Hera wird die Auswirkungen des DART-Experiments (Double Asteroid Redirection Test), des ersten gezielten Einschlags einer Raumsonde auf einen Asteroiden, untersuchen. Piluca Caballo Perucha und Gerhard Paar vom „Space Robotics and Instruments“-Team des Instituts DIGITAL spielen eine zentrale Rolle in der Datenauswertung und Aufbereitung, insbesondere bei 2D- und 3D-Analysen der mit den Instrumenten an Bord von Hera aufgenommenen Daten.
Der Einfluss der DART-Mission
Die NASA-Sonde DART schlug am 28. September 2022 in den Asteroidenmond Dimorphos ein, um dessen Umlaufbahn um das Hauptgestirn Didymos gezielt zu verändern. Mit einem Durchmesser von 160 Metern besitzt er eine Größe, der bei einem Einschlag eine Stadt von der Größe Wiens zerstören könnte. Untersuchungen nach dem DART-Beschuss zeigten, dass die Umlaufzeit von Dimorphos um 33 Minuten verkürzt wurde. „Dies hat bewiesen, dass ein kinematischer Einschlag die Flugbahn eines Asteroiden verändern kann“, so Piluca Caballo Perucha. Nun soll Hera die langfristigen Auswirkungen erforschen und detaillierte Daten zu Struktur, Zusammensetzung und Gravitation des Asteroiden liefern.
Die Hera-Mission in 2D und 3D
Piluca Caballo Perucha und Gerhard Paar von DIGITAL leisten einen wichtigen Beitrag zur Hera-Mission. In Zusammenarbeit mit dem VRVis entwickeln sie spezielle Software-Tools zur Analyse der gesammelten Daten. Diese ermöglichen eine detaillierte 2D- und 3D-Visualisierung der Oberflächenbeschaffenheit und Materialeigenschaften von Dimorphos und Didymos. „Unsere PRo3D-GIS-Plattform erlaubt es, die Missionsdaten interaktiv zu erkunden und präzise wissenschaftliche Analysen durchzuführen“, erklären die Expert*innen.
„Das Endprodukt unserer Arbeit ist das PRo3D-GIS-Tool zur interaktiven Visualisierung und Analyse der Instrumentendaten sowie deren Prozessierungsprodukte in einem räumlich und zeitlich konsistenten Kontext. PRo3D-GIS integriert die Hera-Instrumentendaten in einer Datenbank, die alle während der Mission erfassten Daten, Metadaten und abgeleiteten Produkte enthält. Dazu gehören beispielsweise die Position von Hera entlang ihrer Trajektorie, die Projektion von Sensordaten auf die Oberfläche, sowie 3D-Modelle, die teilweise mit DIGITAL Software erstellt wurden. Weitere Informationsschichten umfassen Texturen, Hangneigungskarten, Albedokarten, Annotationen und Multispektralkarten“, führt Gerhard Paar aus, der sich seit mehr als 30 Jahren mit Bildverarbeitungssoftware im Weltraumbereich und der damit ermöglichten Planetenwissenschaft beschäftigt.
Dieser Beitrag zur Hera-Mission ermöglicht unserem Space-Team, als Schlüsselpartner mit dem Hera-Team Publikationen zu verfassen und an zukünftigen ESA-Missionen teilzunehmen, darunter die Ramses-Mission zum Asteroiden Apophis. Dieser hat einen Durchmesser von 375 Metern und wird am 13. April 2029 mit einer Geschwindigkeit von 7,4 km/s in etwa 31.750 km Entfernung an der Erde vorbeifliegen. „Die 3D-GIS-Funktionalität sowie die dazu notwendigen Datenschnittstellen erweitern unser Portfolio in der Mars-Exploration und auch der 3D-Tunnelkartierung“, führt Gerhard Paar aus.
Eine Reise durch das Sonnensystem
Hera wurde am 7. Oktober 2024 von Cape Canaveral gestartet und befindet sich derzeit in der sogenannten Cruise-Phase. Am 12. März 2025 ist das Swing-by-Manöver am Mars geglückt. Ziel war es, die Reisezeit zu dem Asteroiden Dimorphos zu verkürzen. Die Sonde konnte dabei wichtige Bereiche des Marsmondes Deimos aufnehmen, die bisher nicht in dieser Bildfülle erfasst werden konnten. Gerhard Paar ergänzt: „Es wird sich noch zeigen, ob man damit das Oberflächenmodell von Deimos verfeinern kann. Die Daten werden in den nächsten Wochen in unsere Tools eingebracht werden, sowohl für Tests zur Vorbereitung der Annäherung an das Didymos System 2026, als auch zur Unterstützung von Analysen der Daten des Marsmondes Phobos. Nahezu zeitgleich haben wir auch Aufnahmen der Mars-Atmosphäre mittels der Mastcam und Mastcam-Z der MSL und Mars 2020 Rover-Missionen angestoßen. Daraus und aus den Aufnahmen der Hera Sonde könnten sich Analysen der Mars-Atmosphäre ergeben, die in dieser Form nur sehr selten möglich sind.“
Ende 2026 wird die Hera-Sonde ihr Ziel das Didymos-System erreichen, wo zwei CubeSats – Milani und Juventas – für ergänzende Untersuchungen eingesetzt werden. „Besonders spannend ist die Analyse der Kraterstruktur auf Dimorphos, die durch den DART-Einschlag entstanden ist“, so Piluca Caballo Perucha, die aus Spanien stammt und vor fast 25 Jahren für ihre Geodäsie-Masterarbeit an JOANNEUM RESEARCH andockte.
Die abschließende Missionsphase mit einer sukzessiven Annäherung an Dimorphos wird es ermöglichen, unter Verwendung von PRo3D-GIS als Schlüsselplattform zur räumlichen Erfassung und Visualisierung unterschiedlichster Instrumentendaten die wissenschaftlichen Ziele des Projekts zu erreichen. Dazu gehören die Bestimmung des Gravitationsfeldes von Dimorphos, die Untersuchung seiner äußeren und inneren Struktur, die möglicherweise durch den DART-Einschlag verändert wurde, sowie die Analyse seiner physikalischen, morphologischen, optischen, thermalen und chemischen Oberflächeneigenschaften. Zudem sollen die globale Zusammensetzung kartiert, die detaillierten Eigenschaften des Asteroidenkraters gemessen und weitere Auswirkungen des DART-Einschlags sowie die Charakterisierung von Staubwolken im Umfeld des binären Asteroidensystems untersucht werden.
Blick in die Zukunft
Die gewonnenen Erkenntnisse werden für zukünftige planetare Verteidigungsstrategien von entscheidender Bedeutung sein. Darüber hinaus liefern sie wertvolle Einblicke in die Beschaffenheit von Asteroiden. Dieses Projekt markiert einen bedeutenden Meilenstein in der internationalen Raumfahrtforschung und zeigt, wie moderne Technologie dazu beitragen kann, die Erde vor potenziellen Bedrohungen aus dem All zu schützen.
