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NEO: Gefahren aus dem All

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ESA / Space in Member States / Germany

Es ist kalt an diesem Morgen im russischen Tscheljabinsk. Mit Jacken und Mützen bekleidet wollen drei Arbeiter am 15. Februar 2013 um 9.22 Uhr gerade aus einer Lagerhalle ins Freie treten, als die Welt  aus den Fugen gerät. Enorme Kräfte wie bei der Explosion einer Bombe reißen das schwere Metalltor aus den Angeln, das die Männer Sekundenbruchteile später unter sich begräbt. Ein ohrenbetäubender Knall ist kilometerweit zu hören. Die Gefahr kommt vom Himmel. Ein Asteroid ist an diesem Februar Morgen im Ural in die Erdatmosphäre eingetreten.

Die Druckwelle lässt tausende Scheiben bersten, 3700 Gebäude werden beschädigt, das Dach einer Fabrik stürzt ein. Es gibt Schäden in sechs Städten der Region und fast 1500 Menschen werden verletzt.

Das heftigste Ereignis seit 100 Jahren

Tscheljabinsk Asteroid
Tscheljabinsk Asteroid

 „Die Arbeiter in der Halle haben überlebt“, betont ESA-Wissenschaftler Rüdiger Jehn. Mit dem Video veranschaulicht er die Wucht der Zerstörung, die Asteroiden für die Erde und die Menschen bedeuten können. Jehn arbeitet als Experte für „Near Earth Objects“ – NEOs - im Europäischen Satellitenkontrollzentrum ESOC in Darmstadt. Die Suche und Beobachtung erdnaher Objekte ist eine der drei tragenden Säulen des Weltraumüberwachungsprogramms SSA der Europäischen Raumfahrtagentur ESA. 26 Millionen Euro hat die ESA bis 2020  dafür zur Verfügung gestellt. 90 Millionen Euro umfasst das SSA-Programm insgesamt.

Das NEO-Ereignis in Tscheljabinsk ist das heftigste seit über 100 Jahren „und mit der bisher größten Zahl an Verletzten“, sagt Rüdiger Jehn. Am 30. Juni 1908 stand der Himmel über Russland jedoch schon einmal in Flammen. Mehrere Explosionen erschüttern die einsame Tunguska-Region in Sibirien. Augenzeugen berichteten von einer riesigen Feuerkugel und Donnergrollen, das 1000 Kilometer weit zu hören war. Die Schockwelle knickte auf 2150 Quadratkilometern über 80 Millionen Bäume wie Streichhölzer um. Seismologische Stationen in Irkutsk, Jena und sogar in Washington D. C. und auf Java zeichneten Erschütterungen auf. In London riefen Bürger die Polizei, weil sie einen Großbrand fürchteten. Über Europa und Teilen Asiens blieb es drei Nächte fast taghell.

Eine Frage der Wahrscheinlichkeit

Der Tunguska-Vorfall gilt unter Astrophysikern und Weltraumexperten als eines der Schlüsselereignisse, wenn es um die Erforschung der Gefahren geht, die der Erde aus dem All drohen können. Seit 2016 haben die Vereinten Nationen den Jahrestag, 30. Juni, sogar zum weltweiten Asteroid-Day ausgerufen. „Neo-Einschläge“, sagt Rüdiger Jehn, „sind eine Frage der Wahrscheinlichkeit.“ Der 54jährige Mathematiker ist einer der NEO-Abteilungsmanager, die sich um den Aufbau einer ESA-eigenen Infrastruktur zur Überwachung von Asteroiden kümmern. Zum NEO-Office gehören auch Segment-Manager Detlef Koschny im ESA-Zentrum ESTEC in Holland sowie vier Mitarbeiter im ESA-Zentrum ESRIN in Frascati. Gemeinsam sind sie den Objekten auf der Spur, die der Erde gefährlich werden könnten.

Nur ein Bruchteil der NEOs sind entdeckt

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ESO-Visualisierung des Asteroiden Itokawa
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Weniger als ein Prozent der NEOs zwischen 15 und 40 Metern Größe sind bisher entdeckt worden. In einer weltweiten Datenbank befinden sich derzeit rund 17 100 geortete Objekte, die der Erde bis auf wenige Millionen Kilometer nahe kommen können. Insgesamt gibt es über 745 000 Asteroiden (Kleinplaneten) und Kometen, die meisten davon im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Zusammengetragen hat diese Daten das Minor Planet Center, das Kleinplanetenzentrum am Smithsonian Astrophysical Observatory in Cambridge, Massachusetts, in den USA. Wissenschaftler, aber auch Amateure melden ihre Sichtungen dorthin, 14,7 Millionen Beobachtungen waren es allein 2017. Auch die ESA bezieht und gibt ihre Informationen an die Datenbank weiter - etwa von der Optical Ground Station auf Teneriffa (Spanien). Fünf Tage im Monat, jeweils um Neumond, lassen Wissenschaftler des NEO-Office den Nachthimmel durch das 1 Meter Zeiss Teleskop nach kleinen, sich bewegenden Objekten scannen. 

