Dieses Bennu-Mosaik wurde anhand von Beobachtungen der NASA-Raumsonde OSIRIS-REx erstellt, die sich über zwei Jahre lang in unmittelbarer Nähe des Asteroiden befand. Bildnachweis: NASA/Goddard/Universität von Arizona
In einer heute (11. August 2021) veröffentlichten Studie NASA Die Forscher verwendeten Präzisionsverfolgungsdaten aus Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security-Regolith Explorer (OSIRIS-REx)-Sonde, um die Bewegungen des potenziell gefährlichen Asteroiden Bennu bis zum Jahr 2300 besser zu verstehen, die Unsicherheiten in Bezug auf seine zukünftige Umlaufbahn erheblich zu verringern und die Fähigkeit der Wissenschaftler zu verbessern, die Gesamteinschlagswahrscheinlichkeit zu bestimmen und Umlaufbahnen anderer Asteroiden vorherzusagen.
Die Studie mit dem Titel „Ephemeriden und Gefahrenbewertung für den erdnahen Asteroiden (101955) Bennu basierend auf OSIRIS-REx-Daten“ wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Icarus.
„Die Planetary Defense-Mission der NASA besteht darin, Asteroiden und Kometen zu finden und zu überwachen, die sich der Erde nähern und eine Gefahr für unseren Planeten darstellen können“, sagte Kelly Fast, Programmmanagerin für das Near-Earth Object Observation Program im NASA-Hauptquartier in Washington. „Wir führen dieses Unterfangen durch kontinuierliche astronomische Untersuchungen durch, die Daten sammeln, um bisher unbekannte Objekte zu entdecken und unsere Orbitalmodelle für sie zu verfeinern. Die OSIRIS-REx-Mission hat uns eine außergewöhnliche Gelegenheit geboten, diese Modelle zu verfeinern und zu testen, was uns hilft, besser vorherzusagen, wo Bennu sein wird, wenn es sich in mehr als einem Jahrhundert der Erde nähert.“
Im Jahr 2135 nähert sich der Asteroid Bennu der Erde dicht an. Obwohl das erdnahe Objekt zu diesem Zeitpunkt keine Gefahr für unseren Planeten darstellen wird, müssen die Wissenschaftler Bennus genaue Flugbahn während dieser Begegnung verstehen, um vorhersagen zu können, wie die Schwerkraft der Erde die Bahn des Asteroiden um die Sonne verändern wird – und die Gefahr eines Erdeinschlags beeinflussen wird .
Mithilfe des Deep Space Network der NASA und modernster Computermodelle konnten Wissenschaftler die Unsicherheiten in der Umlaufbahn von Bennu erheblich verringern und die Gesamteinschlagswahrscheinlichkeit bis zum Jahr 2300 auf etwa 1 zu 1,750 (oder 0.057 %) bestimmen. Die Forscher konnten auch den 24. September 2182 mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 2,700 (oder etwa 0.037 %) als das bedeutendste Einzeldatum in Bezug auf eine potenzielle Auswirkung identifizieren.
Bildnachweis: Goddard Space Flight Center der NASA
Obwohl die Wahrscheinlichkeit, dass er die Erde trifft, sehr gering ist, bleibt Bennu einer der zwei gefährlichsten bekannten Asteroiden in unserem Sonnensystem, zusammen mit einem anderen Asteroiden namens 1950 DA.
Bevor OSIRIS-REx Bennu am 10. Mai 2021 verließ, verbrachte es mehr als zwei Jahre in unmittelbarer Nähe des Asteroiden und sammelte Informationen über seine Größe (er ist etwa eine Drittelmeile oder 500 Meter breit), Form, Masse, und Zusammensetzung, während der Spin und die Umlaufbahn überwacht werden. Die Raumsonde nahm auch eine Gesteins- und Staubprobe von der Oberfläche des Asteroiden auf, die sie am 24. September 2023 zur weiteren wissenschaftlichen Untersuchung zur Erde bringen wird.
„Die OSIRIS-REx-Daten liefern uns so viel genauere Informationen, wir können die Grenzen unserer Modelle testen und die zukünftige Flugbahn von Bennu bis 2135 mit sehr hoher Sicherheit berechnen“, sagte Studienleiter Davide Farnocchia vom Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), das vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien verwaltet wird. „Wir haben die Flugbahn eines Asteroiden noch nie mit dieser Präzision modelliert.“
Gravitationsschlüssellöcher
Die Präzisionsmessungen auf Bennu helfen dabei, besser zu bestimmen, wie sich die Umlaufbahn des Asteroiden im Laufe der Zeit entwickeln wird und ob er während seiner Annäherung im Jahr 2135 ein „Schlüsselloch der Schwerkraft“ passieren wird. Diese Schlüssellöcher sind Bereiche im Weltraum, die Bennu aufgrund der Wirkung der Erdanziehungskraft auf einen Weg zu einem zukünftigen Aufprall auf die Erde bringen würden, wenn der Asteroid sie zu bestimmten Zeiten passieren würde.
Um genau zu berechnen, wo sich der Asteroid während seiner nahen Annäherung im Jahr 2135 befinden wird – und ob er möglicherweise durch ein Gravitationsschlüsselloch hindurchgeht – untersuchten Farnocchia und sein Team verschiedene Arten von kleinen Kräften, die den Asteroiden beeinflussen könnten, während er die Sonne umkreist. Selbst die kleinste Kraft kann seine Umlaufbahn im Laufe der Zeit erheblich ablenken und dazu führen, dass er ein Schlüsselloch passiert oder vollständig verfehlt.
