Künstlerische Darstellung der ESA-JAXA-Raumsonde BepiColombo. Bildnachweis: ESA/ATG medialab
BepiColombo ist eine gemeinsame Mission der European Space Agency (ESA) und der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) entwickelt, um den Planeten Merkur zu studieren. Die Ende 2018 gestartete komplexe Flugbahn umfasste am 10. April 2020 einen Vorbeiflug an der Erde. Wir nutzten die Veranstaltung, um eine koordinierte Beobachtungskampagne zu organisieren. Das Hauptziel bestand darin, die beobachteten Flugbahneigenschaften zu berechnen und mit den von der Mission Control verfügbaren Werten zu vergleichen. Die von uns entwickelte Methode könnte dann für zukünftige Beobachtungskampagnen verbessert werden, die auf natürliche Objekte abzielen, die mit unserem Planeten kollidieren könnten.
Die einfallende Flugbahn der Sonde begrenzte die bodengestützte Beobachtbarkeit auf nur wenige Stunden, etwa zu der Zeit, als sie der Erde am nächsten war. Das von uns verwendete Teleskopnetz wurde vom NEO Coordination Center (NEOCC) der ESA mit der Fähigkeit entwickelt, unmittelbar bevorstehende Impaktoren schnell zu beobachten und so ähnliche Bahnen darzustellen. Unser Team hat das Ziel erfolgreich mit verschiedenen Instrumenten wie dem chilenischen 6ROADS-Teleskop, dem 1.0-m-Zadko-Teleskop in Australien, dem ISON-Teleskopnetzwerk und dem 1.2-m-Kryoneri-Teleskop in Korinthia, Griechenland, akquiriert.
Die Beobachtungen waren aufgrund der extrem schnellen Winkelbewegung des Objekts am Himmel schwierig. An einem Punkt sahen die Teleskope, dass die Sonde jede Minute die doppelte Größe des Mondes am Himmel bedeckte. Dies stellte die Tracking-Fähigkeiten und das Timing in Frage Genauigkeit der Teleskope. Jedes Teleskop bewegte sich mit der vorhergesagten Momentangeschwindigkeit des Ziels, während es Bilder aufnahm, und „verfolgte“ das Raumfahrzeug. Feldsterne erschienen als Spuren, während BepiColombo selbst eine Punktquelle war, aber nur, wenn die Beobachtung genau im richtigen Moment begann. Da sich die Sonde so schnell bewegte, werden alle Datumsfehler der Teleskopbilder in Positionsfehler der Sonde übersetzt. Um eine genaue Messung von 0.1 Metern zu erreichen, musste das Datum der Bilder eine Genauigkeit von 100 Millisekunden haben.
Die endgültigen Ergebnisse wurden in zwei messbare Größen zusammengefasst, die direkt mit denen der Mission Control verglichen werden konnten, die Perigäumsentfernung und die Zeit der nächsten Annäherung der Sonde an die Erde. Beide Zahlen stimmten perfekt überein, was unseren Erfolg bewies: Sie berechnete eine genauere Vorhersage der Umlaufbahn von BepiColombo; es lieferte auch wertvolle Erkenntnisse für zukünftige Beobachtungen von Objekten, die mit der Erde kollidieren:
- Eine rein optische Beobachtungskampagne kann Flugbahninformationen während eines Vorbeiflugs mit einer Genauigkeit im Subkilometer- und Subsekundenbereich liefern.
- Eine ähnliche Kampagne würde zu einer Genauigkeit im Subkilometer- und Subsekundenbereich für die Zeit und den Ort des atmosphärischen Eintritts eines kollidierenden Objekts führen.
- Eine Timing-Genauigkeit unter 100 Millisekunden ist entscheidend für die engsten Beobachtungen.
- Es ist möglich, astrometrische Kampagnen mit Abdeckung von fast allen Kontinenten zu organisieren.
Geschrieben von OzGrav-Forscher Dr. Bruce Gendre, University of Western Australia.
