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OSIRIS-REx

Raumsonde der NASA
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Es fehlen Belege für die Termine April 2029, August 2029 und November 2030 sowie für die Startmasse.

OSIRIS-REx (Origins Spectral Interpretation Resource Identification Security – Regolith Explorer) ist eine Raumsonde der NASA zum Asteroiden Bennu, die am 8. September 2016 gestartet wurde. Am 24. September 2023 warf sie nach der Rückkehr in Erdnähe eine Landekapsel mit 121,6 g an Proben von der Asteroidenoberfläche ab, die erfolgreich geborgen wurde.[1] Die Sonde selbst fliegt unter dem Namen OSIRIS-APEX in einer Anschlussmission weiter zum Asteroiden Apophis.

OSIRIS-REx

OSIRIS-REx im Anflug auf Bennu
(künstlerische Darstellung)
NSSDC ID 2016-055A
Missions­ziel Asteroid (101955) BennuVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber National Aeronautics and Space Administration NASAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Hersteller Lockheed MartinVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Hersteller
Träger­rakete Atlas V (411)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Startmasse 2110 kg (davon 1230 kg Treibstoff)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startmasse
Instrumente
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Instrumente

OCAMS; OVIRS; OTES; OLA; REXIS; TAGSAM

Verlauf der Mission
Startdatum 8. September 2016, 23:05 UTCVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startdatum
Startrampe Cape Canaveral, LC-41Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
Enddatum Primärmission: 24. September 2023Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Enddatum
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Verlauf
 
 8. September 2016 Start
 
 22. September 2017 Swing-by an der Erde
 
 August 2018 Bennu in Kamerareichweite der Sonde
 
 Oktober 2018 Beginn der Erforschung von Bennu
 
 3. Dezember 2018 Bennu erreicht
 
 31. Dezember 2018 in Orbit um Bennu
 
 20. Oktober 2020 Probenentnahme
 
 10. Mai 2021 Verlassen des Asteroiden
 
 24. September 2023 Abwurf und Landung der Rückkehrkapsel / Start der Erweiterten Mission
 
 Geplant: in Orbit um Sonne / mehrere Fly-bys an der Erde
 
 April 2029 Geplant: Apophis in Kamerareichweite der Sonde
 
 August 2029 Geplant: in Orbit um Apophis
 
 November 2030 Ende der Erweiterten Mission

Dem NASA-Team der OSIRIS-REx wurde die Collier Trophy für 2023 zugesprochen.

Missionsziel

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Bennu ist ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von 494 m und einer kohlenstoffreichen und dunklen Oberfläche vom C-Typ.[2] Das primäre Missionsziel war, Proben von der Asteroidenoberfläche zur Erde zurückzubringen.[3][4]

Nach New Horizons und Juno ist OSIRIS-REx die dritte Raumsonde des New-Frontiers-Programms. Die Entscheidung für die Mission wurde im Mai 2011 bekanntgegeben, nachdem sie sich in einem Auswahlverfahren gegen einen Venus-Lander durchgesetzt hatte, der die Atmosphäre und eine Bodenprobe untersuchen sollte (Venus In-Situ Explorer), und gegen eine Sonde, die Materialproben aus dem Südpol-Aitken-Becken des Mondes zur Erde bringen sollte (MoonRise).[5]

Missionsverlauf

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OSIRIS-REx: Animation zur Mission
 
Animation einer Bildserie, die von OSIRIS-REx am 25. November 2018 aus etwa 80 km Entfernung von Bennu aufgenommen wurde und eine volle Umdrehung des Asteroiden zeigt

Die Sonde wurde vom US-amerikanischen Technologiekonzern Lockheed Martin gebaut, im Oktober 2015 fertiggestellt und danach umfangreich getestet.[6] Am 8. September 2016 wurde sie mit einer Atlas-V-Rakete gestartet. Ein Jahr später (am 22. September 2017) flog sie für ein Swing-by wieder in 17.000 km Entfernung an der Erde vorbei, am 3. Dezember 2018 erreichte sie den Asteroiden Bennu.[7]

Am 31. Dezember 2018 trat die Sonde in den geplanten Orbit ein, in dem sie im Abstand von etwa 1,75 km vom Asteroidenkern dessen Oberfläche hochauflösend kartieren[8][9] und den Jarkowski-Effekt messen sollte (den Einfluss der unterschiedlich starken Erwärmung der Asteroidenoberfläche auf den Bahnverlauf des Asteroiden). Für einen Orbit brauchte die Sonde zirka 62 Stunden. Bennu ist das kleinste Objekt im All, das bis dahin von einer Sonde umkreist wurde, und so nah wurde zudem noch kein Himmelskörper umkreist. Den kleinsten Abstand hatte zuvor im Mai 2016 die Sonde Rosetta bei ihrer Umkreisung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko mit einer Entfernung von 7 km.

