Sex minuter av fritt fall, ett försiktigt slag mot asteroiden och sedan 11 minuters återhämtning tills den kommer till vila. Det är hur, tidigt den 3 oktober 2018, MASCOT-asteroidlandarens resa började på Asteroid Ryugu – ett land fullt av förundran, mystik och utmaningar. Cirka 17 timmars vetenskaplig utforskning följde denna första "promenad" på den nästan 900 meter stora asteroiden. Landaren beordrades och kontrollerades från MASCOT Control Center vid German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) i Köln i närvaro av forskarlag från Tyskland, Frankrike och Japan. MASCOT överträffade alla förväntningar och utförde sina fyra experiment på flera platser på asteroiden. Aldrig tidigare i rymdfärdens historia har en solsystemkropp utforskats på detta sätt. Det har nu varit möjligt att exakt spåra MASCOTs väg på Ryugus yta utifrån bilddata från den japanska rymdsonden Hayabusa2 och landarens bilder och data.

"Denna framgång var möjlig tack vare den senaste robotteknologin, långsiktig planering och intensivt internationellt samarbete mellan forskare och ingenjörer från de tre rymdnationerna Japan, Frankrike och Tyskland, säger Hansjörg Dittus, DLRs styrelseledamot för rymdforskning och rymdteknik om denna milstolpe i utforskningen av solsystemet. "Vi är stolta över hur MASCOT kunde bemästra sig över asteroiden Ryugu över stenblock och klippor och skicka så mycket data om dess sammansättning tillbaka till jorden, " säger DLR-ordförande Pascale Ehrenfreund.

MASCOT hade inget framdrivningssystem och landade i fritt fall. Sex minuter efter att ha separerat från Hayabusa2, och efter slutet av en ballistisk bana, landningsmodulen fick sin första kontakt med asteroiden Ryugu. På ytan, MASCOT rörde sig genom aktiveringen av en volframsvingarm som accelererades och bromsades av en motor. Detta gjorde det möjligt för MASCOT att flyttas till "rätt" sida eller till och med göra hopp över asteroidens yta. Tyngdkraftsattraktionen på Ryugu är bara en 66, 500:e av jordens, så det lilla momentum som gavs räckte:en teknisk innovation för en ovanlig form av rörlighet på en asteroidyta som användes för första gången i rymdfärdens historia som en del av Hayabusa2-uppdraget.

Genom en stenträdgård full av grova stenblock och inga plana ytor

För att rekonstruera MASCOTs väg över Ryugus yta, kamerorna ombord på Hayabusa2-modersonden var riktade mot asteroiden. De optiska navigeringskamerorna (ONC) fångade landarens fria fall i flera bilder, upptäckte dess skugga på marken under flygfasen, och identifierade slutligen MASCOT direkt på ytan i flera bilder. Mönstret av de otaliga stenblocken fördelade på ytan kunde också ses i riktning mot respektive horisont i sneda fotografier av landarens DLR MASCAM-kamera. Kombinationen av denna information låste upp den unika väg som landaren spårade.

Efter det första nedslaget, MASCOT studsade smidigt av ett stort block, vidrörde marken ungefär åtta gånger, och befann sig sedan i ett för mätningarna ogynnsamt viloläge. Efter att ha beordrat och utfört en speciellt förberedd korrigeringsmanöver, MASCOT gjorde ett andra stopp. Den exakta platsen för denna andra position håller fortfarande på att fastställas. Där, landaren genomförde detaljerade mätningar under en asteroid dag och natt. Detta följdes av en liten "mini-move" för att ge MicrOmega-spektrometern ännu bättre förutsättningar för att mäta sammansättningen av asteroidmaterialet.

