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Autor: Ralph-Mirko Richter / 04. April 2010, 15:26 Uhr

Eine arbeitsreiche Woche für Cassini

Im Rahmen des Orbits Nummer 130 um den Saturn steht der Raumsonde Cassini eine arbeitsreiche Woche bevor. Nach einem Vorbeiflug am Saturnmond Titan wird die Sonde lediglich zwei Tage später auch den Mond Dione in kurzer Distanz passieren.

Quelle: CICLOPS, JPL, DLR
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NASA, JPL, University of Arizona

Bild vergrößernDiese Aufnahme des Saturnmondes Titan wurde am 22. Juli 2006 mit dem VIMS-Spektrometer der Raumsonde Cassini aufgenommen. Cassini befand sich zum Aufnahmezeitpunkt in einer Entfernung von 160.000 Kilometern von der Oberfläche des Mondes.
(Bild: NASA, JPL, University of Arizona)
Am Montag, dem 5. April 2010 wird sich die Raumsonde Cassini dem Saturnmond Titan um 19:01 MESZ mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Distanz von 7.461 Kilometern nähern. Dieser nahe Vorbeiflug, welcher auch als der FlyBy T-67 bezeichnet wird, stellt die erste gezielte Annäherung an den größten Mond des Saturn seit dem 28. Januar 2010 dar. In Anbetracht der Tatsache, dass nahe Vorbeiflüge an den Monden des Saturn sonst fast immer in wenigen 100 Kilometern Höhe erfolgen, mag die Bezeichnung "naher Vorbeiflug" vielleicht etwas verfehlt erscheinen. Allerdings erlaubt es gerade diese Überflughöhe, bei dieser Passage die optischen Kamerasysteme der Raumsonde optimal einzusetzen. Nur aufgrund dieser doch recht großen Höhe kann dabei die Hauptkamera von Cassini optimal eingesetzt werden, da das abzubildende Gebiet relativ lange im Sichtbereich der Kamera verbleibt.

Die Geometrie des Fluges der Sonde macht es dabei möglich, die vom Saturn abgewandte Seite des Mondes abzubilden. Während der Annäherungsphase an Titan wird lediglich eine kleine Sichel des Mondes im sichtbaren Licht erscheinen. Diese Konstellation erlaubt es, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) einzusetzen, um mit diesem Instrument die Atmosphäre des Titan zu untersuchen.

Der Fokus dieser Untersuchung wird dabei auf den Nordpol des Mondes gerichtet werden. Aufgrund der Umlaufbahn des Saturn um die Sonne setzte kürzlich auf der Nordhemisphäre des Titan der Frühling ein. Somit scheint das Sonnenlicht jetzt erstmals seit dem Jahr 1995 direkt auf den Nordpol des Mondes. CIRS soll zudem eine kurze Beobachtung der südlichen Hemisphäre unternehmen, wobei der Fern-Infrarot-Kanal dieses Instruments eingesetzt werden wird. Diese Untersuchungen werden den Einsatz der Instrumente von Cassini bis kurz vor die dichteste Annäherung an die Mondoberfläche bestimmen.

NASA, JPL, SSI

Bild vergrößernAuf dieser Aufnahme vom 28. Dezember 2009 ist die Region Belet auf dem Titan zu erkennen. Aus einer Entfernung von 282.000 Kilometern beträgt die Auflösung 17 Kilometer pro Pixel.
(Bild: NASA, JPL, SSI)
Erst dann wird die Hauptkamera von Cassini, die sogenannte ISS, "übernehmen" und eine als Belet bezeichnete Region der Mondoberfläche in dessen Äquatorbereich im sichtbaren Licht abbilden. Bei vorausgegangenen Beobachtungen durch das RADAR-Instrument der Raumsonde hat sich gezeigt, dass es sich bei Belet anscheinend um ein ausgedehntes Sandmeer, ein sogenanntes Erg, handeln muss. Das Cassini-Team erhofft sich, mit den ISS-Aufnahmen einige der dort befindlichen Sanddünen abzubilden. Während dieser Beobachtungsphase wird sich Cassini auf die von der Sonne beschienenen Seite des Titan zu bewegen, wobei sich der Aufnahmewinkel zu Belet und somit auch der Schattenwurf auf der Mondoberfläche verändern wird.

