Die Missionsingenieure waren zuversichtlich, dass die Raumsonde OSIRIS-APEX (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification – Apophis Explorer) der NASA am 2. Januar 2024 ihren sonnennächsten Flug überstehen würde. Ihre Modelle hatten vorhergesagt, dass OSIRIS-APEX und seine Komponenten trotz einer Reise von 25 Millionen Meilen näher an der Hitze der Sonne als ursprünglich geplant sicher bleiben würden.
Das Missionsteam bestätigte, dass die Raumsonde das Experiment tatsächlich unbeschadet überstanden hatte, nachdem es Mitte März gespeicherte Telemetriedaten heruntergeladen hatte. Das Team testete Anfang April auch die Instrumente von OSIRIS-APEX, nachdem die Raumsonde weit genug von der Sonne entfernt war, um zum Normalbetrieb zurückzukehren. Zwischen Dezember 2023 und März war OSIRIS-APEX inaktiv, und dem Team auf der Erde standen nur begrenzte Telemetriedaten zur Verfügung.
Dass die Sonde einwandfrei funktionierte, ist kreativer Ingenieursleistung zu verdanken. Die Ingenieure richteten OSIRIS-APEX in einer festen Richtung zur Sonne aus und positionierten eines seiner beiden Solarpanele so, dass die empfindlichsten Komponenten der Sonde während des Vorbeiflugs beschattet wurden.
Die Raumsonde befindet sich in einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne und erreicht etwa alle neun Monate einen sonnennächsten Punkt, ein sogenanntes Perihel. Um auf einen Kurs zu gelangen, der es ihr ermöglicht, 2029 ihr neues Ziel Apophis zu erreichen, umfasst die Flugbahn der Raumsonde mehrere Perihel, die näher an der Sonne liegen, als die Komponenten der Raumsonde ursprünglich aushalten sollten.
Aufgenommen am 20. Oktober 2020, als die Raumsonde OSIRIS-REx der NASA eine Probe von der Oberfläche des Asteroiden Bennu sammelte, zeigt diese Serie von 82 Bildern das Sichtfeld des SamCam-Bildgebers, als sich die Raumsonde Bennus Oberfläche näherte und sie berührte. Der Probenentnahmekopf von OSIRIS-REx berührte Bennus Oberfläche etwa 6 Sekunden lang, danach führte die Raumsonde einen Rückwärtszünder aus. Bildnachweis: NASA/Goddard/University of Arizona
„Es ist phänomenal, wie gut die Konfiguration unseres Raumfahrzeugs OSIRIS-APEX geschützt hat, daher bin ich wirklich ermutigt durch diesen ersten nahen Periheldurchgang“, sagte Ron Mink, Missionssystemingenieur für OSIRIS-APEX vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Neben der Bestätigung, dass das Perihel im Januar den Vorhersagen entsprach, stießen die Ingenieure bei der Prüfung von Raumfahrzeugkomponenten auf Überraschungen. Einige Instrumente schnitten nach der Einwirkung höherer Temperaturen besser ab als erwartet.
Eine Kamera, die bei der Kartierung des Asteroiden Bennu half und dasselbe bei Apophis tun wird, verzeichnete seit dem 13. April 2023, ihrem letzten Test, eine 70-prozentige Reduzierung der „Hotpixel“. Hotpixel, die bei häufig genutzten Kameras im Weltraum häufig vorkommen, erscheinen als weiße Flecken in Bildern, wenn Detektoren hochenergetischer Strahlung, meist von unserer Sonne, ausgesetzt werden.
„Wir glauben, dass die Hitze der Sonne die Pixel durch Ausheilen zurücksetzt“, sagte Amy Simon, OSIRIS-APEX-Projektwissenschaftlerin am NASA Goddard. Ausheilen ist ein Wärmeprozess, der die Funktion von Instrumenten wiederherstellen kann und oft absichtlich durch eingebaute Heizgeräte in einigen Raumfahrzeugen durchgeführt wird.
Eine weitere willkommene Überraschung, so Simon, kam vom sichtbaren und Nahinfrarot-Spektrometer der Raumsonde. Vor dem Perihel schien ein Stein von Bennu in der Kalibrierungsöffnung des Spektrometers festzustecken, das die Oberflächenzusammensetzung von Bennu kartierte und dasselbe bei Apophis tun wird. Wissenschaftler vermuteten, dass ein Teil des Sonnenlichts daran gehindert wurde, durch das Instrument zu dringen, nachdem die Raumsonde, damals OSIRIS-REx genannt, am 20. Oktober 2020 eine Probe vom Asteroiden Bennu genommen hatte. Indem die Raumsonde die Probe aufnahm und dann ihre Triebwerke zündete, um sich von Bennu zu entfernen, wirbelte sie Staub und Kiesel auf, die daran hafteten.
„Aber nach genügend Manövern des Raumfahrzeugs und Triebwerksbränden nach der Probenentnahme“, sagte Simon, scheint sich der Stein im Kalibrierungsanschluss gelöst zu haben. Die Wissenschaftler werden das Spektrometer erneut überprüfen, wenn OSIRIS-APEX am 25. September 2025 an der Erde vorbeifliegt, um die Gravitation zu verstärken.
OSIRIS-APEX arbeitet nun normal und setzt seine Reise zum Asteroiden Apophis fort, um sich dort 2029 zu treffen. Seine besser als erwartete Leistung während des ersten nahen Perihels ist eine willkommene Nachricht. Doch die Ingenieure warnen, dass dies nicht bedeutet, dass man sich ausruhen kann. OSIRIS-APEX muss noch fünf weitere außergewöhnlich nahe Vorbeiflüge an der Sonne durchführen – zusammen mit drei Erdanziehungskräften – um sein Ziel zu erreichen. Es ist unklar, wie sich die kumulative Wirkung von sechs Perihelionen in geringerer Entfernung als geplant auf die Raumsonde und ihre Komponenten auswirken wird.
Das zweite Perihel von OSIRIS-APEX ist für den 1. September 2024 geplant. Die Raumsonde wird 75 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt sein, was ungefähr der Hälfte der Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht, und sich weit innerhalb der Umlaufbahn der Venus befinden.