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Muses - Hayabusa (003) - M-V (004)  

Hayabusa
(Muses-C)

Landemission zum Asteroiden Itokawa

» Daten:
Start:  09. Mai 2003, 04:29 GMT
Ziel:  Umlaufbahn (Asteroid Itokawa): 12. Sep. 2005
Ende:  01. Juni 2010
Landung (Erde)
» Nutzlast:  ONC-W, ONC-T, LIDAR, XRS, LRF [gestrichen: Nano Rover]
Leergewicht im Orbit: 500 kg

Bild vergrößernHayabusa (Muses-C) mit ausgefahrenem "Horn" zur Probenentnahme
©ISAS

Wie bereits bei vergangenen japanischen Raumfahrtprojekten üblich, erhielt die Mission Muses-C traditionell erst nach dem erfolgreichen Start ihren endgültigen Namen: Hayabusa - zu Deutsch: Falke. Die Raumsonde flog zum Asteroiden Itokawa (1998 SF36), um dort einige Monate zu bleiben und später wieder zur Erde zurückkehren. Dabei sollte eine Landung auf dem Asteroiden versucht werden, um Gesteinsproben zu entnehmen, die dann zur Erde zurückgebracht werden sollen, um sie dort zu untersuchen. Ein Teilprojekt der Mission, der Nano-Rover Muses-CN der NASA, wurde aus Kostengründen gestrichen.

Das Gemeinschaftsunternehmen von Japans Institute of Space and Astronautical Sciences (ISAS) der japanischen Weltraumagentur JAXA und der NASA sollte ursprünglich den Asteroiden Nereus anfliegen. Aufgrund von Problemen mit der japanischen M-V-Trägerrakete musste allerdings der Starttermin mehrfach verschoben werden. Am 9. Mai 2003 konnte es dann endlich losgehen. Das Ziel der Mission musste sich natürlich ändern: Jetzt nahm man den Asteroiden (25143) Itokawa ins Visier, dessen Durchmesser auf 5 bis 12 Kilometer geschätzt wird. Er kreist einmal in 1,5 Jahren um die Sonne.

Bild vergrößernDer Ionen-Antrieb
©ISAS

Hayabusa ist mit einem Ionen-Antrieb ausgestattet, der es ermöglicht, über eine lange Zeit beträchtliche Geschwindigkeiten zu erreichen. Nach einem Vorbeiflug an der Erde (Swing-by-Manöver) im Mai 2004 erreichte der Orbiter im September 2005 schließlich den Asteroiden. Bereits Ende Juli 2005 war allerdings einer der drei zur Lagekontrolle und Ausrichtung benötigten Kreiselstabilisatoren (X-Achsen-Gyroskop) des Orbiters ausgefallen. Nachdem Ende August die Ionentriebwerke abgeschaltet wurden, setzte man die kleinen herkömmlichen (chemischen) Triebwerke zur Lagekorrektur von Hayabusa ein, um zunächst die so genannte "Gate Position", etwa 20 km vom Asteroiden Itokawa entfernt, anzufliegen. Am 12. September 2005 erreichte die Sonde diese Position und schwenkte dort in eine Umlaufbahn um den Asteroiden.

Bild vergrößernAsterid Itokawa
©JAXA/Ostro

Wenige Tage nach einer weiteren Kurskorrektur, die Hayabusa in die "Home Position" etwa 7 km vom Asteroiden Itokawa entfernt brachte, fiel am 2. Okt. 2005 der zweite Kreiselstabilisator der Sonde aus - das Gyroskop für die Z-Achse. Eine Landung auf dem Asteroiden bei gleichzeitiger Stabilisierung der Sonde musste nun durch geschicktes Manövrieren mit den chemischen Triebwerken erfolgen. Ein erster Versuch am 4. November musste jedoch noch während der weiteren Annäherung an den Asteroiden abgebrochen werden und auch der zweite Anlauf am 12. November scheiterte. Dabei konnte allerdings noch die kleine Landesonde Minerva in einer Höhe von 30 Metern über der Asteroidenoberfläche abgesetzt werden. Da sich Hayabusa jedoch wieder von Itokawa entfernen musste, ging diese Landesonde verloren.

