Asteroiden behalten die Erde im Auge! Wie verteidigt sich der Mensch gegen „unerwartete Katastrophen“?

Das Risiko eines Asteroideneinschlags stellt für die Menschheit langfristig eine große Bedrohung dar und betrifft die globale Sicherheit und das Überleben der Zivilisation. Überwachung und Frühwarnung sind der erste Schritt zur Verteidigung des Planeten und stellen eine gewaltige Aufgabe und eine große technische Herausforderung dar.

Künstlerische Darstellung einer Asteroidenkollision

Eine Bedrohung, die zu groß ist, um sie zu ignorieren

Es gibt viele Asteroiden im Sonnensystem, deren Größe von wenigen Metern bis zu Hunderten von Kilometern reicht und die unterschiedlichsten Formen haben und die in einer Umlaufbahn um die Sonne kreisen. Die meisten Asteroiden sind im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter und im Kuipergürtel außerhalb von Neptun verteilt, einige Asteroiden befinden sich jedoch näher an Sonne und Erde.

Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter

Räumliche Verteilung der Asteroiden (grün sind Asteroiden, die sich der Erde in naher Zukunft nicht nähern, rot sind erdnahe Asteroiden)

Die Erde, von der das Überleben der Menschheit abhängt, ist zahlreichen Bedrohungen ausgesetzt, von denen Asteroideneinschläge die schwerwiegendste darstellen. Im Laufe der Geschichte haben sie mehr als zehn biologische Aussterbeereignisse unterschiedlichen Ausmaßes verursacht. Asteroiden dringen mit extrem hoher Geschwindigkeit in die Erdatmosphäre ein und erzeugen dort Stoßwellen mit hohen Temperaturen und hohem Druck. Kleine, locker strukturierte Fragmente brennen aus; Große, harte Teilchen können die Atmosphäre durchdringen und auf die Erdoberfläche treffen, wobei sie enorme kinetische Energie freisetzen und katastrophale Folgen wie Waldbrände, Erdbeben und Tsunamis verursachen.

Vor 65 Millionen Jahren schlug ein Asteroid mit einem Durchmesser von 10 Kilometern auf der Erde ein und verursachte weltweit Waldbrände, schwere Erdbeben und Tsunamis. Staub und Asche bedeckten den Himmel, blockierten das Sonnenlicht und ließen die Temperatur der Erde um 16 °C sinken. Der Aufprall dauerte eine Million Jahre und 70 % der Arten auf der Erde, darunter auch Dinosaurier, starben aus.

Wissenschaftler spekulieren, dass das Aussterben der Dinosaurier durch einen Asteroideneinschlag verursacht worden sein könnte

Comic von Dave Coverly, aus dem Comic „Speed ​​Bump“. Text: „Ich gebe zu, dass diese Entdeckung die Theorie des Asteroideneinschlags zu bestätigen scheint, der das Aussterben der Dinosaurier verursacht hat.“

Normalerweise können Steinmeteoriten mit einem Durchmesser von mehr als 60 Metern oder Eisenmeteoriten mit einem Durchmesser von mehr als 20 Metern die Erdatmosphäre durchdringen. Je größer und schwerer der Asteroid, desto mehr Schaden würde er anrichten, wenn er die Erde treffen würde. International wird die Bedrohungsstufe durch Asteroiden anhand ihres Äquivalentdurchmessers gemessen und in fünf Kategorien eingeteilt.

Der erste Typ hat einen Durchmesser von mehreren Kilometern und kann eine globale Katastrophe verursachen, was etwa alle 700.000 Jahre einmal vorkommt. Das katastrophale Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren ereignete sich etwa alle 100 Millionen Jahre.

Der zweite Typ hat einen entsprechenden Durchmesser von 140 Metern und verursacht eine interkontinentale Katastrophe, die etwa alle 30.000 Jahre auftritt. Im Juli 2019 streifte ein Asteroid namens 2019OK die Erde in einer Entfernung von 72.000 Kilometern. Sein Durchmesser betrug etwa 57 bis 130 Meter. Bei einem Einschlag auf die Erde wäre die Explosion 5.000 Mal stärker als die der Atombombe von Hiroshima.

