ISS-Experimente wieder zurück auf der Erde
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Autor: Ralph-Mirko Richter / 20. September 2012, 15:32 Uhr

Cassini: Der Saturnorbit Nummer 173

Bereits am 14. September 2012 begann der mittlerweile 173. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Planeten Saturn. Neben der Untersuchung der Saturnatmosphäre und des Ringsystems gilt das wissenschaftliche Interesse diesmal wieder speziell dem Saturnmond Titan, welcher am 26. September erneut von der Raumsonde passiert werden wird.

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)

Bereits am 14. September 2012 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 1.17 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 2,56 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 173. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noch über eine Inklination von 32,2 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn im Rahmen verschiedener Passagen an dem Saturnmond Titan in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.

NASA, JPL, Space Science Institute, DLR

Bild vergrößernSaturn und sein größter Mond, der Titan, sind auf dieser Aufnahme in Echtfarben abgebildet. Die Einzelbilder wurden am 6. Mai 2012 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 insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 21 Tage andauernden Orbits Nummer 173 - dieser trägt die Bezeichnung "Rev 172" - insgesamt 50 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Während der ersten zehn Tage des gegenwärtigen Umlaufs konzentrierte sich die Kamera dabei auf diverse routinemäßige Beobachtungen der Saturnatmosphäre und des Ringsystems, verschiedene astrometrische Beobachtungen der kleinen, inneren Saturnmonde sowie Beobachtungen der Monde Titan und Pan. Außerdem wird die ISS-Kamera am 22. September zusammen mit einem der Spektrometer an Bord von Cassini, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), eine Sternokkultation beobachten.

NASA, JPL, Space Science Institute

Bild vergrößernAuf dieser Aufnahme der NAC-Kamera, angefertigt am 25. Juni 2012, ist in der Mitte des Bildes der etwa 28 Kilometer durchmessende Mond Pan innerhalb der Encke-Teilung erkennbar. Im linken unteren Viertel des Bildes befindet sich die Roche-Teilung, welche den ausgedehnten A-Ring von dem dünnen F-Ring trennt.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Hierbei wird der im Sternbild Pegasus gelegene Stern Beta Pegasi, ein sogenannter "Roter Riesenstern", verschiedenen Einzelringe des F-Ringes bedecken. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von Beta Pegasi 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.

Am 24.September wird Cassini schließlich um 16.59 Uhr MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 173, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 286.850 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits etwa 17 Stunden zuvor wird sich die ISS-Kamera auf den Saturnmond Mimas richten. Das Ziel dieser Beobachtungskampagne besteht darin, aus einer Entfernung von etwa 885.000 Kilometern nach Anzeichen für kryovulkanische Aktivitäten auf diesem 397 Kilometer durchmessenden Mond zu suchen.

Im Anschluss an diese Beobachtungskampagne werden sich die abbildenden Instrumente der Raumsonde auf den Saturnmond Enceladus richten. Auch bei diesem Mond sollen dabei in erster Linie kryovulkanische Aktivitäten dokumentiert werden. Zu diesem Zweck sollen die von den in der Südpolregion des Mondes gelegenen "Tigerstreifen" ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abgebildet werden, um eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen zu dokumentieren.

NASA, JPL, Space Science Institute, DLR

Bild vergrößernDiese Aufnahme der Nachtseite des Mondes Titan fertigte die WAC-Kamera am 6. Juni 2012 aus einer Entfernung von 216.000 Kilometern an. Das Licht der Sonne bricht sich dabei in der Mondatmosphäre und erzeugt einen farbigen Ring.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird Cassini schließlich am 26. September um 16.36 Uhr einen gesteuerten Vorbeiflug am Mond Titan absolvieren, welcher dabei in einer Höhe von 956 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde passiert werden wird. Während der Anflugphase werden zwei weitere Spektrometer der Raumsonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) und das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), die zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchtete Hemisphäre des Titan abtasten. Das Ziel dieser Beobachtungen besteht darin, die Konzentration von Aerosolen in der Atomsphäre des Titan zu ermitteln.

Während der Phase der dichtesten Annäherung werden zwei weitere Instrumente, das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) und das RADAR-Instrument, die wissenschaftlichen Arbeiten dominieren. Das INMS soll dabei die chemische Zusammensetzung der obersten Atmosphärenschicht ermitteln. Außerdem sollen Veränderungen der Titan-Ionosphäre registriert werden, welche sich durch örtliche und tageszeitliche Unterschiede sowie durch eine eventuelle Interaktion der Titanatmosphäre mit der Magnetosphäre des Saturn und durch Strahlungseinflüsse der Sonne ergeben.

Parallel zu diesen Messungen wird das RADAR-Instrument der Raumsonde einen schmalen Streifen im Bereich der Nordpolregion im SAR-Modus abtasten. Neben Teilbereichen des Kraken Mare, einem ausgedehnten See aus Kohlenwasserstoffverbindungen, welcher mit einer Fläche von rund 400.000 Quadratkilometern zugleich der größte bekannte Methansee auf dem Titan ist, werden dabei auch das Ligeia Mare und verschiedene gegenwärtig anscheinend ausgetrocknete Seebetten in den abzutastenden Bereich geraten.

NASA, JPL, Space Science Institute

Bild vergrößernAuf dieser Aufnahme der WAC-Kamera, angefertigt am 25. Juli 2012 aus einer Entfernung von rund 103.000 Kilometern, ist der gegenwärtig über dem Südpol des Saturnmondes Titan befindliche Wolkenwirbel gut zu erkennen.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Während der Abflugphase werden erneut das CIRS und das UVIS auf den Titan gerichtet. Während das CIRS dabei die Temperatur auf der Mondoberfläche ermitteln soll, wird das UVIS die vom Saturn abgewandte Hemisphäre des Titan abbilden. Die Beobachtungen dieser beiden Spektrometer werden dabei von der ISS-Kamera begleitet, welche bei diesen Gelegenheiten nach Anzeichen von Wolkenformationen über der südlichen Mondhemisphäre suchen wird.

Am 1. Oktober wird die ISS-Kamera schließlich auf den kleinen, äußeren Saturnmond Bestla ausgerichtet und diesen über einen Zeitraum von fünf Stunden aus einer Entfernung von mehreren Millionen Kilometern abbilden. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von etwa sieben Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2005 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt.

Anhand der Variationen in der sich bei der Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode näher bestimmt werden. Diese Beobachtungssequenz ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden.

NASA, JPL, Space Science Institute, DLR

Bild vergrößernDer Saturnmond Titan wird hier teilweise von dem Ringsystem verdeckt. Auch auf dieser Aufnahme der NAC-Kamera, angefertigt am 16. Mai 2012 aus einer Entfernung von etwa 1,9 Millionen Kilometern, ist der südpolare Wolkenwirbel gut erkennbar.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz steht der A-Ring des Saturn auf dem wissenschaftlichen Beobachtungsprogramm. Die ISS-Kamera soll dabei die dort gelegene Encke-Teilung über einen Zeitraum von 16 Stunden beobachten. Aus den dabei anzufertigenden Einzelbildern ist die Erstellung einer Videosequenz geplant, mit der sich Veränderungen in der Encke-Teilung dokumentieren lassen. Die weiteren ISS-Beobachtungen der folgenden Tage werden dann wieder den Titan zum Ziel haben, welcher dabei aus Entfernungen von mehreren Millionen Kilometern mehrfach gebildet werden wird.

Am 6. Oktober 2012 wird Cassini um 12:19 Uhr MESZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 173. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 174 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphärenschichten des Saturn vorgesehen.

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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