Die von der Europäischen Weltraumorganisation in Auftrag gegebene Probenmission Don Quijote zur Rettung der Erde soll das Potenzial einer echten Mission auf Leben und Tod testen, um einen Asteroiden, der das Massensterben auslöst, von einem Kollisionskurs mit der Erde abzulenken.
Derzeit befindet sich die Don Quijote Near Earth Asteroid Impact Mitigation Mission in der Konzeptphase und basiert auf einem geplanten Flug zu 2002 AT4 oder 1989 ML, wobei beide erdnahe Asteroiden sind, obwohl keines ein offensichtliches Kollisionsrisiko darstellt. Nachfolgende Studien haben jedoch vorgeschlagen, dass Amor 2003 SM84 oder sogar 99942 Apophis geeignetere Ziele sein könnten. Immerhin birgt 99942 Apophis ein geringes Risiko (1 zu 250.000) für einen Aufprall auf die Erde im Jahr 2036.
Unabhängig vom Ziel wird ein doppelter Start von zwei Raumschiffen vorgeschlagen - einem Impactor namens Hidalgo (ein Titel, den Cervantes dem ursprünglichen Don Quijote verlieh) und einem Orbiter namens Sancho (der der treue Begleiter des Don war).
Während die Rolle des Impaktors selbsterklärend ist, spielt der Orbiter eine Schlüsselrolle bei der Interpretation des Aufpralls. Die Idee ist, Daten über Aufprallimpulse und Flugbahnänderungen zu sammeln, die dann zukünftige Missionen informieren, bei denen das Schicksal der Erde tatsächlich auf dem Spiel steht .
Das Ausmaß der Impulsübertragung vom Impaktor auf den Asteroiden hängt von der Masse des Impaktors (etwas mehr als 500 Kilogramm) und seiner Geschwindigkeit (etwa 10 Kilometer pro Sekunde) sowie von der Zusammensetzung und Dichte des Asteroiden ab. Die größte Impulsänderung wird erreicht, wenn der Aufprall Auswürfe auslöst, die eine Fluchtgeschwindigkeit erreichen. Wenn sich der Impaktor stattdessen nur innerhalb des Asteroiden vergräbt, wird nicht so viel erreicht, da seine Masse wesentlich geringer ist als bei jedem Asteroiden, der die Massenauslöschung induziert. Zum Beispiel das Objekt, das den Chicxulub-Krater erstellt und die Dinosaurier ausgelöscht hat (Ja, in Ordnung - bis auf die Vögel) soll einen Durchmesser von 10 Kilometern gehabt haben.
Um das zukünftige Zielen und die erforderlichen Berechnungen der Aufprallgeschwindigkeit zu unterstützen, wird der Orbiter vor dem Aufprall eine detaillierte Analyse der Gesamtmasse des Ziel-Asteroiden sowie seiner oberflächennahen Dichte und Granularität durchführen. Nach dem Aufprall bewertet der Orbiter über seine Aufprallkamera die Geschwindigkeit und Verteilung des Kollisionsauswurfs.
Die genaue Messung des durch den Aufprall erreichten Durchbiegungsgrades stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung für die Mission dar. Wir werden viel bessere Daten über die Masse und Geschwindigkeit des Ziel-Asteroiden benötigen, als wir von der Erde aus feststellen können. Der Orbiter führt also eine Reihe von Vorbeiflügen durch und geht dann in die Umlaufbahn um den Asteroiden, um festzustellen, wie stark der Asteroid von der Nähe des Raumfahrzeugs betroffen ist.
Eine genaue Bestimmung der Entfernung des Orbiters vom Asteroiden wird mit seinem Laserhöhenmesser erreicht, während ein radiowissenschaftliches Experiment die Position des Orbiters (und damit die Position des Asteroiden) relativ zur Erde genau bestimmt.
Nachdem der Orbiter als Referenzpunkt festgelegt wurde, wird die Auswirkung der Kollision des Impaktors bewertet. Ein wesentlicher Störfaktor ist jedoch der Yarkovsky-Effekt - der Effekt der solaren Erwärmung des Asteroiden, der die Emission von thermischen Photonen induziert und somit einen geringen Schub erzeugt. Der Yarkovsky-Effekt drückt natürlich die Umlaufbahn eines Asteroiden nach außen, wenn er einen progressiven Spin hat (in Richtung seiner Umlaufbahn) - oder nach innen, wenn er einen retrograden Spin hat. Daher benötigt der Orbiter auch ein thermisches Infrarotspektrometer, um den Yarkovsky-Effekt vom Effekt des Aufpralls zu trennen.
Angesichts der Bedeutung des Orbiters als Bezugspunkt muss natürlich auch die Wirkung der Sonnenstrahlung auf ihn gemessen werden. In der Tat müssen wir auch berücksichtigen, dass sich dieser Effekt ändert, wenn die hochreflektierenden Oberflächen des glänzenden neuen Raumfahrzeugs ihren Glanz verlieren. Stark reflektierende Oberflächen emittieren Strahlung fast sofort bei Energieniveaus (d. H. Hochem Impuls), die fast der einfallenden Strahlung entsprechen. Oberflächen mit niedriger Albedo setzen jedoch möglicherweise nur Wärmestrahlung mit niedrigerer Energie (d. H. Niedrigerem Impuls) frei - und dies langsamer.
Anders ausgedrückt, eine Spiegeloberfläche ist ein viel besseres Sonnensegel als eine schwarze Oberfläche.
Kurz gesagt, für die Don Quijote-Mission zur Aufprallminderung ist ein Impaktor mit einer Zielkamera erforderlich - und ein Orbiter mit einer Aufprallbeobachtungskamera, einem Laserhöhenmesser, einem radiowissenschaftlichen Experiment und einem thermischen Infrarotspektrometer - und Sie sollten daran denken, den zu messen Auswirkung des Sonnenstrahlungsdrucks auf das Raumschiff zu Beginn der Mission, wenn es glänzend ist - und später, wenn es nicht ist.
Weiterführende Literatur: Wolters et al. Messanforderungen für eine Demonstrationsmission zur Minderung des Asteroideneinschlags in der Nähe der Erde.
