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NASA-Sonde Dart: "Die ESA achtet hauptsächlich auf die kleineren Asteroiden"

Peter Michael Schneider

(Bild: ImageBank4u/Shutterstock.com)

Die NASA testet mit einer Sonde ein Szenario für die Asteroidenabwehr. Im Interview erklärt ein ESA-Experte, wie weit wir bei der planetaren Verteidigung sind.

Am Mittwoch soll die Dart-Sonde der NASA starten, die in neun Monaten auf einem Asteroiden einschlagen soll. Der soll damit minimal auf seiner Bahn – um einen zweiten Asteroiden – abgelenkt werden. Mit dem Test möchte die US-Weltraumagentur herausfinden, ob so auch verhindert werden könnte, dass ein gefährlicher Asteroid auf der Erde einschlägt. Im Interview erklärt Detlef Koschny, der Chef des Planetary Defence Office der ESA, wie es um die planetare Verteidigung bestellt ist.

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Wann muss man einen Asteroiden entdecken, damit man noch vernünftig reagieren kann?

Es kommt auf die Größe an. Bei einem Asteroiden von 20 Meter, wie der 2013 von Tscheljabinsk in Russland [2], reichen ein paar Tage vorher. Alles, was wir da machen würden, wäre die Katastrophenschutzbehörden zu informieren und zu sagen "Da kommt ein Asteroid, macht eine Durchsage im Radio, damit sich die Leute nicht hinter geschlossene Fensterscheiben stellen, sondern auf die Straße gehen und sich die Show anschauen!"

Detlef Koschny

(Bild: ESA)

In Tscheljabinsk waren die Leute aber nicht informiert, haben sich hinter die geschlossenen Fenster gestellt und haben dann Glas ins Gesicht bekommen. Das war die Ursache für die meisten Verletzten. Wenn das Objekt größer ist, über 50 Meter, denken wir drüber nach, ob wir es ablenken können – oder müssen. Außerdem ist es umso leichter, ein Objekt abzulenken, je mehr Zeit zur Verfügung steht. Wobei mehr Zeit bedeutet, dass wir es Jahre vorher wissen sollten. In der Tat können wir viele Asteroiden auch in diesem Zeitraum vorhersagen.

Wie wahrscheinlich ist so ein Einschlag in den nächsten 50 bis 100 Jahren?

Auch die Einschlagwahrscheinlichkeit ist direkt an die Größe geknüpft. Die kleinsten Asteroiden, die wirklich Schaden anrichten könnten, wären 10 bis 20 Meter groß, also wie der von Tscheljabinsk. So einer schlägt durchschnittlich alle paar 10 Jahre irgendwo auf unserem Planeten ein. Wenn so etwas über dem Südpazifik passiert, merken wir es vielleicht noch nicht einmal.

Größere Objekte, wie beispielweise das 40 Meter große Objekt beim Tunguska-Ereignis von 1908 in Sibirien, würden eine ganze Stadt zerstören. Das ist schon weniger wahrscheinlich und passiert typischerweise alle paar hundert Jahre. Objekte von 70 oder 80 Metern erscheinen alle paar tausend Jahre. Und so geht das exponentiell weiter.

Lässt sich sagen, wie groß ein Objekt sein muss, damit es den Erdboden erreicht?

Ja, die Mindestgröße liegt zwischen 20 und 40 Meter. Außerdem kommt es auf seine Zusammensetzung an. Ich denke immer in Beispielen. 1937 schlug in Sibirien ein nur wenige Meter großer Asteroid ein, aber einer aus Eisen. Die Trümmer haben die Erde erreicht und einen Krater von 20 Meter Durchmesser ausgehoben.

Das Objekt von Tscheljabinsk hingegen war aus Gestein. Die Schockwelle in der Atmosphäre hat es in viele kleine Stücke zerbrochen. Das größte Objekt von Tscheljabinsk war ein etwa ein Meter großer Felsbrocken. Der Rest waren nur kleine Millimeter bis Zentimeter große Stücke, das ist dann nicht tragisch.

Die Gefahr geht nicht nur von großen Objekten aus, sondern von den Kleinen, die wir nicht sehen, wie der von Russland. Richtig?