Nach der Beendigung dieser zwei Stunden und 15 Minuten dauernden Beobachtungsphase wird die ISS nach dem Überschreiten der dichtesten Annäherung an Titan ein aus 12 Einzelbildern bestehendes Mosaik des Mondes aufnehmen. Das Zentrum dieser Aufnahmen wird der zentrale und westliche Bereich der Äquatorregion Senkyo darstellen. Wie bereits bei der vorangegangenen Beobachtung von Belet wird auch hierbei das Hauptziel darin bestehen, die dort befindliche Dünenlandschaft direkt abzubilden. Dies, so das für die Bildaufnahme-Planung verantwortliche Team der Cassini-Mission, setzt allerdings voraus, dass diese Dünen über eine dunklere Färbung verfügen als das sie umgebende Gelände. Bei der Beobachtung von Senkyo wird sich Cassini in einer Entfernung zwischen 43.000 und 72.000 von der Mondoberfläche befinden.

Die dritte Phase der Beobachtung wird aus einer Entfernung zwischen 103.000 und 172.000 Kilometern erfolgen. Dabei soll das Gebiet 40 Grad nördlich und südlich des Mond-Äquators abgebildet werden. Während des Abfluges von Titan sollen zudem das CIRS und ein weiteres Spektrometer, das Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) die Zusammensetzung der Titan-Oberfläche untersuchen und dabei eine globale Karte erstellen. Ab dem 6. April werden die bei diesem Vorbeiflug an Titan gewonnenen Daten an die 70-Meter-Antenne des NASA-DSN bei Canberra übertragen.

Am 7. April 2010 wird Cassini schließlich um 14:53 MESZ den Punkt der größten Annäherung an Saturn während des Orbits Nummer 130 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde lediglich 152.390 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Ringplaneten befinden.

NASA, JPL, SSI

Bild vergrößernDieses Bild von Dione nahm die Raumsonde am 24. Juli 2006 aus einer Entfernung von 365.000 Kilometern auf.
(Bild: NASA, JPL, SSI)
Nur wenige Stunden zuvor wird Cassini einen gezielten Vorbeiflug an einem der sogenannten Eismonde von Saturn, an Dione, durchführen. Dieser 1.125 Kilometer durchmessende Mond weist auf seiner Oberfläche deutliche Anzeichen für zu früheren Zeitpunkten aufgetretene Spannungen in der die Oberfläche bedeckenden Eisschicht auf. Dies lässt sich anhand von sogenannten tektonischen Deformationen erkennen. Diese Deformationen sind vorwiegend durch Dehnungs-, aber auch durch Scher- und Kompressionsspannungen entstanden. Bei den hellen Linien auf dem nebenstehenden Bild handelt es sich um Ablagerungen aus fast reinem Wassereis, welches aufgrund der tektonischen Deformationen an den Steilhängen dieser Strukturen exponiert ist.

Bei dem Vorbeiflug am 7. April 2010 wird sich die Sonde der Mondoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 8,4 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Distanz von 504 Kilometer annähern. Dies stellt die größte Annäherung von Cassini an Dione seit dem 11. Oktober 2005 dar. Bereits vier Stunden vor der größten Annäherung beginnt die ISS-Kamera mit ihrer Arbeit. Das Kamerasystem soll dabei gezielt nach Anzeichen für Kryovulkanismus auf diesem Mond suchen. Zu diesem Zweck wird sich die Kamera auf die Zone zwischen den von der Sonne beleuchteten Bereich und dem im Schatten liegenden Teil der Mondoberfläche konzentrieren.

Nur zehn Minuten nach dem Beginn dieser Beobachtung wird sich Dione in den Schatten des Saturn bewegen. Dies bedeutet aber keinesfalls, dass der Mond daraufhin in absolute Dunkelheit gehüllt sein wird. Vielmehr wird er auch weiterhin von dem von Titan reflektierten Licht beleuchtet werden. Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung zwischen Cassini und Dione wird dann das Plasma Spectrometer (CAPS) seine Arbeit aufnehmen. Das Ziel diese Geräts besteht darin, die erfolgende Interaktion zwischen Dione und der Saturn-Magnetosphäre zu untersuchen.

