Harald Lesch erklärt in der Reihe "Harald Lesch Kosmologie - Was hat das Universum mit mir zu tun?" welche kosmischen Ereignisse uns bedrohen und welche Katastrophen bereits stattgefunden haben.
Fragerunde zum Vortrag von Günther Hasinger zum Wissenschaftsprogramm der Europäischen Weltraumagentur ESA.
Ausgehend von aktuellen Entdeckungen der Astrophysik und Weltraumwissenschaften gibt Günther Hasinger einen ausführlichen Überblick des Wissenschaftsprogramms der Europäischen Weltraumagentur ESA und des strategischen Entwicklungsplans für die Zukunft.
Sagt Ihnen der Name „Steinige Tunguska“ was? – So heißt ein Fluss im sibirischen Gouvernement Jenisseik. Am 30 Juni 1908 explodierte dort ein 30 bis 80 Meter großer Asteroid in einigen Kilometern Höhe in der Atmosphäre. Die Sprengkraft von geschätzten 4 bis 5 Megatonnen TNT (Tri-Nitro-Toluol) war so gewaltig, dass auf einer Fläche von 2000 Quadratkilometern circa 60 Millionen Bäume flach gelegt wurden. Es war der größte „Asteroideneinschlag“ der jüngeren Zeitgeschichte.
Heuer hat sich dieses Ereignis zum 107ten Mal gejährt. Für Brian May, Astrophysiker und Gitarrist der Rock-Band Queen, war das Grund genug den 30.06.2015 zum internationalen Asteroiden-Tag zu erklären und die Öffentlichkeit auf die Gefahr eines Asteroideneinschlages hinzuweisen. Gleichzeitig erging ein Aufruf an Wissenschaftler, Nobelpreisträgen, Ingenieure, Techniker und Künstler, sich verstärkt für die Suche nach kosmischen Objekten, die auf Kollisionskurs mit unserem Planeten geraten könnten, einzusetzen.
Ist das jetzt reine Panikmache? Ein Blick in die Listen der NASA belehrt uns schnell eines Besseren. Danach kennt man heute, Stand 13. Mai 2015, 684.425 Asteroiden, die im Sonnensystem herumgeistern und jedes Jahr kommen etwa Eintausend neu hinzu. Rund 12.000 der Asteroiden sind als erdnahe Objekte eingestuft, als sogenannte NEOs (Near Earth Objects) und 1594 – Stand 5. Juli 2015 - zählen zur Gruppe der „potentially hazardous asteroids“, kurz PHAs genannt. Als PHAs gelten Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 150 Metern, die auf Bahnen umlaufen, die von der Erdbahn weniger als 0,05 Astronomische Einheiten – das sind rund 7,5 Millionen Kilometer – entfernt sind. Es sind also die Bahnen der Objekte, hier die Erde und der Asteroid, auf die sich die Entfernungsangabe bezieht, und nicht der unmittelbare Abstand zwischen den beiden Körpern. Außerdem besagt das „potentially“ in dem Kürzel PHA nicht, dass die beiden Objekte zwangsläufig zusammenstoßen, vielmehr ist damit angedeutet, dass die Bahnparameter des Asteroiden nicht hinreichend genau bestimmt sind um eine Kollision mit Sicherheit auszuschließen. Nach Möglichkeit sollten daher die Bahnen der PHAs über einen längeren Zeitraum immer wieder neu vermessen werden, um die Prognose Crash oder Nicht-Crash zu erhärten.
Doch wie wahrscheinlich ist der Einschlag eines Asteroiden? Ein Tunguska ähnlicher Brocken trifft im zeitlichen Mittel etwa alle 1000 Jahre die Erde. Generell gilt: Kleine kosmische Vagabunden treffen den Planeten häufiger als große „Teile“. Das wird verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, dass es im Sonnensystem ungleich mehr kleines Gebrösel als große massereiche Objekte gibt. In der letzten Spalte der Tabelle sind in Abhängigkeit von der Objektgröße - Spalte zwei – die Zeitintervalle zwischen zwei Einschlägen von Objekten vergleichbarer Größe aufgelistet. Interessant ist insbesondere das Zerstörungspotential der Einschläge in Einheiten von einer Million Tonnen TNT (dritte Spalte). Übrigens, die Daten in der letzten Zeile der Tabelle dürften vermutlich auch für den Asteroid zutreffen, dem wir sehr wahrscheinlich die Auslöschung der Dinos zu verdanken haben.
