Planetare Verteidigung – Was kann uns Hera lehren?

Hera, die planetare Verteidigungsmission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), hat ihre zweijährige Reise angetreten. Mit dem Start der Hera‑Raumsonde am 7. Oktober hat die ESA eines ihrer Hauptziele erreicht – eine Raumsonde von etwa der Größe eines Transporters zusammenzustellen und sie dann mit hoher Geschwindigkeit zu starten.

Ein weiteres Ziel der Mission ist es, die Nachwirkungen der NASA‑Mission DART von 2022 zu untersuchen, die erfolgreich die Flugbahn eines Asteroiden durch einen direkten Aufprall verändert hat.

Heras Rolle beim Schutz der Erde vor Asteroiden

Etwa 30.000 Asteroiden kommen der Erde relativ nahe, und ein solcher Weltraumfelsen trifft den Planeten alle 10.000 Jahre. Ein solcher Einschlag wäre laut Thales einer Explosion von etwa 50 Megatonnen gleichwertig.

“Hera ist Teil der internationalen Anstrengung, die Frage zu beantworten: Könnten wir etwas tun, wenn wir einen Asteroiden auf Kollisionskurs entdecken?” schrieb die ESA auf X (früher Twitter).

Mittelgroße Asteroiden seien laut Thales die, um die wir uns Sorgen machen sollten, da ihr Einschlag in ein besiedeltes Gebiet verheerend wäre. Daher wird eine genaue Untersuchung der Auswirkungen des DART‑Einschlags Hera ermöglichen, Strategien zur Asteroidenabwehr für zukünftige planetare Verteidigungsinitiativen zu verfeinern.

Laut ESA‑Wissenschaftlern wird die Untersuchung der Absturzstelle nicht nur die Geheimnisse von Dimorphos lösen, das die Größe der Großen Pyramide von Gizeh hat und einen Durchmesser von 495 Fuß aufweist, sondern auch von Didymos, dem größeren Asteroiden, den es umkreist. Didymos ist so groß wie ein Berg, mit einem Durchmesser von 2.559 Fuß.

Zusätzlich wird Hera uns helfen, unser Sonnensystem besser zu verstehen, indem sie mehr Informationen über dessen Entstehung aufdeckt. Diese würfelförmige Raumsonde wird die erste sein, die CubeSats in den tiefen Weltraum transportiert und damit ihre wissenschaftlichen Fähigkeiten weiter ausbaut.

“Hera wird wertvolle Daten für zukünftige Asteroidenabwehrmissionen und die Wissenschaft liefern, um das menschliche Verständnis der Asteroidengeophysik sowie der Entstehungs‑ und Entwicklungsprozesse des Sonnensystems zu verbessern,” schrieb SpaceX auf X.

Bevor Hera Ende 2026 das Doppelasteroidensystem erreicht, das sie 121 Millionen Meilen (fast 195 Millionen Kilometer) von der Erde entfernt, wird die Raumsonde Mitte März nächsten Jahres an Mars vorbeischweben. Dies wird Hera den zusätzlichen Impuls geben, der nötig ist, um die Asteroiden zu erreichen.

Während der Reise wird Hera innerhalb von 3.728 Meilen über die Marsoberfläche fliegen und dabei einen der beiden Monde des Roten Planeten, den Deimos, beobachten. Die Raumsonde wird Daten für die Martian Moons eXploration (MMX)-Sonde erhalten, die in den kommenden Jahren gestartet werden soll, um die Monde zu untersuchen und einen kleinen Rover auf Phobos zu landen, um Proben zur Analyse zu sammeln.

Hera wird dann in die Umlaufbahn von Didymos eintreten, wo sie sechs Wochen lang beide Asteroiden untersuchen wird. Nachdem die Beobachtungen abgeschlossen sind, wird die Raumsonde zwei CubeSats mit eigenen Antriebssystemen freisetzen.

