BOULDER, Colorado – Die Raumfahrtbehörde der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) schreitet mit einer Mission nach der anderen zum Hauptasteroidengürtel voran.
Die Sonde wird Hochgeschwindigkeitsvorbeiflüge an sechs Asteroiden durchführen und den spektakulären Aufenthalt mit einem Rendezvous und der Umlaufbahn einer siebten Miniwelt abschließen – und dann einen kleinen Lander an diesem letzten Weltraumfelsenziel absetzen.
Die VAE und ihre Partner haben bei diesem ehrgeizigen Vorhaben erhebliche Fortschritte gemacht, wie im Folgenden dargelegt wird.
Schlüsselstück des Puzzles
Die Emirates-Mission zum Asteroidengürtel (EMA) soll im März 2028 starten und ihre interplanetare Reise mit der Ankunft beim Asteroiden 269 Justitia im Jahr 2034 beenden. Dieses felsige Stück Geschichte könnte aus einer Region eingewandert sein, in der sich Riesenplaneten gebildet haben – oder aus dieser noch weiter draußen.
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Fünf der sieben Asteroidenziele sind kohlenstoffhaltige „C-Komplex“-Gesteine. Das bedeutet, dass EMA eine vielfältige Gruppe kohlenstoffhaltiger Körper charakterisieren kann, von denen einige möglicherweise reich an Phyllosilikaten sind, die ein Schlüsselelement im Puzzle der frühen Entstehung des Sonnensystems darstellen.
Die unternehmerische Mission der VAE baut auf dem Erfolg der laufenden Emirates-Marsmission auf, der ersten interplanetaren Erkundung einer arabischen Nation.
Der Hope-Orbiter der EMM startete bereits im Juli 2020, erreichte im Februar 2021 den Mars und überwacht weiterhin das Wetter auf dem Roten Planeten von oben.
Zusammenarbeit
Die Raumfahrtbehörde der Vereinigten Arabischen Emirate in Abu Dhabi startet die bevorstehende EMA-Mission in Zusammenarbeit mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) hier an der University of Colorado Boulder.
Diese neue Raumfahrt wird 13 Jahre dauern, mit einer sechsjährigen Entwicklungsphase des Raumfahrzeugs, gefolgt von einer siebenjährigen Reise zum Hauptasteroidengürtel jenseits des Mars.
„Da es sich um eine von nur wenigen Asteroidenmissionen handelt, die jemals geplant wurden, und um die erste Multi-Asteroiden-Tour- und Landemission im Hauptgürtel, ist sie sehr ehrgeizig und LASP freut sich sehr, daran beteiligt zu sein“, sagte Pete Withnell, LASPs Programmmanager für die Mission , sagte SPACE.com.
Ein gemeinsames Team von Ingenieuren des Mohammed bin Rashid Space Center der VAE und des LASP plant die EMA-Mission.
An der EMA beteiligt sich ein Konsortium akademischer und Hardware-Entwicklungspartner in den Vereinigten Arabischen Emiraten, sagte Withnell. An dem Projekt sind auch eine Reihe internationaler „Wissenspartner“ beteiligt, darunter LASP, die italienische Raumfahrtbehörde, das italienische Nationalinstitut für Astrophysik, Leonardo SpA, die Arizona State University, die Northern Arizona University und Malin Space Science Systems in San Diego.
„Als wichtigster Partner für den Wissenstransfer arbeitet LASP bei allen Aspekten der Mission mit der Raumfahrtbehörde der Vereinigten Arabischen Emirate zusammen“, sagte Withnell. Dazu gehören Missionsdesign, Raumfahrzeugentwicklung, Systemtests sowie die Entwicklung und Ausbildung von Ingenieur- und Wissenschaftsteams. LASP unterstütze auch das UAE Space Academy-Programm, sagte er.
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Voll ausgestattet
Die EMA-Sonde wird mit vier Instrumenten ausgestattet: einer sichtbaren Schmalwinkelkamera, einem Mittelwellen-Infrarotspektrometer, einem thermischen Infrarotspektrometer und einer thermischen Infrarotkamera.
Das Raumschiff wird diese wissenschaftliche Ausrüstung für eine Vielzahl von Aufgaben nutzen, darunter:
- Bestimmen Sie die geologische Geschichte und den flüchtigen Inhalt mehrerer Asteroiden des Hauptgürtels und untersuchen Sie die innere Struktur des Rendezvous-Ziels.