Große Zerstörungskraft

Auf Rüdiger Jehns PC-Bildschirm erscheinen schwarze Flecken auf graumeliertem Hintergrund. In dem Wirrwarr, der wie ein flimmerndes Testbild aussieht, machen er und seine Kollegen sofort den Stecknadelkopf winzigen Punkt aus, der durch das Bild wandert. „Das ist ein NEO“, sagt Jehn. Das Teleskop fotografiert bestimmte Stellen am Nachthimmel im Halbstunden-Takt, eine Software erkennt, wenn sich auf diesen Aufnahmen Punkte bewegen. „Bei dem Beispiel handelt es sich um einen im Juni 2017 entdeckten 840 Meter großen Asteroiden“, berichten Jehn und Detlef Koschny. Im russischen Tscheljabinsk war das Objekt rund 20 Meter groß, „doch selbst fünf Meter große NEOs können noch viel Schaden anrichten“, betonen die ESA-Wissenschaftler. Ein zehn Meter großes Objekt entwickelt beim Einschlag die fünffache Energie der Hiroshima-Bombe. Das Tunguska-Ereignis 1908 wird einem rund 40 Meter großen Brocken aus dem All zugeschrieben. Ein 500 Meter großer Asteroid könnte ganz Europa zerstören und ein 10 Kilometer großer gar das Ende der menschlichen Zivilisation bedeuten.

Risikoliste

 „Es gibt eine Risikoliste“, sagt Rüdiger Jehn, „mit 678 Objekten, bei denen die Wahrscheinlichkeit größer Null ist, dass sie die Erde treffen könnten.“ Ein Asteroid namens „2017RH16“ steht derzeit ganz oben auf der Liste. Hier liegt die Möglichkeit bei 1:700, dass der 32 Meter große Brocken 2026 mit der Erde kollidiert. Doch Wahrscheinlichkeiten und Umlaufbahnen können sich ändern. So galt der 375 Meter große Asteroid „Aphophis“ lange als Bedrohung. 2029 fliegt er an der Erde vorbei, 2036, so frühere Schätzungen, könnte er sie treffen. Neue Beobachtungsdaten gehen jetzt von einer allerdings immer noch kleinen Einschlagswahrscheinlichkeit im Jahr 2068 aus.

Ziel ist eine zuverlässige Vorhersage

Einschläge von Asteroiden auf der Erde sind möglich. „Wir müssen sie rechtzeitig finden und etwas dagegen tun“, so die NEO-Spezialisten. Das Ziel der ESA-Forschung ist eine zuverlässige Vorhersage, ähnlich der Wetter- oder Tornadowarnung für eine bestimmte Region mit einer Vorlaufzeit von ein paar Tagen. Erreicht werden soll das mit „FlyEye“, einem neuartigen Hochpräzisions-Teleskop, das bereits im Bau ist. Gebaut wird es von der Bremer Firma OHB in Mailand. Standorte werden Italien und Chile sein. Der Prototyp soll 2019 auf dem Monte Mufara in Sizilien den Betrieb aufnehmen. Das NEO-Office der ESA koordiniert Planung und Bau von FlyEye. 15 Millionen Euro hat die ESA bereitgestellt.

FlyEye soll die Asteroiden-Beobachtung revolutionieren

FlyEye-Teleskop
FlyEye-Teleskop

FlyEye imitiert das facettenreiche Auge einer Stubenfliege. „Es ist eine völlig neue Technologie“, betont Jehn. Das Teleskop hat ein Gesichtsfeld von 45 Quadratgrad (6.7 x 6.7 Grad). In zwei Nächten soll es den kompletten Himmel scannen. 16 Kameras fangen Bilder ein. Eine heikle Ingenieurarbeit. Die Kameras müssen perfekt kalibriert sein. „FlyEye wird die Asteroiden-Beobachtung revolutionieren.“ Jehn vergleicht es mit den Daten eines Wettersatelliten, wo bisher Bauernregeln galten. Zuverlässige Vorhersagen wären möglich statt Zufallssichtungen. Auch die US-amerikanische Science Foundation plant ein riesiges Teleskop in Chile, doch anders als die ESA mit FlyEye wird sie sich nicht ausschließlich auf NEOs konzentrieren. „Wir werden uns gut ergänzen.“

Abwehrstrategien

Die frühzeitige Erkennung ist wichtig für die Entwicklung von Abwehrstrategien. Wie kann man einen Asteroiden-Einschlag verhindern? Bisher werden mehrere Optionen diskutiert: Darunter der kinetische Impact, der Versuch, den Asteroiden mit einer Rakete vom Kurs abzubringen. Denkbar ist auch ein „Gravity Tractor“, dabei wird neben dem NEO ein Raumschiff platziert, das die Schwerkraft nutzt, um die Bahn des Asteroiden zu verändern. Das gleiche Prinzip könnte mit einem Ionenstrahl umgesetzt werden, mit Laser oder auch Photonendruck. Möglich wäre auch, auf dem NEO zu landen und durch den Auswurf von Masse und den daraus folgenden Rückstoß, den Brocken vom Kurs abzubringen.

Die NASA plant für 2022 einen Einschlag der DART Sonde (DART = Double-Asteroid Redirection Test) auf dem Didymos Asteroiden. Den Effekt eines solch kinetischen Einschlages will auch die ESA mit einer künftigen Mission testen. Eine Million Euro sind dafür aus dem NEO-Budget eingeplant. Auf eine kosmische Gefahr wollen auch die Vereinten Nationen vorbereitet sein. Es wurden bereits zwei von der UN beauftragte Organisationen gegründet, um einen Raketenstart zur Ablenkung eines Asteroiden vorzubereiten. Die ESA und ihr NEO-Office sind daran federführend beteiligt.

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