Asteroidenmission Hera: Naher Vorbeiflug an Mars und Marsmond Deimos
Der Marsmond Deimos erscheint dunkel, eingerahmt von dem helleren Planeten Mars im Hintergrund. Dieses monochromatische Bild aus dem Bereich des sichtbaren Lichtspektrums, aufgenommen von der Asteroid Framing Camera (AFC), wurde von der ESA-Raumsonde Hera während ihres Vorbeiflugs mit Nutzung der Schwerkraft am 12. März 2025 aufgenommen. Die PKW-große Raumsonde Hera befand sich etwa 1.000 Kilometer vom Deimos-Mond mit seinem Durchmesser von 12,4 Kilometer entfernt. Deimos umkreist die Marsoberfläche in einer Entfernung von etwa 23.500 Kilometer. Dabei konnte diese Seite des dunklen Mondes bisher nur selten von Raumsonden aufgenommen werden. Oben auf dem Bild ist die helle Region Terra Sabaea in der Nähe des Marsäquators zu sehen, die von dunkleren Regionen umgeben ist. Rechts im Bild ist ein Teil des Kraters Huygens mit einem Durchmesser von 450 Kilometer zu sehen. In der unteren rechten Ecke befindet sich ein Teil des Hellas-Beckens, das mit einem Durchmesser von 2.300 Kilometer und einer Tiefe von mehr als sieben Kilometer zu den größten Einschlagskratern im Sonnensystem gehört. Die Asteroid Framing Camera (AFC) auf Hera wird sowohl für die Navigation als auch für wissenschaftliche Untersuchungen eingesetzt.
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ESA
Die ESA-Raumsonde Hera absolvierte am 12. März 2025 einen Vorbeiflug am Mars und seinen Monden Phobos und Deimos. Dieser Meilenstein markiert einen wichtigen Schritt auf dem Weg zum Asteroidensystem Didymos, wo es neue Erkenntnisse für die Entwicklung zuverlässiger Methoden zur Asteroidenabwehr zu gewinnen gilt. Während des Vorbeiflugs (im Englischen Swing-by) nutzt Hera die Schwerkraft des Mars, um ihre Flugbahn zu optimieren. Die engste Annäherung an den Mars erfolgte in einer Entfernung von etwa 5.000 Kilometer. Von Deimos trennten die Raumsonde dabei sogar nur rund 1.000 Kilometer. Diese Nähe ermöglichte es, detaillierte Bilder des Roten Planeten und des kleineren Marsmondesaus einer neuen Perspektive aufzunehmen. Eingesetzt wird dazu das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wissenschaftlich betreute Kamerasystem AFC (Asteroid Framing Camera) von Jena-Optronik. Die neu gewonnenen Daten dienen nicht nur der wissenschaftlichen Untersuchung von Deimos, sondern gleichzeitig der Kalibrierung der wissenschaftlichen Instrumente von Hera für ihre eigentliche Mission im Didymos-System.
Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR koordiniert die deutschen Beiträge zur Mission Hera mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Das DLR-Institut für Planetenforschung ist mit Dr. Jean-Baptiste Vincent als Principal Investigator (PI) für das Kamerasystem AFC an Hera beteiligt. Außerdem übernimmt das Berliner Institut die Co-Leitung der Arbeitsgruppe Datenanalyse. Das System ist redundant ausgelegt, das heißt an Bord von Hera sind zwei baugleiche Kameras. Diese entwickelte Jena-Optronik und die Europäische Weltraumraumorganisation ESA betreibt sie in enger Abstimmung mit dem DLR. Die AFC nimmt monochromatische, also schwarz-weiße Bilder im sichtbaren Lichtspektrum auf und wird neben der wissenschaftlichen Arbeit auch für die Navigation der Raumsonde eingesetzt.
Die Aufgaben der DLR-Planetenforschung umfassen die Planung der wissenschaftlichen Beobachtungen, die Kalibrierung im Flug, die Erstellung von Datenprodukten wie zum Beispiel topographische Modelle der Asteroidengestalt oder Karten – sowie die wissenschaftliche Auswertung.