Einer der CubeSats heißt Juventas und ist mit einem Radarinstrument ausgestattet, das tief unter die Oberfläche von Weltraumfelsen blicken kann. Der andere heißt Milani, ein multispektraler Imager, der Staub und Mineralien auf diesen Asteroiden kartiert. Die CubeSats werden Inter‑Satelliten‑Links nutzen, um mit der Raumsonde zu kommunizieren und ihre Erkenntnisse anschließend zur Erde zu übermitteln.

Über einen Zeitraum von 10 Wochen wird Hera Beobachtungen durchführen, die sie näher an die Oberfläche des Asteroiden bringen, bis zu einer Entfernung von 0,6 Meilen (1 Kilometer). Am Ende könnte Hera auf Didymos landen, während die CubeSats ähnliche Landungsversuche auf Dimorphos unternehmen könnten.

Mit all der Erfahrung, die die ESA durch Hera gesammelt hat und sammeln wird, plant sie, sie für ihre nächste Mission, Ramses, zu nutzen. Auf diese Weise können, falls wir jemals einen Asteroiden auf Kollisionskurs mit der Erde entdecken, solche Aufklärungsmissionen schnell gestartet werden, um ihre Flugbahn präzise zu bestimmen und einen Fehlalarm auszuschließen.

Kollaborative Anstrengungen in Europas planetarer Verteidigung

Im Rahmen von Europas Programm zur planetaren Verteidigung wurde Hera mit ihren beiden schachtelgroßen Satelliten vom Kennedy Space Center der NASA in Florida mit einer Falcon‑9‑Rakete gestartet.

Diese Rakete von Elon Musks SpaceX ist ein wiederverwendbares, zweistufiges Trägerraketenfahrzeug mittlerer Nutzlast, das sicheren und zuverlässigen Transport für Menschen und Nutzlasten in die Erdumlaufbahn bietet. Von SpaceX als “die weltweit erste orbitalklasse wiederverwendbare Rakete” definiert, ermöglicht diese Wiederverwendbarkeit dem Unternehmen, die Kosten für den Zugang zum Weltraum zu senken.

Laut der offiziellen Website hat die Falcon 9 bisher 377 Starts, 333 Landungen und 308 Wiederstarts durchgeführt.

Für Europas erste Mission zur planetaren Verteidigung stellte Beyond Gravity zudem die wesentlichen Komponenten bereit, darunter ein zentrales Strukturrohr, Solarrippen und elektronische Bauteile, die für den Erfolg der Mission entscheidend sind.

“Die Änderung der Flugbahn eines Asteroiden ist eine wichtige Technik der planetaren Verteidigung für die Menschheit, falls jemals ein großer Asteroid auf Kollisionskurs mit der Erde gefunden wird.”

– Oliver Grassmann, Executive Vice President of Satellites bei Beyond Gravity, einem wichtigen Zulieferer der Raumfahrtindustrie

Mit seinen Solarrippen stellt das Unternehmen sicher, dass Hera jederzeit über genügend elektrische Energie verfügt, um seine Operationen durchzuführen. Die Hera‑Raumsonde hat zwei Solarrippen, die jeweils fünf Meter lang sind und drei klappbare Paneele besitzen. Das bietet der Raumsonde eine Oberfläche von etwa vierzehn Quadratmetern.

Es war das erste Mal, dass Beyond Gravity komplette Solarpaneele für eine europäische Mission entwickelte. Diese Paneele sind so konzipiert, dass sie stets zur Sonne ausgerichtet sind und auch unter extremen Bedingungen funktionieren. Das liegt daran, dass das Sonnenlicht auf dem Mars nur 43 % so stark ist wie auf der Erde und darüber hinaus auf 17 % abnimmt.

Da sie bei Temperaturen zwischen -100 °C und +140 °C funktionieren kann, werden die Solarpaneele auch jenseits des Mars weiterhin 800 Watt Leistung erzeugen können, was ausreicht, um wichtige Systeme wie Navigationskameras, Kommunikationssysteme und den Bordcomputer zu betreiben.

Neben den Solarrippen hat Beyond Gravity das zentrale Rohr für die Raumsonde bereitgestellt, das als Rückgrat der Sonde dient. Dieses Rohr besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Polymer und bildet das Hauptelement der Struktur.