Die dritte Kategorie ist die 50-Meter-Höhe, die etwa alle zweitausend Jahre eine Katastrophe großen Ausmaßes auf Stadtebene verursachen kann. Im Juni 1908 traf ein Asteroid mit einem Durchmesser von 30 bis 50 Metern die Erde und explodierte über dem Fluss Tunguska in Sibirien, Russland. Ihre Sprengkraft war 1.000-mal so groß wie die der Atombombe von Hiroshima. Sie verursachte Waldbrände und verbrannte mehr als 80 Millionen Bäume auf einer Fläche von 2.000 Quadratkilometern.

Die vierte Kategorie ist die 20-Meter-Höhe, die etwa alle 200 Jahre eine Katastrophe auf Stadtebene verursachen kann. Im Jahr 2013 durchbrach ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 17 Metern die Atmosphäre und explodierte 90 Kilometer über der russischen Region Tscheljabinsk. Dabei wurden über 1.600 Menschen verletzt und über 1.000 Häuser beschädigt.

Die fünfte Kategorie ist die Meterebene, die jedes Jahr auftritt. Es ist jedoch zu klein, um die Atmosphäre zu durchdringen. Die meisten davon treten als Luftstöße und Feuerbälle auf. Auch die nach der Explosion verstreuten Meteoritenfragmente könnten Opfer fordern. Seit 1988 wurden weltweit durchschnittlich zwei Feuerballereignisse pro Monat registriert.

Als erdnahe Asteroiden werden in der Astronomie solche bezeichnet, deren Mindestabstand zur Erde 0,3 AE beträgt (1 AE ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne). Bisher wurden mehr als 30.000 dieser Asteroiden entdeckt und die Umlaufbahnen einiger von ihnen kreuzen die Umlaufbahn der Erde, sodass die Möglichkeit einer Kollision mit der Erde besteht. Asteroiden mit einer Mindestentfernung von 0,05 AE von der Erde und einem Durchmesser von mehr als 140 Metern werden als bedrohliche erdnahen Asteroiden definiert und machen fast ein Zehntel der Gesamtzahl aus.

Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass ein Asteroid, der sich der Erde auf eine bestimmte Distanz nähert, von der Schwerkraft der Erde erfasst wird, seine Umlaufbahn ändert und mit der Erde kollidiert. Ihre Umlaufbahnen ändern sich außerdem ständig aufgrund von Gravitationsstörungen anderer großer Himmelskörper im Sonnensystem. Daher gibt es nicht immer eine Konstante in der Anzahl der Asteroiden, die eine Bedrohung für die Erde darstellen, und die Bedrohungsstufe ändert sich häufig.

Die Bodenüberwachung ist die wichtigste

Der Einschlag eines erdnahen Asteroiden auf der Erde, der eine Katastrophe großen Ausmaßes verursacht, ist ein unvermeidliches Ereignis und stellt auf lange Sicht eine große Herausforderung für die Menschheit dar. Mit dem Fortschritt von Wissenschaft und Technologie hat der Mensch nach und nach die Fähigkeit entwickelt, das Risiko von Asteroideneinschlägen zu analysieren und vorherzusagen. Durch den Aufbau eines Asteroidenüberwachungssystems zur Erkennung und Verfolgung gefährlicher Asteroiden können wir im Voraus Vorhersagen über den Aufprallzeitpunkt, den Landepunkt und das Ausmaß des Schadens treffen und wirksame Maßnahmen zur Minimierung des Risikos ergreifen.

Die Asteroidenüberwachung und Frühwarnung umfasst im Wesentlichen drei Aspekte der Arbeit. Das erste Ziel besteht darin, erdnahen Asteroiden zu katalogisieren. Mithilfe von Überwachungsgeräten im Weltraum und auf der Erde werden neue Asteroiden entdeckt und ihre Umlaufbahnen bestimmt und katalogisiert. Die zweite ist die Bedrohungswarnung. Bei Asteroiden, die im Katalog bestimmte Gefahren darstellen, führen wir eine genaue Verfolgung durch, ermitteln genaue Bahnparameter und andere Informationen und beurteilen das Einschlagsrisiko und das Ausmaß des Schadens. Die dritte Methode ist die Kurzzeitprognose. Dabei geht es um die präzise Verfolgung und Messung von Asteroiden, die in geringer Entfernung an der Erde vorbeifliegen und eine hohe Einschlagswahrscheinlichkeit haben, sowie um die kontinuierliche Vorhersage des Einschlagsgebiets.