Bild vergrößernSchematische Darstellung der Probenentnahme
©ISAS

Am 19. November 2005 wurde der dritte Versuch gestartet. Zunächst wurde in einer Höhe von 40 Metern eine Zielmarkierung ausgesetzt, der Hayabusa dann im vollautomatischen Modus mit einer Geschwindigkeit von etwa 2-3 cm/s folgte. Zu diesem Zeitpunkt musste der Kontakt mit der Bodenstation planmäßig unterbrochen werden, um die Kontrolle von einer Bodenstation zu einer anderen zu übergeben. Bis zu einer Höhe von etwa 10 Metern über der Asteroidenoberfläche schien alles wie geplant zu verlaufen. Dann schaltete die Sonde jedoch automatisch in einen Sicherheitsmodus und begann sich langsam zu drehen. Nach Angaben der japanischen Weltraumagentur JAXA könnte die Ursache dafür in einer Überhitzung der Elektronik in der Nähe der rund 100 Grad heißen, sonnenbeleuchteten Oberfläche zu finden sein. Als schließlich der Kontakt zu Hayabusa wiederhergestellt werden konnte, wurde die Sonde sofort von dem Asteroiden weg manövriert. Eine Auswertung der Daten des Landemanövers ergab jedoch, dass Hayabusa offensichtlich doch für die Dauer von rund 30 Minuten auf dem Asteroiden gelandet war. Eine Probenentnahme war jedoch nicht erfolgt, da sich die Sonde nicht in dem dafür nötigen Modus befand.

Bild vergrößernPrototyp des "Horns" zur Probenentnahme
©ISAS

Ein letzter und diesmal wahrscheinlich erfolgreicher Versuch folgte am 26. November 2005. Dieses Mal arbeitete der Mechanismus zur Probenentnahme nach Angaben der JAXA einwandfrei. Für die Probenentnahme wurde eine Art Horn auf die Oberfläche gesetzt und ein Projektil abgefeuert. Dadurch sollten kleine Stücke aus den Asteroiden heraus gebrochen, die dann - aufgrund der geringen Anziehungskraft des Asteroiden - ohne weitere Hilfsmittel in den Auffangbehälter fliegen sollten. Ob und wie groß die Ausbeute des möglicherweise gesammelten Asteroidengesteins ausgefallen ist, zählt zu den weitern großen Unbekannten bei diesem Experiment. Besteht die Oberfläche des Asteroiden aus hartem Metall, könnte das Projektil abgeprallt sein. Ist sie dagegen "so weich wie Eiscreme", wäre das Projektil einfach von ihr "verschluckt" worden. Ob auf diese Weise die erhoffte Menge von rund einem Gramm der für die Wissenschaftler interessanten Gesteinsproben gesammelt werden konnte, ist deshalb nicht 100prozentig sicher. Die Verantwortlichen der JAXA gehen aber davon aus, dass es bei diesem letzten Versuch geklappt hat.

Bild vergrößernNahaufnahmen des Asteriden Itokawa
©JAXA/Ostro

Während des Landemanövers kam es allerdings erneut zu Problemen mit einem der Lageregelungstriebwerke. Da bei der Landung womöglich auch noch ein Treibstoffleck entstanden war, wurde Hayabusa in einen Sicherheitsmodus versetzt. Kurz darauf brach dann auch noch die Verbindung zur Bodenstation ab. Erst am 23. Januar 2006 gelang es wieder, Signale von der Sonde zu empfangen. Das Startfenster im Dezember für den Rückflug zur Erde mit einer Landung im Juni 2007 hatte man jedoch mangels Kontakt mit Hayabusa verpasst. Und aufgrund des Treibstofflecks kam ein Einsatz der chemischen Triebwerke auch nicht mehr in Frage.

Anfang 2007 öffnet sich ein neues Startfenster und damit eine weitere Möglichkeit zur Rückkehr. Erneut sollen die ursprünglich nur für den Einsatz beim Hinflug vorgesehenen Ionen-Triebwerke gezündet werden. Der Antrieb wurde zwar nicht gebaut, um mehrfach an- und ausgeschaltet zu werden, doch die Verantwortlichen sind zuversichtlich. Voraussetzung ist natürlich auch, dass man nicht erneut den Kontakt zur Sonde verliert. Und damit ein weiterer unkontrollierter Treibstoffaustritt die Sonde nicht wieder ins Taumeln bringt, wird zudem bis zum Rückstart zur Erde jedes Instrument an Bord eingeschaltet, um zusätzliche Hitze zu generieren. Dadurch soll auch der letzte Tropfen Treibstoff verdampfen, der sich noch in einem Schlauch oder auf der Außenhaut der Sonde befinden könnte.

Gelingt die bis zum Juni 2010 dauernde Rückreise der Sonde, sollen die Gesteinsproben in einer Kapsel in einer Entfernung von 300.000 bis 400.000 zur Erde vom Orbiter abgestoßen werden, um auf einer ballistischen Flugbahn schließlich in die Erdatmosphäre einzutreten. Der Orbiter selbst soll anschließend wieder auf einen Kurs von der Erde weg gebracht werden, damit ein Absturz vermieden werden kann.





 
 
 
 

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22.02.2015

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Autor dieses Artikels:  Redaktionsbüro cclive

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