Während der etwa 500 Tage dauernden Beobachtungsphase wurde die Umlaufbahn schrittweise bis auf 700 m abgesenkt. Am 6. Oktober 2020 manövrierte die Sonde in eine Bahn mit der nächsten Stelle von nur 374 Metern über der Oberfläche von Bennu. Somit flog sie erneut in der niedrigsten je erreichten Umlaufbahn um einem Asteroiden. Die Bahn wurde im Rahmen der Vorbereitungen für das TAG-Manöver (Touch-and-Go) erreicht, bei dem die Sonde Proben von der Oberfläche des Asteroiden nehmen würde. Sie blieb zwei Tage in dieser Umlaufbahn.[10] Jeder Quadratzentimeter des Asteroiden wurde gescannt, auch um einen geeigneten Platz für die Materialprobenentnahme zu finden.[8] Geplant war, mindestens 60 g Regolith-Gestein und zusätzlich 26 cm3 feinkörnigen Oberflächenstaub einzusammeln.[11][12]

Am 20. Oktober 2020 näherte sich OSIRIS-REx dem Asteroiden bis auf wenige Meter, klappte einen Roboterarm namens TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism) aus, berührte die Oberfläche des Asteroiden etwa fünf Sekunden lang und stieß dabei unter Druck gesetzten Stickstoff aus, um Probenmaterial aufzuwirbeln und einzufangen.[13] Bei der Probenentnahme drang der Entnahmekopf ca. 50 cm in die Oberfläche des Asteroiden ein.[14]

Die tatsächlich gesammelte Menge wurde mithilfe von Kamerabildern und Trägheitsversuchen mit der beladenen Sonde abgeschätzt; falls sich die Menge als zu klein erwiesen hätte, wäre ein zweiter Versuch an einer anderen, bereits im Vorfeld ausgewählten Stelle auf dem Himmelskörper möglich gewesen.[15] Die Bilder zeigten, dass mehr als die gewünschte Mindestmenge von 60 g eingesammelt wurde, somit war ein zweites Manöver nicht mehr notwendig.[16] Nach der Entnahme ließ man die Sonde zunächst langsam bis etwa 2200 km Entfernung von Bennu wegdriften, um dann ab Mitte Januar 2021 die Entfernung wieder langsam zu reduzieren. Am 7. April 2021 flog die Sonde im Abstand von 3,7 km noch einmal an der Probenentnahmestelle vorbei. Dabei wurden unter anderem hochaufgelöste Bilder der Nightingale getauften Entnahmestelle aufgenommen, um die Auswirkungen der Entnahme auf die Oberfläche zu untersuchen.[17] Am 10. Mai 2021 wurde die Rückreise zur Erde durch Zündung der Haupttriebwerke eingeleitet.

 
Die Rückkehrkapsel kurz nach der Landung

Am 24. September 2023 wurde die ähnlich wie die Sonde Stardust aufgebaute Rückkehrkapsel in Erdnähe von OSIRIS-REx abgetrennt und landete circa vier Stunden später, um 08:52 Uhr Ortszeit, mittels Fallschirm in der Großen Salzwüste auf der Utah Test and Training Range (Landeposition der Kapsel) des US-Militärs.[18]

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Der Spiegel ist für solche Raumfahrtthemen keine verlässliche Quelle, zudem ist dort nur von einer geplanten Untersuchung die Rede.