Das derzeit ausgereifteste und am weitesten verbreitete Überwachungs- und Frühwarngerät ist das erdgebundene optische Teleskop. Durch wiederholte Beobachtung desselben Himmelsausschnitts zu unterschiedlichen Zeiten und Vergleich der Veränderungen regionaler Merkmale können Kometen, Asteroiden und veränderliche Sterne entdeckt und die Position von Asteroiden bestimmt werden. Im Jahr 1992 starteten die Vereinigten Staaten das SpaceGuard Survey-Projekt und begannen mit der systematischen Überwachung der Asteroidenaktivitäten. Als erstes wurde das Lincoln Near-Earth Asteroid Research Program in Betrieb genommen, das zwei Sätze Teleskope mit einer Öffnung von 1 Meter und einen Satz Teleskope mit einer Öffnung von 0,5 Meter umfasst.

Im Jahr 2005 verabschiedete der US-Kongress den Near-Earth Object Authorization Act, der die NASA verpflichtet, erdnahe Objekte mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern und einem Perihel von weniger als 1,3 AE mit einer Abdeckungsrate von 90 % zu erfassen. Die Vereinigten Staaten haben mit dem Bau erdgebundener optischer Teleskope begonnen, darunter das Catalina Sky Survey System, das Pan-STARRS-Projekt, das Discovery Channel Telescope und das Large Integrated Survey Telescope, um Asteroiden zu überwachen und frühzeitig vor ihnen zu warnen.

Catalina Sky Survey Telescope

Das Catalina Sky Survey System besteht aus drei optischen Teleskopen, darunter zwei Weitfeld-Durchmusterungsteleskope mit Öffnungen von 1,5 Metern und 0,7 Metern zur Suche nach unbekannten Asteroiden und ein 1-Meter-Schmalfeld-Teleskop zur präzisen Verfolgung und Messung. Sobald ein gefährlicher Asteroid entdeckt wird, der die Erde treffen könnte, schaltet das System sofort in den Notfallmodus und mobilisiert drei Teleskope, um den gefährlichen Asteroiden zu verfolgen und zu messen, um festzustellen, ob das Ziel die Erde treffen wird.

Mehr als die Hälfte der von Menschen entdeckten erdnahen Asteroiden stammt aus der Catalina Sky Survey. Dieses einzigartige „2+1“-Design ermöglicht dem System eine gute Vorhersage des Risikos von Asteroideneinschlägen. Bisher ist es dem Menschen gelungen, sieben Mal Asteroideneinschläge auf der Erde vorherzusagen. Fünfmal davon wurden der Catalina Sky Survey zugeschrieben.

Das Pan-STARRS-Projekt besteht aus einer Anordnung von vier 1,8-Meter-Teleskopen, die gleichzeitig denselben Bereich des Himmels beobachten und dabei eine Auflösung erzeugen, die der eines 3,6-Meter-Teleskops entspricht. Die Programme Catalina und Pan-STARRS sind derzeit die wichtigsten Instrumente der bodengestützten Asteroidenüberwachung durch Menschen. Mit diesen Systemen wurden in den letzten zehn Jahren die meisten erdnahen Asteroiden entdeckt. Im Jahr 2022 entdeckten verschiedene Länder insgesamt 3.182 erdnahen Asteroiden, davon 1.291 vom Catalina Sky Survey-System und 1.263 vom Pan-STARRS-Teleskop, was zusammen 80 % entspricht.

Pan-STARRS

Das Discovery Channel Telescope ist das fünftgrößte astronomische optische Teleskop in den Vereinigten Staaten. Sein Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 4,2 Metern und verfügt über zwei Abbildungsmodi: sichtbares Licht und Infrarot. Das Large Comprehensive Survey Telescope befindet sich noch im Bau. Es befindet sich auf dem Gipfel des Il Peyon im Parc Dome-Gebirge im Norden Chiles. Der Hauptspiegel hat einen Durchmesser von 8,36 Metern, verfügt über ein starkes Lichtsammelvermögen, eine extrem hohe Auflösung und ein weites Sichtfeld. Es kann alle drei Tage eine vollständige Himmelsbeobachtung durchführen, was der Arbeitsbelastung anderer Teleskope über mehrere Jahre entspricht. Sobald es in Betrieb genommen wird, wird es das leistungsstärkste Gerät zur Asteroidenbeobachtung der Welt sein.

