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Autor: Ralph-Mirko Richter / 06. Oktober 2012, 19:33 Uhr

Cassini: Saturnorbit Nummer 174 und Sonnenkonjunktion

Vor wenigen Stunden begann der 174. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Saturn. Das Augenmerk der Sonde wird sich in den kommenden Wochen speziell auf den Saturn und dessen Ringsystem richten. Zwischen dem 22. und dem 29. Oktober erfolgt zudem eine Sonnenkonjunktion. Aufgrund der sich dabei ergebenden schlechten Funkverbindung sind in diesem Zeitraum keine Beobachtungen vorgesehen.

Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society
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NASA, JPL, Space Science Institute

Bild vergrößernDas Ringsystem des Saturn setzt sich aus mehr als 100.000 einzelnen Ringen zusammen, welche durch scharf umrissene Lücken voneinander abgegrenzt sind.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am heutigen 6. Oktober 2012 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 12:19 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,66 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 174. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn über eine Inklination von 39 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn durch mehrere dichte Vorbeiflüge an dem Saturnmond Titan in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.

NASA, JPL, Space Science Institute

Bild vergrößernDiese Aufnahme der WAC-Kamera zeigt den Saturn und Teile von dessen Ringsystem. Bei dem kleinen hellen Punkt im unteren linken Bereich der Aufnahme handelt es sich um den Mond Enceladus. Die Aufnahme wurde am 15. Juni 2012 aus einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn angefertigt.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Dieser Flugverlauf wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern letztendlich bis zum März 2015 ermöglichen, speziell die Polarregionen des Saturn und des größten Mondes innerhalb des Saturnsystems, des etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Mondes Titan, im Detail abzubilden und zu untersuchen. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate auch wieder in seiner "Gesamtheit" besser erfasst werden können.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 24 Tage andauernden Orbits Nummer 174 - dieser trägt die Bezeichnung "Rev 173" - diesmal lediglich 28 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Während der ersten Tage des neuen Saturnumlaufs werden sich die Beobachtungen der ISS-Kamera dabei in erster Linie auf den Saturn und auf dessen Mond Titan konzentrieren. Das Wettergeschehen auf dem Saturn und auf dessen größten Mond unterliegt, genauso wie auch das Wettergeschehen auf der Erde, einer stetig erfolgenden, durch den Wechsel der Jahreszeiten bedingten Veränderung. Durch eine kontinuierlich erfolgende Abbildung von deren Atmosphären wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die dort ablaufenden Wetterentwicklungen gewinnen.

Kameraaufnahmen der dort befindlichen Wolkenformationen und die Dokumentation von deren Positionsveränderungen sollen zum Beispiel dazu genutzt werden, um die aktuell vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten zu ermitteln. Diese Daten werden anschließend in Klimamodelle übertragen, mit denen die Wetterentwicklung nachvollzogen werden kann. Mit Aufnahmen, welche unter der Verwendung verschiedener Spektralfilter angefertigt werden sollen, wollen die Wissenschaftler zudem weitere Daten über die Staubverteilung in den oberen Atmosphärenschichten des Titan erlangen.

NASA, JPL, Space Science Institute, Animation: Mike Malaska

Diese Speichenformationen im B-Ring des Saturn wurden im September 2009 durch die Raumsonde Cassini abgebildet.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, Animation: Mike Malaska)
Des weiteren sind für den 6., 10. und 12. Oktober mehrere Beobachtungen des B-Ringes des Saturn durch die WAC-Kamera vorgesehen. Mit Hilfe der dabei gewonnenen Bilder wollen die Forscher in diesem Ring nach Speichen-Formationen suchen. Erstmals wurden diese ungewöhnliche Formationen vor über 30 Jahren durch die beiden Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 beobachtet. Allgemein wird davon ausgegangen, dass diese Speichen durch elektrostatisch aufgeladene, sehr feine Staubteilchen gebildet werden, welche den Saturn etwas außerhalb der Ringebene umkreisen. Die elektrostatische Aufladung der Teilchen wird dabei durch Gewitter in der oberen Saturn-Atmosphäre verursacht.

Am 15. Oktober stehen dann zusätzlich auch der D-Ring und der F-Ring auf dem Beobachtungsprogramm der Wissenschaftler, wofür dann allerdings die höher auflösende NAC-Kamera eingesetzt werden soll. Aus den angefertigten Aufnahmen der Saturnringe sollen anschließend kurze Video-Animationen erstellt werden. Ein Beispiel für eine solche Animation sehen Sie in dem nebenstehenden Bild.

