Asteroidenforschung

Asteroiden sind kleine Himmelskörper, die als Überreste aus der Frühzeit des Sonnensystems gelten. Sie kommen besonders häufig im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter vor, aber auch als erdnahe Asteroiden (NEAs) oder als Trojaner auf stabilen Bahnen in der Nähe großer Planeten. Asteroiden bewegen sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne und werden durch Kollisionen, Gravitationseinflüsse und thermische Prozesse über lange Zeiträume hinweg verändert.

Viele Asteroiden sind keine monolithischen Felsblöcke, sondern poröse, zerklüftete Körper oder sogenannte „Rubble Piles“. Ihre Oberflächen sind von Regolith bedeckt, einer Schicht aus lockerem Staub und Gesteinsfragmenten, deren Eigenschaften (z. B. Korngröße, Porosität oder Wärmeleitfähigkeit) beeinflussen, wie sich Asteroiden unter Sonneneinstrahlung erwärmen und abkühlen. Asteroiden liefern dadurch wichtige Informationen über die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems und sind zugleich relevant für Raumsondenmissionen und die Einschätzung von Impaktrisiken. In Einzelfällen zeigen sie sogar Aktivität wie Staubemissionen, wodurch die Grenze zu Kometen verschwimmen kann.

Am Institut für Planetologie untersuchen wir daher Asteroiden mit Labor-Analogexperimenten und numerischen Simulationen. Im Labor analysieren wir, wie sich asteroidenähnliche Materialien und Regolith unter weltraumähnlichen Bedingungen verhalten – zum Beispiel bei starken Temperaturwechseln, Bestrahlung und mechanischer Beanspruchung. Ergänzend nutzen wir thermophysikalische Modelle, um die Wärmeentwicklung von Asteroiden zu berechnen und zu verstehen, wie Oberflächeneigenschaften, Rotation und Form die Temperaturen, die Regolithentwicklung und langfristige dynamische Effekte beeinflussen. So verbinden wir experimentelle Daten mit Simulationen, um die Prozesse auf und in Asteroiden besser zu quantifizieren.

Ein zentrales Ziel unserer Asteroidenforschung ist es, künftig eine Probe von einem Asteroiden zu entnehmen und zur Erde zurückzubringen. Dafür entwickeln wir in der Arbeitsgruppe einen Bürstensampler (Brush Wheel System), der Regolith beim kurzen Oberflächenkontakt effizient aufnimmt und in einen Sammelbehälter transportiert – insbesondere geeignet für Touch-And-Go-Manöver. Nach erfolgreichen Tests mit verschiedenen Analogmaterialien wurde das System inzwischen auch unter Schwerelosigkeit und reduzierter Gravitation erprobt; die Kampagnen verliefen sehr erfolgreich und bestätigen das Potenzial des Konzepts für zukünftige Sample-Return-Missionen.