Chinesische Mars-Sonde macht historische Aufnahmen des interstellaren Besuchers 3I/ATLAS

Ein seltener kosmischer Besucher, fotografiert vom Roten Planeten

Die chinesische Sonde Tianwen-1, die derzeit den Mars umkreist, hat einen bedeutenden Meilenstein der Weltraumforschung erreicht. Das Raumfahrzeug nahm detaillierte Bilder des Kometen 3I/ATLAS auf, eines seltenen Objekts, das von außerhalb unseres Sonnensystems stammt. Diese Beobachtung Anfang Oktober 2025 ist das erste Mal, dass ein interstellarer „Besucher“ aus dem Marsorbit fotografiert wurde. Sie ist ein bemerkenswerter Fortschritt bei der Beobachtung ferner, dynamischer Himmelskörper. Der Komet wurde in einer ungefähren Entfernung von 30 Millionen Kilometern von der chinesischen Sonde beobachtet und war mit beeindruckenden 58 Kilometern pro Sekunde unterwegs. Diese beispiellose Beobachtung liefert der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft wertvolle Daten. Sie widmet sich der Erforschung der Zusammensetzung und Flugbahn von Objekten, die in anderen Sternsystemen entstanden sind.

Die von der chinesischen Raumfahrtbehörde (CNSA) veröffentlichten Bilder zeigen den Kern und die Gaskoma des Kometen mit bemerkenswerter Klarheit und ermöglichen eine detaillierte Analyse seiner Struktur. Der Einsatz brachte die Leistungsgrenzen der Instrumente von Tianwen-1 auf die Probe, die ursprünglich für die Kartierung der Marsoberfläche entwickelt wurden. Der Erfolg der Mission bestätigt, dass sich die Hardware der Sonde vielseitig zur Verfolgung schneller Ziele im Weltraum einsetzen lässt. Die von der hochauflösenden Kamera erfassten Daten wurden von einem bodengestützten Anwendungssystem in Peking empfangen, verarbeitet und dargestellt. Dort werteten spezielle Algorithmen die mehreren Aufnahmen aus und erzeugten die scharfen Bilder, die später veröffentlicht wurden.

Die Geheimnisse eines fernen Sternsystems kommen ans Licht

Der Vorbeiflug von 3I/ATLAS am Mars bot Wissenschaftlern eine einzigartige Gelegenheit, die weit über ein einfaches Foto hinausgeht. Interstellare Objekte gelten als echte kosmische Zeitkapseln, denn sie enthalten entscheidende Informationen über die chemischen und physikalischen Bedingungen in den Sternsystemen, aus denen sie stammen. Die Analyse der Zusammensetzung des Kometen kann Aufschluss über die Entstehung von Planeten in anderen Regionen der Galaxie geben und so theoretischen Modellen, die ausschließlich auf unserem eigenen Sonnensystem beruhen, einen praktischen Vergleich bieten. Jedes Gasmolekül und jedes Staubteilchen, das diese Kometen ausstoßen, trägt die Signatur einer fernen stellaren Umgebung. So können Astronomen indirekt Welten untersuchen, die Lichtjahre entfernt sind.

Nach Angaben der CNSA könnte 3I/ATLAS in der Nähe eines uralten Sterns nahe dem Zentrum der Milchstraße entstanden sein. Sein Alter wird auf etwa 3 bis 11 Milliarden Jahre geschätzt. Damit könnte er älter sein als das Sonnensystem selbst. Er ist eine seltene Probe, mit der sich die Zusammensetzung und Entwicklung von Exoplaneten sowie die frühe Geschichte von Sternen untersuchen lassen. Wissenschaftler vermuten, dass der Komet aus einer kalten protoplanetaren Scheibe stammt, einer weit entfernten Region, in der flüchtige Elemente wie Wassereis, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid über Milliarden Jahre erhalten bleiben können. Die Spektralanalyse dieser Bestandteile ist entscheidend, um Temperatur und Dichte des Nebels zu bestimmen, in dem der Komet entstand. Diese Bedingungen zu verstehen, ist unerlässlich, um Theorien darüber zu präzisieren, wie sich Planetensysteme, auch unser eigenes, im Laufe der Zeit entwickeln.