- Bestimmen Sie Temperaturen und thermophysikalische Eigenschaften mehrerer Asteroiden, um deren Oberflächenentwicklung und flüchtige Geschichte zu beurteilen.
- Sammeln Sie Fernerkundungsdaten zu einer repräsentativen Gruppe von Asteroiden, um deren Potenzial für die In-situ-Ressourcennutzung für die zukünftige Erforschung des Weltraums besser zu charakterisieren.
Hier ist die ausgewählte Punktekarte der Asteroiden, die EMA erforschen wird: 10253 Westerwald, 623 Chimera, 13294 Rockox, 88055 (2000 VA28), 23871 (1998 RC76), 59980 (1999 SG6) und 269 Justitia.
Asteroidenressourcen
Heyam Alblooshi, ein Designingenieur bei der UAE Space Agency, sprach beim diesjährigen Space Resources Roundtable, der im Juni an der Colorado School of Mines stattfand. Sie war an der Mars Hope-Mission der Vereinigten Arabischen Emirate beteiligt.
Alblooshi hob die EMA-Mission und ihre Fähigkeit hervor, Ressourcen, einschließlich flüchtiger Stoffe, Silikate und Metalle, auf mehreren Arten von Asteroiden zu identifizieren und zu charakterisieren sowie Schätzungen und Verteilungen der Ressourcenmasse auf der Grundlage der inneren Struktur eines Asteroiden zu bestimmen.
Die EMA könne dazu beitragen, den Weg für die zukünftige Nutzung von Asteroidenressourcen zu ebnen, indem sie Annäherungsoperationsmanöver demonstriere, um Landungen und orbitale Rendezvous zu simulieren, sagte Alblooshi. Sie wies darauf hin, dass der EMA-Lander, der beim Asteroiden Justitia eingesetzt werden soll, von 971 und Sadeem – zwei privaten Unternehmen in den Vereinigten Arabischen Emiraten – entwickelt wird. Dieses Landerdesign wird dieses Jahr fertiggestellt.
Flugdynamik
Fatema Hameli, Entwicklungsingenieurin für Raumfahrtprojekte bei der Raumfahrtbehörde der Vereinigten Arabischen Emirate, ist ebenfalls an der EMA beteiligt und eine Veteranin der Mars Hope-Mission der Vereinigten Arabischen Emirate. Ihre Arbeit betrifft Navigationssysteme für das Multi-Asteroiden-Besuchs-Asteroidenabenteuer.
„Ich sage Ihnen, der Mars ist aus flugdynamischer Sicht leicht zu erreichen. Aber sieben Asteroiden im Hauptgürtel zu erreichen ist nicht einfach. Es ist eine große Herausforderung“, sagte Hameli nach ihrem Vortrag am 13. August im Space.com Fachkonferenz für Astrodynamik 2024.
Dieses High-Tech-Fachtreffen wurde von der American Astronautical Society und dem American Institute of Aeronautics and Astronautics gemeinsam ausgerichtet und fand im benachbarten Broomfield, Colorado, statt.
Als solarelektrische Antriebsmission, berichtete Hameli, gibt es viele Modelle und Annahmen, die in die Gestaltung der interplanetaren Flugbahn von EMA einfließen. Neuere Arbeiten befassten sich mit dem Verständnis der Sensibilität der Flugbahn und der allgemeinen Missionsziele.
Das noch zu bauende EMA-Raumschiff verfügt über zwei separate Antriebssysteme: chemische Hydrazin-Triebwerke und solarelektrische Xenon-Hall-Effekt-Triebwerke, erklärte Hameli. Die Mission werde Xenon aufgrund seines hohen spezifischen Impulses für seinen primären Antriebsbedarf nutzen, was sich in einer effizienten Treibstoffnutzung für interplanetare Langzeitreisen niederschlage, sagte sie.
Die Auswahl des genauen Ankunftsdatums an einem Rendezvous-Ziel mit dem Asteroiden 269 Justitia sei entscheidend für eine erfolgreiche Mission und ein wichtiger Faktor beim Missionsdesign, betonte Hameli.
„Der Lander ist ein großer Schritt als eines unserer Hauptziele“, sagte Hameli. Teams der Weltraumagenturen der Vereinigten Arabischen Emirate entwickeln die Navigationssoftware, sagte sie – alle Tools, die es der EMA ermöglichen werden, ein paar Monate auf dem Asteroiden Justitia zu verbringen, um einen Ort für die Punktlandung zu finden.
„Wir lernen immer weiter“, sagte Hameli. „Für mich ist das ein Kindheitstraum.“