Ja. Wir haben das vor ein paar Jahren abhängig von Zerstörungskraft und Häufigkeit berechnet. Es handelt sich um eine bimodale Verteilung mit einem Schadens-Peak bei 40 bis 50 Meter großen Asteroiden und einem zweiten Peak bei ganz großen Objekten.

Bei Asteroiden unter 10 Meter passiert nichts, die desintegrieren einfach in der Atmosphäre. Aber über 10 Meter kann es passieren, dass eine Schockwelle Schaden anrichtet. Hier kommt also der erste Peak bei den Schäden. Bei den 100 bis 200 Meter großen Objekten geht die Kurve wieder runter, weil sie seltener sind. Hinterher geht die Schadenskurve wieder hoch. Objekte größer als 200 bis 300 Meter treffen zwar ganz selten auf die Erde. Aber wenn sie treffen, dann erzeugen sie sehr viel Schaden.

Wobei die großen Objekte fast alle erkannt worden sind und die Kleineren nicht. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein 50 Meter-Objekt auf der Erde einschlägt, ist also deutlich höher. Und wenn der in ein besiedeltes Gebiet fällt, ist der Schaden groß.

Das ist genau der Punkt. Das Planet Defence Office der ESA achtet daher hauptsächlich auf die kleineren Objekte. Wenn ein zwei Kilometer großes Objekt da draußen wäre, könnten wir eh nicht viel machen. Das ist dann halt so. Dann können wir nur noch beten, das kann ich nicht mehr ablenken, das kriegen wir mit unseren Technologien nicht hin. Aber die sind so unwahrscheinlich, dass ich mir da überhaupt keine Sorgen mache.

Asteroiden werden häufig von Jupiter aus ihrer Bahn geschubst, richtig?

Ja, aber nicht Jupiter ist das Problem, sondern die Erde selbst. Erdnahe Asteroiden heißen nicht umsonst so. Wenn sie die Bahn des Asteroiden anschauen, der am 13. April 2029 die Erde passieren wird [3], lässt sich erkennen, wie er durch die Erde abgelenkt werden wird. Der kommt auf 13.000 Kilometer an die Erde heran, und hinterher fliegt er auf einem völlig anderen Orbit. Das ist bei jedem Objekt so, das der Erde nahekommt.

Das ist der Grund, warum wir die erdnahen Asteroiden permanent beobachten. Wir können also nicht sagen: "Okay, wir haben seine Bahn jetzt charakterisiert, die ist 100 Jahre in die Zukunft bekannt". Stattdessen müssen wir immer wieder neue beobachten, wenn ein Asteroid an der Erde vorbeifliegt. Sonst multiplizieren sich die Ungenauigkeiten derart auf, dass wir nicht wissen, wo er ist.

Ist die Zahl der erdnahen Asteroiden stabil oder entstehen ständig neue?

Wir gehen im Moment davon aus, dass es eine Art Gleichgewicht gibt. Das heißt, es werden so viele nachgeliefert, wie beispielsweise in die Sonne stürzen.

Wir erforschen das noch, aber in unserem Lebensraum, beziehungsweise über die nächsten 100 Jahre ist das konstant. Reden wir von Veränderungen, dann würden wir sie in Hunderttausenden oder Millionen von Jahre merken.

Wie viele der erdnahen Asteroiden kennen Sie?

Das Spannende bei den bekannten Asteroiden: Die Großen bis einen Kilometer Durchmesser kennen wir alle. Danach werden es immer weniger. Wenn wir runtergehen bis 10 Meter, dann ist es nur noch ein Bruchteil eines Prozents. Von den Tscheljabinsk-artigen Objekte, so 20 Meter, kennen wir ungefähr ein halbes bis ein Prozent. Wenn wir mehr beobachten, wird sich diese Rate hoffentlich erhöhen.

Das Problem ist aber, dass es immer noch größere Objekte gibt, die sich praktisch hinter der Sonne verstecken. Wenn so ein Objekt eine ähnliche Umlaufbahn hat wie die Erde, könnte es 10 Jahre lang immer nur am Taghimmel zu sehen sein – bis es plötzlich auch nachts sichtbar wird. Auf der anderen Seite ist das gut, weil wir viele Jahre Zeit haben, bis es der Erde wirklich nahekommt.

