schwächer. Während der Satellit explodiert, wird die Kapsel dank ihres speziellen Hitzeschilds, von dem sich Teile ablösen und Hitze davon tragen (Ablations-Verfahren) sanft gebremst – und sollte 20 Minuten später am Fallschirm im Woomera Prohibited Area in Australien landen. Dort soll sie dann ein Hubschrauber lokalisieren, geleitet auch von der letzten Bahnverfolgung Hayabusas im Weltraum und den Beobachtungen des Reentry durch die DC 8 der NASA, drei optische Beobachtungsstationen am Boden und – so er noch funktioniert – eine Funkbake an Bord der 40 cm kleinen Kapsel. Der Hubschrauber bestimmt per GPS die genau Position, geborgen wird die Kapsel aus Sicherheitsgründen aber erst am nächsten Morgen. [12:00 MESZ]