Wie ein Raumsonden-Crash die Umlaufbahn eines Asteroiden entscheidend ändert

Von Markus Brauer/Rainer Kayser (dpa)

Zwar sind Einschläge großer Asteroiden auf der Erde selten, aber ihre Folgen können katastrophal sein. So verschwanden die großen Dinosaurier durch den Einschlag eines zehn Kilometer großen Himmelskörpers vor 65 Millionen Jahren komplett von der Oberfläche der Erde.

„Wir benötigen effiziente und effektive Strategien, um die Bahn sich nähernder Asteroiden abzulenken“, schreiben Rahil Makadia von der University of Illinois in Urbana/Champaign in den USA und seine Kollegen im Fachblatt „Science Advances“. „Das ist keine einfache Herausforderung, aber jetzt haben wir zumindest ein wenig Erfahrung damit.“

DART’s smash into Dimorphos ejected so much material from the binary asteroid system that it changed Didymos’ orbit around the Sun by 0.15 seconds. NASA: “This marks the first time a human-made object has measurably altered the path of a celestial body around the Sun.” https://t.co/z8otwbvzP2 — Tyler Gray (@TylerG1998) March 6, 2026

Diese Erfahrung stammt von der amerikanisch-europäischen Weltraum-Mission DART – „Double Asteroid Redirection Test“. Ziel der Raumsonde war der 780 Meter große Asteroid Didymos, der in der Nachbarschaft der Erdbahn um die Sonne kreist und deshalb leicht erreichbar ist.

Raumsonde trifft auf Asteroiden-Mond

26. September 2022: Die 570 Kilogramm schwere Sonde DART schlägt auf dem kleinen Mond Dimorphos ein und ändert wie erhofft dessen Umlaufbahn um den Asteroiden Didymos. Und das stärker als erwartet.

Der Erfolg der Mission ist sogar noch größer, wie Beobachtungen eines internationalen Forschergsteams jetzt zeigen. Der Einschlag änderte auch die Umlaufbahn des Didymos-Dimorphos-Systems um die Sonne. Solche gezielten Einschläge seien  eine erfolgversprechende Strategie für die Ablenkung gefährlicher Himmelskörper, konstatieren die Wissenschaftler.

Was man gegen anfliegende Asteroiden tun kann

Es muss nicht gleich ein mehrere Kilometer großer Himmelskörper sein, um verheerenden Schaden auf der Erde anzurichten. Auch der Einschlag eines Asteroiden von mehreren hundert Metern Größe würde bereits eine Katastrophe bedeuten.

Zum Glück gibt es keinen (bekannten) Brocken, der auf absehbare Zeit auf Crash-Kurs mit der Erde ist. Aber selbst wenn einer entdeckt worden wäre, hätte man bisher nur wenig gegen einen Deep Impact tun können. Man hätte nur die Stelle vorausberechnen können, wo er einschlägt, um dann die Gegend zu evakuieren, also die Bevölkerung aufzufordern, das bedrohte Gebiet zu verlassen.

Raumfahrtorganisationen wie die amerikanische Nasa und die europäische Esa bereiten inzwischen noch andere Lösungen vor – wie DART. Die Sonde traf Dimorphos zehn Millionen Kilometer von der Erde entfernt, so dass sein Asteroid Didymos keine Gefahr mehr darstellt.

Das Ganze war nur ein Test: Man wollte herausfinden, ob sich der Asteroid durch einen solchen Zusammenstoß von seiner Bahn abbringen lässt. Und die gute Nachricht ist: Es hat famos geklappt.

Wie man Bahnen von Asteroiden vorhersagt

Asteroiden werden von der Erde aus mit großen Antennensystemen und Radarinstrumenten beobachtet und untersucht. Je länger man ihre Bahn verfolgen kann, umso mehr weiß man darüber und dann kann man sie auch für die Zukunft genauer vorhersagen. Bei Asteroiden kommt noch dazu, dass sie ihre Bahnen leicht verändern, wenn sie in die Nähe eines Planeten geraten. Der zieht sie mit seiner Anziehungskraft an und lenkt sie etwas ab.

