Editorial

Liebe Freundinnen und Freunde unseres Raumfahrtjahrbuches,

dieses Jahr sind wir zweisprachig, wenngleich nur mit dem Leitartikel und auch da nur versuchsweise. Jedes Jahr und immer öfter wird an uns der Wunsch herangetragen, unsere Publikation auch ins Englische zu übersetzen. Offensichtlich sind Jahrbücher in der Art von SPACE nicht nur national, sondern auch international dünn gesät. Allerdings: dieses ganze Werk zu übersetzen, und zwei verschiedene Ausgaben desselben Buches zu produzieren würde unsere Leistungsgrenzen im Selbstverlag überschreiten. Aber zumindest die Sache mit dem zweisprachigen Leitartikel möchten wir gerne zur Diskussion stellen. Wir sind schon gespannt auf Ihre Reaktion. Um Sie gleich ein wenig einzustimmen, will ich mit einem Zitat von Kent Rominger beginnen, der fünfmal mit dem Space Shuttle flog, davon zweimal als Kommandant. Er meinte:

„The most incredible thing I’ve ever seen is the color looking out into space – and that color is black – a black so dark, so vast, I’d never seen anything like it before. And then it dawned on me, well, it is not the color, it is not the black that is so captivating. What I was really appreciating was the vastness of space. Without the atmosphere, I could tell I was looking trillion and trillion of miles into the depth of space, and it really struck me”.

„Die unglaublichste Sache, die ich beim Blick hinaus in das Weltall je gesehen habe, ist die Farbe – und diese Farbe ist Schwarz – ein Schwarz so intensiv, so überwältigend, wie ich nie etwas zuvor gesehen habe. Und dann wurde mir klar, das ist nicht die Farbe, das ist nicht das Schwarz, das einen so berührt. Was mir wirklich klar wurde, war die ungeheure Weite des Weltraums. Ohne die Atmosphäre konnte ich Billiarden und Billiarden von Meilen weit in den Weltraum sehen, und das berührte mich zutiefst“.

Es sind heiße Tage in der Raumfahrt, an denen dieses Editorial entsteht. Die Ereignisse folgen Schlag auf Schlag und jedes wäre einen Beitrag in diesem Buch wert. Vieles davon können wir tatsächlich abdecken, aber leider bei weitem nicht alles, denn schließlich will jeder in der Fangemeinde von SPACE zu seinem Recht kommen: Die Freunde unserer chronologisch aufbereiteten Aktualitäten, die Fans der Raumfahrtgeschichte, die Science-Fiction Aficionados, die Zahlenfreaks, die Liebhaber schöner Raumfahrt-Bilder und die Analyse-Gurus. Auch der Humor darf nicht zu kurz kommen. Wie schon in den Jahren zuvor präsentieren wir auch in dieser Ausgabe die Besprechung des populärsten Science-Fiction Filmes des Jahres. Außerdem eine Glosse mit Randnoten zur diesjährigen Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung in Berlin.

Es gibt Ereignisse, die zusammenbringen, was zusammengehört. Im Leitartikel (und bereits im Einklinker unseres diesjährigen Covers) ist so eine Kombination beispielhaft dargestellt: Die Verbindung von Kultur und Raumfahrt. Sie kommt im Symbolcharakter der Tiuterra-Kristalle zum Ausdruck, welche die ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti mit ins All nehmen wird. In dem Bericht wird neben dem Ideengeber, dem Österreichischen Weltraumforum, auch die Zusammenarbeit mit dem österreichischen (aber global agierenden) Kristall-Unternehmen Swarovski herausgestellt.

Wie immer widmen wir uns auch dieses Mal in einer Reihe von Beiträgen kritisch dem Stand einzelner Raumfahrt-Themen. Da gibt es viele, die eine tiefere Analyse verdienen. Wir haben uns zwei davon herausgepickt, nämlich die anhaltende Diskussion um den Ariane 5-Nachfolger und den Entwicklungsfortgang des neuen Orion-Raumschiffs der NASA. Es hätte noch wesentlich mehr gegeben, wie zum Beispiel die unendliche Geschichte um das europäische Satellitennavigationssystem Galileo. Mit dem sieht es derzeit mal wieder gar nicht gut aus. Das Projekt erlebt Zeitplan- und Kostenüberzüge, gegen die der Berliner Flughafen fast schon ein Vorzeigeprojekt ist. Von den ersten vier Testsatelliten im Orbit ist einer defekt, und die zwei ersten Serieneinheiten sind auf der falschen Bahn gestrandet.

Mehr Freude macht da schon die europäische Raumsonde Rosetta, Europas Flaggschiff im Weltraum. Sie hat inzwischen ihr Ziel erreicht und schwebt in diesen Tagen in nur wenigen Dutzend Kilometern Abstand über ihrem Ziel, dem Kometen Churyumov-Gerasimenko. Das Raumfahrzeug liefert täglich spektakuläre Bilder. Die aber bekam das interessierte Publikum erst nach einer Welle öffentlichen Protestes zu sehen. Die zuständigen Projektwissenschaftler hätten sie lieber erst für ein halbes Jahr unter Verschluss gehalten. Den Fortgang des Rosetta-Abenteuers mit der (möglichen) Landung der Oberflächensonde Philae sollten Sie sich, liebe Leserin, lieber Leser, nicht entgehen lassen. Man kann davon ausgehen, dass die Medien, die sonst eher sparsam und dann meist negativ über Raumfahrtthemen berichten, sich dieses Themas intensiv annehmen werden.

Wie in der letztjährigen Ausgabe schon versprochen, haben wir in diesem Jahr eine Hintergrundstory zu einem der schwersten Unfälle in der Geschichte der Raumfahrt für Sie parat. Die Geschichte des gescheiterten Jungfernflugs der Langer Marsch 3B-Trägerrakete, die am 14. Februar 1996 mitten in das Raumfahrtzentrum Xichang hineinstürzte. Sie basiert auf Material, das der bekannte chinesische Raumfahrtexperte Chen Lan zusammengetragen hat. Ein zusätzlicher raumfahrthistorischer Beitrag befasst sich mit der N-1 Rakete, dem sowjetischen Gegenstück zur Saturn V und ihrer unglücklichen Geschichte.