Das ist also eine gute Nachricht für die Menschheit und eine schlechte für Regionen. Planetenkiller werden entdeckt, aber kleine Asteroiden könnten durchrutschen?

Ich will das nicht 100%-ig ausschließen, jeder Wissenschaftler lässt sich eine Hintertür offen, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass was Großes kommt, was wir noch nicht gesehen haben.

Zuerst mal müssen wir möglichst viel Himmel pro Nacht abzuscannen, dazu benutzen wir optische Teleskope. Wenn ein Objekt neu entdeckt wird, checkt eine lokale Software, ob sich in den Bildern etwas bewegt. Wenn an der Stelle schon ein bekanntes Objekt steht, dann ignoriert man es. Wenn nicht, geht die Information an das Minor Planet Center, an das weltweit alle Daten von Asteroidenbahnen gehen. Das Center schaut dann in einer Quick-and-Dirty-Analyse, ob das Objekt der Erde nahekommt. Falls ja, wird das auf der öffentlich zugänglichen NEO-Confirmation Page veröffentlicht.

Wenn ich rausfinden will, ob es eine Chance gibt, dass es auf der Erde einschlägt, nehmen wir die ursprünglichen Daten vom Minor Planet Center, und machen eine superdetaillierte Bahnberechnung. Dabei werden unter anderem Vorbeiflüge an der Erde berücksichtigt. Damit können wir 100 Jahre in die Zukunft gucken.

Findet die Durchmusterung des Himmels automatisch statt oder machen das Menschen?

Beides, aber zu etwa 80 Prozent automatisch. Stellen Sie sich ein Foto vor, in dem die Sterne immer an der gleichen Stelle stehen: In einer Viertelstunde wird ein Asteroid sich schon weiterbewegen. Das lässt sich automatisch feststellen. Ein Programm muss nur alles, was sich nicht bewegt, eliminieren und nach Objekten schauen, die sich auf einer geraden Linie und mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen.

Die Computer sind dummerweise noch nicht schlau genug, dass sie das wirklich immer richtig machen. Manchmal detektieren sie ein Rauschen einen Stern, der im Teleskop gespiegelt wird. Der Computer macht quasi eine Vorselektion und Menschen schauen sich zur Sicherheit noch mal an.

Wie groß ist der Fehler? Was bedeutet es, wenn ein Objekt in zwei Jahren mit einer Wahrscheinlichkeit von 1:100 einschlägt?

Die Unsicherheit bildet grafisch meistens eine langgestreckte Ellipse. Denn die Bahnebene lässt sich genau vermessen, seine Richtung innerhalb dieser Ebene weniger.

Die Wahrscheinlichkeit ist nichts anderes als die Fläche, welche die Erde überstreicht, im Vergleich zur Gesamtfläche der wahrscheinlichen Bahn. Eine 10%-ige Einschlagswahrscheinlichkeit auf der Erde heißt, dass sich die Bahn nicht besser berechnen lässt als zehn Mal der Erddurchmesser – also auf etwa Hunderttausend Kilometer.

Was machen Sie, wenn ein Asteroid genau auf die Erde zufliegt?

Je, direkter er auf die Erde zukommt, desto schwieriger ist es, seine Bahn zu messen. Da hilft es, ihn von verschiedenen Stellen auf der Erde zu beobachten. Einen extremen Fall hatten wir 2018. Da war ein Objekt in der Nacht entdeckt worden und tags darauf ist er in Afrika aufgetroffen.

Ließen sich größere Objekte früher registrieren?

Je größer Objekte sind, desto heller sind sie. Dann kann ich sie in größerer Entfernung sehen.

Wie genau wissen Sie, wo ein Asteroid einschlägt?

Relativ genau. Wir haben vor kurzem so ein Szenario bereits durchgespielt [4]. In der Simulation ist das Objekt im Dreiländereck zwischen Bayern, Österreich und Tschechien runtergekommen. Da hätten die Menschen Druckwelle bis München und Prag gespürt. Schaden wäre hauptsächlich im Bayerischen Wald, Österreich und Tschechien entstanden. In diesem Fall hätten die Behörden lokal evakuiert.

