Musk beteiligt sich an der „Rettung der Erde“! NASA startet erste planetare Verteidigungstestmission der Menschheit

Vor 66 Millionen Jahren raste ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 10 Kilometern durch die Atmosphäre und hinterließ eine riesige Narbe an der Küste der mexikanischen Halbinsel Yucatán. Der Aufprall verursachte weltweit Tsunamis und Waldbrände und die Dinosaurier erlitten eine verheerende Katastrophe.

Die Kollision eines Planeten mit der Erde war schon immer eines der beunruhigendsten Themen für Astronomen und ein beliebtes Thema in Hollywood-Blockbustern. In „Armageddon“ führt der harte Kerl Bruce Willis sein Tiefsee-Ölbohrteam an, um Löcher zu graben und Sprengstoff auf einem Meteoriten zu vergraben, und opfert schließlich sein Leben, um die Erde zu retten. Erst heute hat die NASA die Filmhandlung zur Rettung der Erde in die Realität umgesetzt.

Am 23. November um 1:21 Uhr Ortszeit (24. November um 14:21 Uhr Pekinger Zeit) wurde die SpaceX Falcon 9-Rakete erfolgreich von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien gestartet und führte eine Übungsmission zur „Planetenverteidigung“ durch.

Die Übung mit dem Namen Double Asteroid Redirection Test (DART) wird voraussichtlich 330 Millionen Dollar kosten.

Die Übung war eine Zusammenarbeit zwischen dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL), dem Jet Propulsion Laboratory (JPL), dem Goddard Space Flight Center (GSFC), dem Johnson Space Center (JSC), dem Glenn Research Center (GRC) und dem Langley Research Center (LARC).

Die NASA sagte, der Zielasteroid Dimorphos stelle keine Bedrohung für die Erde dar. Doch sein Betriebssystem ist ein nahezu perfektes Testgelände dafür, ob der Einschlag auf einen Asteroiden dessen Umlaufbahn tatsächlich verändern kann. Obwohl in den nächsten 100 Jahren kein Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern die Erde treffen wird, wurden bis Oktober 2021 nur etwa 40 % der Asteroiden von Menschen entdeckt. Das heißt, es gibt noch weitere unbekannte Asteroiden, die im Weltraum kreisen, und ob sie engen Kontakt mit der Erde haben werden, ist ebenfalls unbekannt.

DART-Missionsdiagramm | Bildquelle: NASA

Nach dem Start wird DART das Roll Out Solar Array (ROSA) einsetzen, um die für das elektrische Antriebssystem benötigte Solarenergie bereitzustellen. Außerdem wird das von der NASA entwickelte solarelektrische Antriebssystem Evolutionary Xenon Thruster – Commercial (NEXT-C) eingeführt, um die nächste Generation der Ionentriebwerkstechnologie zu testen.

Nach etwa zehn Monaten Flugzeit wird die Robotersonde an Bord der Rakete Ende 2022 einen „heldenhaften Tod“ erleiden und in den Asteroiden Dimorphos stürzen.

In den ersten zehn Tagen des Erdverteidigungskriegs wird die Robotersonde einen CubeSat starten, einen kleinen Satelliten der italienischen Raumfahrtagentur, um die gesamte Übung aufzuzeichnen.

Vier Stunden vor dem Aufprall wird die Sonde in den vollständig autonomen Modus wechseln und mithilfe einer Bordkamera namens Draco und einer hochentwickelten autonomen Navigationssoftware mit 6,6 km/s auf das Ziel zurasen. Diese Geschwindigkeit ist zehnmal höher als die eines Kampfjets und die Aufprallkraft reicht aus, um auf Dimorphos einen Krater mit einem Durchmesser von 10 bis 20 Metern zu hinterlassen.

Die NASA geht davon aus, dass sich die Geschwindigkeit von Dimorphos durch die Kollision um ein Prozent ändern und seine Umlaufzeit um mehrere Minuten abweichen würde. Obwohl die Veränderung nur wenige Minuten dauert, können Wissenschaftler sie mit modernen Teleskopen auf der Erde beobachten und messen.

DART-Diagramm | Bildquelle: NASA

Zusätzlich zu der bei dieser DART-Übung verwendeten Aufprallmethode haben Wissenschaftler viele weitere Methoden zur Beseitigung der Asteroidenbedrohung vorgeschlagen. Sie können beispielsweise mit Lasern verdampft werden, ihre Flugrouten können mithilfe der Schwerkraft von Raumfahrzeugen geändert werden und eine noch brutalere Methode besteht darin, sie mit Sprengstoff in die Luft zu jagen.

Am 31. Oktober reichten Philip Lubin und Alexander Cohen bei der Zeitschrift Advances in Space Research einen 131 Seiten langen Artikel mit dem Titel „Project Pi for Planetary Attack“ ein.

