In wenigen Stunden beginnt der mittlerweile 176. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Saturn. Den wissenschaftlichen Höhepunkt dieses zweiwöchigen Umlaufs bildet ein am 29. November erfolgender Vorbeiflug an dem Saturnmond Titan.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am morgigen 19. November 2012 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:57 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini in einer Entfernung von rund 1,97 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 176. Umlauf um den Ringplaneten aufnehmen. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn über eine Inklination von 46,3 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.
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 studieren. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate 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 14 Tage andauernden Orbits Nummer 176 – dieser trägt die Bezeichnung “Rev 175” – insgesamt 35 Beobachtungskampagnen vorgesehen.
Die ersten beiden dieser Beobachtungskampagnen werden am 20. November den zu diesem Zeitpunkt etwa 2,6 Millionen Kilometer von der Raumsonde entfernt befindlichen und zu 75 Prozent von der Sonne beleuchteten Titan zum Ziel haben. Die hierfür vorgesehenen Aufnahmen sind Teil der langfristig angelegten “Titan Monitoring Campaign”, mit der speziell Wolkenformationen in der Titanatmosphäre abgebildet werden sollen. Deren Studium erlaubt den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern Rückschlüsse auf das dortige gegenwärtige Wettergeschehen. Des weiteren sollen bei dieser Gelegenheit Veränderungen in der Verteilung von Aerosolen in den oberen Schichten der Mondatmosphäre dokumentiert werden. Vergleichbare Kampagnen sind für den 22. und 23. November vorgesehen.
(Bild: NASA, JPL, University of Arizona)
Zwischen dem 20. und dem 24. November steht zudem der Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde, wobei die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit einem der an Bord befindlichen Spektrometer, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dessen Atmosphäre abbilden wird. Im Rahmen der über jeweils mehrere Stunden andauernden Beobachtungen sollen anhand der sich ergebenden Veränderungen in den Wolkenstrukturen die in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windgeschwindigkeiten ermittelt werden.
In Zusammenarbeit mit dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), einem weiteren Instrument der Raumsonde, wird die ISS-Kamera schließlich am 24. November die Südpolregion des Saturn abbilden. Das Ziel dieser Beobachtung ist die Abbildung von eventuell zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Polarlichtern. Neben der Erstellung einer kurzen Videosequenz sollen diese Aufnahmen zusätzlich dazu genutzt werden, um die Rotationsdauer des Magnetfeldes des Saturn näher zu bestimmen.
Am 27. November wird Cassini schließlich um 03:15 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 176, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 355.680 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits wenige Stunden zuvor wird die ISS-Kamera speziell den Randbereich des Saturn abbilden, welcher sich zu diesem Zeitpunkt genau zwischen der Raumsonde und der Sonne befindet. Die sich dabei ergebenden Beleuchtungsverhältnisse stellen eine hervorragende Gelegenheit dar, um die einzelnen Schichten der oberen Bereiche der Saturnatmosphäre im Detail zu studieren. Zusätzlich soll die Kamera ein bereits seit längerer Zeit über dem Nordpol des Saturn aktives Sturmgebiet dokumentieren.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird sich die Raumsonde dem Mond Titan nähern und diesem um 09:57 MEZ mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 1.014 Kilometern passieren. Bedingt durch diesen Vorbeiflug wird sich die Inklination der Raumsonde auf einen Wert von 53,0 Grad erhöhen. Dieser mittlerweile 89. gesteuerte Vorbeiflug am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung “T-88”, ist der letzte von insgesamt sechs in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen an diesem Mond. Die nächste nahe Begegnung wird erst am 17. Februar 2013 erfolgen.
Während der Anflugphase wird das CIRS die Nachtseite des Titan abtasten und Daten über die in der Stratosphäre herrschenden Temperaturen sammeln. Außerdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den verschiedenen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.
Während der Phase der dichtesten Annäherung soll schließlich das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) speziell die Oberfläche des Titan untersuchen. Eines der Hauptziele der Beobachtungen stellt dabei eine Oberflächenstruktur namens Mackay Lacus dar. Hierbei handelt es sich um einen in der Nordpolregion des Titan gelegenen, durchschnittlich etwa 180 Kilometer durchmessenden See aus flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen, welcher im Juli 2006 durch Beobachtungen mit dem RADAR-Instrument Cassinis entdeckt wurde.
Durch die VIMS-Daten, so die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, könnten sich neue Erkenntnisse über die Tiefe dieses Methansees ergeben. Weitere Beobachtungsziele des VIMS sind die Region Tortola Facula, ein Gebiet mit einer auffällig unebenen Oberfläche im nordwestlichen Bereich des Sandmeeres Shangri La, und der südlich von Tortola gelegene Impaktkrater Santorini Facula.
Während der Abflugsphase wird das CIRS seine Temperaturmessungen fortsetzen. Parallel dazu wird auch das VIMS den Titan weiter abtasten und dabei globale Aufnahmen in unterschiedlichen Auflösungen anfertigen. All diese Aktivitäten sollen durch begleitende Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt werden, welche dabei speziell die im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes erkennbaren Wolkenformationen in der Titanatmosphäre dokumentieren soll.
Für den 2. Dezember sind weitere Beobachtungen des Saturn vorgesehen. Hierbei soll die WAC-Kamera im Rahmen von vier kurzen Beobachtungskampagnen unter der Verwendung von verschiedenen Kamerafiltern speziell die dortigen Wolkenformationen abbilden. Weitere für diesen Tag geplante Beobachtungen dienen der astrometrischen Beobachtung verschiedener kleinerer Monde des Saturn. Hierbei sollen die bisher bekannten Parameter von deren jeweiligen Umlaufbahnen noch näher bestimmt werden.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, Cornell University)
Ebenfalls für den 2. Dezember ist eine Beobachtung des A-Ringes des Saturn vorgesehen. Mit den geplanten Aufnahmen sollen zum wiederholten Mal sogenannte “Propellerstrukturen” in diesem Ring dokumentiert werden. Bei diesen entfernt 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.
Am 3. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 11:59 MEZ in einer Entfernung von rund 1,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 176. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 177 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. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann aufgebrachten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.
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