Aber was ist mit Erdrotation und Berechnungsfehlern?

Ja, das erhöht die Unsicherheit für eine Zeit vorher. Je näher er kommt, desto genauer wissen wir es zwar. Aber wegen der Atmosphäre können wir den Einschlagsort auch ganz zum Schluss nicht auf den Kilometer genau vorhersagen. Meistens handelt es sich um einen langgestreckten Korridor, wobei die Ungenauigkeit meistens in der Bahnrichtung liegt. In unserem simulierten Szenario ging ein paar Wochen vor dem Einschlag praktisch ein dünner Streifen quer über Zentraleuropa.

Wie wappnen sich die ESA und NASA gegen so ein Szenario?

Die aktuellen bodengestützten Teleskope werden von der NASA gezahlt.

Die ESA baut das sogenannte Fly-Eye-Teleskop. Das heißt so, weil es ein sehr großes Gesichtsfeld hat. Ein normales astronomisches Teleskop sieht nur einen kleinen Bereich des Himmels, weil man normalerweise sehr weit schauen möchte. Wir möchten dagegen möglichst den ganzen Himmel in einer Nacht abdecken.

Das betrifft die Suche nach Asteroiden. Unternimmt die ESA auch aktiv etwas gegen gefährliche Asteroiden?

Wir machen natürlich auch Weltraummissionen. Die USA starten nun die Dart-Mission [5], die auf einen Doppelasteroiden einschlägt und das Konzept des kinetischen Impakts demonstriert. Die ESA wird Jahre später mit Hera eine Mission hinschicken, um zu schauen, wie der Einschlagkrater aussieht, den Dart gemacht hat, und aus welchem Material die Oberfläche besteht, wie schwer der Asteroid wirklich war. Um genau zu sehen, ob das alles zu unseren Modellrechnungen passt.

Wenn ein großer Asteroid die Erde bedroht, reicht eine Rakete nicht aus. Braucht man am gleich ein halbes Dutzend?

Das ist richtig. Redundanz ist ein großes Wort bei uns. Trotz große Erfolgsraten bei Raketenstarts mittlerweile: Wenn irgendwas kaputt geht, was machen wir dann? Ich denke, es ist besser, drei kleine Sonden hinzuschießen als einen großen.

Das kostet mehr Geld, aber wenn es eine ernstzunehmende Bedrohung gibt, spielt Geld nicht so sehr eine Rolle. Das sehen wir jetzt mit Coronavirus und der Pandemie auch.

Es gibt für die Abwehr auf Vorschlag der Vereinten Nationen seit 2014 die Space Mission Planning Advisory Group mit 18 weltraumfahrenden Nationen. Da bereiten wir uns auf mögliche Gefahrenszenarien vor. Wir bauen eine Datenbank auf, die uns sagt, aus der Richtung ein Asteroid kommt, wie groß er und schnell ist, und was mit ihm zu tun ist.

Wenn unsere Bahnberechner sagen, da kommt etwas in drei Jahren auf uns zu, rufen wir die Arbeitsgruppe zusammen, um ein Szenario vorzuschlagen. Damit gehen wir zu unserem Director General, der zu den politischen Delegierten geht, die das Geld geben.

Aber was machen Sie dann? Es gibt ja verschiedene Methoden...

Dart arbeitet mit dem kinetischen Impakt, bei dem ohne Bombe, einfach eine Masse mit hoher Geschwindigkeit auf den Asteroiden einschlägt. Wenn etwas auf einen Körper prallt, muss die Geschwindigkeitsenergie irgendwohin. Die ist zwar für den Dart-Sonde klein im Verhältnis zur großen Masse des anvisierten Objekts. Aber ein bisschen verändert sich seine Bewegung schon. Dazu brauche ich allerdings ein paar Jahre Zeit. Für so einen typischen Einschlagsfall müssten es drei bis sechs Jahre sein, das kommt immer auf das Objekt an. Das ist meiner Meinung nach die einfachste Methode. Wir kennen die Technologie schon und testen sie jetzt auch noch.