Darüber hinaus haben die Vereinigten Staaten zwei erdgebundene Radarstationen zur Planetenerkundung gebaut, nämlich das Arecibo-Radioteleskop und das Goldstone Solar System Radar. Das Radar sendet Signale und empfängt von Asteroiden reflektierte Echos, um die Umlaufbahn, Morphologie, Struktur und Materialzusammensetzung des Asteroiden detailliert zu erfassen. Es wird im Allgemeinen für kurzfristige Vorhersagen verwendet, wenn der Asteroid in einer Entfernung von 0,3 AE an der Erde vorbeifliegt.

Arecibo-Radioteleskop

Europa startete 2009 das Programm „Space Situational Awareness“ (Weltraumlagebewusstsein). Dabei werden die bodengestützten Radar- und optoelektronischen Geräte aller Mitgliedsstaaten genutzt, um künstliche Himmelskörper, Weltraummüll und potenziell bedrohliche Himmelskörper zu überwachen. Außerdem werden 14 Teleskope mit Öffnungen von 0,4 bis 4,2 Metern für die Überwachung erdnaher Asteroiden, Frühwarnungen, die Entsorgung im Orbit und andere Forschungsarbeiten mobilisiert.

Russland nutzt das International Scientific Optical Detection Network, das Institut für Astronomie und das inländische „Telescope Automatic Operation Device Mobile Astronomical System“, um erdnahe Objekte zu suchen und zu überwachen. Nach dem Tscheljabinsk-Vorfall beschleunigte es den Bau eines neuen Großfeld-Durchmusterungsteleskops mit einer Öffnung von 1,6 Metern. Auch Japan, Südkorea und andere Länder haben erdgebundene Teleskope gebaut, um nach erdnahen Objekten zu suchen und ihre physikalischen Eigenschaften zu untersuchen.

Weltraumgestützte Überwachung ist eine wichtige Richtung

Bodengebundene optische Teleskope haben die Vorteile einer großen Apertur, einer großen Beobachtungsdistanz, niedriger Bau- und Betriebskosten und einer langen Lebensdauer. Sie stellen derzeit die Grundausstattung für die Asteroidenüberwachung dar, weisen jedoch einige inhärente Mängel auf, die schwer zu beheben sind, und ermöglichen keine ganztägige Überwachung des gesamten Himmels und keine Frühwarnung.

Erstens gibt es auf der Sonnenseite einen toten Winkel zur Beobachtung. Aufgrund des starken Lichts am Tag werden die Schatten der Asteroiden verdeckt und Asteroiden, die von der Sonnenseite her fliegen, können nicht beobachtet werden. Wenn sich diese Asteroiden jedoch der Erde nähern, nimmt ihre Helligkeit schnell zu. Sie können schnell in den Weltraum fliegen oder sofort auf der Erde einschlagen. Beim Tscheljabinsk-Vorfall 2013 gab es vor dem Asteroideneinschlag keine Warnung. Der Asteroid 2019OK wurde einen Tag zuvor beobachtet, als er sich bereits sehr nahe an der Erde befand und sehr wahrscheinlich von deren Schwerkraft erfasst wurde und auf die Erde traf, was zu schweren Schäden führen würde.

Zweitens ist die effektive Beobachtungszeit kurz und wird leicht durch Störungen beeinträchtigt. Bodengebundene optische Teleskope können nur nachts betrieben werden und werden leicht durch Faktoren wie die Atmosphäre, Streuung des Mondlichts und menschliche Weltraumaktivitäten in der erdnahen Umlaufbahn gestört. Aufgrund der Erdrotation ist der Bodenbeobachtungsbogen diskontinuierlich, was eine kontinuierliche Zielverfolgung über einen längeren Zeitraum unmöglich macht. Darüber hinaus ist das Beobachtungsnetz erdgebundener Teleskope aufgrund der Verteilung von Land und Meer auf der Erde ungleichmäßig verteilt und es gibt nur wenige Bauwerke auf der Südhalbkugel, was die Erkennung von Asteroiden, die aus dieser Richtung fliegen, erschwert.

Drittens sind die Beobachtungsmöglichkeiten begrenzt. Der Infrarotbereich bietet den Vorteil besserer Beobachtungsmöglichkeiten für schwache Himmelskörper und umfangreicherer Spektralinformationen für Asteroiden. In Kombination mit optischen Beobachtungen können das Albedo und die Größe von Asteroiden ermittelt werden. Aufgrund der Behinderung durch die Erdatmosphäre ist es jedoch schwierig, vom Boden aus Beobachtungen von Asteroiden im Infrarotbereich durchzuführen.