Die Grundidee des Projekts π besteht darin, zylindrische Metallstäbe mit einem Durchmesser von 10–30 cm, die mit Sprengstoff gefüllt sind, in die Umlaufbahn des Asteroiden zu bringen. Wenn ein Asteroid mit extrem hoher Geschwindigkeit auf sie trifft, wird er in eine große Zahl von Fragmenten mit einem Durchmesser von etwa 10 Metern oder weniger zersprengt. Die durch die Explosion erzeugte Energie wird in Wärme, Schall und Licht umgewandelt. Bis dahin wird die Atmosphäre die Trümmer wie eine kugelsichere Weste verdampfen und so die Auswirkungen abmildern. Philip Lubin schätzt, dass die Schallwellen und das damit verbundene Licht und die Hitze der Explosion zwar noch einige Schäden am Boden verursachen werden, diese werden jedoch minimal sein. Das Wichtigste dabei ist, dass der Pi-Plan im Vergleich zum Plan zur „Planetenverteidigung“ im Umgang mit Notfällen mehr Vorteile bietet: „Das Problem bei der Ablenkung eines Asteroiden besteht darin, dass man nur eine sehr begrenzte Reaktionszeit benötigt. Mit anderen Worten: Man muss die Umlaufbahn des Asteroiden lange vor seiner Annäherung an die Erde ablenken.“

Im Gegensatz dazu ist die für den π-Plan erforderliche Reaktionszeit viel kürzer. Nach den Berechnungen der Autoren könnte ein Asteroid mit einem Durchmesser von weniger als 50 Metern 5 Stunden vor dem Aufprall auf der Erde erfolgreich abgefangen werden. Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 100 Metern könnten einen Tag vor ihrem Aufprall auf die Erde abgefangen werden. Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 370 Metern können 10 Tage vor dem Aufprall auf der Erde abgefangen werden. Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 20 Metern können 100 Sekunden vor ihrem Aufprall auf die Erde bekämpft werden.

Die Robotersonde, die kurz vor dem heldenhaften Tod steht | Bildquelle: NASA

In den letzten 100 Jahren wurde die Erde von mehreren Asteroiden getroffen, doch glücklicherweise forderte keiner von ihnen größere Opfer.

Der jüngste Meteoriteneinschlag ereignete sich in unserem Nachbarland Russland. Am 15. Februar 2013 durchbrach ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 19 Metern in einem flachen Winkel von 20° und mit einer Geschwindigkeit von etwa 65.000 km/h (53-fache Schallgeschwindigkeit) die Atmosphäre über der russischen Stadt Tscheljabinsk. Nach etwa 30 Sekunden heftigem Brennen zerfiel es schließlich und explodierte in einer Höhe von 20 bis 25 Kilometern über dem Boden. Die enorme Energiemenge wurde auf den Boden übertragen und verursachte Schäden an über 7.000 Gebäuden in einem Gebiet von Tausenden Quadratkilometern und verletzte mehr als 1.500 bis 2.000 Menschen.

Tscheljabinsk-Ereignis | Bildquelle: The New York Times

Astronomen sagen voraus, dass am 13. April 2029 ein Asteroid namens Apophis mit einem Durchmesser von 370 Metern an der Erde vorbeifliegen wird. In den Jahren 2036, 2051 und 2066 wird er erneut in engen Kontakt mit der Erde kommen.

Obwohl die Erde im Jahr 2029 nicht in Gefahr sein wird, bereiten die wiederholten Besuche von Apophis vielen Astronomen immer noch Sorgen. Philip Lubin verglich es sogar mit einer Kugel, die über seinen Köpfen hinwegzischte. Der Unterschied besteht darin, dass die Aufprallenergie dieser „Kugel“ der Summe aller Atomwaffenarsenale der Welt entspricht.

Darüber hinaus glauben Astronomen, dass Asteroiden wie Apophis eine Bedrohung durch ein „Gravitationsschlüsselloch“ darstellen.

Dies bedeutet, dass sie bei ihren nahen Vorbeiflügen möglicherweise eine bestimmte Region des erdnahen Weltraums durchqueren. Dort würde die Schwerkraft der Erde ihre Flugbahnen anpassen, was zu weiteren Kollisionen mit der Erde führen würde. Daher ist es immer eine gute Sache, so früh wie möglich umfassend auf die Bedrohung durch Asteroiden vorbereitet zu sein, unabhängig davon, ob es sich um die Verteidigungsmethode der DART-Übung oder die Angriffsmethode des π-Plans handelt.

Schließlich ist die Erde die gemeinsame Heimat der Menschheit und aller Lebewesen.

Quellen:
https://www.nasa.gov/planetarydefense/dart
https://phys.org/news/2021-10-physicists-method-defending-earth-cosmic.html
https://www.deepspace.ucsb.edu/projects/pi-terminal-planetary-defense
https://www.scientificamerican.com/article/planetary-defense-is-good-but-is-planetary-offense-better/
https://www.deepspace.ucsb.edu/wp-content/uploads/2021/10/PI-Terminal-Planetary-Defense.pdf
https://www.science.org/content/article/nasa-s-first-planetary-defense-mission-will-nudge-asteroid

Geschrieben von: Liu Fang

Herausgeber: HS

Layout: Li Xuewei

Quelle: Academic Headlines