Dart soll den kleinen Mond von Didymos ablenken. Ließen sich mit Dart auch der größere Asteroid beeinflussen?

Mit einer Sonde wie Dart lässt sich Didymos nicht ablenken. Aber so eine Sonde ist natürlich skalierbar. Der Asteroiden-Hauptkörper hat 800 Meter Durchmesser. Das heißt, er hat einen viermal größeren Durchmesser als sein Mond. Die Masse steigt mit der dritten Potenz, er ist also 50- bis 60-mal schwerer. Wenn wir also etwa 50 Sonden auf ihn schießen, lässt sich etwas erreichen. Oder wir machen es früher.

Planen Sie, gleich mehrere Sonden auf Reserve einlagern?

Genau darüber diskutieren wir. Das kostet alles Geld. Wir werde sicher nicht 20 Tonnen schwere Raumfahrzeuge irgendwo auf Lager stellen, wenn wir nicht wissen, ob und wann ein Asteroid kommt, und wie groß er ist. Das ist politisch nicht möglich.

Glauben Sie, dass die europäische Politik diese Bedrohung ernst genug nimmt?

Doch, das wird mittlerweile ernst genommen. Die Vereinten Nationen haben das auf der Agenda. Sie können allerdings nicht beliebig viel Geld bereitstellen.

Also sind die Kosten der Grund?

Ja. Außerdem macht es vielleicht auch keinen Sinn, weil ich nicht weiß, ob die gelagerten Raumfahrzeuge auf das aktuelle Szenario passen. Ich denke, wir müssen das zunächst am Zeichenbrett üben und durchspielen. Zudem diskutieren wir unter anderem das Hijacken, also das Entführen eines existierenden Satelliten. Wenn beispielsweise eine Forschungssonde für die Sonne auf der Startrampe steht, ließe sich die ja auch Richtung Asteroiden schießen. Hauptsache schwer und schnell.

Wie viel Geld bräuchte es, um vorsorglich eine globale Asteroidenabwehr zu organisieren?

Schon wieder kommt es drauf an, wie groß ein Asteroid ist. Wenn ich den Asteroiden Aprophis mit etwa 300 Meter Durchmesser als Beispiel nehme, der 2029 an der Erde vorbeifliegt. Um ihn abzuwehren, müsste ich ihn 500 Kilometer ablenken. Da hätten wir einen Satelliten wie Rosetta draufschießen müssen, das wäre gerade so ungefähr hingekommen. Und Rosetta hat etwa eine Milliarde gekostet.

Dann freuen Sie sich vermutlich, dass immer größere Raketen gebaut werden. Denn die erreichen größere Geschwindigkeiten.

Richtig. Wobei es vielleicht sicherheitstechnisch besser wäre, fünf kleine Massen dorthin zu schicken als eine große. Auch von den Kostenseite her wäre das nicht schlecht. Denn eine Sonde muss nicht kompliziert sein. Sie braucht nur eine Kamera, damit sie den Asteroiden findet. Wenn ich fünf davon baue, wird es wieder billiger pro Stück.

Wie schnell würden Sie einen Abwehrplan berechnen können?

Ein Kollege hat innerhalb von zwei Wochen mögliche Abwehrszenarien für 35 Asteroiden ausgerechnet. Da stellt sich eher die Frage, was sich starten lässt. Dann müssen wir notfalls sagen „Hey Leute, tut uns leid, wir brauchen euren wissenschaftlichen Satelliten – jetzt!“.

Wie schnell ließe sich eine Sonde wie Dart auf die Rampe kriegen bzw. umfunktionieren?

Das habe ich schon mal meine amerikanischen Kollegen gefragt, denn die die haben das ja schon mal mit der Deep Impact Sonde gemacht. Sie meinten, sie würden drei bis vier Jahre bis zum Start brauchen. Das finde ich schnell. Die ESA würde das wahrscheinlich nicht hinkriegen.

