Jahrtausendereignis: Asteroid Apophis passiert die Erde ESA-Mission mit Beteiligung der TU Braunschweig begleitet Vorbeiflug aus nächster Nähe

Wenn der Asteroid Apophis am 13. April 2029 an der Erde vorbeifliegt, wird ein an der Technischen Universität Braunschweig entwickeltes Magnetometer direkt auf seiner Oberfläche geophysikalische Messungen durchführen. Das Instrument MARIE ist Teil eines landenden CubeSats der ESA-Mission RAMSES und soll gemeinsam mit weiteren Experimenten die Auswirkungen des außergewöhnlich nahen Erdvorbeiflugs untersuchen. Der seltene Vorbeiflug eines 340 Meter großen Asteroiden bietet eine einmalige wissenschaftliche Chance, die Eigenschaften erdnaher Asteroiden und ihre Wechselwirkung mit der Magnetosphäre der Erde zu erforschen. Damit leistet die TU Braunschweig einen bedeutenden Beitrag zu einer der spektakulärsten internationalen Raumfahrtmissionen der kommenden Jahre.

Der Asteroid Apophis wird am Freitag, 13. April 2029, nicht mit der Erde kollidieren – glücklicherweise, da Apophis einen Durchmesser von 340 Metern aufweist. Gemessen am Durchmesser ist er damit zwar fünfmal kleiner als der Meteorit, der vor 15 Millionen Jahren das Nördlinger Ries formte, jedoch auch 18-mal größer als der Meteorit, der 2013 im russischen Tscheljabinsk niederging und damit den stärksten Meteoriteneinschlag der vergangenen 100 Jahre verursachte.

Apophis wird die Erde in einem Abstand von rund 32.000 Kilometern passieren, was etwa einem Zehntel der Mondentfernung entspricht. Seine Flugbahn ist mittlerweile mit einer Genauigkeit von ±3 Kilometern bekannt, sodass eine Kollision, die die Verwüstung eines ganzen Kontinents zur Folge hätte, ausgeschlossen werden kann.

Ereignis nur alle 7.000 Jahre

Statistisch ereignet sich ein derart naher Vorbeiflug eines so großen Asteroiden nur etwa alle 7.000 Jahre. Er bietet daher die einmalige Gelegenheit, Asteroiden zu untersuchen, die sich auf der Erdumlaufbahn ähnlichen Orbits befinden, sowie Abwehrstrategien auch für kleinere, bislang unentdeckte Asteroiden zu entwickeln.

Programme zum Schutz der Erde

Alle großen Weltraumorganisationen haben Programme zum Schutz der Erde aufgelegt. Das Space Safety Programme der Europäischen Weltraumorganisation ESA umfasst dabei neben dem Schutz vor Erdumlaufbahn-kreuzenden Kleinkörpern auch die Vorhersage des durch Sonnenaktivität gesteuerten Weltraumwetters sowie den Schutz aktiver Satelliten vor menschengemachtem Weltraummüll.

Im Rahmen dieser Programme wurden zahlreiche Vorschläge erarbeitet, um Apophis vor, während und nach seinem Vorbeiflug an der Erde zu beobachten. Die ESA setzt gemeinsam mit der Japanischen Weltraumbehörde JAXA eine äußerst spektakuläre Mission um. Die europäische Raumsonde RAMSES, die ein Jahr vor dem Vorbeiflug von Apophis mit einer japanischen Trägerrakete gestartet wird, soll auf die Bahn des Asteroiden gelenkt werden, um dessen Erdvorbeiflug aus nächster Nähe zu beobachten.

Die Gezeitenkräfte der Erde werden dazu führen, dass sich die Oberfläche des Asteroiden während des Vorbeiflugs verändert und sich möglicherweise Gesteinsbrocken von der Oberfläche lösen. Diese Prozesse sollen jedoch nicht allein von RAMSES beobachtet werden. Zusätzlich werden sich vor dem Vorbeiflug zwei kleine Subsatelliten (CubeSats) von RAMSES lösen. Einer dieser beiden CubeSats soll auf der Oberfläche von Apophis landen, den Vorbeiflug aus dieser Perspektive begleiten und mit drei Instrumenten geophysikalische Messungen durchführen.

Bemerkenswert ist, dass die ESA gemeinsam mit der europäischen Raumfahrtindustrie, den nationalen Raumfahrtagenturen sowie den wissenschaftlichen Instituten eine derart anspruchsvolle Mission in einer außergewöhnlich kurzen Zeit realisieren kann – in einer Geschwindigkeit, die an die Pionierjahre der Raumfahrt erinnert.

Magnetometer der TU Braunschweig auf Kleinstsatellit

Dank des engagierten Einsatzes und der Finanzierung durch die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages werden auch zwei deutsche Experimente zur Erkundung von Apophis im Rahmen des nationalen Programms „Erforschung des Weltraums“ beitragen. Das Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung wird das RAMSES Plasma Spectrometer (RPS) beisteuern, während die TU Braunschweig mit einem Magnetometer auf dem landenden CubeSat vertreten sein wird.

Das am Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik entwickelte MARIE (Magnetosphere-induced Apophis Response Investigation Experiment) Magnetometer basiert auf Instrumenten, die bereits erfolgreich auf anderen Landern eingesetzt wurden. So kamen ähnliche Messsysteme bereits 2014 auf dem Kometen Tschurjumow-Gerasimenko sowie 2018 auf dem Asteroiden Ryugu zum Einsatz.

Mit eigenen Augen zu beobachten

Eine Besonderheit von Apophis besteht darin, dass der Asteroid die Magnetosphäre und den äußeren Strahlungsgürtel der Erde durchqueren wird. Mit dem Plasma-Spektrometer und dem Magnetometer eröffnet sich daher die einmalige Chance, die Wechselwirkung eines so großen Körpers mit der Plasmaumgebung der Erde zu untersuchen.

Dieses Jahrtausendereignis ermöglicht erstmals rund zwei Milliarden Menschen, ein extraterrestrisches Objekt in Erdnähe mit eigenen Augen zu beobachten. Wie ein heller Satellit wird Apophis am Abendhimmel von Südosten kommend über Europa und Afrika sichtbar sein.

„Wir Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der TU Braunschweig sind sehr stolz darauf, dieses außergewöhnliche Ereignis aus der Perspektive von Apophis begleiten zu dürfen. Die Landung eines deutschen Instruments der TU Braunschweig auf Apophis wird für uns alle etwas ganz Besonderes sein“, sagt Professor Ferdinand Plaschke, Leiter des Instituts für Geophysik und extraterrestrische Physik.