Astronomen, darunter Mitglieder des NASA-Programms zur Beobachtung erdnaher Objekte (NEO), suchen seit Jahrzehnten den Himmel nach potenziell gefährlichen Objekten ab, die unserem Planeten erheblichen Schaden zufügen könnten. Bisher haben sie keine gefunden, und die NASA glaubt, dass die bekannten Asteroiden in den nächsten 100 Jahren keine Bedrohung darstellen werden.
In Anbetracht dessen mag das Projekt wie eine Zeitverschwendung erscheinen. Experten haben bereits Stunden damit verbracht, den Himmel zu beobachten, und keinen einzigen apokalyptischen Asteroiden gefunden. Warum also weitermachen, könnten Sie sich fragen. Nun, abgesehen von der Sicherheit des Planeten lernen wir durch solche kontinuierlichen Beobachtungen eine Menge über das Sonnensystem und Asteroiden. In einer neuen Studie von Marcelo de Oliveira Souza, hat er beispielsweise einige interessante Fakten über die Umlaufbahn eines solchen Himmelskörpers entdeckt, die dazu beitragen könnten, die Reise zum Mars zu verkürzen.
Wenn Asteroiden zum ersten Mal entdeckt werden, sind ihre Bahnen recht unsicher. Ein offensichtliches Beispiel ist der Asteroid 2024 YR4, der für erhebliche Beunruhigung sorgte, als frühe Beobachtungen ihm eine 3,1-prozentige Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit der Erde gaben, bevor genauere Bahndaten die Wahrscheinlichkeit auf nahezu Null reduzierten. Experten sagten dann eine Wahrscheinlichkeit von 4,3 Prozent für einen Zusammenstoß mit dem Mond voraus, bevor die Wahrscheinlichkeit eines Zusammenstoßes mit dem Mond auf fast Null reduziert wurde. Das Hauptproblem ist, dass die Beobachtungen mit Unsicherheiten behaftet sind. Astronomen modellieren die Bahnen von Himmelskörpern, sobald sie entdeckt werden, aber diese Bahnen werden mit weiteren Beobachtungen viel genauer und enthüllen die wahre Bahn.
Als der erdnahe Asteroid 2001 CA21 zum ersten Mal entdeckt und seine Bahn rekonstruiert wurde, stellte sich heraus, dass er sich auf einer ziemlich ereignisreichen Reise befindet. Er kommt nicht nur nahe an der Erde vorbei, sondern kreuzt auch die Umlaufbahn des Mars. Obwohl diese Bahn inzwischen erheblich verfeinert wurde, stellte Oliveira Souza fest, dass die frühe Arbeit immer noch sehr nützlich ist.
Souza untersuchte, ob diese vorhergesagte Asteroidenbahn für die Planung von Marsmissionen nützlich sein könnte, und analysierte drei mögliche Termine: 2027, 2029 und 2031. Das sind Termine, an denen der Mars in Opposition steht, d. h. die Erde befindet sich zwischen Sonne und Mars, und die beiden Planeten sind einander am nächsten. Dies geschieht etwa alle 26 Monate.
"Von den untersuchten Umlaufbahnen erfüllt nur die Konfiguration von 2031 sowohl die energetischen als auch die geometrischen Anforderungen nach den anerkannten Kriterien", erklärt Oliveira Souza. "Innerhalb dieses Zeitintervalls wurden zwei vollständige und dynamisch geschlossene Erde-Mars-Erde-Architekturen identifiziert: eine 153-tägige schnelle Konfiguration (33 + 30 + 90 Tage) und eine 226-tägige praktikablere Konfiguration (56 + 35 + 135 Tage)."
Kurz gesagt, auf der Grundlage der ersten asteroidenbasierten Daten gibt es zwei mögliche Routen zum Mars und zurück innerhalb eines Jahres. Das ist zwar an sich schon sehr aufregend, aber Oliveira Souzas Hauptziel war es, herauszufinden, ob frühe Asteroidendaten und vorhergesagte Flugbahnen für die Missionsplanung verwendet werden können.
"Frühe Bahnmodelle von kleinen Himmelskörpern können natürliche heliozentrische Geometrien verbergen, die helfen, schnelle interplanetare Bahnen in traditionellen orbitalen Suchräumen zu strukturieren und hervorzuheben", sagt Oliveira Souza. "Der hier entwickelte Ansatz bietet einen innovativen und verallgemeinerbaren Rahmen, um zu untersuchen, ob ähnliche Schablonen in den Orbitalkonfigurationen anderer ähnlicher Himmelskörper existieren."
