Es war ein ungewöhnliches Experiment: Eine Raumsonde wurde absichtlich zerstört, um einen Asteroiden aus seiner Bahn zu bringen. Am 26. September 2022 raste die NASA-Sonde DART mit mehr als sechs Kilometern pro Sekunde in den kleinen Asteroiden Dimorphos. Der Einschlag funktionierte. Die Umlaufbahn des Himmelskörpers veränderte sich deutlich. Damit war erstmals praktisch gezeigt worden, dass Menschen die Bewegung eines Asteroiden durch einen gezielten Zusammenstoß beeinflussen können.

Doch genau genommen war damit erst die Hälfte des Experiments abgeschlossen. Teleskope auf und nahe der Erde konnten messen, dass sich Dimorphos anders bewegte. Sie konnten jedoch nicht vollständig erklären, was auf und in dem Asteroiden beim Einschlag geschah. Wie groß ist der entstandene Krater? Wie viel Material wurde herausgeschleudert? Wie dicht ist Dimorphos? Und lässt sich aus diesem einen Versuch tatsächlich eine Methode entwickeln, mit der sich eines Tages ein gefährlicher Asteroid von einem Kollisionskurs mit der Erde abbringen ließe?

Diese Fragen soll die europäische Raumsonde Hera beantworten. Sie ist unterwegs zu Dimorphos und seinem größeren Begleiter Didymos und soll das Doppelasteroidensystem Ende 2026 erreichen. Aus dem spektakulären Einschlag von DART soll Hera ein möglichst genau verstandenes wissenschaftliches Experiment machen.

Was ist die Raumsonde Hera?

Hera ist eine Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA zur sogenannten planetaren Verteidigung. Darunter verstehen Fachleute die Suche nach Himmelskörpern, die der Erde gefährlich werden könnten, sowie die Entwicklung von Verfahren, mit denen sich eine drohende Kollision möglicherweise verhindern ließe.

Die Sonde startete am 7. Oktober 2024 mit einer Falcon-9-Rakete von Cape Canaveral. Ihr Ziel ist das erdnahe Doppelasteroidensystem Didymos und Dimorphos. Didymos besitzt einen Durchmesser von ungefähr 800 Metern. Der wesentlich kleinere Dimorphos ist etwa 170 Meter groß und umkreist Didymos wie ein kleiner Mond. Gerade diese Anordnung machte das System für einen Ablenkungsversuch besonders geeignet: Eine Veränderung der Umlaufzeit von Dimorphos ließ sich von der Erde aus vergleichsweise präzise bestimmen.

Hera ist dabei keine zweite Einschlagsonde. Sie soll Dimorphos nicht erneut rammen, sondern die Folgen des bereits erfolgten DART-Einschlags aus nächster Nähe untersuchen. Ihre Messungen sollen zeigen, wie stark sich der Asteroid verändert hat und welche physikalischen Vorgänge dafür verantwortlich waren.

Was hat die DART-Mission mit Dimorphos gemacht?

Vor dem Einschlag benötigte Dimorphos ungefähr 11 Stunden und 55 Minuten für einen Umlauf um Didymos. Nach dem Zusammenstoß hatte sich diese Zeit um rund 32 bis 33 Minuten verkürzt. Dimorphos bewegte sich damit auf einer etwas anderen Bahn um seinen größeren Partner. Das eigentliche Ziel des Versuchs war also erreicht: Die Geschwindigkeit und damit die Umlaufbahn des Asteroiden waren verändert worden.

Entscheidend war jedoch nicht allein der Stoß der Raumsonde. Beim Einschlag wurde Material von Dimorphos ins All geschleudert. Dieses ausgeworfene Gestein verlieh dem Asteroiden einen zusätzlichen Impuls – ähnlich wie ein Rückstoß. Dadurch konnte die Bahnänderung stärker ausfallen, als es allein durch die Masse und Geschwindigkeit von DART zu erwarten gewesen wäre.

Wie stark dieser zusätzliche Effekt tatsächlich war, hängt unter anderem davon ab, wie Dimorphos aufgebaut ist. Ein kompakter Felskörper reagiert auf einen Einschlag anders als ein lockerer Haufen aus Gesteinsbrocken und Staub. Genau deshalb ist es für die Asteroidenabwehr nicht ausreichend zu wissen, dass DART funktioniert hat. Man muss verstehen, warum es funktioniert hat.

Warum muss Hera den DART-Einschlag noch einmal untersuchen?

Von der Erde aus lässt sich Dimorphos trotz moderner Teleskope nicht so untersuchen wie ein Objekt, das eine Raumsonde aus wenigen Kilometern Entfernung beobachtet. Viele Eigenschaften des Asteroiden sind bislang nur indirekt bekannt.