Till sist, MASCOT sattes igång en sista gång för ett större hopp. På den sista platsen genomförde den ytterligare några mätningar innan den tredje natten på asteroiden började, och kontakten med Hayabusa2 förlorades när rymdskeppet hade flyttat utom synfältet. Den sista signalen från MASCOT nådde modersonden klockan 21:04 CEST. Uppdraget var över. "Vi förväntade oss mindre än 16 timmars batteritid på grund av den kalla natten, säger MASCOTs projektledare Tra-Mi Ho från DLR Institute of Space Systems. "Trots allt, vi kunde köra MASCOT i mer än en extra timme, tills radioskuggan började, vilket var en stor framgång." Under uppdraget, laget döpte MASCOTs landningsplats (MA-9) till "Alice's Wonderland", efter den eponymous boken av Lewis Carroll (1832-1898).

Ett riktigt underland

Efter att ha rekonstruerat händelserna som ägde rum på asteroiden Ryugu, forskarna är nu upptagna med att analysera de första resultaten från de inhämtade data och bilder. "Det vi såg på avstånd gav oss redan en uppfattning om hur det kan se ut på ytan, " rapporterar Ralf Jaumann från DLR Institute of Planetary Research och vetenskaplig chef för MASCOT-uppdraget. "Faktiskt, det är ännu galnare på ytan än förväntat. Allt är täckt av grova block och översållat med stenblock. Hur kompakta dessa block är och vad de består av, vi vet fortfarande inte. Men det som var mest överraskande var att stora ansamlingar av fint material inte finns någonstans – och det hade vi inte förväntat oss. Vi måste undersöka detta inom de närmaste veckorna, eftersom den kosmiska vittringen faktiskt skulle ha behövt producera fint material, " fortsätter Jaumann.

"MASCOT har levererat exakt vad vi förväntade oss:en "förlängning" av rymdsonden på Ryugus yta och direkta mätningar på plats, " säger Tra-Mi Ho. Nu finns det mätningar över hela spektrumet, från teleskopljuskurvor från jorden till fjärranalys med Hayabusa2 till de mikroskopiska fynden av MASCOT. "Detta kommer att vara av enorm betydelse för karaktäriseringen av denna klass av asteroider, " betonar Jaumann.

Ryugu är en asteroid av C-typ – en kolrik representant för de äldsta kropparna i det fyra och en halv miljard år gamla solsystemet. Det är en "ursprunglig" byggsten för planetbildning, och en av 17, 000 kända jordnära asteroider.

På jorden, det finns meteoriter med en sammansättning som kan likna Ryugus, som finns i Murchison Range, Australien. Dock, Matthias Grott från DLR Institute of Planetary Research och ansvarig för radiometerexperimentet MARA är skeptisk till om dessa meteoriter faktiskt är representativa för Ryugu när det gäller deras fysiska egenskaper:"Meteoriter som de som finns i Murchison är ganska massiva. våra MARA-data tyder på att materialet på Ryugu är något mer poröst. Utredningarna har bara börjat, men det är rimligt att anta att små fragment av Ryugu inte skulle överleva inträdet i jordens atmosfär intakt."

Om Hayabusa2-uppdraget och MASCOT

Hayabusa2 är en japansk rymdorganisation (Japan Aerospace Exploration Agency; JAXA) uppdrag till den jordnära asteroiden Ryugu. Den tysk-franska landaren MASCOT ombord på Hayabusa2 utvecklades av German Aerospace Center (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) och byggdes i nära samarbete med den franska rymdorganisationen CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). DLR, Institut d'Astrophysique Spatiale och tekniska universitetet i Braunschweig har bidragit med de vetenskapliga experimenten ombord på MASCOT. MASCOT-landaren och dess experiment drivs och kontrolleras av DLR med stöd från CNES och i ständig interaktion med Hayabusa2-teamet.

DLR Institute of Space Systems i Bremen ansvarade för att utveckla och testa landaren tillsammans med CNES. DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems i Braunschweig ansvarade för landarens stabila struktur. DLR Robotics and Mechatronics Center i Oberpfaffenhofen utvecklade svängarmen som gör att MASCOT kan hoppa på asteroiden. Das DLR Institute of Planetary Research i Berlin bidrog med MASCAM-kameran och MARA-radiometern. Asteroidlandaren övervakas och manövreras från MASCOT Control Center i Microgravity User Support Center (MUSC) på DLR-platsen i Köln.