Asteroiden auf Kollisionskurs? DLR hat Pläne für den Ernstfall

Die Bedrohung unserer Welt durch einen Asteroiden wird nicht nur filmisch verarbeitet, sondern ist absolut real. Das wird einem gerade jetzt im August bewusst. Denn jetzt ist die Hoch-Zeit der Sternschnuppen. Während kleinere Meteorströme das ganze Jahr über aktiv sind, steigert sich die Zahl der Sternschnuppen in der zweiten Augusthälfte merklich: die Perseiden sind unterwegs. Der Höhepunkt findet immer um den 12./13. August statt. Hunderte Perseiden flitzen dann über den Himmel.

Die Perseiden stammen vom Kometen 109P/Swift-Tuttle, der alle 133 Jahre die Sonne umkreist. Dabei hinterlässt er eine Spur in Form von Meteoren im All, die die Erde alljährlich im August kreuzt. Grundsätzlich unterscheidet man bei den natürlichen Himmelskörpern, die in unserem Weltall unterwegs sind, zwischen Sternschnuppen oder Meteoriten, Komenten als riesige Schneebälle mit Schweif und Asteroiden als große Gesteinsbrocken. Die letzten beiden stellen eine echte Gefahr für die Menschheit und die Erde da.

Ein Asteroiden-Einschlag hat die Dinosaurier ausgelöscht

Vor rund 66 Millionen Jahren soll es ein Asteroiden-Einschlag gewesen sein, der die Dinosaurier aussterben ließ. Ein etwa zehn Kilometer großer Himmelskörper traf die Erde auf der Halbinsel Yucatán in Mexiko und löste eine globale Katastrophe aus. Hollywood hat dieses Thema schon mehrfach aufgegriffen und verfilmt – der bekannteste Film ist Armageddon. (#anzeige)

Hierin steuert ein Asteroid von der Größe Texas direkt auf die Erde zu. Beim Aufprall in 18 Tagen droht die totale Vernichtung der Menschheit. Atombomben, platziert in einem Bohrloch im Inneren des Asteroiden, sollen ihn auf eine andere Umlaufbahn lenken. Dazu rekrutiert die NASA den weltbesten Ölbohrer Harry Stamper (Bruce Willis) und sein exzentrisches, raues Team – darunter A.J. (Ben Affleck), der in Stampers Tochter Grace (Liv Tyler) verliebt ist.

Foto: Pixabay

Der bekannteste Film ist Armageddon

Nach einem harten Crash-Kurs fliegen die Männer mit zwei Spaceshuttles zum Asteroiden. Die Landung verläuft katastrophal, die Ausrüstung geht verloren und die Zeit rennt unaufhaltsam davon. Als der Fernzünder der Bombe versagt, bleibt Harry Stamper freiwillig auf dem Asteroiden zurück. Eigentlich hat A.J. (Ben Affleck) das kurze Streichholz gezogen und muss auf dem Asteroiden bleiben, um die defekte Bombe manuell zu zünden.

Als Harry ihn zur Luftschleuse begleitet, reißt er A.J.s Luftschlauch ab, stößt ihn zurück ins Schiff und übernimmt den fatalen Job selbst. A.J. soll ich um Grace kümmern. Harry geht zum Bohrkopf zurück und ruft die NASA-Zentrale auf der Erde an und sagt seiner Tochter unter Tränen, dass er sein Versprechen, nach Hause zu kommen, nicht halten kann. Grace weint bitterlich und fleht ihn an, es nicht zu tun. Die Verbindung bricht ab, als der Asteroid sich weiter wegdreht.

Eine Atombombe soll den Asteroiden umlenken

Kurz darauf zündet Harry die Atombombe mit den legendären letzten Worten: „Wir gewinnen, Jungs!“ Er rettet die Welt, denn die Bombe spaltet den Asteroiden. Die Abschiedsszene zwischen Harry Stamper und seiner Tochter Grace gilt als einer der emotionalsten und bekanntesten Momente der Filmgeschichte. Der Film Armageddon spielte weltweit rund 553,7 Millionen US-Dollar ein und war damit der weltweit erfolgreichste Film des Jahres 1998.

Auch Deep Impact widmet mit sich diesem Thema. Der Film erschien im selben Jahr und spielte 349,5 Millionen US-Dollar ein. Unter den Astrophysikern gilt dieser Film als der deutlich wissenschaftlichere, denn in Armageddon gibt einige Ungereimtheiten. Darum nutzt die NASA Armageddon für einen Fehlertest bei ihrem Management-Training. Rekruten müssen so viele wissenschaftliche Fehler wie möglich finden – aktuelle Rekord liegt bei 168.