Als zentrales Strukturteil hält es alle Komponenten der Raumsonde zusammen und spielt eine Schlüsselrolle bei der Verbindung von Hera mit seiner Trägerrakete während des Starts. Das Rohr enthält Triebwerke, Treibstofftanks und Geräteebenen, die die strukturelle Integrität der Sonde gewährleisten.

Die Verteidigungsunternehmen Thales und Leonardo haben ebenfalls Technologie für die Hera‑Mission über ihr Joint Venture Thales Alenia Space beigesteuert, das ein Werk in den USA und 16 Standorte in Europa hat. Es erzielte im Jahr 2023 konsolidierte Umsätze von etwa 2,2 Mrd. €.

Das Joint Venture stellte die Energieeinheit und das Kommunikationssystem für Hera bereit, das die Verfolgung und Steuerung der Raumsonde aus einer Entfernung von bis zu 500 Millionen Kilometern ermöglicht.

Wie NASAs DART den Grundstein für die Hera-Mission legte

Obwohl Hera bereits gestartet ist, wird die Raumsonde zwei Jahre benötigen, um das Asteroidensystem zu erreichen, und dann wird sie beginnen, die Auswirkungen des DART‑Einschlags zu untersuchen, um die Methode des „kinetischen Impacts“ als praktikablen Ansatz zur planetaren Verteidigung zu verbessern.

Die Double Asteroid Redirection Test (DART)-Mission der NASA fand 2022 statt und traf den Asteroiden Dimorphos, der etwa 181 Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt liegt.

DART wurde im November 2021 von der Falcon‑9‑Rakete von SpaceX gestartet und war die allererste Weltraummission, die eine Asteroidenabwehr durch einen kinetischen Impaktor demonstrierte. Die von einem Verkaufsautomaten große Raumsonde nutzte SMART Nav, um den Asteroiden anzusteuern und die Flugbahn von DART anzupassen.

Vor zwei Jahren schlug die Mission absichtlich in den Asteroiden Dimorphos ein und veränderte dessen Umlaufbahn. Als die Kollision stattfand, erstreckte sich die Trümmerwolke über 6.213 Meilen in den Weltraum und hielt mehrere Monate an. Dadurch entstand tatsächlich der erste menschengemachte Meteorschauer, der in Zukunft von der Erde und dem Mars aus sichtbar sein könnte.

Laut dem Planetary Defense Officer der NASA, Lindley Johnson, zeigte der Erfolg der Mission, dass:

“Wir sind nicht länger machtlos, um diese Art von Naturkatastrophe zu verhindern.”

Der Asteroid stellte keine Gefahr für die Erde dar, aber die US‑Weltraumbehörde wollte prüfen, ob das Aufprallen der Raumsonde auf einen kleinen Asteroiden mit 13.645 Meilen pro Stunde (6,1 km pro Sekunde) seine Bewegung verändern kann. Die geringe Größe von Dimorphos machte ihn zum perfekten Testobjekt, und die NASA erklärte die Mission zum Erfolg, wobei ein Einschlagkrater von etwa 33 bis 65 Fuß Größe zurückblieb.

“Dieses Ergebnis ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis der vollständigen Wirkung des DART‑Einschlags auf seinen Zielasteroid… Mit den täglich eintreffenden neuen Daten werden Astronomen besser beurteilen können, ob und wie eine Mission wie DART in Zukunft eingesetzt werden könnte, um die Erde vor einer Kollision mit einem Asteroiden zu schützen, falls wir jemals einen solchen entdecken, der auf uns zukommt.”

– Lori Glaze, Direktorin der Planetary Science Division der NASA

Die Bilder des Nachtrages wurden von einem CubeSat namens LICIACube aufgenommen, der in der Raumsonde verpackt war. Anschließend trennte er sich, um Bilder und Videos aufzunehmen.