NASA, JPL, SSI, Steve Albers, Jason Perry

Bild vergrößernEine Karte von Dione mit den bisher vergebenen Namen der Oberflächenstrukturen.
(Bild: NASA, JPL, SSI, Steve Albers, Jason Perry)
Zeitgleich wird auch weiterhin die ISS-Kamera mit den beiden darin enthaltenen Kamerasystemen, der Wide-Angle Camera (WAC) und der Narrow-Angle Camera (NAC) weitere Bilder aufnehmen. Die WAC wird sich dabei auf die südlichen Bereiche des Fidena Fossae nahe des Terminators und des Gebietes östlich des Dido-Kraters konzentrieren. Kombinierte Aufnahmen von NAC und WAC sind von Petelia Fossae, dem verkraterten Gebiet südwestlich des Camilla-Kraters, dem Remus-Krater und dem südlichen Eurotas Chasmata vorgesehen.

Nach diesen Abbildungen wird das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), ein weiteres der insgesamt 12 Instrumente an Bord von Cassini, das Ultraviolett-Reflexionsvermögen von Dione untersuchen. Das dafür vorgesehene Untersuchungsgebiet erstreckt sich innerhalb eines in nord-südlicher Richtung verlaufenden Streifens bei 340 Grad westlicher Länge. Während dieses Scans wird die ISS-Kamera zusätzliche sechs Observationen durchführen. Anschließend ist die Anfertigung eines aus 20 Einzelaufnahmen bestehenden Mosaiks vorgesehen. Diese Aufnahmen werden aus Entfernungen zwischen 38.800 und 91.000 Kilometern aufgenommen werden. Innerhalb dieses Aufnahmegebietes befinden sich drei der größten Impaktkrater auf diesem Mond - Aeneas, Dido und Turnus. Nach der Erstellung der Mosaikaufnahmen werden auch CIRS und VIMS diese Region abbilden, um bei der anschließenden Auswertung der Daten bessere Vergleichsmöglichkeiten für deren Interpretation zu erhalten. CIRS wird dabei eine Temperaturkarte dieser Region anfertigen (Lesen Sie dazu auch hier).

NASA, JPL, SSI

Bild vergrößernDiese Aufnahme der Enceladus-Plumes wurde am 27. November 2005 aus einer Entfernung von 147.400 Kilometern angefertigt.
(Bild: NASA, JPL, SSI)
Nach dem Passieren des Periapsis, dem Punkt der dichtesten Annäherung an Saturn, wird Cassini den Saturnmond Janus im Rahmen eines nicht gesteuerten FlyBys aus einer Entfernung von 74.597 Kilometern beobachten. Dabei wird die NAC-Kamera die von Saturn abgewandte Seite dieses lediglich 194x190x154 Kilometer durchmessenden, unregelmäßig geformten Mondes mit verschiedenen Filtern abbilden. Anschließend steht eine Beobachtung des 504 Kilometer durchmessenden Mondes Enceladus auf dem Programm der Sonde. Die ISS-Kamera soll dabei die Südhemisphäre des zu diesem Zeitpunkt zur Hälfte durch die Sonne beleuchteten Mondes und die dort aus den Tigerstreifen ausströmenden Plumes beobachten. Cassini wird sich dabei in einer Entfernung von 198.000 Kilometern zu Enceladus befinden.

In den darauf folgenden Tagen wird Cassini fast täglich insgesamt 12 Beobachtungen von kleineren Saturnmonden durchführen, welche allerdings alle aus größeren Entfernungen erfolgen werden. Zwischen dem 8. und 12. April sind zudem vier weitere Beobachtungen von Titan vorgesehen. Das Ziel dieser Titan-Untersuchungen besteht darin, die Verteilung der Wolken zu bestimmen. Die Distanz zum Titan wird dabei zwischen 2,06 und 3,27 Millionen Kilometern betragen.

Da sich Cassini in einem äquatorialen Orbit um Saturn befindet, ist die Sonde zudem in der Lage, Begegnungen zwischen einzelnen Saturnmonden zu beobachten. Eine der zu erwartenden Aufnahmen wird dabei zeigen, wie der Mond Prometheus vor dem Mond Rhea vorbeizieht. Dieses Ereignis wird am 8. April 2010 erfolgen. Zwei Tage später erfolgt dann ein Transit von Titan und Dione und am 11. April steht eine Bedeckung von Janus durch Epimetheus auf dem Beobachtungsprogramm der Sonde.

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