Im Gegensatz dazu bieten weltraumgestützte Plattformen die Vorteile eines Allwetterbetriebs, einer großen Himmelsabdeckung, breiter Beobachtungsbänder und genauer Umlaufbahnvorhersagen. Sie können die Mängel bodengestützter Überwachungssysteme wirksam ausgleichen und sind zur aktuellen wichtigsten Entwicklungsrichtung geworden. Weltraumgestützte Plattformen werden normalerweise in sonnensynchronen Umlaufbahnen, Venus-ähnlichen Umlaufbahnen und Lagrange-Umlaufbahnen eingesetzt.

Derzeit gibt es nur wenige weltraumgestützte Plattformen zur Asteroidenüberwachung, darunter auch den Near-Earth Object Surveillance Satellite Kanadas, und es wurde noch kein Überwachungsnetzwerk aufgebaut. Allerdings nutzen verschiedene Länder Weltraumteleskope zur Durchführung von Asteroidenbeobachtungen, die eine gute ergänzende Rolle spielen, wie etwa der Wide-field Infrared Survey Explorer der Vereinigten Staaten, die Gaia-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation und der japanische Satellit Hikari.

Weitfeld-Infrarotdetektor

Der Satellit „Hikari“ wurde 2006 gestartet. Es handelt sich um einen weltraumgestützten Beobachtungssatelliten im Infrarotspektrum, der von Japan, Europa und Südkorea entwickelt wurde. Es operiert in einer sonnensynchronen Umlaufbahn und führt Beobachtungen der drei Spektralbänder Nahinfrarot, Mittelwelle und Ferninfrarot über den gesamten Himmel durch. In mehr als fünf Jahren im Orbit hat der Satellit mehr als 500.000 Asteroiden im Sonnensystem entdeckt.

Die Vereinigten Staaten starteten 2009 den Wide-field Infrared Explorer, der mit einem Teleskop mit einer Apertur von 0,5 Metern ausgestattet ist, im Infrarotbereich arbeitet und in einer sonnensynchronen Umlaufbahn von 500 Kilometern kreist. Die Sonde entdeckte zwischen 2009 und 2011 Hunderte erdnahen Asteroiden und Kometen. Die Missionserweiterung begann 2013 und es wurden 34.000 neue Asteroiden entdeckt, darunter 135 erdnahen Asteroiden. Die Sonde ist bis heute in Betrieb und ist derzeit eine der weltweit größten weltraumgestützten Plattformen zur Asteroidenbeobachtung.

Die Sonde Gaia wurde 2013 gestartet. Ihre Mission besteht darin, hochpräzise Beobachtungen der Positionen, Entfernungen und Bewegungen von Sternen in der Milchstraße durchzuführen. Es arbeitet am Sonne-Erde-Punkt L2, verfügt über eine bessere Phasenwinkelbeziehung zu erdnahen Asteroiden, die sich der Erde nähern, und ist eine wichtige Ergänzung des Überwachungsnetzwerks.

Die Gaia-Sonde der ESA

Kanada startete 2013 den Near-Earth Surveillance Satellite. Es handelt sich dabei um den weltweit ersten Satelliten, der ausschließlich der Suche und Überwachung erdnaher Asteroiden dient. Seine Hauptnutzlast ist ein 15 Zentimeter großes Spiegelteleskop, das in einer 800 Kilometer hohen erdnahen Umlaufbahn operiert. Der Betrieb wurde inzwischen eingestellt. Auch die Hauptmission des deutschen Satelliten AsteroidFinder besteht in der Asteroidenerkennung.

Derzeit entwickeln die Vereinigten Staaten eine neue Generation des weltraumgestützten Infrarotteleskops NEOCam, das in Kombination mit anderen Detektoren das Ziel erreichen soll, mehr als 90 % der Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern zu erkennen. NEOCam ist mit einem Infrarotteleskop und einer Weitfeldkamera im thermischen Infrarotspektrum ausgestattet. Der Start ist für 2028 geplant und die Stationierung am L1-Punkt Sonne-Erde. Während des Missionszyklus werden zwei Drittel der potenziell gefährlichen erdnahen Asteroiden den Beobachtungsbereich des Teleskops passieren, wodurch die Größe der Asteroiden genau bestimmt werden kann.