Obwohl bodengestützte Teleskope zur Überwachung des Nachtrages des Absturzes eingesetzt wurden, bleiben Fragen zum DART‑Einschlag und zur Zusammensetzung der Asteroiden, die dazu beitragen können, die Technologie zur Asteroidenabwehr zu verbessern. Hera will hier diese Lücke schließen, indem sie eine umfassende Bewertung durchführt und das Endergebnis detailliert.

Obwohl bereits „Super‑Bilder“ beider Asteroiden vorliegen, wird Hera uns neue Bilder liefern, und das wird „wie die Entdeckung neuer Welten“ sein, sagte Patrick Michel, der leitende Wissenschaftler der Hera‑Mission und Forschungsdirektor am Nationalen Zentrum für Wissenschaftliche Forschung in Frankreich. Er fügte hinzu:

“Das Coole ist, dass wir wissen werden, warum sie neu oder anders sind, da DART uns alle Anfangsbedingungen geliefert hat, die zu ihrer Transformation führten.”

Wissenschaftler sind bestrebt, verschiedene Aspekte von Dimorphos zu verstehen, einschließlich seiner Zusammensetzung. Daher ist, obwohl die DART‑Mission ein „erstaunlicher Erfolg“ war, Hera notwendig, um die Effizienz des DART‑Abwehrtests zu messen.

“Ich hoffe, dass dies eine Inspirationsquelle für andere Missionen sein kann, die sich der planetaren Verteidigung und der Erforschung des Sonnensystems widmen.”

– Patrick Michel

Technologien, die den Weg für eine weltraumfahrende Zukunft ebnen

Die planetare Verteidigungsmission der Europäischen Weltraumorganisation stellt einen monumentalen Schritt bei der Entwicklung von Asteroidenabwehrtechniken und der Vorbereitung der Menschheit auf die Entstehung einer multiplanetaren Spezies dar.

Darüber hinaus demonstriert Hera Fortschritte in der Navigation im tiefen Weltraum und autonomer Technologie, die voraussichtlich eine bedeutende Rolle bei zukünftigen Weltraumerkundungs‑ und Kolonisationsbemühungen spielen werden.

Und während wir uns ins All ausdehnen, wird es essenziell, die Erde und andere potenzielle zukünftige Lebensräume vor Weltraumgefahren zu schützen. Durch die Verbesserung unserer Fähigkeit, Asteroiden abzulenken oder umzuleiten, tragen Missionen wie Hera dazu bei, das langfristige Überleben der menschlichen Zivilisation zu sichern – nicht nur auf der Erde, sondern weit darüber hinaus.

Dennoch ist dies erst der Anfang, und um eine multiplanetare Spezies mit einer weltraumfahrenden Wirtschaft zu werden, benötigen wir mehrere kritische Technologien, die verschiedene Sektoren von Luft‑ und Raumfahrt, Energie und Lebenswissenschaften umfassen.

Dazu gehören kostengünstige, langlebige und wiederverwendbare Raketen, wobei SpaceX’ Starship ein herausragendes Beispiel für diese Technologie ist. Fortschrittliche Antriebstechnologien wie nuklearthermische Antriebe werden hingegen für schnellere und effizientere Reisen zu Planeten wie dem Mars benötigt.

Allein das Erreichen dieser Planeten reicht jedoch nicht aus. Um dort zu leben, benötigen wir Lebenserhaltungssysteme in Bezug auf Luft, Wasser und Nahrung, die für eine langfristige Besiedlung notwendig sind.

Energiesysteme wie tragbare Kernreaktoren und für den Einsatz in Weltraumumgebungen optimierte Solarpaneele sind ebenfalls notwendig, um die Besiedlung anderer Planeten zu unterstützen. Neben dem Energiebedarf benötigen wir Technologie, die es ermöglicht, Ressourcen von Planeten und Asteroiden zu extrahieren. Neben Rohstoffen werden wir Technologien wie 3‑D‑Druck benötigen, um sie für Treibstoff, den Bau von Infrastruktur und die Lebenserhaltung zu nutzen.

Robotik wird ebenfalls eine große Hilfe beim Aufbau der Infrastruktur sein, insbesondere in gefährlichen oder schwer zugänglichen Bereichen.