In weiteren Themen befassen wir uns mit dem fränkischen Astronomen Simon Marius, der vor 390 Jahren starb, blicken etwas wehmütig auf den Stand der gegenwärtigen Venus-Forschung und sausen mit den Kerbonauten durch das Sonnensystem.

Ein kleiner Tipp: Die Stories unserer drei Science-Fiction Kurzgeschichten-Preisträger sind diesmal besonders spannend.

Und dann gibt es noch wie in jedem Jahr aktuelle Raumfahrtdetails „satt“ mit unserer ausführlichen Start-für-Start Chronik, dem umfangreichen Statistik-Teil und den wunderbaren „Raumfahrtbildern des Jahres“.

Wie immer will ich auch dieses Mal nicht vergessen, dem SPACE-Team recht herzlich zu danken. Allen voran Peter Schramm, dem „General Manager“ des Projektes und unserem Grafiker, Layouter und Ideengeber Stefan Schiessl, der dafür sorgt, dass dieses Werk von optisch herausragender Qualität ist und der obendrein Jahr für Jahr eine Druckerei findet, die das Buch schnell und günstig produziert. Reinhold Glasl organisierte wie in jedem Jahr den SF-Wettbewerb und Ditmar Eckert ging dem „Wahrheitsgehalt“ des von mir verfassten Statistik-Teils penibel auf den Grund. Nicht vergessen will ich Jacqueline Myrrhe und Bill Carey. An sie geht ein besonders herzlicher Dank für die Übersetzung des Leitartikels.

Schauen Sie auch in unsere Kontakt-Ecke, wo Sie unter www.vfr.de mit der Mail-Adresse space@vfr.de direkt mit uns in Verbindung treten können. Oder sehen sie sich unser Internet-Portal www.space-jahrbuch.de an, wo sie zukünftig neben interessanten Dingen um das Thema Raumfahrt auch viele Informationen um das Jahrbuch und sein Entstehen erhalten werden.

Wenn Sie Kritik haben oder Lob, Tipps oder Meinungen, ein Problem oder eine Frage zu den Inhalten, wenn Sie sich schon mal die Ausgabe für das nächste Jahr reservieren oder gerne der Tochter oder dem Sohn eins der Bücher schenken wollen: schreiben Sie uns einfach eine Mail. Wir freuen uns auf Ihr Feedback.

Und jetzt hinein ins Raumfahrtgeschehen. Wir wünschen Ihnen viel Freude bei der Lektüre von SPACE 2015. Bleiben Sie uns treu.

Im Namen des SPACE-Teams,
Ihr Eugen Reichl

Themen im Fokus

Raumsonde Philae im Landeanflug auf den Kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko – Bildquelle: ESA

Kometen, Samantha und Tiuterra

Samantha Cristoforetti mit den Tiuterra-Kristallen, die sie in den Weltraum mitnehmen wird – Bildquelle: Mareike Tocha

Der 28. August 2014 stellte sicherlich eine interessante Abwechslung für die italienische ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti dar. Es war auf jeden Fall aber ein ganz besonderer Tag für das Österreichische Weltraum Forum (ÖWF) und den österreichischen Kristallhersteller Swarovski. Die 37jährige Italienerin ist eine ehemalige Militärpilotin der Aeronautica Militare. Sie hat einen Abschluss in Luft- und Raumfahrttechnik, ist seit 2009 ESA-Astronautin und trainiert derzeit für den Flug von Sojus TMA-15M, der sie zur Internationalen Raumstation (ISS) bringen wird. Da wird sie als Mitglied der ISS-Expeditionen 42 und 43 insgESAmt sechs Monate lang leben und forschen.

Samantha Cristoforetti nahm an diesem Tag drei kleine Kristalle in Empfang. Deren Hersteller, das globale Kristall-Unternehmen Swarovski, entwickelt, fertigt und vertreibt weltweit Schmuck, hochwertiges Kristall, echte Edelsteine und synthetische Schmucksteine, sowie eine Vielfalt an Accessoires und Beleuchtungslösungen rund um das Thema „Kristall“. In Cristoforettis Kristalle haben die Innsbrucker ein ganz besonderes Material eingeschlossen: Mars-
Gestein. Samantha Cristoforetti wird dieses Material für die Dauer ihrer Mission dahin zurückbringen, wo es herkam: In den Weltraum.

Die wertvollen Objekte sind eine Leihgabe, denn nach ihrer Mission wird die italienische Astronautin sie wieder zurückgeben. Sie werden nach ihrer Zeit als „Kristallonauten“ eine zweite Karriere als Museums- und Ausstellungsstücke beginnen und sollen als „Weltraum-Botschafter“ die Welt bereisen.

Rechts die “Normalversion” des Tiuterra-Kristalls, von dem 100 Stück existieren. Links die „Spezialversion“, die speziell für Samantha Cristoforetti hergestellt wurde – Bildquelle: Mareike Tocha

Die Idee für diese Aktion, die kulturelle und technische Aspekte der bemannten Raumfahrt zusammenführt, stammt vom Österreichischen Weltraum Forum, einem Netzwerk von Raumfahrtspezialisten und Raumfahrtinstitutionen. Sie war beeinflusst vom Motto der World Space Week 2013 der Vereinten Nationen: „Den Mars erforschen, die Erde entdecken“ (Exploring Mars, Discovering Earth). Im Rahmen dieser Veranstaltung, die weltrauminteressierte Menschen auf der ganzen Welt erreichte, wurde ein Aufruf zum Sammeln von Gesteinsproben gestartet. 32 Proben seltenen Materials gingen daraufhin ein. Doch eine dieser Gesteinsproben wurde zwar auf der Erde gefunden – in Marokko, um genau zu sein – stammt aber ursprünglich nicht von unserem Heimatplaneten. Sie hat ihren Ursprung auf dem Mars, denn es handelt sich um einen der äußerst seltenen Mars-Meteoriten.