Andere Filme sind realistischer, als Armageddon

So würde etwa die NASA niemals Ölbohrer in den Weltraum schicken, sondern Astronauten das Bohren beibringen. Zudem bräuchte es eine Atombombe, die milliardenfach stärker ist als die stärkste jemals gebaute Waffe der Menschheit, um einen Asteroiden in Texas-Größe zu spalten. Nicht zuletzt gibt es im Weltall weder Flammen, noch Explosionen, da beide nicht ohne Sauerstoff auskommen. Und man kann auch nicht auf einem Asteroiden herumlaufen, da er nicht genügend Anziehungskraft besitzt.

In Deep Impact #(anzeige) entdecken der Teenager Leo Biederman (Elijah Wood) und der Astronom Dr. Marcus Wolf einen Kometen auf direktem Kollisionskurs mit der Erde. Ein Jahr lang hält die US-Regierung die Entdeckung geheim, bis die Journalistin Jenny Lerner (Téa Leoni) die Wahrheit aufdeckt. Das Raumschiff Messiah unter der Leitung des alternden Astronauten Spurgeon Tanner (Robert Duvall) fliegt zum Kometen, um ihn mit Atombomben zu sprengen.

Ein Komet wird in zwei Teile zerschlagen

Die Mission scheitert teilweise: Der Komet wird nicht zerstört, sondern in zwei Teile gespalten, die weiterhin auf die Erde zurasen. Da das Ende der Welt droht, verkündet der US-Präsident (Morgan Freeman) den Bau riesiger Bunker in Höhlen. Per Losverfahren werden 800.000 normale Bürger ausgewählt, die zusammen mit 200.000 Wissenschaftlern und Politikern das Überleben der Menschheit sichern sollen. Das kleinere Kometenstück schlägt im Atlantik ein und löst einen gewaltigen Tsunami aus, der die US-Ostküste und Millionen Menschen (darunter auch Jenny Lerner) komplett verschlingt.

Leo und seine Freundin Sarah können sich im letzten Moment auf einen Berg retten. Um den weitaus größeren Brocken abzuwehren, der die Menschheit auslöschen würde, fliegt die Crew der beschädigten Messiah auf einen Selbstopferungskurs. Sie steuert das Schiff tief in eine Gesteinsspalte des Kometen und zündet die verbliebenen Atombomben. Der Komet zerbricht in harmlose Teile, und die restliche Erde ist gerettet.

NASA will die Bedrohung durch Asteroiden verhindern

Weitere Kinofilme dieser Art sind Greenland (#anzeige) aus dem Jahr 2020, bei dem Bruchstücke eines Kometen auf der Erde einschlagen. Eine Familie kämpft sich zu einem Schutzbunker in Grönland durch. Und bei dem Netflix-Film Don’t Look Up (#anzeige) aus dem Jahr 2021 versuchen zwei Astronomen vergeblich, die Öffentlichkeit vor einem Kometen auf Kollisionskurs zu warnen. Die allererste Film dieses Genre war übrigens Meteor (#anzeige) aus dem Jahr 1979, bei dem ein abgebrochenes Stück eines Asteroiden die Erde bedroht, weil sein Einschlag eine Eiszeit auslösen würde.

Was in der Filmwelt also schon mehrfach geprobt wurde, gibt es auch in der Realität, nämlich Projekte der NASA, die verhindern sollen, dass ein Asteroid die Menschheit bedroht. So wurde der erste echte DART-Test im Jahr 2022 durchgeführt. DART steht für Double Asteroid Redirection Test (Doppel-Asteroiden-Ablenkungstest). Erst vor vier Jahren, am 26. September 2022 veränderte die NASA zum ersten Mal die Flugbahn eines Himmelskörpers damit.

Eine Sonde auf Kollisionskurs

Dazu war eine Sonde bereits am 24. November 2021 an Bord einer Falcon-9-Rakete von SpaceX in Kalifornien gestartet. Nach zehn Monaten Flugzeit rammte sie den Asteroidenmond des Doppel-Asteroidensystem des größeren Didymos und seinem kleinen Mond Dimorphos (ca. 160 Meter Durchmesser). Die Raumsonde von der Größe eines Verkaufsautomaten steuerte die NASA wie einen Rammbock mit über 22.000 Stundenkilometern frontal in den kleinen Asteroiden-Mond.