Bild: 3/14, Credit:
Jena-Optronik
Die Raumsonde Hera setzte während des Vorbeiflugs neben den Asteroid Framing Cameras zwei weitere Kamerasysteme ein:
– das visuelle Nahinfrarot-Spektrometer Hyperscout-H, das in 25 sichtbaren und nahen infraroten Spektralbändern arbeitet, um die Zusammensetzung der Mineralien zu charakterisieren sowie
– den Thermal Infrared Imager (TIRI) der japanischen Weltraumagentur JAXA, der Bilder im mittleren Infrarotbereich aufnimmt, um die Oberflächentemperatur zu erfassen und dabei physikalische Eigenschaften wie Rauheit, Partikelgrößenverteilung und Porosität zu erkennen.
Wie entstanden die Marsmonde? Mit der Mission MMX den Antworten auf der Spur
Deimos ist mit einer Umlaufbahn von etwa 23.400 Kilometer über der Marsoberfläche der entferntere und kleinere der beiden Marsmonde. Der „klumpenförmige“ Körper hat einen Durchmesser von etwa zwölf Kilometer und weist eine sehr dunkle Oberfläche auf.
Die Entstehung der Marsmonde ist wissenschaftlich noch nicht geklärt. Während Spektraldaten der Oberflächen, die an Asteroiden erinnern, zu der Theorie geführt haben, es wären eingefangene Asteroiden, sprechen andere Aspekte (um Beispiel die nahezu kreisrunden Bahnen, nahe der Ekliptik) eher dafür, dass die Monde nach einem gewaltigen Asteroidenimpakt entstanden sind. Generell ist ein „Asteroideneinfang“ bahndynamisch nicht ganz einfach zu erklären, warum die die Impakt Theorie zurzeit favorisiert wird.
Die Raumsonde Hera wird den Doppelasteroiden Didymos und Dimorphos 2026 für sechs Monate untersuchen um herauszufinden, wie genau sich Umlaufzeit und Gestalt der Asteroiden nach dem Einschlag der NASA-Sonde DART 2022 verändert haben. Hierzu ist Hera mit zwölf Messinstrumenten ausgestattet. Die wichtigsten sind die beiden Asteroid Framing Cameras – zwei redundant ausgelegte, monochromatische Kameras –, die genutzt werden, um die Position der Raumsonde in dem Asteroidensystem zu bestimmen. Sie sind essentiell für die Navigation der Sonde. Hera führt zudem zwei CubeSats, Juventas und Milani, mit sich, die jeweils die Größe eines Schuhkartons haben. Sie werden sich näher an Dimorphos bewegen und in der Schlussphase der Mission sogar auf ihm landen, um dessen Oberfläche, innere Struktur und Gravitation zu messen.
Bild: 10/14, Credit:
ESA/Science Office
Die Mission MMX (Martian Moons eXploration) der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) soll klären, wie die beiden Marsmonde Phobos und Deimos entstanden sind und wie der Prozess der Planetenbildung in unserem Sonnensystem insgesamt abgelaufen ist. Das DLR liefert zusammen mit der französischen Raumfahrtagentur CNES einen wesentlichen Beitrag zur Mission, indem sie den etwa 25 Kilogramm schweren Rover Idefix beisteuert. MMX wird 2026 in Richtung Marssystem aufbrechen, um voraussichtlich 2029 erstmals ein Landefahrzeug auf Phobos abzusetzen, dort Proben zu nehmen und diese 2031 zur Erde zu bringen.
Seitens des DLR sind unter der Leitung des Instituts für Robotik und Mechatronik auch die DLR-Institute für Raumfahrtsysteme, Systemleichtbau, Systemdynamik und Regelungstechnik, Optische Sensorsysteme, Planetenforschung sowie das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) beteiligt.
Der Rover wird die geologischen, physikalischen und mineralogischen Eigenschaften der Oberfläche von Phobos untersuchen und die Mobilität bei niedriger Schwerkraft demonstrieren. Die Daten dienen auch zur Eichung der Orbiter-Messungen und werden die Landung des Explorationsmoduls unterstützen. Der Datenaustausch mit der Erde erfolgt über den Orbiter. Der Betrieb des Rovers wird von den Kontrollzentren der CNES (französische Raumfahrtagentur) in Toulouse und des DLR in Köln beim MUSC (Microgravity User Support Center) gesteuert. Auf dem Rover befinden sich: die Stereokamera NavCAM, das Radiometer miniRAD, das Raman-Spektrometer RAX und zwei Kameras, die die Interaktion der Räder mit dem Boden untersuchen (WheelCAM).
Link: https://www.dlr.de/de/aktuelles/
PM: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