Das war dann die Stelle, an der das Familienunternehmen Swarovski gewonnen werden konnte, um die Aktion im wahrsten Sinne des Wortes in eine „greifbare“ und „begreifbare“ Form zu bringen. Die Tiuterra-Aktion passt auch gut in das Selbstverständnis des Unternehmens. Denn neben der wirtschaftlichen Ausrichtung – Swarovski ist ein großer Konzern, ein Arbeitgeber für mehr als 24.000 Mitarbeiter – vertritt das Haus auch wichtige kulturelle Grundsätze. Die Firma unterhält die „Swarovski Foundation für Kreativität und Kultur“. Einer der Stiftungswecke besteht darin, die Öffentlichkeit für die Herkunft und den Schutz natürlicher Ressourcen zu sensitivieren. Da passte die Aktion des Österreichischen Weltraum Forums hervorragend hinein. Sie macht nämlich auf einen Umstand aufmerksam, der uns nicht sofort geläufig ist. Auf die Tatsache nämlich, dass jegliche natürliche Ressource, über die wir auf der Erde verfügen, aus ein- und demselben Urmaterial stammt: aus der protoplanetaren Scheibe unseres Sonnensystems.

Bei der Übergabe der Tiuterra-Kristalle im Europäischen Astronautenzentrum in Köln-Porz, vor dem Trainingsmodell des Columbus-Moduls der Internationalen Raumstation. Von links: Christian Nagele (Vice President Product Management Swarovski), Monika Fischer (Media Officier ÖWF), Samantha Cristoforetti, Jules Grandsire (EAC Communication Officer), Gernot Grömer (Obmann ÖWF). – Bildquelle: Mareike Tocha

Mit den auf dem ganzen Planeten gESAmmelten Gesteinsproben und dem Mars-Meteoriten aus Marokko, schuf Swarovski nun einen ganz besonderen Kristall. In einer limitierten Auflage von nur 100 Stück. Dazu war erst die Entwicklung eines ganz neuen Verfahrens notwendig, um die Proben in den Kristall einschließen zu können. Erst dadurch werden sie zum Symbol dafür, dass Mars und Erde (aber auch die anderen Körper unseres Sonnensystems) eine Einheit bilden und einen gemeinsamen Ursprung haben. Jeder der Swarovski-Kristalle enthält nur eine kleine Menge des kombinierten Materials. Was man in einem anderen Fall als „Verunreinigung“ betrachten würde, stellt hier eine Veredelung dar.

Diese Kristalle können nicht käuflich erworben werden, sondern werden an Personen und Institutionen verteilt, die sich in besonderer Weise für Raumfahrt einsetzen oder sie repräsentieren. Personen wie eben Samantha Cristoforetti. Wobei die drei Steine für Cristoforetti aufgrund des extrem begrenzten Gewichtes ihrer persönlichen Utensilien sozusagen eine Sonderedition der Sonderedition sind. Ihre drei Kristalle sind verkleinerte Ausgaben der Original-Tiuterras. Somit existieren – nimmt man es ganz genau – nun exakt 103 Tiuterras.

Bei einem so wertvollen, einzigartigen und symbolbehafteten Objekt ist es nur natürlich, dass es auch einen besonderen Namen erhält. Da lag es nahe, die beiden Wörter „Mars“ und „Erde“ miteinander zu kombinieren. Und so wurde das altenglische Wort für Mars: „Tiu“ mit dem lateinischen Wort „Terra“ für Erde verbunden. Daraus entstand dann „Tiuterra“. Das ist der Name, den die 103 Kristalle von nun an führen. Drei dieser ganz besonderen Objekte wurden erstmals am 12. April 2014 vorgestellt, im Rahmen der Yuris Night im Technischen Museum Wien.

Dieser 30 Meter-Krater auf dem Mars existierte vor dem Jahr 2010 noch nicht. – Bildquelle: NASA

Wie kam der Mars auf die Erde?

An der Stelle wollen wir uns vom eher künstlerisch-ideellen Aspekt der Sache lösen, und uns der technisch-wissenschaftlichen Frage widmen: wie kann überhaupt Material vom Mars zur Erde gelangen. Die großen Raumfahrtnationen wollen dieses Problem, unter gewaltigem technischem Aufwand, in den nächsten zehn bis 15 Jahren in Angriff nehmen. So genannte „Mars Sample Return-Missions“ sind derzeit für Mitte oder Ende der zwanziger Jahre geplant. Aber wie schafft es die Natur, Material vom Mars zur – bestenfalls – 60 Millionen Kilometer entfernten Erde zu bringen?

Das liegt daran, dass der Weltraum – und unser Sonnensystem als kleiner Teil davon – kein statisches Gebilde ist. Es stellt sich uns Menschen aber in der Regel so dar, einfach deswegen, weil unser Leben zu kurz ist, um Veränderungen wahrzunehmen. So erscheinen uns die Krater, die wir auf den Monden, den Planeten und der Erde sehen, als unveränderliche Geländemerkmale. Man könnte vermuten, dass sie seit Anbeginn der Zeiten existieren. Doch nichts wäre falscher, als dieser Eindruck.

Ein besonders dramatisches Beispiel dafür ist ein Bild, das die „High Resolution Imaging Science Experiment“ (HiRISE) Kamera an Bord der NASA-Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter am 19. November 2013 gemacht hatte. Dieses Instrument hat ein extrem hohes Auflösungsvermögen. Weil damit aber nur sehr kleine Areale abgelichtet werden können, verwendet es die NASA nur für besondere Objekte. Ihr Ziel an diesem Novembertag war deswegen gewählt worden, weil eine andere Kamera an Bord der Raumsonde, die so genannte „Context Camera“, eine merkwürdige Veränderung in einer Region entdeckt hatte, die sie zweimal im Abstand von zwei Jahren fotografiert hatte: Das erste Mal im Juli 2010. Das zweite Mal im Mai 2012. Da, wo zuvor nur ebener Wüstenboden war, zeigte sich jetzt ein stattlicher neuer Krater.