Damit sollte die Umlaufzeit des Mondes um mindestens 73 Sekunden verkürzt werden. Durch den Aufprall und das herausgeschleuderte Material veränderte sich die Umlaufzeit jedoch um ganze 32 Minuten. Tatsächlich aber waren beide Asteroiden keine Gefahr für die Erde. Insgesamt teilt die Wissenschaft den Schutz der Erde in drei Phasen ein: Finden, Ablenken, Zerstören, wobei das wichtigste Werkzeug der Zeitfaktor ist. Daher scannen Teleskope weltweit (wie das Pan-STARRS auf Hawaii) den Himmel rund um die Uhr nach ab.

Der Zeitpunkt der Entdeckung ist entscheidend

Wenn ein gefährlicher Asteroid zehn bis 20 Jahre vor dem Einschlag entdeckt wird, reicht ein winziger Schubs im All, damit er die Erde um Millionen Kilometer verfehlt. Neben dem Rammen (wie bei DART) gibt es noch weitere Methoden, wie den Gravitations-Traktor. Hierbei fliegt jahrelang eine schwere Raumsonde dicht neben dem Asteroiden her. Allein durch die minimale Schwerkraft der Sonde wird der Asteroid ganz langsam aus seiner Bahn gezogen.

Bei der Laser-Ablenkung erhitzt ein Laser auf einer Sonde die Oberfläche des Asteroiden, bis Material verdampft. Der entstehende Dampf wirkt wie ein Mini-Triebwerk und verändert die Flugbahn. Eine atomare Sprengung à la Armageddon ist die allerletzte Option, wenn die Vorwarnzeit nur wenige Monate oder Jahre beträgt.

Das DLR arbeitet daran, Einschläge zu verhindern

Man würde aber die Atombombe nicht im Asteroiden vergraben, sondern kurz über der Oberfläche zünden. Die extreme Hitze würde die Oberfläche schlagartig verdampfen lassen und der Rückstoß drückt den Asteroiden weg. Allerdings könnte der Asteroid dann in viele unkontrollierbare Teile zerbrechen, die wie eine Schrotflinte auf die Erde zurasen.

Auch das Deutsche Institut für Luft- und Raumfahrt in Köln hat aktuell in Zusammenarbeit mit Japan am 5. Juli eine Asteroidenmission Hayabusa2# durchgeführt. Eine Sonde wurde mit einer extrem hohen Geschwindigkeit von etwa fünf Kilometern pro Sekunde (18.000 Kilometern pro Stunde) am Asteroiden Torifune vorbeigesteuert. Dabei kam die Sonde dem Asteroiden sehr nahe und hatte nur einen Kilometer Entfernung zum Mittelpunkt des etwa 450 Meter großen Asteroiden.

Daten gefährlicher Asteroiden gesammelt

Währenddessen wurden Fotos aufgenommen und physikalische Messungen durchgeführt. Ziel der jetzt als Hayabusa2# oder Hayabusa2 SHARP (Small Hazardous Asteroid Reconnaissance Probe) bezeichneten Mission ist es, Daten von potenziell für die Erde gefährlichen Asteroiden für eine Abwehr-Technologie zu gewinnen. Insbesondere geht es darum, die Sonde so präzise so zu steuern, dass sie auf kleinen Himmelskörpern kontrolliert einschlagen könnte, um sie mit einem solchen kinetischen Impuls von einem Kollisionskurs mit der Erde abzubringen.

Hayabusa2# sollte allerdings nicht auf Torifune einschlagen, sondern – präzise navigiert – nach dem Vorbeiflug Kurs auf den Asteroiden 1998 KY26 nehmen. Die ursprüngliche Mission wurde im Dezember 2014 an Bord der Trägerrakete H-IIA Nr. 26 gestartet. Die Sonde erreichte den kilometergroßen Asteroiden Ryugu im Juni 2018 und erzielte eine Reihe weltweit einzigartiger Ergebnisse, darunter die Erzeugung eines künstlichen Kraters auf der Oberfläche des kleinen Himmelskörpers durch eine Detonation.