In diesem Zusammenhang ist noch die Web-Seite http://www.spaceweather.com/ interessant, die aktuell über NEOs informiert, die demnächst in geringer Entfernung an der Erde vorbei fliegen werden: Also Rendezvous ja, aber Treffen nein. Leider hat diese Liste manchmal verhängnisvolle Lücken. Wie der Asteroideneinschlag bei Tscheljabinsk am 15. Februar 2013 gezeigt hat, gibt es immer wieder Objekte, die sich unerkannt unter dem Radar der Beobachtungsstationen anpirschen.
Doch was tun, wenn alle Anzeichen darauf hindeuten, dass sich ein Asteroid auf Kollisionskurs mit der Erde befindet, dass ein Einschlag unvermeidlich scheint? Wäre es möglich die Gefahr abzuwenden? Mittlerweile gibt es einige Vorschläge, wie man einen Asteroiden abwehren könnte. Da ist zunächst die in dem Kinohit „Armageddon – Das jüngste Gericht“ praktizierte „Bruce Willis-Methode“: Man fliegt hin zu dem Asteroiden, versenkt dort eine Atombombe in einem zuvor gebohrten Loch und sprengt den Asteroiden in Stücke. Im Film funktioniert das wunderbar, in der Praxis würde man sich damit anstelle des einen Asteroiden eine Unmenge kleiner, auf nicht mehr berechenbaren Bahnen anfliegender Minibomben einhandeln. Weit besser wäre es, die Bombe in einiger Entfernung zu zünden und darauf zu hoffen, dass der Explosionsdruck den Asteroiden aus der Bahn wirft. Ein anderer Vorschlag orientiert sich am Segelsport. So könnte der Strahlungsdruck der Sonne auf ein auf dem Asteroiden gehisstes Segel dessen Bahn ändern. Vielleicht könnte man auch, wie bei einem Abschleppunternehmer, den Asteroiden an den Haken nehmen und ihn aus seiner Bahn zerren. Als Abschleppseil würde die Gravitation dienen, die zwischen einem neben dem Asteroiden einher fliegenden Raumschiff und dem Asteroiden wirkt. Bei einem rotierenden Asteroid, der zudem noch weit von der Erde entfernt ist, könnte sogar bloßes Zuwarten genügen. Da die von der Sonne sich gerade wegdrehende Seite des Asteroiden wärmer ist als die, die sich auf die Sonne zudreht, haben die von beiden Seiten abgestrahlten Photonen unterschiedliche Energie. Aufgrund dieser Differenz erfährt der Asteroid eine Kraft, die ihn zur Seite schiebt. Unter Astronomen ist das als Yarkovsky-Effekt bekannt. Nachteil dieser Methode: Sollte sich zeigen, dass die Auslenkung nicht groß genug ausfällt, dann könnte es für weitere Manöver zu spät sein.
Ohne Zweifel ist diese Auswahl möglicher Abwehrmaßnahmen technisch anspruchsvoll und ohne Garantie auf Erfolg. Aber es gibt noch ein Verfahren, das einfacher durchzuführen wäre und das in Teilen auch schon erprobt ist. Man könnte es die Rambo-, oder auch Rugby-Methode nennen: Dazu steuert man ein möglichst massereiches Raumschiff auf Kollisionskurs mit dem Asteroiden und rammt ihn mit möglichst großer Geschwindigkeit. Der Impuls, der dabei übertragen würde, sollte den Asteroiden aus seiner Bahn lenken. Erprobt an diesem Verfahren ist der punktgenaue Anflug eines Asteroiden, so wie es die Sonde Rosetta erst vor kurzem wieder mit dem Flug zum rund 405 Millionen Kilometer entfernten Kometen 67P/Churyumow-Gerasimenko demonstriert hat. Auch einen Kometen mit einem massiven Körper zu bombardieren ist seit Juli 2005 „Stand der Technik“. Damals ließ die NASA-Sonde Deep Impact einen Klotz von rund 400 Kilogramm auf den Kometen Tempel 1 donnern, mit dem Ziel möglichst viel Staub aufzuwirbeln. Die Analyse des Staubes sollte Auskunft geben über die Zusammensetzung des Kometen. Ob der Komet dabei von seiner Bahn abkommt hat jedoch niemanden interessiert.