Das dritte bestätigte interstellare Objekt

Der Komet 3I/ATLAS ist der dritte bestätigte interstellare Besucher, den Astronomen entdeckt haben. Zuvor wurden 2017 'Oumuamua und 2019 2I/Borisov beobachtet. Entdeckt wurde er im Juli 2025 vom Teleskopsystem ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) in Rio Hurtado in Chile. Seine extrasolare Herkunft wurde anhand seiner Bahn schnell bestätigt, die als hyperbolisch beschrieben wird. Das ist ein eindeutiges mathematisches Merkmal für einen Ursprung außerhalb unseres Planetensystems.

Anders als die elliptischen Bahnen von Kometen und Asteroiden aus unserem Sonnensystem bedeutet eine hyperbolische Flugbahn, dass das Objekt schnell genug ist, um der Anziehungskraft der Sonne zu entkommen. Dadurch kann es seine Reise durch den interstellaren Raum fortsetzen, nachdem es kurz durch unsere kosmische Nachbarschaft geflogen ist. Ende Oktober erreichte der Komet seinen sonnennächsten Punkt in einer Entfernung von etwa 1,4 Astronomischen Einheiten, also 210 Millionen Kilometern, knapp innerhalb der Marsbahn.

Ein beispielloses Manöver der Orbitaltechnik

Die Aufnahmen des Kometen 3I/ATLAS durch Tianwen-1 waren eine technische Meisterleistung, die sorgfältige und innovative Planung erforderte. Die hochauflösende Kamera der Sonde, HiRIC genannt, wurde entwickelt, um die Marsoberfläche mit äußerster Präzision zu fotografieren. Ein kleines, schwach leuchtendes und schnell bewegtes Objekt vor dem dunklen Hintergrund des Weltraums zu verfolgen, ist eine grundlegend andere Aufgabe. Um das Ziel zu erreichen, musste das Missionsteam auf der Erde eine völlig neue Beobachtungsstrategie entwickeln.

Wang Yanan, Chefredakteur der Zeitschrift Aerospace Knowledge, erläuterte gegenüber der Global Times die Bedeutung dieses Erfolgs. Die ursprünglich für die Marsforschung entwickelte Sonde Tianwen-1 habe aus ihrer Umlaufbahn um den Mars Bilder eines so weit entfernten Objekts aufnehmen können. Das deute darauf hin, dass Raumfahrzeuge zur Planetenerkundung als neue Plattformen zur Beobachtung noch fernerer Himmelskörper dienen könnten. Wang wies darauf hin, dass bei Manövern im Orbit eine präzise Lageregelung nötig sei, möglicherweise unter Einbeziehung mehrerer Achsen, um optische Sensoren genau auf ein extrem weit entferntes Ziel auszurichten und neu auszurichten. Dies sei ein umfassender Test der orbitalen Beobachtung und Lageregelung.

Die Vorbereitungen umfassten eine vollständige Neukalibrierung der Zielsysteme der Sonde und präzise Bahnmanöver, um die Ausrüstung auf die vorhergesagte Flugbahn des Kometen auszurichten. Das Team führte umfangreiche Simulationen durch, um die optimalen Belichtungszeiten zu bestimmen. Sie mussten kurz genug sein, um Verwacklungen durch die Relativbewegung zwischen Sonde und Komet zu vermeiden, zugleich aber lang genug, um das schwache Licht einzufangen, das von Kern und Koma reflektiert wurde. Auch die thermische Stabilität der Instrumente war entscheidend. Dafür waren Anpassungen nötig, damit Objektive und Sensoren während des nur wenige Minuten dauernden Beobachtungsfensters in ihrem optimalen Temperaturbereich arbeiteten.

