OSIRIS-REx der NASA wird die Asteroidenprobenkapsel im September dieses Jahres mit dem Ziel freigeben, in der Großen Salzseewüste zu landen, und das Team ist bereit, die Herausforderungen während des Abstiegs und der Bergung zu meistern. Diesen September wird die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx nach einer Milliarde Meilen durch das Sonnensystem einen außergewöhnlichen Vorbeiflug an der Erde durchführen. Beim Vorbeiflug wird eine Kapsel in der Größe eines Minikühlschranks freigesetzt, die unberührte Weltraumgesteinsproben enthält, die von Asteroiden zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Mars gesammelt wurden.

OSIRIS-REx sammelte im Oktober 2020 eine halbe Pfund schwere Probe von der Oberfläche des Asteroiden Bennu. Die Probenrückgabekapsel der Mission wird am 24. September mit Hilfe eines Fallschirms landen, genau wie das Trainingsmodell, das beim Test am 30. August auf dem Utah Test and Training Range des Verteidigungsministeriums in der Wüste außerhalb von Salt Lake City gezeigt wurde. Bildnachweis: NASA/KeeganBarber

OSIRIS-REx – Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification and Security – Regolith Explorer – ist die erste US-Mission, die Proben von einem Asteroiden sammelt. Wissenschaftler hoffen, dass das Rohmaterial, das er 2020 vom Asteroiden Bennu gesammelt hat – etwa ein halbes Pfund Trümmer und Staub von der Oberfläche des Asteroiden – einen Einblick in die Entstehungszeit von Sonne und Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren bieten wird.

Herausforderungen und Vorbereitung für den Einstieg

Bis dahin wird die Schutzkammer der Probe der doppelten Temperatur von Lava und der zweithöchsten Geschwindigkeit standhalten, mit der jemals ein von Menschenhand geschaffenes Objekt in die Erdatmosphäre gelangt ist. Nachdem die Kapsel mit etwa 36-facher Schallgeschwindigkeit in die Erdatmosphäre eingedrungen ist, kann es bei ihrer Annäherung an die Oberfläche möglicherweise auf Wind, Regen und andere Wetterbedingungen treffen. Wie auch immer das Wetter sein wird, es wird in der Großen Salzseewüste landen, einem trockenen Land, das für seine heißen Sommertemperaturen und Salzseen bekannt ist, Überreste alter Seebetten, die mit verkrusteten Salzablagerungen bedeckt sind.

Während der Schwerpunkt hauptsächlich auf den technischen Aspekten des Raumfahrzeugs und des Landemoduls liegen wird, werden Teams aus Wissenschaftlern und Meteorologen auch das Wetter genau überwachen, was erhebliche Auswirkungen auf die Bergung des Landemoduls haben könnte.

OSIRIS-REx ist die erste Mission der NASA zur Rückführung von Asteroidenproben. Es wurde im September 2016 gestartet und begab sich auf eine Reise zur Erforschung eines erdnahen Asteroiden namens Bennu. Das spannende Finale der Mission wird am 24. September 2023 stattfinden, wenn die Kapsel mit Bennu-Proben in der westlichen Wüste Utahs landen wird. Quelle: NASA

„Vor sieben Jahren, bevor wir starteten, musste die Kapsel so konzipiert werden, dass sie alle Wetterbedingungen berücksichtigt, von denen wir dachten, dass sie Utah im September haben würden“, sagte Eric Queen, Forschungsingenieur im Entry, Descent and Landing (EDL)-Team am Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia.

Während die robuste Kapsel so gebaut ist, dass sie unempfindlich gegen Objekte wie Blitze und Eis ist, „ist der Wind wahrscheinlich jedes Mal unsere größte Sorge, wenn Sie unter einem Fallschirm landen“, sagte Mark Johnson, Leiter der EDL-Analyse bei Lockheed Martin in Littleton, Colorado. Das liegt daran, dass Windgeschwindigkeit und -richtung Einfluss darauf haben könnten, wo die Kapsel auf dem 36 mal 8,5 Meilen (58 mal 14 Kilometer) großen Ziel auf dem Utah Test and Training Range des US-Verteidigungsministeriums südwestlich von Salt Lake City landet.