Zuverlässige, hochgeschwindigkeits‑Kommunikationssysteme werden hingegen eine Schlüsselrolle dabei spielen, den Kontakt zwischen der Erde und Kolonien auf anderen Planeten aufrechtzuerhalten, während Fortschritte in der Medizin erforderlich sind, um das menschliche Leben zu schützen. Gentechnik und biologische Gegenmaßnahmen gegen die Bedrohungen durch kosmische Strahlung werden die menschliche Gesundheit außerhalb der Erde weiter sichern.

Obwohl das derzeit noch ein Traum ist, entwickeln mehrere Unternehmen die Technologien, die für die Menschheit nötig sind, um eine multiplanetare Spezies zu werden.

SpaceX ist zweifellos ein großer Name in diesem Bereich mit seinen wiederverwendbaren Raketen. Das Unternehmen plant außerdem, seine Starship‑Raumsonde zu nutzen, um die menschliche Kolonisation des Mars zu ermöglichen, während es sich auf globale satellitenbasierte Kommunikation über Starlink konzentriert.

Der Milliardär Jeff Bezos hat ebenfalls mit Blue Origin mitgemischt. Durch seine wiederverwendbare New‑Glenn‑Rakete und den Blue‑Moon‑Landefähre will das Unternehmen die menschliche Kolonisation ermöglichen. Northrop Grumman (NOC ) ist ein weiteres Unternehmen, das am Artemis‑Programm der NASA beteiligt ist, während seine Cygnus‑Raumsonde Frachtdienste für die Internationale Raumstation (ISS) bereitstellt.

Lockheed Martin (LMT )

Dieses globale Luft‑ und Raumfahrt‑ und Verteidigungsunternehmen arbeitet eng mit der NASA an der Orion‑Raumsonde zusammen, die für die Erforschung des tiefen Weltraums konzipiert ist. Das Unternehmen hat zudem eine Vision für seine interplanetare Reise zum Roten Planeten, genannt „Mars Base Camp“, eine Orbitalstation, die zukünftige bemannte Missionen unterstützen würde.

Bei einem aktuellen Aktienkurs von 605,11 $ und einem Anstieg von 33,51 % im Jahresverlauf hat die Marktkapitalisierung von Lockheed Martin 144,23 Mrd. $ erreicht. Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 27,58, ein KGV (TTM) von 21,94 und eine Dividendenrendite von 2,18 % auf.

Für das 2. Quartal 2024 meldete das Unternehmen einen Nettoumsatz von 18,1 Mrd. $ und einen Nettogewinn von 1,6 Mrd. $, bzw. 6,85 $ pro Aktie. Der operative Cashflow betrug gleichzeitig 1,9 Mrd. $, und der freie Cashflow am Quartalsende lag bei 1,5 Mrd. $. Das Unternehmen berichtete zudem von einem Auftragsbestand von fast 160 Mrd. $, da die Nachfrage nach Verteidigungstechnologielösungen weiter steigt.

“Von der entscheidenden Rolle des PAC‑3 in der Luftverteidigung über das Aegis‑Kampfsystem mit KI‑Erweiterung bis hin zur F‑35 mit ihren fortschrittlichen Sensor‑ und Datenmanagement‑Fähigkeiten hat unser Unternehmen bedeutende Beiträge zur Verteidigung von Verbündeten und Partnern geleistet.”

– Lockheed Martin CEO Jim Taiclet

Fazit

Wie wir gesehen haben, stellt Hera einen großen und entscheidenden Fortschritt in der planetaren Verteidigung dar. Durch die Bereitstellung wertvoller Erkenntnisse zur Asteroidenabwehrtechnologie wird diese Mission nicht nur die Methode des „kinetischen Impacts“ zur Asteroidenabwehr verfeinern, sondern auch zu einer breiteren Weltraumerforschung beitragen. Hera hat zudem das Potenzial, den Weg für uns zu ebnen, eine multiplanetare Spezies zu werden und das Leben auf der Erde und darüber hinaus zu schützen.

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