Das will man nun nachholen. In einer gemeinsamen Mission mit dem schönen Namen AIDA (Asteroid Impact & Deflection Assessment) wollen ESA und NASA
2022 die „Rambo-Technik“ an dem zu diesem Zeitpunkt 10,9 Millionen Kilometer entfernten Asteroiden Didymos erproben. Der 800 Meter große Asteroid gehört zur Gruppe der Apollo-Asteroiden, die auf exzentrischen Bahnen die Sonne umlaufen und dabei die Erdbahn kreuzen können. Abgesehen haben es die Wissenschaftler jedoch auf den kleinen, etwa 150 Meter großen Satelliten von Didymos, den Didymoon, der im Abstand von 1,1 Kilometern Didymos in 11,9 Stunden umrundet.
Beginnen soll die Mission mit dem Start der ESA-Sonde „AIM“ (Asteroid Impact Mission), die Didymos im August 2022 erreichen und dann in etwa 100 Kilometern Entfernung umkreisen wird. Mit ihrer optischen Ausrüstung soll die Sonde die Struktur des Asteroiden untersuchen und vor allem die Bahn des Mondes vor und nach der Mission vermessen. Im Oktober 2022 soll dann die NASA-Sonde „DART“ (Double Asteroid Redirection Test) bei Didymos eintreffen und den Didymoon mit einer Geschwindigkeit von sechs Kilometer pro Sekunde, entsprechend 21.600 Kilometer pro Stunde, rammen. Nach den Berechnungen der Wissenschaftler soll sich dadurch die Umlaufgeschwindigkeit des kleinen Mondes um 0,5 Millimeter pro Sekunde verlängern, was gleichbedeutend ist mit einer Verschiebung des Mondes auf eine Bahn mit geringfügig größerem Radius. Geling das, dann wäre der Beweis erbracht, mit einem geeigneten Verfahren einen Asteroiden aus seiner Bahn boxen zu können.
Bedenkenträger könnten jetzt anmerken, die AIDA-Mission sei ein Spiel mit dem Feuer. Was, wenn die Ablenkung zu groß und so ungünstig ausfällt, dass der sowieso schon sehr nahe Asteroid auf Kollisionskurs mit unserem Planeten gerät? Befürchtungen dieser Art sind gegenstandslos. Denn der deutlich massereichere Primärkörper Didymos neutralisiert gewissermaßen die Auslenkung seines Trabanten. Der Massenschwerpunkt des Gesamtsystems wird durch den größeren Bahnradius des Mondes nur marginal verschoben, sodass sich die Bahn des Doppel-Asteroiden praktisch nicht ändert. Neben der geringen Entfernung des Asteroiden zur Erde, war dieser Aspekt Ausschlag gebend für seine Auswahl als „Versuchsobjekt“.
In sieben Jahren werden wir wissen, wie das Experiment ausgegangen ist. Hoffen wir, dass die Mission nicht noch im letzten Augenblick aufgrund drohender Budget-Kürzungen bei der ESA oder NASA abgesagt werden muss.
(Jörn Müller, 9. Juli 2015)
Hintergrundinformation zum Autor: Jörn Müller
Jörn Müller ist Physiker und hat am Deutschen Elektronensynchrotron "DESY" auf dem Gebiet Festkörperphysik promoviert. Er arbeitete in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen im Bereich Optik und Elektrofotografie und an der Entwicklung von Hochenergielasern. Nach seinem Studium der Astronomie hat er eine Reihe von Sachbüchern veröffentlicht im Bereich Astronomie und Kosmologie.