Cassinis Saturn-Orbit Nummer 146

Am heutigen Tag beginnt der mittlerweile 146. Orbit der Raumsonde Cassini um den Planeten Saturn. Das Augenmerk der Raumsonde wird während dieses 24 Tage dauernden Umlaufs fast ausschließlich auf den Saturn und seinen Mond Titan gerichtet sein.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society.

NASA, JPL, SSI
Auf 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)

Am heutigen 10. Februar 2011 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt der größten Entfernung zum Saturn. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Cassini in einer Entfernung von etwa 2,61 Millionen Kilometer zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt zugleich ihren 146. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde befindet sich gegenwärtig in einem Orbit, welcher fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie der Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde verläuft.

Der gegenwärtige Umlauf wird fast ausschließlich dazu genutzt werden, den Ringplaneten und den größten der 62 bisher bekannten Saturnmonde, den etwa 5.150 Kilometer durchmessende Titan, mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen und aus unterschiedlichen Entfernungen mit der ISS-Kamera der Raumsonde abzubilden. Deshalb wird dieser auch als “REV 145” titulierte Umlauf von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern als die “große Saturn- und Titan-Show” bezeichnet. Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke am 15. Februar, dieses als “short engine burn” bezeichnete Manöver dient einer Kurskorrektur der Sonde, beginnen die wissenschaftlichen Aktivitäten am 18. Februar. An diesem Tag wird Cassini ein weiteres Mal einen gezielten Vorbeiflug an Titan absolvieren.

Um 20:04 Uhr MEZ wird die Raumsonde dabei die Äquatorregion des Mondes mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 3.650 Kilometern passieren. Während der Hauptphase dieses auch als “T-74” bezeichneten Vorbeifluges wird lediglich das Cassini Plasma Spectrometer (CAPS) auf den Mond ausgerichtet sein und dabei die Interaktion der Magnetosphäre des Saturn mit dem Mond näher untersuchen. Zeitgleich soll auch das Radio Science Subsystem (RSS) eingesetzt werden. Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch von Titan ausgehende gravitative Einflüsse minimal von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichungen machen sich in einem von Cassini ausgestrahlten Radiosignal durch eine Dopplerverschiebung bemerkbar. Durch die RSS-Messungen sollen Informationen über die innere Struktur des Mondes gewonnen werden. Speziell erhoffen sich die Wissenschaftler durch das RSS-Experiment Erkenntnisse über eventuell existierende Heterogenitäten und Massekonzentrationen innerhalb der Lithosphäre des Titan.

NASA, JPL, DLR
Die vier Meter durchmessende Hauptantenne der Raumsonde muss während der RSS-Messungen zur Ermittlung von Schwerkraft-Anomalien direkt auf die Erde ausgerichtet sein.
(Bild: NASA, JPL)

Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die vier Meter durchmessende HG-Antenne der Raumsonde exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Da die wissenschaftlichen Instrumente starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit während der Hauptphase dieses Vorbeifluges nicht möglich, Aufnahmen des Mondes durch die ISS-Kamera zu gewinnen. Das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini wird allerdings Messungen des Composite Infrared Spectrometer (CIRS) fotografisch unterstützen, welche vor und nach den RSS- und CAPS-Messungen erfolgen. Die Kamera soll dabei sowohl die verschiedenen Schichten der oberen Mondatmosphäre als auch einzelne Wolkenformationen abbilden.

Für den 22. Februar ist eine längere Beobachtung des Mondes Siarnaq geplant. Dabei sollen aus einer Entfernung von mehreren Millionen Kilometern verschiedene Einzelaufnahmen dieses lediglich etwa 40 Kilometer durchmessenden Mondes angefertigt werden. Die Beobachtung von Siarnaq ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Trotz der großen Distanz zwischen den Monden und der Raumsonde kann Cassini bei derartigen Beobachtungen wertvolle Daten über deren Ausdehnung, die sich daraus ergebende Gestalt sowie die Dauer der Rotationsperioden der einzelnen Monde sammeln, welche sich aus minimalen Variationen in den beobachteten Lichtkurven ergeben. Zusätzlich werden bei diesen Beobachtungen auch Informationen über die Ausrichtung der Rotationsachsen und die Rotationsrichtung der Monde gewonnen.

NASA, JPL, Space Science Institute, Farbzusammenstellung: Ian Reagan
Das aktuelle Sturmgebiet über der nördlichen Saturnhemisphäre. Die drei Einzelaufnahmen, aus denen dieser Falschfarbenaufnahme zusammengesetzt ist, wurden am 4. Februar 2011 angefertigt. Die ISS-Kamera benutzte dazu einen Infrarot-, einen Grün- und einen Blaufilter.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, Farbzusammenstellung: Ian Reagan)

Bereits am 20. Februar wird Cassini um 14:44 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während ihres 146. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 223.930 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bis zum 6. März sind insgesamt acht jeweils über einen Zeitraum von fünf Stunden anhaltende Beobachtungskampagnen der Saturnatmosphäre vorgesehen. Jede dieser Kampagnen beginnt mit einem Satz von 13 Aufnahmen der WAC-Kamera, welche mit verschiedenen Farbfiltern angefertigt werden. Anschließend bildet die NAC-Kamera alle zehn Minuten die Planetenatmosphäre ab, um so die Geschwindigkeit der Wolken und somit die vorherrschenden Windgeschwindigkeiten ermitteln zu können.

Die für die Planung dieser Fotoaufnahmen verantwortlichen Wissenschaftler erwarten, dabei auch das erst im Dezember 2010 von Amateurastronomen entdeckte Sturmgebiet über der nördlichen Saturnhemisphäre abbilden zu können. Dieser helle und sehr kontrastreiche Sturm hat sich seit seiner ersten Sichtung weiter ausgebreitet und erstreckt sich mittlerweile über eine beachtliche Länge. Speziell bei den Beobachtungen am 5. und 6. März wird die ISS-Kamera genau auf dieses Sturmgebiet zentriert sein. Eingestreut in die Saturnkampagne werden zwischen dem 25. Februar und dem 5. März schließlich noch vier weitere Beobachtungskampagnen von Titan erfolgen, welche ebenfalls das Wettergeschehen zum Ziel haben. Aus Entfernungen zwischen zwei Millionen Kilometern und 3,25 Millionen Kilometern sollen dabei Wolkenformationen über verschiedenen Bereichen der Mondoberfläche abgebildet werden.

Nach zwei weiteren kurzen Zündungen der Triebwerke, welche am 21. Februar und am 1.März erfolgen, wird Cassini schließlich am 6. März erneut die Apoapsis erreichen und den 146. Orbit um den Ringplaneten beenden. Auch während des damit beginnenden Orbits Nummer 147 werden sich die wissenschaftlichen Beobachtungen der Raumsonde in erster Linie auf die beiden größten Objekte innerhalb des Saturnsystems konzentrieren. Zusätzlich erfolgt am 20. März ein nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem etwa 24 Kilometer durchmessenden inneren Mond Telesto. Cassini wird sich dem Mond dabei bis auf eine Entfernung von etwa 10.000 Kilometern nähern.

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