Dieses Objekt hat einen Durchmesser von etwa 30 Metern, und ist von einer riesigen strahlenförmigen Auswurfzone umgeben. Weil das Terrain, auf dem sich der Krater formte, sehr staubig ist, erscheint der neue Krater in dem farbverstärkten Bild bläulich, denn der Einschlag hat den ursprünglichen rötlichen Staub aus der Gegend entfernt. Der Gesteinsschutt, der beim Einschlag ausgeworfen wurde, die Impakt-Auswurfmasse (auch Ejecta genannt), erzählt viel über das Ereignis selbst. Gesteinstrümmer wurden bei diesem Einschlag bis zu 15 Kilometer weit geschleudert. Der neue Krater liegt auf 3,7 Grad nördlicher Breite und 53,4 Grad östlicher Länge. Die Auswertung der Daten aller Raumsonden, die seit den siebziger Jahren den Mars umkreisen, hat ergeben, dass sich auf dem roten Planeten jährlich über 200 Einschläge ereignen, die Krater von mehr als vier Metern Durchmesser erzeugen. Der Meteorit, der hier eingeschlagen hatte, war dabei noch nicht einmal sonderlich groß. Er dürfte ein Objekt von etwa einem oder zwei Metern gewesen sein.

Die größeren dieser Einschläge sind so gewaltig, dass – ein passender Aufschlagwinkel vorausgesetzt – ein Teil des Auswurfmaterials die planetare Fluchtgeschwindigkeit überschreitet und den Planeten für sehr lange Zeit oder für immer verlässt. Dieses Material treibt dann auf einer ähnlichen Bahn wie der Mars selbst für Jahrmillionen durch das Weltall. Einen Teil davon fängt der Mars im Laufe erdgeschichtlicher (oder hier besser „marsgeschichtlicher“ Zeiträume) wieder ein. Ein Teil bleibt draußen und verteilt sich im inneren Sonnensystem und ein Teil fällt irgendwann auf andere Planeten, wie eben die Erde. Die Planeten des Sonnensystems sind keine in sich abgeschlossenen und isolierten Inseln, wie wir lange geglaubt haben. Es findet ein ständiger Austausch von Material statt, wie uns dieser frische Einschlagkrater auf dem Mars zeigt.

Vestas merkwürdige Furchen, lange, tiefe Rinnen, die um den Äquator laufen – sind wahrscheinlich das Resultat der gewaltigen Kollision die auch den enormen Zentralberg, beinahe dreimal so hoch wie der Mount Everest, an Vestas Südpol bildete. – Bildquelle: NASA

Vesta im Größenvergleich mit anderen Asteroiden, die bereits von Raumsonden besucht wurden. Der Zentralberg am Südpol des Planetoiden – beinahe dreimal so hoch wie der Mount Everest – ist das Ergebnis einer massiven Kollision vor etwa einer Milliarde Jahren. Die Fragmente dieser Kollision bilden die „Vestoiden“. – Bildquelle: NASA

Aber nicht nur vom Mars kommt Material auf die Erde. Auch der Kleinplanet Vesta ist ein wahres Meteoriten-Mutterschiff. Die so genannte HED-Gruppe an Meteoriten, das sind die Howarditen, Eukrite und Diogenite, stammen, wie neuere wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, eindeutig von Vesta. Sie sind irdischem Magmagestein sehr ähnlich und bilden ihrerseits wiederum eine Untergruppe der so genannten Achondrite, die sich allESAmt dadurch auszeichnen, dass sie nicht originäres Ursprungsmaterial aus der Zeit der Bildung unseres Sonnensystems sind, sondern aus dem Gesteinsmantel anderer, größerer Körper herausgerissen wurden. Die Verbindung zwischen den HED-Meteoriten und Vesta konnte deswegen hergestellt werden, weil sich die Spektren dieser Meteoriten und des Asteroiden gleichen wie ein Ei dem anderen. Gestützt wird das noch durch die Tatsache, dass alle untersuchten HED-Meteoriten ein Alter von 4,4 bis 4,5 Milliarden Jahren aufweisen. Der Mutterkörper dieser Meteoriten kühlte also nach der Entstehung des Sonnensystems rasch ab, was auf einen kleinen Himmelskörper hindeutet und eine Herkunft von größeren Monden oder Planeten ausschließt.

Die Sache mit Vesta hat erst vor Kurzem eine US-Raumsonde mit der Bezeichnung „Dawn“ unter die Lupe genommen. Ihre komplette Kamera-Ausrüstung stammt übrigens aus Deutschland. Vom DLR, vom Max-Planck Institut in Göttingen und von der Technischen Universität Braunschweig. Derzeit hat sie Vesta schon hinter sich gelassen und ist nun unterwegs zum Kleinplaneten Ceres, dem größten Objekt des inneren Asteroidengürtels. Wenn sie diesen im Februar 2015 erreicht hat, werden wir vielleicht eine Antwort auf die Frage bekommen, warum wir auf der Erde zwar viele Bruchstücke von Vesta nachweisen können, aber keines mit Sicherheit Ceres zuzuordnen ist. Das hat möglicherweise mit der Oberflächenbeschaffenheit dieses Kleinplaneten zu tun, die eine spektralanalytische Zuweisung sehr erschwert. Es könnte sein, dass im Gegensatz zur basaltischen Oberfläche Vestas, die Oberfläche von Ceres einer Art trockenem Lehm ähnelt. Wenn Dawn nichts zustößt, dann sollte dieses Problem, das die Planetengeologen schon lange umtreibt, bald gelöst sein.

Diese perspektivische Wiedergabe wurde farbcodiert, um die Topografie von Vestas Südpol anschaulich darzustellen. Warme Farben deuten hohes Gelände an, kalte Farben Tiefland. Es zeigt den Einschlagkrater Rheasilvia mit seinem 200 Kilometer weiten und 22 Kilometer hohen, kegelförmigen Zentralkomplex, der durch den Rückschock des Einschlags gebildet wurde. Der Boden des Beckens ist durchzogen von geraden und bogenförmigen Bruchlinien, die sich bildeten als das Becken nach dem Einschlag kollabierte. Die große Lücke hinten wird durch eine noch ältere Einschlagzone namens Veneneia gebildet. – Bildquelle: NASA

Mit Vesta werden auch die „Vestoiden“ in Verbindung gebracht. Das sind kleinere Asteroiden, die ebenfalls spektrale Ähnlichkeiten mit Vesta aufweisen. Sie wurden möglicherweise vor etwa einer Milliarde Jahren bei einem gewaltigen Impakt, der Vestas größten Krater geformt hat, aus der Kruste des Planetoiden herausgeschlagen. Die Verteilung der „Vestoiden“ erstreckt sich von der Umlaufbahn der Vesta bis hinaus in Regionen des Asteroidengürtels, die Bahnstörungen durch den Planeten Jupiter unterworfen sind. Auf diese Weise können Bruchstücke von Vesta zu Erdbahnkreuzern werden und schließlich auf unserem Heimatplaneten niedergehen.

