Einen Asteroiden einfangen: Wie die NASA es tun könnte

Künstlerische Illustration einer Raumsonde zur Asteroidenbergung, die einen 500 Tonnen schweren Asteroiden mit einer Breite von etwa 7 Metern einfängt. (Bildnachweis: Rick Sternbach/Keck Institut für Weltraumforschung)

Der kühne Plan der NASA, einen Asteroiden in eine Umlaufbahn um den Mond zu ziehen, mag wie Science-Fiction klingen, ist aber mit der aktuellen Technologie machbar, sagen Experten.

Der Bundeshaushaltsantrag von Präsident Barack Obama für 2014, der heute (10 Mission zum Einfangen von Asteroiden , sagte US-Senator Bill Nelson (D-FL) letzte Woche.

Der Plan zielt darauf ab, einen etwa 7 Meter breiten Weltraumfelsen in eine stabile Mondumlaufbahn zu bringen, wo Astronauten ihn ab 2021 mit der NASA-Rakete Space Launch System und der Orion-Kapsel besuchen könnten, sagte Nelson.

Die Mission ist zwar eine Herausforderung, aber definitiv machbar, sagte Chris Lewicki, Präsident und Chefingenieur des von Milliardären unterstützten Asteroiden-Bergbauunternehmens Planetary Resources. [ Asteroiden-Erfassungsplan der NASA (Video) ]

„Rückkehr einer erdnahen“ Asteroid dieser Größe würden die größten Trägerraketen und die effizientesten Antriebssysteme von heute erfordern, um die Mission zu erfüllen“, schrieb Lewicki, der als Flugdirektor für die Mars-Rover Spirit und Opportunity der NASA und als Oberflächenmissionsmanager für den Mars-Lander Phoenix der Agentur fungierte, in ein Blogbeitrag am Sonntag (7. April).

'Trotzdem sollte das Einfangen und Transportieren eines kleinen Asteroiden eine ziemlich einfache Angelegenheit sein', fügte Lewicki hinzu. 'Die Kosten und die Komplexität der Mission sind wahrscheinlich auf dem Niveau von Missionen wie dem [2,5 Milliarden Dollar] Mars-Rover Curiosity.'

Erforschung des Sonnensystems anregen

Die Idee der NASA ähnelt einer, die letztes Jahr von Wissenschaftlern des Keck Institute for Space Studies des Caltech in Pasadena vorgeschlagen wurde.

Die Keck-Studie schätzte, dass ein Roboter-Raumschiff einen 23 Fuß langen erdnahen Asteroiden (NEA) – der wahrscheinlich etwa 500 Tonnen wiegen würde – für 2,6 Milliarden US-Dollar in eine hohe Mondumlaufbahn ziehen könnte. Die Renditen dieser Anfangsinvestition sind potenziell enorm, sagten die Forscher.

'Erfahrungen, die durch menschliche Expeditionen zu der kleinen zurückgekehrten NEA gewonnen wurden, würden direkt auf internationale Folgeexpeditionen jenseits des Erde-Mond-Systems übertragen: zu anderen erdnahen Asteroiden, [den Marsmonden] Phobos und Deimos, Mars und möglicherweise eines Tages zum Haupt' Asteroidengürtel“, schrieb das Keck-Team in einer Machbarkeitsstudie zu ihrem Plan.

Die Mission würde auch dazu beitragen, die Asteroiden-Bergbautechnologie zu entwickeln, sagen Befürworter, und das Verständnis der Wissenschaftler darüber, wie unser Sonnensystem vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren Gestalt annahm, voranzubringen.

Asteroiden 'stellen wahrscheinlich Proben der frühesten Materie dar, die zur Bildung unseres Sonnensystems und unserer Erde zur Verfügung gestellt wurde', sagte Paul Dimotakis von Caltech, ein Mitglied des Keck-Studienteams, im Februar gegenüber guesswhozoo.com.

'Wir haben viel über den Mond gelernt, indem wir die Mondgesteine ​​analysiert haben, die Apollo-Astronauten mitgebracht haben', fügte er hinzu. [Die 17 Apollo-Mondmissionen der NASA in Bildern]

Eine herausfordernde Mission

Unbemannte Sonden haben sich mehrmals erfolgreich mit Asteroiden im Weltraum getroffen. Das japanische Schiff Hayabusa hat sich 2005 sogar Teile des erdnahen Asteroiden Itokawa geschnappt und sie zur Untersuchung auf unseren Planeten zurückgeschickt.

