Mit der Mission Lucy sollen zum ersten Mal Asteroiden aus der Familie der „Jupiter-Trojaner“ erforscht werden. Dabei handelt es sich um Planetoiden, die sich an zwei Punkten vor und hinter dem Gasriesen angesammelt haben, an denen sich die Schwerkraft von Jupiter und Sonne aufhebt, sogenannten Lagrange-Punkten. Nach dem Start am 16. Oktober 2021 wird die NASA-Raumsonde 2027 am L4-Punkt auf der Jupiterbahn ankommen und bis 2028 hintereinander, wie in dieser künstlerischen Darstellung vorweggenommen, fünf Trojaner-Asteroiden aus der Nähe beobachten. Nach einer Rückkehr ins innere Sonnensystem wird Lucy schließlich 2033 ein System aus zwei binären Asteroiden am L5-Punkt untersuchen.
Lucy ist eine NASA-Mission im Rahmen des Discovery-Programms, die am 16. Oktober 2021 erfolgreich in den Weltraum startete. Erstmalig wird die Mission die Regionen der Jupiter-Librationspunkte L4 und L5 erforschen, in denen die "Trojaner-Asteroiden" auf der Jupiterbahn ihren Platz gefunden haben. Trojaner sind in diesen Regionen durch eine 1:1-Bahnresonanz mit Jupiter "gefangen" und daher dynamisch stabil und von anderen Kleinkörperpopulationen isoliert.
Da sie sich in einer Entfernung von 5,2 AE von der Sonne jenseits der sog. "Schneegrenze" des Sonnensystems befinden, geht man davon aus, dass Trojaner nur eine sehr geringe thermische Entwicklung durchlaufen haben und erhebliche Mengen flüchtiger Stoffe enthalten. Sie gelten daher als relativ unveränderte, primitive Objekte, die viele Gemeinsamkeiten mit Kometen aufweisen. Trotz dieser interessanten Faktenlage ist das Wesen dieser Objekte nicht vollständig geklärt. Auch der Einfangmechanismus, der diese Objekte an die Lagrange-Punkte 4 und 5 entlang der Jupiterbahn brachte, ist noch immer ein Rätsel. Dank eines innovativen Missionskonzepts kann die Lucy-Mission auf ihrer Reise durch beide Trojanerwolken fliegen und dabei Vorbeiflüge an fünf Objekten (davon mindestens drei binäre Systeme) und mindestens zwei Asteroiden des Hauptgürtels vollziehen – der erste wird am 1. November 2023 am Asteroiden (152830) Dinkinesh stattfinden. Mit Blick auf die Untersuchung der Vielfalt dieser Objekte verspricht Lucy, grundlegende Fragen über den Ursprung des Sonnensystems zu klären.
Das DLR leistet seinen Beitrag im Rahmen einer Beteiligung im Wissenschaftsteams der Lucy-Mission. Unsere Gruppe ist federführend bei den bodengestützten photometrischen Beobachtungen der Zielobjekte, der Erzeugung einfacher Modelle der Gestalt der beobachteten Asteroiden, der Bestimmung des Rotationszustands der Ziele und der Erzeugung digitaler Formmodelle mit stereophotogrammetrischen Techniken. Die DLR-Gruppe ist auch an der operativen Begleitung und Planung der Missionen beteiligt, mit der spezifischen Aufgabe der Modellierung und Bewertung der Vorbeiflüge, was dem Ziel dient, die beste Strategie für die Flybys zu ermitteln, um mit den verfügbaren Ressourcen möglichst umfangreiche wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen.
Vor dem Start und in der Frühphase der Mission hat unsere Gruppe am Observatorium in Calar Alto, Spanien kontinuierlich photometrische Messungen aller Zielobjekte der Lucy-Mission durchgeführt, um deren Rotationswerte, Formmodelle und Größe vor den Vorbeiflügen möglichst genau zu bestimmen. Für drei Ziele der Lucy-Mission wurden die Ergebnisse solcher Beobachtungen und Modelle, bei denen photometrische und stellare Okkultationsdaten kombiniert wurden, veröffentlicht (Mottola et al., 2020 und Mottola et al., 2023). Die Ergebnisse für weitere Ziele werden derzeit analysiert und interpretiert und in Kürze zur Veröffentlichung eingereicht.
Im Jahr 2022 waren wir auch an der Planung und Durchführung der Beobachtungen des DART-Aufpralls im binären System Dydimos-Dimorphos beteiligt. Bei den Lucy-Beobachtungen können wir eine einzigartige Beobachtungsgeometrie nutzen, die es in Kombination mit den DART-Beobachtungen und erdgestützten Beobachtungen ermöglicht, die Entwicklung der Trümmerwolke nach dem Aufprall eingehend zu untersuchen. Bei der Analyse dieser Daten arbeitet unsere Gruppe mit dem Lucy- und DART-Team zusammen.
Wissenschaftliche Beteiligung des DLR-Instituts für Planetenforschung