Unter diesen Kräften spielt die Wärme der Sonne eine entscheidende Rolle. Wenn ein Asteroid um die Sonne kreist, heizt das Sonnenlicht seine Tagseite auf. Da sich der Asteroid dreht, dreht sich die erhitzte Oberfläche weg und kühlt ab, wenn sie in die Nachtseite eintritt. Beim Abkühlen setzt die Oberfläche Infrarotenergie frei, die einen kleinen Schub auf den Asteroiden erzeugt – ein Phänomen, das als Yarkovsky-Effekt bezeichnet wird. Über kurze Zeiträume ist dieser Schub winzig, aber über lange Zeiträume baut sich die Wirkung auf die Position des Asteroiden auf und kann eine bedeutende Rolle bei der Änderung der Bahn eines Asteroiden spielen.
„Der Yarkovsky-Effekt wird auf alle Asteroiden aller Größen wirken, und während er für einen kleinen Bruchteil der Asteroidenpopulation aus der Ferne gemessen wurde, gab uns OSIRIS-REx die erste Gelegenheit, ihn im Detail zu messen, als Bennu um die Sonne reiste. “, sagte Steve Chesley, Senior Research Scientist bei JPL und Co-Untersucher der Studie. „Die Wirkung auf Bennu entspricht dem Gewicht von drei Trauben, die ständig auf den Asteroiden einwirken – winzig, ja, aber erheblich, wenn es darum geht, die zukünftigen Auswirkungen von Bennu in den kommenden Jahrzehnten und Jahrhunderten zu bestimmen.“
Das Team berücksichtigte auch viele andere störende Kräfte, darunter die Schwerkraft der Sonne, der Planeten, ihrer Monde und mehr als 300 anderer Asteroiden, den durch interplanetaren Staub verursachten Luftwiderstand, den Druck des Sonnenwinds und Bennus Partikelausstoßereignisse . Die Forscher bewerteten sogar die Kraft, die OSIRIS-REx bei der Durchführung seines Touch-And-Go (TAG)-Probenentnahmeereignisses am 20. Oktober 2020 ausübte, um festzustellen, ob es Bennus Umlaufbahn leicht verändert haben könnte, was letztendlich frühere Schätzungen des TAG-Ereignisses bestätigte ein vernachlässigbarer Effekt.
„Die Kraft, die während des TAG-Ereignisses auf die Oberfläche von Bennu ausgeübt wurde, war selbst im Vergleich zu den Auswirkungen anderer berücksichtigter kleiner Kräfte winzig“, sagte Rich Burns, OSIRIS-REx-Projektmanager am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „TAG hat Bennus Wahrscheinlichkeit, die Erde zu treffen, nicht verändert.“
Kleines Risiko, großer Gewinn
Obwohl eine Einschlagswahrscheinlichkeit von 0.057 % bis zum Jahr 2300 und eine Einschlagswahrscheinlichkeit von 0.037 % am 24. September 2182 gering sind, unterstreicht diese Studie die entscheidende Rolle, die die Operationen von OSIRIS-REx bei der genauen Charakterisierung der Umlaufbahn von Bennu spielten.
„Die Orbitaldaten dieser Mission halfen uns, die Einschlagschancen von Bennu in den nächsten paar Jahrhunderten und unser Gesamtverständnis potenziell gefährlicher Asteroiden besser einzuschätzen – ein unglaubliches Ergebnis“, sagte Dante Lauretta, Hauptforscher und Professor an der University of Arizona von OSIRIS-REx . „Das Raumschiff kehrt jetzt nach Hause zurück und trägt eine wertvolle Probe dieses faszinierenden antiken Objekts mit sich, die uns helfen wird, nicht nur die Geschichte des Sonnensystems besser zu verstehen, sondern auch die Rolle des Sonnenlichts bei der Veränderung der Umlaufbahn von Bennu, da wir die thermischen Eigenschaften des Asteroiden bei messen werden beispiellose Maßstäbe in Laboratorien auf der Erde.“
Referenz: „Ephemeriden und Gefahrenbewertung für den erdnahen Asteroiden (101955) Bennu basierend auf OSIRIS-REx-Daten“ von Davide Farnocchia, Steven R. Chesley, Yu Takahashi, Benjamin Rozitis, David Vokrouhlický, Brian P. Rush, Nickolaos Mastrodemos, Brian M. Kennedy, Ryan S. Park, Julie Bellerose, Daniel P. Lubey, Dianna Velez, Alex B. Davis, Joshua P. Emery, Jason M. Leonard, Jeroen Geeraert, Peter G. Antreasian und Dante S. Lauretta, 10. August 2021, Icarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114594
Mehr über OSIRIS-REx
Goddard bietet das gesamte Missionsmanagement, Systemtechnik und die Sicherheits- und Missionssicherung für OSIRIS-REx. Lauretta ist die leitende Ermittlerin, und die University of Arizona leitet auch das Wissenschaftsteam und die wissenschaftliche Beobachtungsplanung und Datenverarbeitung der Mission. Lockheed Martin Space Systems in Denver hat das Raumschiff gebaut und übernimmt den Flugbetrieb. Goddard und KinetX Aerospace in Tempe, Arizona, sind für die Navigation des Raumfahrzeugs OSIRIS-REx verantwortlich. OSIRIS-REx ist die dritte Mission im New Frontiers Program der NASA. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, verwaltet das New Frontiers Program der Agentur für das Science Mission Directorate der Agentur in Washington.