Extreme technische Herausforderungen meistern

Die Aufnahme von 3I/ATLAS war wegen seiner Entfernung und seiner geringen Größe von etwa 5,6 Kilometern Durchmesser besonders anspruchsvoll. Die Geschwindigkeit, mit der sich das interstellare Objekt und die Sonde bewegten, machte die Aufgabe noch komplizierter. Während 3I/ATLAS mit rund 58 Kilometern pro Sekunde unterwegs ist, beträgt die Relativgeschwindigkeit der Sonde 86 Kilometer pro Sekunde. Zudem wurde die HiRIC-Kamera für die Untersuchung hell beleuchteter Merkmale auf der Marsoberfläche entwickelt.

Nach Angaben der CNSA war es der erste Versuch, ein so weit entferntes und relativ lichtschwaches Ziel aufzunehmen. Es erschien 10.000- bis 100.000-mal schwächer als Ziele auf der Marsoberfläche. Die Mission brachte die hochauflösende Kamera bei der Erkennung derart lichtschwacher Ziele an ihre Grenzen. Zum Vergleich: Auch die Mars Express und der ExoMars Trace Gas Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation nahmen mit ihren Kameras – der High Resolution Stereo Camera beziehungsweise dem Colour and Stereo Surface Imaging System – Bilder auf und standen dabei vor ähnlichen Herausforderungen bei Belichtungszeit und Empfindlichkeit.

Erste Hinweise auf die Zusammensetzung des Kometen

Die Spektraldaten und ersten Bilder von Tianwen-1 liefern bereits wichtige Hinweise auf die Beschaffenheit von 3I/ATLAS. Die Aufnahmen zeigen einen dichten, klar abgegrenzten Kern, der vermutlich aus einer Mischung aus Gestein und verschiedenen Eissorten besteht. Die Analyse des von seiner Oberfläche reflektierten Lichts deutet auf rötlichen organischen Staub hin, wie er häufig bei Himmelskörpern vorkommt, die in kalten Regionen weit entfernt von ihrem Stern entstanden sind. Eine Ende Oktober veröffentlichte Vorabstudie kam jedoch zu dem überraschenden Ergebnis, dass der Komet „deutlich blauer als die Sonne erscheint“. Das wirft Fragen zur Zusammensetzung seines Staubs auf.

Darüber hinaus haben Spektrometer an Bord anderer Missionen Anzeichen für Wassereis und Kohlendioxid entdeckt, die an der Oberfläche sublimieren, sowie Spuren von Kohlenmonoxid. Diese Nachweise bestätigen eine für Kometen typische Aktivität. Der Komet zeigt deutliche Anzeichen von Aktivität, darunter die Ausbildung eines seltenen Gegenschweifs und eine ungewöhnliche chemische Zusammensetzung. Zuletzt hat das Objekt offenbar seinen Kurs leicht geändert und könnte einen erheblichen Teil seiner Masse verloren haben. Das sind Anzeichen dafür, dass der Komet Gase ausstößt und sich dadurch seine Beschleunigung verändert.

Eine internationale Gemeinschaftsleistung

Die Beobachtung von 3I/ATLAS war keine Einzelinitiative der chinesischen Raumfahrtbehörde. Die internationale Flotte von Sonden im Marsorbit ermöglichte eine koordinierte Beobachtungskampagne. Dadurch konnten Umfang und Qualität der über das Objekt gesammelten Daten deutlich verbessert werden. Auch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und die NASA richteten ihre Orbiter auf den Kometen aus, um die Zusammensetzung seiner Gaskoma zu untersuchen und noch höher aufgelöste Bilder seines Kerns aufzunehmen.

Avi Loeb, Leiter des Galileo-Projekts und ehemaliger Vorsitzender der Astronomie-Fachgruppe an der Harvard University, erklärte, die höchstaufgelösten Bilder von 3I/ATLAS seien mit der HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiters der NASA aufgenommen worden. Die Kamera mit einer Öffnung von 50 Zentimetern erreichte eine räumliche Auflösung von etwa 30 Kilometern pro Pixel. Auf der Marsoberfläche wurden die Rover Perseverance und Curiosity so programmiert, dass sie versuchen sollten, den Kometen am Mars-Himmel zu finden und zu beobachten. Damit lieferten sie eine einzigartige Perspektive vom Boden aus.

