Am 17. Juni 2012 beginnt der 169. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Planeten Saturn. Neben der Untersuchung der Saturnatmosphäre und des Ringsystems gilt das wissenschaftliche Interesse dabei speziell den Monden Titan und Tethys.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am morgigen Tag, dem 17. Juni 2012, wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:46 MESZ 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 2,83 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 169. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn über eine Inklination von 21,1 Grad. Bis Mitte 2013 soll die Neigung der Umlaufbahn im Rahmen verschiedener Passagen an dem Saturnmond Titan in mehreren Schritten auf fast 62 Grad erhöht werden. Dieser Flugverlauf ermöglicht den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern bis zum März 2015 eine detaillierte Untersuchung der Polarregionen des Saturn. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde zukünftig in seiner “Gesamtheit” besser erfasst werden können als dies seit dem Oktober 2009 möglich war.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
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 24 Tage dauernden Orbits Nummer 169, er trägt die Bezeichnung “Rev 168”, insgesamt 38 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die ISS-Kamera wird den wissenschaftlichen Betrieb während des neuen Orbits bereits am 18. Juni aufnehmen.
Das Ziel dieser Beobachtung wird die nördliche Saturnhemisphäre und das immer noch dort befindliche, mittlerweile aber deutlich abgeschwächte Sturmgebiet sein. Bis zum 10. Juli 2012 sind insgesamt 16 dieser jeweils nur wenige Minuten andauernde Saturn-Beobachtungssequenzen vorgesehen, mit denen die aktuelle Ausdehnung und Entwicklung des Sturmgebietes dokumentiert werden soll.
Im Anschluss an diese erste “Sturmbeobachtungskampagne” wird der größte der Saturnmonde, der 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan, in den Fokus der ISS-Kamera gelangen. Auch diese aus einer Entfernung von rund 3,84 Millionen Kilometern Entfernung erfolgende Aufnahmesequenz dient der Beobachtung des Wettergeschehens. Die Kamera soll dabei die obersten Atmosphärenschichten des Titan abbilden. Aufgrund der Veränderungen in eventuell zu beobachtenden Wolkenstrukturen lassen sich so zum Beispiel die gegenwärtig vorherrschenden Windströmungen und -geschwindigkeiten ermitteln.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am 19. Juni sollen mehrere der kleineren, inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen ihrer jeweiligen Umlaufbahnen führen kann.
Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde Atlas, Anthe, Prometheus, Janus, Pan, Pallene, Telesto, Helene und Calypso besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne wird am 25. Juni die Monde Prometheus, Pan, Daphnis, Janus, Methone, Polydeuces, Pallene, Telesto, Epimetheus, Atlas, Anthe, Calypso, Helene und Pandora zum Ziel haben.
Zwischen diesen Beobachtungssequenzen wird die ISS-Kamera am 22. und 23. Juni auf den kleinen, äußeren Saturnmond Ymir ausgerichtet und diesen aus einer Entfernung von rund 15,3 Millionen Kilometern über einen Zeitraum von 37 Stunden mehrfach abbilden. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von etwa 18 Kilometern und seiner relativ hohen mittleren Dichte von 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter, welche auf eine Zusammensetzung aus Wassereis mit einem hohen Anteil an Silikatgestein hindeutet, ist über den erst im Jahr 2000 entdeckten Mond Ymir 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.
Am 24. und 25. Juni steht außerdem das Ringsystem des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Am 24. Juni soll die WAC-Kamera dabei verschiedene Speichenstrukturen des B-Ringes abbilden. Für den darauf folgenden Tag ist eine Beobachtung des F-Ringes vorgesehen. Hierbei werden sich verschiedenen Moonlets und die durch sie verursachten Mini-Jets durch das Aufnahmefeld der NAC-Kamera bewegen.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am 27. Juni wird Cassini einen nicht gesteuerten Vorbeiflug an dem Mond Titan absolvieren und dessen südliche Hemisphäre um 08:58 MESZ in einer Entfernung von 458.662 Kilometern passieren. Im Rahmen des Vorbeifluges ist eine 15-stündige Beobachtung mit dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS) vorgesehen. Das CIRS soll dabei einen über dem Südpol des Titan befindlichen Wolkenwirbel näher untersuchen. Außerdem soll das Spektrometer dazu eingesetzt werden, um die Menge und Verteilung von Nitrilen – einer aus Kohlenstoff und Stickstoff bestehenden organischen Verbindung – in der Titanatmosphäre zu bestimmen. Die ISS-Kamera wird die Arbeit des CIRS durch ergänzende Fotoaufnahmen unterstützen.
Am 29. Juni wird die Raumsonde um 02:27 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des 169. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini 245.240 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Während dieser Flugphase gilt das spezielle Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler dem 1.062 Kilometer durchmessenden Mond Tethys, welcher bereits drei Stunden und 18 Minuten zuvor im Rahmen eines ebenfalls nicht zielgerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 68.480 Kilometern passiert und durch die ISS-Kamera abgebildet werden wird. Parallel dazu wird erneut das CIRS eingesetzt, um speziell die nördliche Hemisphäre des Mondes zu untersuchen.
Im Anschluss an den Tethys-Vorbeiflug wird sich das Interesse wieder dem Ringsystem des Saturn zuwenden. Ein weiteres Instrument der Raumsonde, das UVIS-Spektrometer, soll dabei zusammen mit der ISS-Kamera den Stern Kappa Canis Majoris im Sternbild Großer Hund (lat. Canis Major) beobachten, welcher während dieser Aufnahmen gerade durch die Einzelringe des F-Ringes des Saturn bedeckt werden wird. Durch die sich bei dieser Okkultation ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve des Sterns 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. Außerdem soll die ISS-Kamera nach bisher unentdeckten Moonlets im Bereich der zwischen den Ringen B und A gelegenen Cassini-Teilung Ausschau halten.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Für die folgenden Tage sind neben weiteren Abbildungen der verschiedenen Saturnringe erneut mehrere Beobachtungen des Titan vorgesehen, welcher dabei aus Entfernungen von mehr als 1,75 Millionen Kilometern abgebildet werden soll. Neben der Dokumentation des Wettergeschehens in der Atmosphäre dienen diese Aufnahmen auch der Untersuchung der bisher bekannten Methan-Seen auf der Titanoberfläche und der Suche nach weiteren Seen. Das besondere Interesse gilt dabei einer relativ dunkel erscheinenden Formation südöstlich der Region Mindanao Facula, welche in der Vergangenheit bereits mehrfach durch das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) abgebildet wurde. Hierbei könnte es sich ebenfalls um einen mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten See handeln.
Am 11. Juli 2012 wird Cassini um 01:45 MESZ in einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 169. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbits Nummer 170 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems des Saturn vorgesehen. Außerdem wird am 24. Juli ein gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan erfolgen, welcher dabei in einer Entfernung von rund 1.012 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde passiert werden wird.
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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