In NASA-Laboren in Texas wird die Probe mit 60 verschiedenen Untersuchungsmethoden von ca. 200 Wissenschaftlern untersucht.[19]

Anschlussmission OSIRIS-APEX

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Nach dem Absetzen der Rückkehrkapsel bekam die Sonde im Rahmen einer Anschlussmission die neue Bezeichnung OSIRIS-APEX (OSIRIS-APophis EXplorer). Sie fliegt weiter zu dem erdnahen Asteroiden Apophis, der 2029 erreicht und anschließend 18 Monate lang erforscht werden soll.[20]

 
A Rückkehrkapsel, B TAGSAM, C Sondenkörper, D Solarmodule, E Parabolantenne;
f Triebwerke, g Sternsensoren, h Antenne, j Antenne, k Heliumtank;
1 Lidar, 2 OLA, 3 OCAMS, 4 OTES, 5 OVIRS

Aufbau

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OVIRS
 
TAGSAM-Arm

OSIRIS-REx ist quaderförmig, 3,10 m breit und 2,72 m hoch und wog beim Start 2100 kg.[21] Auf die Sonde selbst (ohne Treibstoff) entfielen 880 kg.[22] An beiden Seiten der Sonde befinden sich annähernd quadratische Ausleger mit Solarzellen mit einer Fläche von insgesamt 8,5 m2. Einschließlich der ausgelegten Solarausleger ergibt sich eine Länge von 6,20 m, eine Breite von 2,43 m und eine Höhe von 3,15 m.[2][23] Die zentrale Struktur ist ein Würfel mit 2,3 m Kantenlänge und einer Masse von 160 kg.[22] Je nach Entfernung zur Sonne stellen die in der X- und Y-Achse schwenkbaren Solarmodule 1226 bis 3000 Watt an elektrischer Leistung bereit. Für die Kommunikation mit der Erde im X-Band wurde die Sonde mit einer Hochgewinn-Parabolantenne mit einem Durchmesser von etwa 2,1 m, einer Mittelgewinnantenne und zwei Niedergewinnantennen ausgestattet.[23][24] Die maximale Datenrate der Parabolantenne beträgt 914 kbit/s.[25]

Die Sonde ist mit folgenden Instrumenten ausgerüstet:[23][26]

  • OCAMS (OSIRIS-REx Camera Suite),[27] bestehend aus drei Kameras (Polycam,[28] Mapcam,[29] SAMCAM[30][31])
  • OVIRS (OSIRIS-REx Visible and IR Spectrometer), ein Spektrometer für Infrarot und den Bereich des sichtbaren Lichts,[32] 17,8 kg
  • OTES (OSIRIS-REx Thermal Emission Spectrometer), ein Spektrometer für Wärmestrahlung,[33] 6,3 kg
  • OLA (OSIRIS-REx Laser Altimeter), ein Laser-Altimeter,[34] 21,4 kg
  • REXIS (Regolith X-ray Imaging Spectrometer), ein Röntgenspektrometer[6][35]
  • TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism),[36] der Sammelmechanismus für die Materialproben von Bennus Oberfläche