Hera soll deshalb unter anderem die Masse von Dimorphos genauer bestimmen. Das ist besonders wichtig, weil sich erst mit einer zuverlässigen Masse berechnen lässt, wie effizient der Einschlag von DART tatsächlich Impuls übertragen hat. Außerdem soll die Sonde die Form und Oberfläche des Asteroiden erfassen und nach den Spuren des Zusammenstoßes suchen. Wissenschaftler interessiert besonders, welche Gestalt der Einschlagsbereich besitzt und wie sich ausgeworfenes Material auf die Wirkung des Aufpralls ausgewirkt hat.

Damit wird aus dem DART-Versuch gewissermaßen ein Laborversuch im Maßstab eines echten Asteroiden. DART lieferte den Stoß. Hera soll die entscheidenden Messwerte nachreichen.

Wie untersucht Hera den Asteroiden Dimorphos?

Hera verfügt über mehrere wissenschaftliche Instrumente, mit denen das Doppelasteroidensystem aus unterschiedlichen Blickwinkeln untersucht werden soll. Eine zentrale Rolle spielen die Asteroid Framing Cameras. Sie liefern nicht nur Bilder der beiden Himmelskörper, sondern sind zugleich wichtig für die Navigation der Raumsonde. Während der Annäherung soll Hera Oberflächenmerkmale erkennen und daraus ihre Position gegenüber den Asteroiden bestimmen.

Weitere Instrumente untersuchen beispielsweise Temperatur und Zusammensetzung der Oberfläche. Hera soll außerdem das Schwerefeld des Systems vermessen und die Bewegungen von Didymos und Dimorphos sehr genau beobachten.

Besonders ungewöhnlich sind zwei kleine Begleitsatelliten namens Juventas und Milani. Diese sogenannten CubeSats reisen zusammen mit Hera zum Asteroidensystem. Sie können näher an die Himmelskörper heranfliegen als die Hauptsonde und zusätzliche Messungen durchführen. Juventas soll unter anderem Informationen über das Innere von Dimorphos liefern. In der Schlussphase der Mission sind Landungen der kleinen Satelliten auf dem Asteroiden vorgesehen.

Dadurch könnte erstmals ein wesentlich genaueres Bild davon entstehen, wie ein derart kleiner Asteroid im Inneren aufgebaut ist.

Kann man einen gefährlichen Asteroiden wirklich von der Erde ablenken?

Der DART-Versuch zeigt, dass das Grundprinzip funktioniert. Ein Raumfahrzeug kann durch einen gezielten Einschlag die Bewegung eines Asteroiden verändern. Das bedeutet jedoch nicht, dass sich jeder beliebige Himmelskörper jederzeit problemlos abwehren ließe.

Die sogenannte kinetische Ablenkung funktioniert besonders dann, wenn ein gefährlicher Asteroid früh entdeckt wird. Dabei muss seine Bahn nicht dramatisch verändert werden. Befindet sich der Körper noch viele Jahre von einer möglichen Begegnung mit der Erde entfernt, kann bereits eine sehr geringe Geschwindigkeitsänderung genügen. Über eine lange Flugstrecke summiert sich diese kleine Abweichung, sodass der Asteroid die Erde später verfehlen könnte.

Entscheidend ist deshalb nicht, einen Asteroiden im letzten Moment spektakulär zur Seite zu stoßen. Viel wichtiger wäre es, seine Bahn frühzeitig und sehr genau zu verändern.

Wie groß ein benötigtes Raumfahrzeug sein müsste und wie stark der Aufprall wirken würde, hängt allerdings vom Zielkörper ab. Größe, Masse, Geschwindigkeit, Zusammensetzung und innere Struktur spielen dabei eine Rolle. Ein lockerer Asteroid kann auf denselben Einschlag anders reagieren als ein massiver Gesteinskörper. Hera soll helfen, genau solche Unsicherheiten besser zu verstehen.

Warum wurden ausgerechnet Didymos und Dimorphos ausgewählt?

DART und Hera wurden nicht zu einem Asteroiden geschickt, der tatsächlich auf die Erde zurast. Didymos und Dimorphos stellen nach heutigem Kenntnisstand keine Einschlagsgefahr für unseren Planeten dar.

Das System eignet sich jedoch hervorragend für ein kontrolliertes Experiment. Weil Dimorphos Didymos umkreist, musste seine Bahn nicht erst anhand einer winzigen Veränderung seiner Bewegung um die Sonne bestimmt werden. Stattdessen konnten Astronomen beobachten, wie sich seine Umlaufzeit um Didymos verändert.

Damit ließ sich die Wirkung des DART-Einschlags relativ schnell messen, ohne einen Asteroiden auf eine grundsätzlich neue Bahn durch das Sonnensystem zu schicken. Genau diese Kombination aus wissenschaftlicher Messbarkeit und Sicherheit machte das Doppelasteroidensystem zu einem geeigneten Versuchsziel.

Was kann Hera über den Einschlagskrater von DART herausfinden?