Für den 17. Oktober ist die Erstellung eines aus 41 Einzelaufnahmen zusammengesetzten Mosaik-Bildes des inneren Saturnsystems vorgesehen. Die WAC-Kamera soll hierbei speziell die Ringe "E" und "G" im Detail abbilden, welche sich in erster Linie aus einer Vielzahl von kleinen Staubpartikeln zusammensetzen. Weitere an diesem Tag zu erstellende Aufnahmen sollen die Südpolregion des Mondes Enceladus und die von den dort befindlichen Geysiren ausgestoßenen Wolken aus Wassereispartikeln sowie den D-Ring zum Ziel haben.

Am 18. Oktober wird Cassini schließlich um 11:02 Uhr MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 174, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 414.480 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Ungefähr zum gleichen Zeitpunkt wird die ISS-Kamera zusammen mit einem der Spektrometer an Bord von Cassini, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), eine Sternokkultation beobachten.

Hierbei wird der im Sternbild "Segel des Schiffs" (lat. Name "Vela") gelegene Stern Lambda Velorum, ein sogenannter "Roter Riesenstern" mit einer scheinbaren Helligkeit von 2,2 mag, verschiedenen Einzelringe des F-Ringes bedecken. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von Lambda Velorum erhoffen sich die Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau und die Struktur der einzelnen Ringe. Durch die zeitliche Abfolge der auftretenden Helligkeitsschwankungen und deren Intensität können so zum Beispiel Rückschlüsse über die Lichtdurchlässigkeit und somit auch über die Materialdichte der einzelnen Ringstrukturen gewonnen werden.

NASA, JPL, Space Science Institute, Cornell University

Bild vergrößernDiese propellerähnliche Struktur innerhalb des A-Ringes des Saturn wurde am 5. Juni 2012 mit der ISS-Kamera abgebildet.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, Cornell University)
Eine weitere Beobachtungskampagne am 19. Oktober wird dann den A-Ring des Saturn zum Ziel haben. Mit diesen Aufnahmen sollen zum wiederholten Mal sogenannte "Propellerstrukturen" in diesem Ring dokumentiert werden. Bei diesen an Flugzeugpropeller erinnernden, etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine "Hohlräume" innerhalb des Ringes, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden - so genannter Moonlets - verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete über den bei der Entstehung solcher "Propellerstrukturen" zugrunde liegenden Prozess). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets verbessert werden.

In den folgenden Tagen wird die Kommunikation zwischen der Erde und der Raumsonde Cassini vom 22. bis zum 29. Oktober dann zunächst einmal nur noch sehr stark eingeschränkt möglich sein. Der Grund hierfür ist eine demnächst anstehende "Sonnenkonjunktion". Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Saturn von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und der in einer Umlaufbahn um den Saturn operierenden Raumsonde stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und der Raumsonde hin und her gesandt werden, zu sehr stört.

Solar System Simulator des JPL

Bild vergrößernDer Saturn befindet sich Ende Oktober 2012 nur wenige Grad von der Sonne entfernt. Diese Konstellation wird den Funkverkehr zwischen der Raumsonde Cassini und dem Kontrollzentrum auf der Erde beeinträchtigen.
(Bild: Solar System Simulator des JPL)
Augrund der dadurch bedingten Begrenzung der Datenübertragungsraten wird Cassini in diesem Zeitraum keine wissenschaftlichen Untersuchungen des Saturn oder von dessen Monden durchführen. Allerdings wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler diese Zeit dazu nutzen, um mit dem Radio Science Subsystem (RSS), also dem Kommunikationssystem der Raumsonde, den Einfluss zu studieren, welchen die Sonnenstrahlung auf die in mehreren Wellenbereichen ausgesandten Radiosignale von Cassini ausübt. Durch die Verzerrungen der Radiosignale sollen so zum Beispiel Erkenntnisse über den aktuellen Elektronengehalt in der Sonnenkorona gewonnen werden.

Am 30. Oktober 2012 wird Cassini schließlich um 09:17 MEZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 174. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 175 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphärenschichten des Saturn vorgesehen. Außerdem wird am 13. November ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug der Raumsonde an dem Mond Titan erfolgen. Cassini wird den Mond dabei mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 973 Kilometern überfliegen.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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