Wüstenbedingungen und Wiederherstellungsplanung

Kenneth Getzandanner, Leiter der Flugdynamik von OSIRIS-REx, sagte, der Landebereich gelte als „sicherer, kontrollierter Bereich“. „Dies ist auch der Landeplatz für die Stardust-Mission, es gibt also ein Vermächtnis.“

Ein Bergungsteam nimmt an einer Feldübung zur Vorbereitung der Bergung der Probenrückgabekapsel für die NASAOSIRIS-REx-Mission auf dem Utah Test and Training Range des Verteidigungsministeriums teil. Die Probe wurde im Oktober 2020 von der NASA-Raumsonde OSIRIS-REx vom Asteroiden Bennu gesammelt und wird am 24. September für eine Fallschirmlandung auf dem Utah Test and Training Range zur Erde zurückkehren. Bildnachweis: NASA/KeeganBarber

Das OSIRIS-REx-Team hat sich auch viele Gedanken über die Bedingungen vor Ort gemacht. Der Spätsommer ist die Monsunzeit in der Wüste, sodass heftige Regenfälle den schlammigen Boden durchnässen können. Wenn ein Geländewagen benötigt wird, um dem Helikopter beim Auffinden und Transportieren der Kapsel zu helfen, erschwert der nasse, zementartige Schlamm das Fahren.

„Bis zum Ende der Monsunzeit sollten wir eine Vorstellung davon haben, wie viel Niederschlag wir erhalten haben und wie der Zustand der Salzebenen ist“, sagte Eric Nelson, ein Meteorologe der US-Armee, der die Mission unterstützte. „Ein guter Indikator ist die Bonneville Speed ​​​​Week, eine jährliche Rennveranstaltung im August.“ Da alles reibungslos laufe, „werden wir wahrscheinlich keine Probleme bekommen.“

Zur Unterstützung der OSIRIS-REx-Mission wird das Team in den Tagen vor der Landung Wetterballons einsetzen. Einwegballons können Höhen von rund 60.000 Fuß (18.288 Metern) erreichen, etwa doppelt so hoch wie kommerzielle Jets. Sie steigen mit einer Geschwindigkeit von 18 Fuß (5,5 m) pro Sekunde auf und übermitteln Daten über Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck und Wind, bevor sie in die Atmosphäre rasen. Die Mission wird diese Beobachtungen nutzen, um mögliche Landeorte innerhalb dieses Bereichs abzuschätzen.

Ein Trainingsmodell der Probenrückgabekapsel ist während einer Live-Probe zur Vorbereitung der Rückholung der Probenrückgabekapsel von der OSIRIS-REx-Mission der NASA am Dienstag, 29. August 2023, auf dem Utah Test and Training Range des Verteidigungsministeriums zu sehen. Bildnachweis: NASA/KeeganBarber

Wie erfolgt die Lieferung?

Die letzte Etappe der langen Reise der Kapsel beginnt, wenn sie sich von der Raumsonde OSIRIS-REx trennt, bevor sie etwa vier Stunden später über der Westküste in die Erdatmosphäre eintritt. Die rund 100 Pfund (45 Kilogramm) schwere Kapsel, die sich mit Hyperschallgeschwindigkeit bewegt, wird auf einem geschützten Eintrittssystem basieren, das einen Hitzeschild aus leichtem Ablationsmaterial umfasst, der am Ames Research Center der NASA im Silicon Valley, Kalifornien, entwickelt wurde und extremen Temperaturen standhält.

Radar- und Infrarot-Tracking-Systeme werden die Kapsel während ihres Abstiegs verfolgen. Während es am Morgen des 24. September nach Osten fliegt, werden mehrere Flugzeuge, darunter ein hochgelegenes Forschungsflugzeug vom Typ WB-57 im Johnson Space Center der NASA in Houston, visuelle und thermische Bildsysteme verwenden, um seine Reise zu verfolgen.

Wenn die Kapsel ihren Bremsfallschirm innerhalb des Trainingsbereichs auslöst, bewegt sie sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 1.150 mph (1.850 km/h). Der runde Hauptfallschirm öffnet sich in Bodennähe, um die Landung zu mildern. Im Gegensatz zu anderen Designs ist die abgerundete Form weniger anfällig für Windböen, was den Widerstand und die Stabilität der Kapsel beim Absinken erhöht. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass es vom Wind vom Kurs abgelenkt wird, was die Erkennung am Boden erschweren könnte.

Nach der Landung und Bergung durch ein engagiertes Team werden die Proben in ein Speziallabor in Johnson überführt, wo sie konserviert und untersucht werden. Die historische Landung wird auch untersucht, um künftige Weltraumlieferungen zu informieren.

„Wir werden nichts vorhersagen, was wir normalerweise nicht vorhersagen würden, aber diesen Herbst werden viele Augen auf unsere kleine Ecke der Wüste gerichtet sein. Es wird etwas stressiger als sonst“, bemerkte Nelson.