Die Vereinigten Staaten entwickeln eine neue Generation des weltraumgestützten Infrarotteleskops NEOCam

Internationale Zusammenarbeit zur Bewältigung von Herausforderungen

Es gibt eine große Zahl erdnaher Asteroiden und die Aufgaben der Suche, Entdeckung, Verfolgung und Überwachung sind aufwendig und schwierig. Um die Effizienz und Aktualität der Beobachtungen zu verbessern, ist eine globale Zusammenarbeit erforderlich. Die Bedrohung durch Asteroideneinschläge betrifft die gesamte Menschheit. Für alle Länder ist es eine unvermeidliche Entscheidung, eine umfassende internationale Zusammenarbeit zu betreiben und gemeinsam auf Risiken zu reagieren.

Im Juli 1994 traf der Komet Shoemaker-Levy 9 den Jupiter und markierte damit die erste direkte Beobachtung einer großflächigen Kollision zweier Himmelskörper. Im darauf folgenden Jahr veranstalteten die Vereinten Nationen ein internationales Seminar zum Thema „Verhinderung des Einschlags erdnaher Objekte auf der Erde“, in dem sie klar auf die potenzielle Bedrohung der Erde durch erdnahe Asteroiden hinwiesen und eine Stärkung der Überwachungs- und Verfolgungsmöglichkeiten vorschlugen.

Künstlerische Darstellung des Einschlags des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter

Im Jahr 2014 gründete der Ausschuss der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums das Internationale Asteroidenwarnnetz und die Beratungsgruppe für die Planung von Weltraummissionen. Ersteres ist für die Entdeckung, Verfolgung, Katalogisierung und Merkmalsanalyse erdnaher Asteroiden verantwortlich und organisiert von Zeit zu Zeit internationale gemeinsame Überwachungsaktivitäten, um die Genauigkeit der Katalogisierung und Frühwarnung erdnaher Objekte zu verbessern und gleichzeitig die Koordinierungs- und Reaktionsfähigkeit der internationalen gemeinsamen Überwachung zu verbessern. Letzteres ist für die Förderung der technologischen Forschung im Zusammenhang mit der erdnahen Asteroidenabwehr zuständig.

Nach Jahren der Entwicklung schenken die Länder dem Risiko von Asteroideneinschlägen zunehmende Aufmerksamkeit, der Umfang der Zusammenarbeit wird weiter ausgebaut und das Überwachungs- und Frühwarnnetz wird schrittweise verbessert.

Derzeit haben die Vereinigten Staaten ein erdnahes Asteroidenüberwachungsnetzwerk aufgebaut, das hauptsächlich bodengestützt ist und durch weltraumgestützte Netzwerke ergänzt wird. Es verfügt über die umfassendste Struktur mit 11 speziellen bodengestützten optischen Teleskopen und anderen bodengestützten und weltraumgestützten Plattformen mit doppeltem Verwendungszweck. Es entdeckt jedes Jahr eine große Zahl neuer erdnaher Asteroiden, erstellt und veröffentlicht Datenbanken und stellt 98 % der international geteilten Asteroidenkatalogdaten bereit, wobei es eine wichtige Führungsrolle einnimmt. Die ESA gründete 2013 das Planetary Defense Office, um technische Forschungen zur Überwachung erdnaher Asteroiden, zur Datenverarbeitung und zur Entsorgung im Orbit zu organisieren. Russland hat das Planetary Defense Center im Jahr 2002 gegründet und verfügt derzeit über neun spezielle Teleskope, die wichtige Beiträge zur Asteroidenüberwachung und Frühwarnung leisten.

Mein Land ist im Februar 2018 offiziell dem International Asteroid Warning Network und der Space Mission Planning Advisory Group beigetreten. Mit dem 1,04 Meter großen Teleskop des Purple Mountain Observatory als Hauptausrüstung werden systematische Beobachtungen und Forschungen zu Asteroiden und Kometen durchgeführt. Das Purple Mountain Observatory hat sich zu einer der einflussreichsten Stationen im International Asteroid Survey Network entwickelt. Es wurden mehr als 1.300 erdnahen Asteroiden beobachtet und mehr als 30 neue erdnahen Asteroiden entdeckt. Mehrere Observatorienstationen, darunter die Observatorien Lijiang und Xinglong, verfügen über die Fähigkeit, Asteroiden zu beobachten und legen damit den Grundstein für die Einrichtung eines zukünftigen erdnahen Asteroidenüberwachungs- und Frühwarnnetzwerks.