Astronomen können heute den Kurs dieser Himmelskörper auf mehrere Jahrzehnte vorausberechnen und dann im besten Fall Entwarnung geben. Zum Beispiel bei einem der bekanntesten Asteroiden, die uns sehr nahekommen. Er heißt Apophis, ist etwa 300 Meter groß und kreuzt die Bahn der Erde alle paar Jahre.

Anfangs konnte nicht ausgeschlossen werden, dass Apophis dabei eines Tages mit unserem Planeten zusammenstoßen würde. Doch dank neuerer Berechnungen wissen wir: Er wird am 13. April 2029 und auch im Jahr 2036 an der Erde vorbeifliegen – zwar ziemlich knapp, aber eben vorbei.

Umlaufzeit von Mond um Asteroiden verkürzt

Zurück zur DART-Mission: Didymos besitzt mit Dimorphos einen 160 Meter großen Mond - wie viele andere Asteroiden auch. Deren Umlaufbahn ließ sich sowohl vor als auch nach dem Einschlag von DART exakt vermessen.

Der Einschlag war überraschend effektiv darin, die Bahn von Dimorphos abzulenken. Er verkürzte seine knapp zwölfstündige Umlaufzeit um 33 Minuten. Erwartet hatten die Forscher selbst unter optimistischen Bedingungen eine Änderung von maximal zehn Minuten.

Kannein gezielter Einschlag eine Katastrophe verhindern?

Und das war noch nicht alles, wie das Team um Rahil Makadia herausgefunden hat. Die Astronomen haben in den dreieinhalb Jahren seit dem Einschlag von DART über 6000-mal die genaue Position des Asteroiden-Paares am Himmel gemessen und so seine Umlaufbahn um die Sonne überwacht.

Hinzu kamen Radar-Messungen der Entfernung, sowie in 22 Fällen exakte Messungen der Zeiten, zu denen Didymos vor einem fernen Stern vorüberzog.

Das Ergebnis: Die Geschwindigkeit der Asteroiden – genauer: des Schwerpunkts des Doppelsystems aus Didymos und Dimorphos – auf ihrer Bahn um die Sonne hat sich um etwa vier Zentimeter pro Stunde verringert.

Das mag wenig erscheinen, aber im Laufe eines Umlaufs um die Sonne kann sich dadurch die Position des Asteroiden-Paares bereits um knapp hundert Kilometer verändern. Im Falle eines Falles ließe sich die Erde also mit dem gezielten Einschlag eines massereicheren Körpers vor einer Katastrophe retten, folgern die Wissenschaftler.

Einschlag und Rückstoß waren entscheidend

Wie die Analysen von Makadia und seinen Kollegen zeigen, ist es neben dem eigentlichen Einschlag von DART vor allem der Rückstoß durch das dabei ins Weltall geschleuderte Gestein, der für den starken Effekt verantwortlich ist.

Dieser Rückstoß hat einerseits die Umlaufbahn des Mondes um Didymos stärker als erwartet verändert. Aber da das Gestein überwiegend ganz aus dem Doppelsystem herausgeworfen wurde, hat es auch die Bewegung des Schwerpunkts beeinflusst, also die Umlaufbahn des Systems um die Sonne.

Wie der Orbit von Didymos und Dimorphos um die Sonne künftig genau verläuft, ließe sich aus den Daten jedoch noch nicht genau ermitteln, erklären die Forscher. Aufschluss darüber könnte aber schon bald die europäische Raumsonde HERA liefern, die sich im Oktober 2024 auf den Weg zu Didymos gemacht hat.

Im Dezember 2026 soll HERA den Asteroiden und seinen Mond erreichen und vor Ort noch einmal die Folgen des DART-Einschlags untersuchen.