Wir könnten den Satelliten Juice nehmen, der in ein paar Monaten zum Jupiter starten soll. Das würde die Jupiter-Wissenschaftler sicher nicht freuen, aber Menschen zu retten, ist ja auch gut. Wir bräuchten vielleicht ein bisschen Zeit, um die Software anzupassen, aber eine Kamera zum Navigieren hat Juice an Bord. Aber das ist relativ schnell gemacht, bei uns heißt das, in ein paar Wochen. Dann kann er nächstes Jahr starten, das würden wir hinkriegen.

Gibt es Katastrophenschutzpläne, wenn feststeht, dass in zwei Tagen ein 50 Meter großer Asteroid einschlägt?

Das kommt auf das Land an, in dem er einschlagen wird. In der Schweiz gibt es Pläne. Kurz nach dem Tscheljabinsk-Ereignis wurden wir in die Nationale Alarmzentrale der Schweiz eingeladen. Die Schweizer haben ein Buch mit Katastrophenszenarien im Schrank. Jedes Jahr spielen sie zwei oder drei neue Szenarien durch, beispielsweise die Explosion eines Gastanks. Das wollten sie auch für Asteroiden. Daher gibt es nun ein Plan für den Fall, dass in zwei Tagen ein Asteroid einschlägt. Für Deutschland sind wir da gerade dabei. Für andere Länder gibt es noch nicht, glaube ich. Aber wir versuchen das zumindest, in den ESA-Mitgliedsländern zu etablieren.

Wie sieht so ein Plan konkret aus?

Im Fall von Tscheljabinsk ist das relativ einfach. Angenommen wir wissen zwei Tage vorher von dem Einschlag. Dann weisen die Katastrophenschutzbehörden am Abend zuvor die Nachrichtenstationen an, den Asteroiden zu melden, und dass eine Druckwelle geschlossene Fenster einschlagen könnte.

Wenn es Los Angeles treffen würde, werden die US-Amerikaner schnell reagieren. Aber was ist, wenn Afrika betroffen wäre? Wie solidarisch ist die Menschheit?

Ich denke, wenn ein Land betroffen ist, das selbst keine Möglichkeiten hat, würde die internationale Gemeinschaft zur Hilfe kommen, da bin ich optimistisch.

Aber das wird auch von Juristen diskutiert, dazu gibt es noch keine Richtlinien. Und bei der jährlichen Planetary Defense Conference haben wir mittlerweile auch die Katastrophenschutzbehörden dabei, auch für die rechtlichen Aspekte. Angenommen unser Generaldirektor sagt, ein Asteroid falle auf Paris und der Bürgermeisterin beschließt zu evakuieren. Und hinterher fällt er doch in den Ozean, dann könnte es ja passieren, dass er das Geld für die Evakuierung zurückhaben will.

Solche Überlegungen sind wichtig. Für mich ist die wichtigste Erkenntnis, dass es sehr schwierig ist, sich auf eine Bedrohung vorzubereiten, die sich über Millionen Jahre entwickelt hat, indem man es in nur zwei- oder vierjährige Budget- und Planungszyklen einteilt.

Sie sprechen wahrscheinlich auf die bei der Ministerratskonferenz 2016 gestrichene Asteroiden-Abwehr Mission AIDA an. Sitzt die Enttäuschung noch tief?

Ja. Der Hauptgrund dafür war meiner Meinung nach, dass wir sie mit den Amerikanern zusammen wollten, obwohl der amerikanische Teil offiziell noch gar nicht bewilligt war.

Generell ist mir mittlerweile klar, dass wir eine langfristige Strategie und Unterstützung der Politik brauchen. Es kann nicht sein, dass jeder etwas anderes macht.

(mho [6])


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[2] https://www.heise.de/meldung/Tscherbakul-Meteorit-hatte-wohl-eine-Kollision-hinter-sich-1943178.html
[3] https://www.heise.de/news/Auch-2069-kein-Einschlag-Asteroid-Apophis-fuer-die-Erde-erst-einmal-ungefaehrlich-6000571.html
[4] https://www.heise.de/news/Uebung-zur-planetaren-Verteidigung-Fiktiver-Asteroideneinschlag-droht-Tschechien-6031658.html
[5] https://www.heise.de/news/Dart-Mission-vor-dem-Start-NASA-laesst-Test-Sonde-in-Asteroiden-fliegen-6272198.html
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