Bereits am 23. August 2012 begann der mittlerweile 172. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Planeten Saturn. Neben der Untersuchung der Saturnatmosphäre gilt das wissenschaftliche Interesse diesmal speziell dem Ringsystem und verschiedenen kleineren Mondes des zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Bereits am 23. August 2012 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18.39 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 2,55 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 172. 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.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, DLR)
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 zukünftig auch wieder in seiner „Gesamtheit“ besser erfasst werden können als dies seit dem Oktober 2009 möglich war.
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 172 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 171“ – insgesamt 35 Beobachtungskampagnen vorgesehen.
Das ISS-Kameraexperiment nahm den wissenschaftlichen Betrieb während des gegenwärtigen Orbits bereits einen Tag nach dem Passieren der Apoapsis auf. Das Ziel dieser Beobachtung der WAC-Kamera war der Saturn, dessen Atmosphäre dabei im Rahmen einer langfristig angelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ über mehrere Minuten hinweg abgebildet wurde. Durch die Abbildung der in der Planetenatmosphäre befindlichen Wolkenformationen und die auch langfristig erfolgende Dokumentation von deren Positionsveränderungen sollen die in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten ermittelt werden.
Bis zum 11. September sind insgesamt 12 dieser jeweils lediglich etwa zwei Minuten andauernden Beobachtungen vorgesehen. Bei weiteren ISS-Beobachtungen des Saturn sollen zudem zwei der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) und das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) eingesetzt werden.
Am 3.September wird Cassini schließlich um 09:39 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 172, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 287.180 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Während dieser Phase des aktuellen Saturnumlaufs werden sich die abbildenden Instrumente der Raumsonde auf den Saturnmond Enceladus richten. Das Ziel dieser Beobachtungskampagne besteht darin, die von den in der Südpolregion des Mondes gelegenen „Tigerstreifen“ ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abzubilden und eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen zu dokumentieren.
Ebenfalls in diesem Zeitraum werden die WAC-Kamera und das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS) auf die nördliche Hemisphäre des Saturn gerichtet und dessen Atmosphäre im Bereich des 35. nördlichen Breitengrades im Detail abbilden.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am darauf folgenden Tag wird sich die ISS-Kamera schließlich auf den größten der Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, richten. Aus einer Entfernung von rund 2,05 Millionen Kilometern soll auch dessen Atmosphäre und die eventuell zu diesem Zeitpunkt vorhandenen Wolkenstrukturen abgebildet werden. Das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler wird sich dabei auf die in der Äquatorregion gelegene Region Fensal-Aztlan konzentrieren. Am 7. September sollen diese Beobachtungen aus einer Entfernung von dann 2,31 Millionen Kilometern wiederholt werden, wobei sich die Kamera dann auf die östliche Region des Xanadu-Dünenfeldes richten wird. Außerdem sollen bei diesen Beobachtungen auch die in der oberen Titanatmosphäre gelegenen Dunstschichten und deren eventuelle Veränderungen näher untersucht werden.
Im Anschluss an die Beobachtungssequenz vom 7. September wird die ISS-Kamera auf den kleinen, äußeren Saturnmond Bestla ausgerichtet und diesen über einen Zeitraum von mehreren 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. Vergleichbare Beobachtungssequenzen für Bestla sind für den 8. und 9. September vorgesehen.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)
Am 8. September sollen zudem mehrere der kleineren, inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser nur wenige Kilometer durchmessenden 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 Pandora, Epimetheus, Anthe, Pan, Prometheus, Pallene, Helene, Daphnis, Methone und Atlas 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.
Zum Abschluss des Orbits Nummer 172 steht schließlich erneut der Mond Titan auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Zwischen dem 10. und dem 13. September wird die ISS-Kamera die südliche, vom Saturn abgewandte Hemisphäre des zu diesen Zeitpunkten nur zur Hälfe von der Sonne beschienenen Mondes aus Entfernungen von 1,49 bis hin zu 1,73 Millionen Kilometern abbilden. Auch bei diesen Aufnahmen steht primär die Dokumentation der Titanatmosphäre im Fokus des wissenschaftlichen Interesses.
Am 14. September 2012 wird Cassini um 1.17 Uhr MESZ in einer Entfernung von rund 2,6 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 172. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 173 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphärenschichten des Saturn vorgesehen. Zudem wird die Raumsonde am 26. September dem Mond Titan einen weiteren Besuch abstatten und diesen im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges in einer Entfernung von 956 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde passieren.
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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