Teleskop zur Erkennung erdnaher Objekte des Purple Mountain Observatory

Während die Länder weiterhin neue Beobachtungsgeräte bauen und Himmelsdurchmusterungen durchführen, hat sich das Netzwerk zur Überwachung und Frühwarnung erdnaher Asteroiden von hauptsächlich erdgebundenen Teleskopen zu einem koordinierten Netzwerk erd- und weltraumgestützter Plattformen entwickelt. Die Öffnung des Teleskops wird immer größer, das Sichtfeld immer breiter und das Beobachtungsband wechselt vom sichtbaren Licht zum Infrarot und von einem einzelnen Band zur Mehrbandintegration, wodurch allmählich eine weltraum- und bodenintegrierte und ganztägige Überwachungs- und Frühwarnfunktion für den gesamten Himmel entsteht.

Immer wieder werden neue erdnahen Asteroiden entdeckt. Bis Ende 2022 belief sich die Gesamtzahl auf 31.014, darunter mehr als 10.000 mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern, fast 1.000 mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer und mehr als 2.000 potenziell gefährliche Asteroiden.

Darüber hinaus haben Menschen ein gewisses Maß an Fähigkeiten zur vorübergehenden Vorhersage einer großen Zahl erdnaher Asteroiden entwickelt, die kurzfristig nicht katalogisiert werden können und sich plötzlich nähern könnten. Zudem steigt die Zahl erfolgreicher Einschlagswarnungen. Im Jahr 2008 nutzten Astronomen die Catalina Sky Survey, um herauszufinden, dass der Asteroid 2008TC3 die Erde 19 Stunden im Voraus treffen würde, und erstellten eine Prognose, mit der sie erstmals einen Asteroideneinschlag präzise vorhersagen konnten. Bisher ist es dem Menschen gelungen, sieben Mal eine Vorhersage zu treffen, wobei die Warnzeiten zwischen zwei und 19 Stunden lagen.

Ein großer Asteroid oder Komet trifft die Erde

Bis zur Asteroidenüberwachung ist es noch ein weiter Weg

Im letzten Jahrzehnt hat die Menschheit bedeutende Fortschritte bei der Überwachung erdnaher Asteroiden, der Frühwarnung und der Abwehr von Asteroiden gemacht, es gibt jedoch noch immer viele weitere gefährliche Asteroiden, die noch nicht beobachtet wurden. Nach dem Entstehungs- und Entwicklungsmodell kleiner Himmelskörper im Sonnensystem liegt die Gesamtzahl erdnaher Asteroiden mit einem äquivalenten Durchmesser von 10 bis 140 Metern in der Größenordnung von 1×105. Für den Teil, der bisher beobachtet wurde, liegt die Katalogisierungsabschlussrate der Kilometer-Äquivalent-Durchmesserklasse bei über 95 %, die Katalogisierungsabschlussrate der 140-Meter-Klasse jedoch bei nur etwa 40 %, die Katalogisierungsabschlussrate der 50-Meter-Klasse bei etwa 3 % und die Katalogisierungsabschlussrate der 20-Meter-Klasse bei weniger als 1 %. Im dunklen und riesigen Universum sind noch immer zahlreiche Asteroiden verborgen, die eine potenzielle Einschlaggefahr darstellen.

Die Bewegungsbahnen dieser unentdeckten Asteroiden sind komplex. Sie werden durch die Schwerkraft großer Planeten, die Weltraumumgebung usw. beeinflusst. Ihre Flugbahnen ändern sich unvorhersehbar, was eine langfristige Bahnvorhersage sehr schwierig macht. Die Messgenauigkeit und die Vorhersagemodelle der Menschheit für Asteroiden sind noch immer nicht in der Lage, das Risiko eines Einschlags in Tausenden oder Zehntausenden von Jahren genau vorherzusagen. Daher müssen wir unsere Überwachungs- und Frühwarnfunktionen weiterentwickeln.