Der Einschlagsbereich gehört zu den besonders interessanten Zielen der Mission. DART übermittelte während seines letzten Anflugs immer detailliertere Bilder von Dimorphos, wurde beim Aufprall jedoch vollständig zerstört. Eine spätere Untersuchung aus unmittelbarer Nähe war deshalb nicht möglich.

Hera soll feststellen, wie stark die Oberfläche verändert wurde. Dabei geht es nicht nur um die Größe eines möglichen Kraters. Der Einschlag könnte auf einem locker aufgebauten Körper ganz andere Spuren hinterlassen haben als auf massivem Gestein.

Für die Asteroidenabwehr ist das entscheidend. Je nachdem, wie viel Material bei einem Einschlag ausgeworfen wird und in welche Richtung es fliegt, kann der zusätzliche Rückstoß die Ablenkung erheblich verstärken. Die genaue Untersuchung von Dimorphos soll deshalb helfen, Modelle zu verbessern, mit denen sich die Wirkung zukünftiger Ablenkungsmissionen berechnen lässt.

Könnte Hera helfen, die Erde vor einem Asteroideneinschlag zu schützen?

Hera selbst ist kein Schutzschild für die Erde. Die Sonde soll auch keinen gefährlichen Asteroiden abwehren. Ihre Bedeutung liegt darin, aus einem einmaligen Experiment eine besser berechenbare Technik zu machen.

Das ist ein wichtiger Unterschied. Dass DART die Umlaufbahn von Dimorphos verändert hat, ist eine gesicherte Beobachtung. Ob sich die dabei gemessene Wirkung jedoch einfach auf andere Asteroiden übertragen lässt, ist noch nicht geklärt. Dafür unterscheiden sich die Himmelskörper zu stark voneinander.

Hera soll deshalb Informationen liefern, mit denen Wissenschaftler besser abschätzen können, welche Art von Einschlag bei einem bestimmten Asteroiden notwendig wäre. Je besser Masse, Struktur und Material eines Zielobjekts bekannt sind, desto genauer ließe sich eine Ablenkungsmission planen.

Die Mission ist damit ein Schritt von der grundsätzlichen Machbarkeit zur praktischen Berechenbarkeit.

Wann erreicht Hera Didymos und Dimorphos?

Hera befindet sich seit Oktober 2024 auf dem Weg zum Doppelasteroiden. Nach derzeitiger Missionsplanung soll die Sonde das System gegen Ende des Jahres 2026 erreichen. Dort beginnt die eigentliche wissenschaftliche Hauptphase.

Die Sonde soll Didymos und Dimorphos über mehrere Monate hinweg aus unterschiedlichen Entfernungen beobachten. Dabei werden die Flugbahnen schrittweise enger und die Messungen detaillierter. Auch die beiden CubeSats sollen während dieser Phase eingesetzt werden.

Für die Forschung beginnt damit mehr als vier Jahre nach dem Einschlag von DART der zweite entscheidende Teil des Experiments.

DART hat gezeigt, dass Ablenkung möglich ist – Hera soll zeigen, wie zuverlässig sie funktioniert

Die vielleicht wichtigste Erkenntnis steht bereits fest: Die Bahn eines Asteroiden lässt sich mit einem gezielten Einschlag messbar verändern. DART hat diesen Nachweis erbracht.

Doch für eine echte planetare Verteidigung genügt ein erfolgreicher Versuch nicht. Sollte eines Tages ein gefährlicher Asteroid entdeckt werden, müsste schon vor dem Start einer Abwehrmission möglichst genau berechnet werden können, wie stark ein Einschlag seine Bahn verändert. Dafür muss bekannt sein, wie Asteroiden verschiedener Größe und Beschaffenheit auf solche Kollisionen reagieren.

Genau an diesem Punkt setzt Hera an. Die europäische Sonde soll aus den sichtbaren Folgen des DART-Einschlags die physikalischen Details herausarbeiten, die von der Erde aus nicht vollständig bestimmt werden können.

Wenn das gelingt, wird Hera keinen Asteroiden von der Erde abgelenkt haben. Sie könnte jedoch dazu beitragen, dass bei einem tatsächlich gefährlichen Objekt eines Tages nicht mehr nur die Frage beantwortet werden kann, ob eine Ablenkung möglich ist – sondern auch, wie sie geplant werden muss, damit sie funktioniert.

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Quellen
▪︎ Europäische Weltraumorganisation ESA – Hera-Mission und wissenschaftliche Ziele
▪︎ Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR – Hera: Planetare Verteidigung gegen Asteroideneinschläge
▪︎ Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR – Asteroid Framing Camera der Raumsonde Hera
▪︎ NASA / DART-Mission – Ergebnisse des Einschlags auf Dimorphos
▪︎ Nature Astronomy – Physical properties of asteroid Dimorphos as derived from the DART impact