Asteroiden-Material soll Aufschluss geben

Am 3. Oktober 2018 landete der gemeinsam vom DLR und der französischen Weltraumagentur CNES entwickelte Lander MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) mit vier wissenschaftlichen Instrumenten auf Ryugu, davon drei Experimente aus Deutschland. Hayabusa2 kehrte im Dezember 2020 zur Erde zurück und lieferte erfolgreich Proben des Asteroidenmaterials ab. Das DLR-Institut für Weltraumforschung untersuchte einige der Körner von Ryugu.

Die Sonde verblieb nach Abschluss der Mission vollkommen intakt im Weltraum auf einer Umlaufbahn um die Sonne. Das erlaubte den Beginn der erweiterten Mission, nämlich die Erreichung des Asteroiden Torifune am 5. Juli. Der Vorbeiflug zielte darauf ab, eine hochpräzise Bahnsteuerung zu demonstrieren und Technologien zu entwickeln, die für die Durchführung gezielter Bahnänderungen an einem Asteroiden einsetzbar sind.

Foto: DLR

Zahlreiche Asteroiden kreuzen die Erdbahn

Die Umlaufzeit von Torifune um die Sonne entspricht in etwa der der Erde, wodurch sich der Kleinkörper über längere Zeiträume in der Nähe der Erde aufhalten kann. Torifune (entdeckt am 3.2.2001) kann sich der Erde bis auf 0,083 AE (12,4 Millionen Kilometer) nähern, ihr aber nicht gefährlich nahekommen. Zahlreiche Asteroiden aus dieser Familie der Apollo-Planetoiden kreuzen die Erdbahn.

Ein weiteres Rendevous mit dem Asteroiden ist für das Jahr 2031 geplant. Ziel ist dann der winzige Planetoid 1998 KY26. Dessen Durchmesser wird auf etwa elf Meter geschätzt, er rotiert extrem schnell, so dass ein Tag auf 1998 KY26 nur 5,4 Minuten dauert. Da das Risiko besteht, dass solche kleinen Himmelskörper den Durchflug durch unsere Atmosphäre überstehen und mit der Erde kollidieren oder in geringer Höhe durch den Atmosphäreneintritt explodieren könnten, liefert das Verständnis ihrer physikalischen Struktur äußerst wichtige Daten. Auch daraus können Maßnahmen zur Vermeidung von Einschlägen auf der Erde entwickelt werden.

Ein Asteroid mit einem Durchmesser von 340 Metern

Das DLR ist auch an der ESA-Mission RAMSES (Rapid Apophis Mission for Space Safety) beteiligt, die 2029 den Asteroiden Apophis erreichen und erkunden soll. Bei Apophis handelt es sich um einen Asteroiden mit einem mittleren Durchmesser von 340 Metern, der die Erdumlaufbahn kreuzt und bei seiner Entdeckung zunächst als potenzieller Einschlagskandidat galt. Der riesige Brocken, dessen Einschlag auf der Erde wahrscheinlich verheerende Folgen hätte, soll am 13. April 2029 in nur 32.000 Kilometer an der Erde vorbeifliegen.

In allen Fällen geht es darum, sich der Erde nähernde Asteroiden und andere Himmelskörper frühzeitig zu identifizieren und zu überwachen. So können Maßnahmen ergriffen werden, die die Gefahr einer Kollision mit der Erde verhindern. Da Einschläge von Himmelskörpern eine Bedrohung für die gesamte Menschheit darstellen würden, werden diese Bemühungen im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit unter Federführung der Vereinten Nationen vorangetrieben.

Rund 12.000 Himmelskörper können uns gefährlich werden

Gegenwärtig weiß man von rund 12.000 Asteroiden in Größen ab 140 Meter Durchmesser und etwa 32.000 kleineren Asteroiden, die als „Near Earth Objects“ (NEOs) Flugbahnen haben, die sich mit der Bahn der Erde um die Sonne schneiden oder ihr sehr nahekommen. Etwa 2.500 dieser Asteroiden fallen in die Kategorie „potenziell gefährlich“. Sie sind mindestens 140 Meter groß und kommen der Erdumlaufbahn bis auf 7,5 Millionen Kilometer nahe.

Das entspricht etwa dem 20-fachen Abstand der Erde zum Mond. Die Bahnen dieser gefährlichen Asteroiden sind in der Regel aber sehr genau bekannt und werden permanent überwacht. Gegenwärtig gibt es keinen, der in absehbarer Zeit mit der Erde kollidieren würde. Allerdings kann schon das Eindringen eines unter hundert Meter großen Asteroiden in die Erdatmosphäre massive Schäden auf unserer Erde anrichten.