Und nicht nur aus dem Asteroidengürtel und vom Mars bekommen wir in unregelmäßigen Abständen „Grüße“ zur Erde gesendet, auch unser eigener Mond ist eine Quelle von Gesteinstrümmern, die auf der Erde landen. Generell ist die Erkenntnis, dass uns Material von Planeten, Monden und Asteroiden erreicht noch recht neu. Sie setzte sich erst etwa seit der Mitte der 80iger Jahre durch.

Und dann gibt es noch eine Quelle für Material aus dem Weltraum, das wir nicht mit Sicherheit identifizieren können, von dem wir aber durch rein statistische Beobachtungen wissen, dass es da sein muss. Eine der Hauptquellen außerirdischen Materials auf der Erde sind Kometen. Sie brachten schon in der Frühgeschichte der Erde organische Ur-Bausteine auf unseren Planeten und sind wohl auch zumindest für einen Teil des Wasservorrats der Erde zuständig. Kometen bestehen zu großen Teilen aus flüchtigem Material. Gefrorenen Gasen, Kohlenwasserstoffen, viel Eis. Sie sind schon bald nachdem sie die Erde erreicht haben nicht mehr nachweisbar, weil sie im Geo- und Ökosystem unseres Planeten vollständig aufgegangen sind.

Dieses Bild wurde von der Crew Expedition 28 an Bord der ISS gemacht. Es zeigt die Eintrittsspur eines Meteoriten in die Erdatmosphäre. – Bildquelle: NASA

Wie geht es weiter mit der ISS?

Kometen und Meteoriten. Sie bringen – geschuldet ihrer dynamischen Ankunft auf unserem Planeten – kurzzeitig Verwüstung und Zerstörung. Dennoch sind sie nichts anderes als ein Stück Natur aus unserer erweiterten „Ökosphäre Sonnensystem“. Ständig ist Material im Weltraum unterwegs. Glücklicherweise ist es nicht so viel, dass es eine Behinderung des Raumflugs darstellen würde, aber doch so viel, dass man es auch auf der Erde täglich wahrnehmen kann. Man braucht nur nachts zum Himmel zu schauen und die Sternschnuppen zu bewundern. Selbst von der Internationalen Raumstation aus kann man Meteore beobachten, die auf die Erde niedergehen. Womit wir nach unserer Exkursion zu Mars, den Planetoiden und den Kometen wieder dort wären, wo Samantha Cristoforetti Ende November eintreffen soll.

In den Tagen, an denen dieser Beitrag entsteht, schauen die beteiligten Raumfahrtagenturen mit etwas Sorge auf die weitere Entwicklung dieses Außenpostens der Menschheit. Viel ist momentan von Russland abhängig. Und mit Russlands politischen Handlungen ist der Westen in diesen Tagen alles andere als einverstanden. Man denkt über Sanktionen nach und gut sichtbare Objekte mit Symbolcharakter wie die Internationale Raumstation sind bei Politikern für derlei Dinge immer hoch beliebt.

Es wäre mehr als nur Schade, wenn das Projekt der Internationalen Raumstation in irgendeiner Weise gefährdet wäre. Es gibt noch so viele Pläne mit ihr und viele Ideen entstehen erst jetzt, mit dem richtigen Beginn ihrer Nutzung. So geht die Tendenz derzeit dahin, den Außenposten vor allem zum Forschungslabor für künftige Langzeitflüge zu anderen Planeten auszubauen. In diese Kategorie ist die Einjahres-Mission einzuordnen, die der US-Astronaut Scott Kelly und der russische Kosmonaut Michael Kornienko 2015 bis 2016 durchführen werden.

Kaum bekannt ist in der Öffentlichkeit, dass die ISS noch nicht einmal ganz fertiggestellt ist. Es werden noch russische Module erwartet, und auch die USA bereiten derzeit Erweiterungen vor, wie den Ausbau der Dockingknoten an den US-Modulen oder das Anfügen neuer Komponenten. So soll nach gegenwärtigen (September 2014) Plänen das russische Nauka-Modul Ende des Jahres 2015 mit einer Proton M zur ISS gebracht werden. Mit an Bord soll dann der European Robotic Arm (ERA) sein, der schon seit Jahren auf der Erde auf seine Startmöglichkeit wartet. Sobald Nauka die Station erreicht hat, soll auch Pritschal starten, ein kugelförmiges Verbindungsmodul mit insgESAmt sechs neuen Anlegestutzen, das seinerseits am Nauka-Modul befestigt werden soll.

Im Rahmen des Projektes SIMAC soll auch das US-Segment der Station um zwei Anlegestellen erweitert werden, die ein „Soft-Docking“ der neuen bemannten US-Transportfahrzeuge zulassen. SIMAC steht für „Soft Impact Mating Attenuation Concept“. Bisher lassen die Docking-Einrichtungen der Tranquility und Harmony-Module nur ein so genanntes „berthing“ zu, also ein passives Anlegeverfahren, bei dem ein ankommendes Raumschiff mit dem Roboterarm einige Meter vor der Station erfasst, und dann zum Anlegen herangeholt werden muss. Aktives Docking ist derzeit nur an den russischen Elementen der Station möglich.

Das Experimentelle BEAM-Modul von Bigelow Aerospace. Links Robert Bigelow. Rechts die (damalige) stellvertretende NASA-Administratorin Lori Garver. – Bildquelle: Bigelow Aerospace

Künstlerische Darstellung des BEAM-Moduls, angedockt am Tranquillity-Modul der ISS. – Bildquelle: Bigelow Aerospace

Ein sehr interessantes Projekt ist BEAM (Bigelow Expandable Activity Module), bei dem eines der aufblasbaren Module der privaten Raumfahrtfima Bigelow Aerospace einem Langzeittest im Weltraum unterzogen werden soll. Es ist vorgesehen, dass BEAM an Bord eines Dragon-Raumfahrzeugs beim Flug CRS-8 in gefaltetem Zustand zur ISS transportiert wird. Der Roboterarm wird es aus dem so genannten „Trunk“ (dem nicht druckbeaufschlagten Stauraum) des Dragon-Raumschiffs entnehmen und am Tranquillity-Modul andocken. Dort soll es dann aufgeblasen und in Betrieb genommen werden.