Obwohl Asteroideneinschläge mit einem entsprechenden Durchmesser von weniger als 10 Metern häufig vorkommen, sind die Schäden aus historischer Sicht relativ gering. Asteroideneinschläge mit einem Äquivalentdurchmesser von 20 bis 140 Metern sind die Größenordnungen, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Sie können Schäden auf innerstädtischer, großstädtischer und sogar interkontinentaler Ebene verursachen. Gleichzeitig gibt es so viele davon, dass die Wahrscheinlichkeit eines Aufpralls nicht ignoriert werden kann. Bis zur Überwachung und Frühwarnung vor erdnahen Asteroiden ist es noch ein weiter Weg.

Im Rahmen des bestehenden Überwachungssystems, das hauptsächlich bodengestützt ist und durch weltraumgestützte Systeme ergänzt wird, haben Menschen die überwiegende Mehrheit der erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer beobachtet. In diesem Jahr wird das Large Synoptic Survey Telescope in den USA offiziell in Betrieb genommen. Den Ergebnissen von Simulationsrechnungen zufolge ist damit zu rechnen, dass innerhalb von zwölf Jahren 90 Prozent der erdnahen Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern katalogisiert sein werden. Bei Zielen mit einem Durchmesser von weniger als 140 Metern können erdgebundene Teleskope die systematische Erfassung jedoch nicht innerhalb eines angemessenen Zeitraums abschließen. Daher ist die Einrichtung eines weltraumgestützten Überwachungsnetzwerks erforderlich, um schrittweise eine integrierte Überwachungs- und Frühwarnfunktion aufzubauen, die hauptsächlich auf Langzeitbeobachtungen durch die Vernetzung erdgebundener Teleskope basiert und durch gezielte Untersuchungen durch weltraumgestützte Teleskope ergänzt wird.

Im Jahr 2022 kündigte mein Land den Bau eines Asteroidenabwehrsystems an, um zur Reaktion der Menschheit auf die Bedrohung durch außerirdische Objekte beizutragen. Im Hinblick auf die Asteroidenüberwachung und Frühwarnung wurde 2023 das Großfeld-Durchmusterungsteleskop „Mozi“ in Lenghu, Qinghai, fertiggestellt. Lenghu in Qinghai bietet hervorragende Bedingungen für astronomische optische Beobachtungen mit vielen klaren Nächten, geringer Lichtverschmutzung und guter Sicht. Es gilt als der beste Standort für optische Observatorien in Eurasien. Der Hauptspiegel von „Mozi“ hat einen Durchmesser von etwa 2,5 Metern und ist mit einer 765 Millionen Pixel großen Hauptkamera ausgestattet.

Der Standort des Saishiteng Mountain Observatory und die Kuppel des im Bau befindlichen Large Field Survey Telescope in der Stadt Lenghu, Präfektur Haixi, Provinz Qinghai

Gleichzeitig wird auf der Insel Zhongzhou im Kreis Yunyang in Chongqing die zweite Phase des Projekts „China Compound Eye“ gebaut. Bis 2025 sollen 25 Radargeräte mit einer Apertur von 30 Metern errichtet werden. „Chinas Compound Eye“ ist das erste groß angelegte Radargerät zur Tiefenerkennung mit verteilter Apertur in meinem Land. Nach seiner vollständigen Fertigstellung kann seine Erfassungsreichweite 150 Millionen Kilometer erreichen und so die Beobachtung von Asteroiden und terrestrischen Planeten in Hunderten von Millionen Kilometern Entfernung ermöglichen, die Grenzen der menschlichen Weltraumbeobachtung erweitern und wichtige Unterstützung für die Abwehr erdnaher Asteroideneinschläge und die Planetenforschung meines Landes leisten.

Das „Chinesische Facettenauge“ im Bau

Ausgehend vom Konzept, eine Schicksalsgemeinschaft für die Menschheit aufzubauen, hat mein Land gemeinsam mit der internationalen Gemeinschaft aktiv auf die Gefahr eines erdnahen Asteroideneinschlags reagiert, sich umfassend beteiligt und die Initiative ergriffen, um Chinas Stärke zur friedlichen Nutzung des Weltraums beizutragen, die Sicherheit der Menschheit zu schützen und ihr Wohlergehen zu verbessern. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie und die gemeinsamen Anstrengungen von Ländern auf der ganzen Welt wird die Menschheit letztendlich in der Lage sein, Gefahren zu überwinden und ihre eigene Sicherheit wirksam zu schützen.