Vielseitigkeit der chinesischen Mission im Weltraum unter Beweis gestellt

Für das Tianwen-1-Team war die erfolgreiche Verfolgung des Kometen ein anspruchsvoller Test der Fähigkeiten der Sonde über ihre Hauptaufgabe, die Erforschung des Mars, hinaus. Das erfolgreiche Manöver zeigte, wie flexibel und robust die Navigations- und Lageregelungssysteme des Orbiters sind. Damit ist das Raumfahrzeug für künftige Gelegenheitsbeobachtungen qualifiziert. Die CNSA erklärte, die Fähigkeit, lichtschwache Himmelskörper zu beobachten, habe nützliche technische Tests ermöglicht und Erfahrungen eingebracht.

Wang Yanan betonte, dass solche präzisen Anpassungen im Orbit, bei denen Sensoren auf eine bestimmte Richtung ausgerichtet werden, für künftige Missionen zur Asteroidenforschung unverzichtbar seien. Er wies darauf hin, dass Chinas Raumfahrtprogramm stets am Grundsatz festgehalten habe, Errungenschaften mit der internationalen Gemeinschaft zu teilen. Durch die Bündelung von Beobachtungsressourcen und Informationen der großen Raumfahrtnationen könne die Menschheit dieses rätselhafte Objekt besser verstehen. Die erfolgreiche Beobachtung sei ein wichtiger Schritt für Tianwen-1 und ein „unerwarteter Gewinn“, der für die Erweiterung des Wissens der Menschheit über die Erforschung von Exoplaneten große Bedeutung habe.

Die nächsten Schritte der chinesischen Weltraumforschung

Die im Juli 2020 gestartete Mission Tianwen-1 ist ein Meilenstein in der Geschichte der chinesischen Weltraumforschung. Die Sonde erreichte im Februar 2021 den Marsorbit und setzte im Mai desselben Jahres erfolgreich den Rover Zhurong auf dem Mars ab. Der Orbiter setzt derzeit seine Kartierungsarbeit fort und erweitert so das wissenschaftliche Wissen über den Roten Planeten. Er ist seit mehr als vier Jahren stabil im Marsorbit im Einsatz.

Die bei der Beobachtung von 3I/ATLAS gewonnenen Erfahrungen gelten als äußerst wertvoll für künftige chinesische Missionen, insbesondere Tianwen-2. Die im Mai 2025 gestartete neue Mission hat sich zum ehrgeizigen Ziel gesetzt, Proben von einem erdnahen Asteroiden zu sammeln und einen Kometen im Hauptgürtel zu untersuchen. Die zur Beobachtung des interstellaren Besuchers entwickelten Verfahren sollen direkt bei diesen neuen, komplexen Weltraummissionen zum Einsatz kommen. Die technischen Tests mit Tianwen-1 ebnen den Weg für die anspruchsvollen Manöver, die bei den bevorstehenden Begegnungen von Tianwen-2 erforderlich sind.

Das Wichtigste in Kürze

• Tianwen-1 nahm Anfang Oktober 2025 aus dem Marsorbit Bilder des interstellaren Kometen 3I/ATLAS auf.
• Der Komet ist nach 'Oumuamua und 2I/Borisov das dritte bestätigte interstellare Objekt.
• Die Beobachtung erfolgte aus einer Entfernung von etwa 30 Millionen Kilometern.
• Der Komet bewegt sich mit 58 Kilometern pro Sekunde; seine Relativgeschwindigkeit zur Sonde beträgt 86 Kilometer pro Sekunde.
• Das Manöver brachte die HiRIC-Kamera an ihre Grenzen. Sie wurde für Aufnahmen hell beleuchteter Bereiche der Marsoberfläche entwickelt.
• Das Alter von 3I/ATLAS wird auf 3 bis 11 Milliarden Jahre geschätzt.
• Die Daten liefern Hinweise auf die Zusammensetzung anderer Sternsysteme und die Entstehung von Planeten.
• Der Erfolg unterstützt die Vorbereitungen für Chinas Mission Tianwen-2 zur Rückführung von Asteroidenproben.
• Eine internationale Flotte von Marsorbitern und -rovern koordinierte die Untersuchung des Objekts.