Und schließlich gibt es ein Projekt, das der Westen mit etwas gemischten Gefühlen sieht, spiegelt es doch die Tendenz zur möglichen Eigenständigkeit des russischen ISS-Partner wider. Es handelt sich hier um das Modul NEM, ein Wissenschafts- und Energiemodul, 21 Tonnen schwer und mit Solargeneratoren ausgestattet, die eine Leistung von 18 Kilowatt zur Verfügung stellen. Davon soll es zwei geben. Jedes von den beiden verfügt auch noch über einen druckbeaufschlagten Raum, der 5,8 Meter lang ist und 4,3 Meter Durchmesser hat.

Wenn dieses Modul an der Station anlegt, hat Russland damit die Möglichkeit, ihre Elemente von der ISS abzukoppeln und als eigene Station zu betreiben. Sollte dann die NASA auch ihr seit vielen Jahren in der Payload Processing Facility am Kennedy Space Center gelagertes „Interim Control Module“ entmotten, dann könnten sich auch die USA selbstständig machen.

Ist es also vielleicht die Zukunft der ISS, sich nach dem Jahr 2020 in zwei unabhängige Raumstationen aufzuspalten? Möglich wäre das mit gar nicht einmal so großem Aufwand. Die zweigeteilte ISS wäre dann allerdings nicht länger ein Symbol der internationalen Zusammenarbeit, sondern ein Mahnmal für die Spaltung zwischen den Nationen. Ob das gewünscht ist?

Bleiben wir zunächst bei der näheren Zukunft. Bei Samantha Cristoforetti und ihrer „Futura-Mission“, wie sie die Europäische Weltraumorganisation nennt. Wenn alles nach Plan verläuft, dann wird sie am 25. November zusammen mit dem russischen Kommandanten Anton Shkaplerov und dem NASA-Astronauten Terry Virts zur ISS starten. Dort sollten sich zu diesem Zeitpunkt Alexander Samokutjajev, Jelena Serova und der Amerikaner Barry Wilmore befinden. Maxim Surajew, der vorherige Commander der Expedition 41, Gregory Wiseman und Alexander Gerst werden die Station dann bereits wieder verlassen haben. Ihr Abflug ist für den 10. November geplant.

Am 16. März 2015 sollen Samokutjajev, Serova und Wilmore wieder auf der Erde landen. Das Kommando an Bord der ISS geht zuvor auf Terry Virts über. Ende März wird eine neue Crew zu Cristoforetti, Virts und Schkaplerow stoßen, nämlich Gennadi Padalka, Michael Kornienko und Scott Kelly. Die beiden letzteren beginnen damit ihren geplanten Ein-Jahres-Aufenthalt auf der ISS.

Dieses nächste spannende Kapitel in der Geschichte der ISS wird Samantha Cristoforetti aber nur noch für zwei Monate miterleben. Ihre Landung, zusammen mit dem Rest der Sojus TMA-15M Crew, ist für den 16. Mai 2015 geplant. Bald danach wird sie auch die drei Tiuterra-Kristalle zurückgeben, die dann ihre Ausstellungsreise um die Welt antreten werden.

Das ESA-Emblem für Cristoforettis “Futura”-Mission. – Bildquelle: ESA

Das Roskosmos-Logo für die Sojus TMA-15M mit den Namen der BESAtzungsmitglieder. – Bildquelle: Roskosmos

Comets, Samantha and Tiuterra

Samantha Cristoforetti is presenting the Tiuterra-Crystals she will take along with her into space. – Bildquelle: Mareike Tocha

For ESA astronaut Samantha Cristoforetti, the 28 August 2014 might have been an interesting change from her daily routine. For sure it was a very special day for the Austrian Space Forum (ÖWF) and the crystal manufacturer Swarovski with its Headquarter in Wattens, Tyrol.
The 37 year-old Italian woman astronaut is a former military pilot of the Italian Air Force – the Aeronautica Militare. She has a degree in mechanical engineering and was selected as ESA astronaut in 2009. Currently, she is in training for the Soyuz TMA-15M mission to the International Space Station (ISS). On board the ISS she will be joining the Expedition 42/43 crew, and will spend six months working and living in space.

On that August day in 2014, Samantha Cristoforetti accepted three tiny crystals. Their manufacturer, global crystal enterprise Swarovski, is famous for its decorative premium-quality crystals, jewels and synthetic gemstones as well as a diversity of accessories and lighting solutions regarding “crystals”. In Samantha Cristoforetti’s gemstones, some special materials were enclosed. The specialists from Innsbruck have injected Mars dust into the super-transparent crystals. Samantha Cristoforetti agreed to take care of this exclusive combination of elements and bring it back to where it came from: to space.

The „Standard-Version“ of the Tiuterra-Crystal of which 100 units exist (right) and Samantha Cristoforettis custom made Mini-Crystals (left). – Bildquelle: Mareike Tocha

The precious objects with the Mars dust will remain with Cristoforetti in space during her entire mission, but are only her temporary guests. After the mission they will be handed over again to ÖWF representatives. The qualified “crystal-nauts” will start a second career as exhibits for exhibitions and museums. The plan is to let them travel around the world as symbolic space ambassadors.

The idea for this campaign was born within the Austrian Space Forum ÖWF, a network of space experts and space institutions. This activity, aimed at merging cultural and technical aspects of human spaceflight was influenced by the motto of the United Nation’s World Space Week 2013: Exploring Mars, Discovering Earth. The UN event reached out to people around the world interested in space. Also, a call for collecting rock samples was initiated. In total, 32 samples of rare materials from all over our home planet were received. One of them, found in Morocco, was not of terrestrial but of Martian origin. It turned out to be an extremely rare Martian meteorite.