Aber einen ganzen Asteroiden einzusacken und ihn in den kosmischen Wald zu schleppen, ist beispiellos und stellt mehrere gewaltige Herausforderungen.

Zum Beispiel dreht sich der Zielasteroid, was keine reibungslose Fahrt in die Mondumlaufbahn ermöglicht. Nachdem das Raumschiff den Asteroiden eingefangen und in eine Art Halt gebracht hat, muss der Weltraumfelsen entspinnt werden, wahrscheinlich mit Triebwerken, sagte Dimotakis.

'Sie könnten Reaktionsdüsen verwenden, um das meiste [den Spin] herauszunehmen', sagte er. 'Dafür würdest du dir selbst viel Zeit lassen, denn bei all dem gibt es keine zweite Chance.'

Darüber hinaus erhöht das Einbringen des Asteroiden an Bord die Masse des Raumfahrzeugs erheblich, was den Antrieb und die Navigation erheblich erschwert. Und eine präzise Navigation wird definitiv erforderlich sein, um das Weltraumgestein in seine gewünschte Umlaufbahn zu bringen, sagte Dimotakis (obwohl er auch betonte, dass jeder ausgewählte Asteroid keine Gefahr für die Menschheit darstellen würde, selbst wenn er unseren Planeten traf).

Aber Ionentriebwerke wie diejenigen, die die NASA-Mission Dawn zum riesigen Asteroiden Vesta und dem Zwergplaneten Ceres antreiben, sollten muskulös genug sein, um die Reise zu bewältigen, die wahrscheinlich einige Jahre dauern wird, um den Asteroiden zu erreichen und etwas länger, um zurückzukehren. Und die mit Asteroiden beladene Sonde könne wahrscheinlich noch mit großer Sorgfalt geführt werden, fügte er hinzu.

'Meine Vermutung ist, dass all dies keine unüberwindbaren Herausforderungen sind, und Sie könnten sich selbst kalibrieren, nachdem Sie es geschnappt haben, und Ihre Steuerung anpassen', sagte Dimotakis.

Ein Ziel auswählen

Die vielleicht größte Herausforderung der gesamten Mission besteht darin, einen geeigneten Weltraumfelsen zum Bergen auszuwählen, schrieb Lewicki in seinem Blogbeitrag.

Die Keck-Studie empfiehlt, nach einem kohlenstoffhaltigen Asteroiden zu suchen, der voller Wasser und anderer flüchtiger Stoffe ist. Kohlenstoffhaltige Asteroiden können sehr dunkel sein, und es ist schwierig, einen 7-Fuß-Asteroiden in den weiten Tiefen des Weltraums unabhängig von seiner Farbe zu erkennen und zu charakterisieren.

Daher betonten sowohl Lewicki als auch Dimotakis, wie wichtig es ist, eher früher als später nach potenziellen Asteroidenzielen zu suchen. Planetary Resources plant, 2014 oder 2015 mit dem Start einer Reihe kleiner Weltraumteleskope zu beginnen, und diese 'Arkyd-100'-Flugzeuge könnten die Mission der NASA unterstützen, schrieb Lewicki.

Dimotakis seinerseits ist an einer Fortsetzung der Keck-Studie beteiligt, die nach potenziellen Zielen in Beobachtungen mit aktuellen Teleskopen sucht.

'Wir entwickeln in Zusammenarbeit mit JPL [NASA's Jet Propulsion Laboratory] eine Software, die die digitale Beobachtungsaufzeichnung ausnutzen und im Wesentlichen Dinge markieren wird, die von Interesse sein könnten und in diese Kategorie fallen könnten', sagte er. 'Das ist noch nie passiert.'

Dennoch sollten Missionswissenschaftler und Ingenieure nicht einfach auf ihren Händen sitzen bleiben, bis eine Asteroidenauswahl getroffen ist, fügte er hinzu.

Es sei wichtig, 'mit der Entwicklung des Raumfahrzeugs zu beginnen, bevor man überhaupt weiß, wohin es geht', sagte Dimotakis. 'Wenn Sie diese Dinge parallel tun, verkleinert sich die Missionszeit.'

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