Siehe auch

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Commons: OSIRIS-REx – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. ↑ NASA Announces OSIRIS-REx Bulk Sample Mass. NASA-Blog vom 15. Februar 2024.
  2. ↑ a b OSIRIS-REx. Asteroid Sample Return Mission. (PDF; 2 MB) In: NASA.gov. August 2016, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 6. Juli 2017; abgerufen am 23. Oktober 2020 (Press Kit).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.nasa.gov
  3. ↑ Asteroid Update – September 2016 – Featuring OSIRIS REx. Abgerufen am 20. Januar 2024 (deutsch).
  4. ↑ Justin Ray: OSIRIS-REx probe launched to asteroid in compelling search for the origins of life. In: SpaceflightNow.com. 9. September 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  5. ↑ Robert Garner: NASA to Launch New Science Mission to Asteroid in 2016. In: NASA.gov. 5. Oktober 2011, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 30. Dezember 2019; abgerufen am 23. Oktober 2020.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.nasa.gov
  6. ↑ a b Chris Gebhardt: OSIRIS-REx enters environmental testing ahead of launch next year. In: NasaSpaceflight.com. 22. Oktober 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  7. ↑ Kenneth Chang: NASA’s Osiris-Rex Arrives at Asteroid Bennu After a Two-Year Journey. In: NYTimes.com. 3. Dezember 2018, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  8. ↑ a b Lonnie Shekhtman: NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Enters Close Orbit Around Bennu, Breaking Record. In: Solarsystem.Nasa.gov. 31. Dezember 2018, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  9. ↑ Sonde «Osiris Rex» stellt Orbit-Rekord bei Asteroid auf. In: Welt.de. 1. Januar 2019, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  10. ↑ Closest orbit of an asteroid. Abgerufen am 30. Januar 2022 (deutsch).
  11. ↑ Dante S. Lauretta: OSIRIS-REx Asteroid Sample-Return Mission. In: Joseph N. Pelton et al.: Handbook of cosmic hazards and planetary defense. Springer, Cham 2015, ISBN 978-3-319-03951-0, S. 544.
  12. ↑ OSIRIS-REx. In: NASA.gov. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  13. ↑ „Osiris Rex“-Mission. Nasa-Sonde saugt erfolgreich Asteroiden-Staub. In: Spiegel.de. 21. Oktober 2020, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  14. ↑ OSIRIS-REx to Fly a Farewell Tour of Bennu. In: NASA.gov. Abgerufen am 17. Februar 2021.
  15. ↑ NASA’s OSIRIS-REx Spacecraft Successfully Touches Asteroid. In: NASA.gov. Sean Potter, 21. Oktober 2020, abgerufen am 25. Oktober 2020.
  16. ↑ Mission Status – OSIRIS-REx. In: NASA.gov. Abgerufen am 17. Februar 2021.
  17. ↑ NASA: NASA's OSIRIS-REx Leaves its Mark on Asteroid Bennu. 15. April 2021, abgerufen am 4. April 2023 (englisch).
  18. ↑ Capsule Containing Asteroid Bennu Sample Has Landed. Abgerufen am 24. September 2023 (englisch).
  19. ↑ Nasa-Sonde »Osiris-Rex«: Asteroiden-Probe in Utah gelandet. In: Der Spiegel. 24. September 2023, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 24. September 2023]).
  20. ↑ NASA gives green light for OSIRIS-REx spacecraft to visit another asteroid. In: news.arizona.edu. Abgerufen am 26. April 2022.
  21. ↑ Sonde „Osiris Rex“ erfolgreich gestartet. In: ORF.at. 9. September 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  22. ↑ a b OSIRIS-REx. In: Bernd-Leitenberger.de. 27. März 2017, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  23. ↑ a b c NASA’s OSIRIS-REx Asteroid Sample Return Mission. (PDF; 136 kB) In: NASA.gov. Abgerufen am 23. Oktober 2020 (Infoblatt).
  24. ↑ OSIRIS-REx. In: Directory.eoPortal.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020 (amerikanisches Englisch).
  25. ↑ OSIRIS-REx Spacecraft. In: Spaceflight101.com. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  26. ↑ Karl Hille: OSIRIS-REx Spacecraft and Instruments. In: NASA.gov. 4. August 2017, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  27. ↑ Karl Hille: OCAMS Instrument Suite. In: NASA.gov. 28. Juli 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  28. ↑ OCAMS POLYCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  29. ↑ OCAMS MAPCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  30. ↑ OCAMS SAMCAM. In: AsteroidMission.org. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  31. ↑ OCAMS SAMCAM. In: Spaceflight101.com. Abgerufen am 23. Oktober 2020.
  32. ↑ Karl Hille: OVIRS Will Observe Bennu in Visible and Near-Infrared Light. In: NASA.gov. 8. Juli 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  33. ↑ Karl Hille: OTES Will Map Mineral and Chemical Abundances. In: NASA.gov. 26. Juni 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  34. ↑ Karl Hille: Laser Altimeter Will Create 3-D Maps of Bennu. In: NASA.gov. 17. Dezember 2015, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  35. ↑ Karl Hille: REXIS Will Image Bennu in X-Rays. In: NASA.gov. 7. Januar 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
  36. ↑ Karl Hille: TAGSAM Sample Return Arm. In: NASA.gov. 28. Juli 2016, abgerufen am 23. Oktober 2020.
Raumsonden zu Kometen und Asteroiden
Gestartete Missionen:

ISEE-3/ICE (1978) | Vega (1984) | Sakigake (1985) | Giotto (1985) | Suisei (1985) | Galileo (1989) | Clementine (1994) | NEAR (1996) | Deep Space 1 (1998) | Stardust (1999) | Contour (2002) | Hayabusa (2003) | Rosetta (2004) | Deep Impact (2005) | New Horizons (2006) | Dawn (2007) | Chang’e 2 (2010) | Hayabusa 2 (2014) | Osiris-Rex (2016) | Lucy (2021) | DART (2021) | Near-Earth Asteroid Scout (2022) | Psyche (2023) | Hera (2024)

Kursiv geschriebene Missionen sind aktiv.

Geplante Missionen:

Odin (2024) | Destiny Plus (2025) | Tianwen-2 (2025) | Comet Interceptor (2029)

Gestrichene Missionen:

NEAP | Don Quijote | New Asteroid Initiative

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