This knowledge was the starting point for involving the family-owned Swarovski company. In the real meaning of the words, Swarovski was the partner to give the campaign a physical and graspable incarnation. As it turns out, this would also go along very well with the company’s philosophy: next to solid economic interests and a responsibility for 24.000 employees, Swarovski is committed to cultural principles. Swarovski supports the “Swarovski Foundation for Creativity and Culture“. One purpose of the foundation is to inform the public about the origin and the protection of natural resources. The initiative by the ÖWF was a perfect match for that. It highlights a fact most people do not think about: that any natural resource on Earth came from the very same origin – the proto-planetary disc of our Solar System.

Swarovski took all the rock samples from all over the planet, including the Mars meteorite from Morocco, and created a very special crystal in a limited edition of 100 copies. For doing so, the company had to invent a new technology to inject the material samples into the crystal. Only after that process, the crystals are real symbols for the unity of Mars and Earth (as well as the other bodies of the Solar System) and their common origin. Each Swarovski crystal contains a tiny amount of the combined sample material. Usually, such enclosures are considered to be contaminants, but in this case they are desired refinements.

Handover of the Tiuterra-Crystals at the European Astronaut Centre (EAC) in Cologne, Germany in front of a mock-up of the Columbus research module of the international Space Station. From left: Christian Nagele (Vice President Product Management Swarovski), Monika Fischer (Media Officier ÖWF), Samantha Cristoforetti, Jules Grandsire (EAC Communication Officer), Gernot Groemer (President ÖWF). – Bildquelle: Mareike Tocha

The crystals cannot be purchased. They are intended for awarding to individuals and institutions, who are extra-ordinarily engaged in the popularisation or representation of space activities. Just for people like Samantha Cristoforetti. The three crystals handed-over to Christoforetti are a special edition of the limited edition. The crystals had to meet the strict requirements for low weight for getting included into Samantha Cristoforetti’s personal luggage. The Cristoforetti Crystals are a reduced-size version of the original Tiuterra. Therefore, to be correct, there are exactly 103 Tiuterras in existence.

Considering how valuable, unique, and symbolic the object is, it is understandable that it gets its special name. It suggests itself to combine the words for “Mars” and “Earth”. Therefore, the old-English word for Mars “Tiu” was connected with the Latin word “Terra” meaning Earth, resulting in “Tiuterra”. This is the collective name for the 103 crystals. Three of these precious objects were introduced to the public during the Yuri’s Night event on 12 April 2014, in the Technical Museum in Vienna.

This 30 meter-crater on Mars did not exist before 2010. – Bildquelle: NASA

How did Mars come to Earth?

Let’s turn from the artistic aspect to the technical-scientific question: how is it possible at all, that material from the planet Mars can be found on planet Earth? With enormous technical effort, the big space nations want to challenge this problem within the next 10 to 15 years. There are so-called “Mars Sample Return missions” planned for the mid-to-end 2020’s timeframe. But how can nature manage to transport material from a distance of 60 million kilometres from Mars to Earth?

That has something to do with the fact, that space – and our Solar System is a small part of it – is not a static structure. Although, for us humans it appears to be the case, but only because our life span is far too short to notice such changes. For example, we can observe craters on the Moon, the planets and the Earth, and think of them as unchanged surface features. One could assume that they have been in existence for ages, but nothing could be less true.

A particular dramatic proof is the photo, taken by the „High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE)” camera on board NASA’s space probe Mars Reconnaissance Orbiter on 19 November 2013. The camera has an extremely high resolution. Because of that, only small areas can be photographed and NASA uses it for selected objects only. The target for this November day was chosen because another camera on board the spacecraft, the so-called „Context Camera“ discovered some strange changes in a region which was photographed twice before, two years apart. The first time the region was photographed in July 2010 and the second time in May 2012. At the place where there has been even desert surface before, a new impressive crater could now be seen.

The new object has a diameter of 30 meters and is surrounded by a zone of radially-ejected material. The terrain on which the crater was formed is pretty dusty and covered with a reddish surface material. The new surface feature appears bluish in a colour enhanced photo, because the impact unveiled the material under the surface. The debris ejected during the impact, called ejecta, can reveal a lot about the actual event. Some ejecta was spread over a distance of 15 Kilometers from the impact point. The new crater is situated at a latitude of 3.7 degrees North and a longitude of 53.4 degrees East. From the data received by all Mars probes since the 1970s, it could be concluded that there are more than 200 annual impacts on the Red Planet that create impact craters bigger than 4 meters. The meteorite, which impacted between 2010 and 2012 was not particularly big, maybe of one or two meters in diameter.

The bigger impacts are so massive, that – provided the angle-of-attack is suitable – parts of the ejected material can reach the Martian escape velocity and will consequently leave the planet either for a long time or forever. This material can follow a similar orbit like Mars, and would fly for millions of years through the universe. A part of it will be captured again by Mars’ gravity. Another part remains in outer space and will be distributed over the inner Solar System, and another part could be captured by other planets’ gravitational fields, for example by planet Earth. The planets of the Solar System are not closed or isolated islands, as it was believed for a long time. There is a continuous exchange of material, as the fresh impact crater on Mars shows.

But material is not only arriving on Earth from Mars. Also the minor planet Vesta is a truly meteorite parent ship. The so called HED group of meteorites, the „howardite, eucrite, diogenite“, are originating from Vesta, as recent scientific evidence shows. They are very similar to terrestrial magma and are forming a sub-group of the so-called “achondrites”. A characteristic for achondrites is that they are not originating from the time of the formation of our Solar System, but that they were pulled out from the rocky outer layer of other, bigger bodies. The connection between HED bodies and Vesta was discovered because the spectra of those meteorites and the asteroids are as alike as „two peas in a pod“. Also, all investigated HED meteorites are 4.4 to 4.5 billion years old. The original celestial body from which these meteorites stem from must have cooled down quickly after the formation of the Solar System, what could mean it was a small body and therefore the origin from a bigger moon or planet can be excluded.

The Vesta revelation was only possible thanks to the US-American space probe “Dawn”. The entire camera equipment on Dawn was built in Germany. The German Aerospace Center DLR, the Max-Planck-Institute in Goettingen, and the Technical University in Braunschweig, contributed the optical systems. Currently, Dawn has passed by Vesta and is now on its way to Ceres, the biggest object in the inner asteroid belt. Upon arrival in February 2015, we might get an answer to the question, why many fragments from Vesta can be detected on Earth, but none can be classified for sure as originating from Ceres. It might be related to Ceres surface structure, which is difficult to analyse with spectral investigation. It could be that Ceres’ surface is similar to dry clay rather than to basalt, like Vesta’s surface. In case Dawn is successful, this mystery that is causing a headache for all planetary scientists, can be solved soon.

This perspective rendering, color-coded to highlight topography (warm colors are high, cool colors are low), shows the South Polar region, with impact crater Rheasilvia in the center. The basin is dominated by the 200-kilometer-wide 22-kilometer high central complex, a large conical rise of uplifted material. The floor of the basin is scarred by linear and curved fault scarps formed when the basin collapsed during impact. The large gap in the far rim is actually the location of an impact zone (Veneneia) which predates Rheasilvia. – Bildquelle: NASA

Related to Vesta are also the “Vestoids”. They are smaller asteroids, showing spectral similarities with Vesta. They might have been knocked-off from Vesta’s upper crust during a gigantic impact that formed Vesta’s biggest crater. The distribution of Vestoids stretches from Vesta’s orbit up to the region in the outer asteroid belt, which is influenced by Jupiter’s gravitational pull. Because of this configuration, fragments originating from Vesta can turn into NEOs, and consequently fall to the Earth’s surface.

Vesta’s curious grooves – long, deep troughs that wrap around its equator – may have come from whatever major collision created the enormous central peak that rises almost three times the height of Mt. Everest from its south pole. – Bildquelle: NASA

Vesta in size-comparison with other Asteroids that have already been visited by space-probes. The central peak – almost three times as high as the Mount Everest – is the result of a massive collision about one billion years ago. The fragments of this collision are the source of the “Vestoid-Meteorites”. – Bildquelle: NASA

But our planet is not only sent irregular “greetings” from the asteroid belt or from Mars. Also, our own Moon is a source of rock fragments, landing on Earth. Generally speaking, the discovery that material from planets, moons and asteroids can reach the Earth’s surface is a recent one. It is an accepted fact only since the mid-80s.

But there is still another source of material from space. It is a source we cannot determine for sure, and only know from statistical observation, but we know it must exist. One of the main sources of extra-terrestrial material on Earth are comets. Already during the early history of Earth, they brought organic building blocks to our planet and might have caused parts of our water reservoirs. Comets consist to a larger part of volatile material, frozen gas, carbon hydrogen and a significant amount of ice. Soon after reaching Earth, they are not traceable anymore because they merge fully with the geological and eco-system of our planet.

This picture was made by the astronauts of the ISS. It shows the entry path of a meteorite into the upper atmosphere. – Bildquelle: NASA

How does it go on with the ISS?

Comets and meteorites: In the short-term, due to their high-speed arrival on our planet, they bring devastation and destruction. Despite that, they are nothing more than a piece of nature from the “Extended Solar System ecosphere”. Material is continuously travelling. Fortunately it is not that much otherwise it could hamper space flight activities. But it is still enough to be noticed on Earth day-by-day. One only has to look up into the night sky to admire shooting stars. Even from the International Space Station, meteorites falling to Earth can be observed. Saying that, makes us return from our excursion to Mars, planetoids and comets, to where we started from: the place where Samantha Cristoforetti will arrive by the end of November.

The experimental Bigelow Aerospace BEAM-Module. Left: Robert Bigelow. Right: Former Deputy NASA Administrator Lori Garver. – Bildquelle: Bigelow Aerospace

Artists Impression of the BEAM-Unit attached to the ISS Tranquillity-Module. – Bildquelle: Bigelow Aerospace

A very interesting project is BEAM (Bigelow Expandable Activity Module). It is foreseen to conduct a long-duration space test with the inflatable module of the private company Bigelow Aerospace. It is planned to fly the folded BEAM on board a Dragon spacecraft during mission CRS-8. The Station’s robot arm would get BEAM out of the trunk, the unpressurised section of the Dragon spacecraft, and attach it to the Tranquility module. After that, the module would get inflated and become operational.

Eventually, there is another project, which is not necessarily welcomed by the West. It reflects the tendency for independence by the Russian ISS partner. It is about the 21 ton-class NEM module, a science and energy module equipped with solar panels, which could provide a performance of 18 Kilowatts. There are two modules. Each of them has also a pressurised section, 5.8 meters long and 4.3 meters in diameter.

If this module docks to the Station, Russia would be able to detach its segment from the ISS and proceed on its own. Would NASA also activate its „Interim Control Module“, stored for many years at the Payload Processing Facility at the Kennedy Space Center, to also make the U.S. segment independent?

Could this be the future of the ISS, seeing the current Station split into two independent space stations after 2020? It would not take too much effort to realise such a scenario. The two separate parts of the ISS would then no longer remain a symbol of international cooperation, but rather a memorial of the separation of nations. Would this be desirable?

Let’s stay with the near future. Let‘s stay with Samantha Cristoforetti and her Futura mission, as her flight was christened by the European Space Agency. If all goes according to plan, she will launch on 25 November together with her Russian commander Anton Shkaplerov and NASA astronaut Terry Virts to the ISS. There, the Russians, Aleksandr Samokutyayev and Jelena Serova, together with U.S.-American, Barry Wilmore are waiting for them. Maxim Surajev, the previous commander of Expedition 42, Gregory Wiseman, and Alexander Gerst will have left the Station. Their departure is planned for 10 November.

On 15 March 2015, Samokutyayev, Serova and Wilmore will return to Earth. Terry Virts will take over the commandership of the ISS before their departure. At the end of March a new crew will join Cristoforetti, Virts and Shkaplerov. Gennaid Padalka, Michael Kornienko and Scott Kelly will arrive. The latter two will start their one-year long stay on the ISS. Bild 9e

Samantha Cristoforetti will experience this next exciting chapter in the history of the ISS for only two months. Her landing, together with the rest of the Soyuz-15M crew is planned for 16 May 2015. Soon after she will give back the three Tiuterra crystals. Now, the journey of the glittery space ambassadors through exhibitions around the world can begin.

The ESA mission decal for Cristoforettis “Futura”-Mission. – Bildquelle: ESA

The Roskosmos mission patch for Soyuz TMA-15M with names of the crew members. – Bildquelle: Roskosmos

Eugen Reichl

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