Quelle: NASA, JPL, SWRI, 12. Dezember 2024.

12. Dezember 2024 – Wissenschaftler der NASA-Mission Juno am Jupiter haben entdeckt, dass die Vulkane auf dem Jupitermond Io wahrscheinlich jeweils von einer eigenen Kammer mit heißem Magma gespeist werden und nicht von einem Ozean aus Magma. Diese Entdeckung löst ein 44 Jahre altes Rätsel über die unterirdischen Ursprünge der auffälligsten geologischen Merkmale des Mondes.

Ein Artikel über den Ursprung des Vulkanismus auf Io wurde am Donnerstag, dem 12. Dezember, in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht, und die Ergebnisse sowie weitere wissenschaftliche Erkenntnisse über Io wurden während einer Pressekonferenz in Washington auf der Jahrestagung der American Geophysical Union, der größten Versammlung von Erd- und Weltraumwissenschaftlern des Landes, diskutiert.

Io ist etwa so groß wie der Erdmond und gilt als der vulkanisch aktivste Körper in unserem Sonnensystem. Der Mond beherbergt schätzungsweise 400 Vulkane, die in scheinbar ununterbrochenen Eruptionen Lava und Rauchfahnen ausstoßen, die zur Bedeckung der Mondoberfläche beitragen.

Obwohl der Mond am 8. Januar 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurde, wurde vulkanische Aktivität dort erst 1979 entdeckt, als die Bildwissenschaftlerin Linda Morabito vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien zum ersten Mal eine Vulkanfahne auf einem Bild der Raumsonde Voyager 1 der Agentur identifizierte.

„Seit Morabitos Entdeckung haben sich die Planetenforscher gefragt, wie die Vulkane von der Lava unter der Oberfläche gespeist werden“, so Scott Bolton, leitender Forscher von Juno am Southwest Research Institute in San Antonio. „Gab es einen flachen Ozean aus weißglühendem Magma, der die Vulkane speiste, oder war ihre Quelle eher lokal begrenzt? Wir wussten, dass die Daten der beiden sehr nahen Vorbeiflüge von Juno uns Aufschluss über die Funktionsweise dieses geplagten Mondes geben könnten.“

Die Raumsonde Juno flog im Dezember 2023 und im Februar 2024 extrem nah an Io vorbei und kam dabei bis auf etwa 1.500 Kilometer an die Oberfläche des pizzaähnlichen Mondes heran. Während dieser Annäherungen kommunizierte Juno mit dem Deep Space Network der NASA und sammelte hochpräzise Doppler-Daten, die zur Messung der Schwerkraft von Io verwendet wurden, indem man verfolgte, wie diese die Beschleunigung der Sonde beeinflusste. Was die Mission bei diesen Vorbeiflügen über die Schwerkraft des Mondes erfuhr, führte zu der neuen Veröffentlichung, da sie mehr Details über die Auswirkungen eines Phänomens namens Tidal Flexing enthüllte.

Prinz der jovianischen Gezeiten

Io ist dem Riesen Jupiter extrem nahe, und seine elliptische Umlaufbahn lässt ihn alle 42,5 Stunden einmal um den Gasriesen herumschwingen. Mit der Entfernung ändert sich auch die Anziehungskraft des Jupiters, was dazu führt, dass der Mond unaufhörlich gequetscht wird. Das Ergebnis: ein extremer Fall von Gezeitenbiegung – Reibung durch Gezeitenkräfte, die im Inneren Wärme erzeugt.

„Diese ständige Verformung erzeugt immense Energie, die Teile des Inneren von Io buchstäblich zum Schmelzen bringt“, so Bolton. „Wenn Io einen globalen Magma-Ozean hat, wussten wir, dass die Signatur seiner Gezeitenverformung viel größer sein würde als bei einem starren, überwiegend festen Inneren. Abhängig von den Ergebnissen der Juno-Sondierung des Schwerefelds von Io könnten wir also feststellen, ob sich unter der Oberfläche ein globaler Magmaozean verbirgt.“

Das Juno-Team verglich die Doppler-Daten der beiden Vorbeiflüge mit den Beobachtungen früherer Missionen der Agentur zum Jupitersystem und von Bodenteleskopen. Sie fanden Gezeitendeformationen, die darauf schließen lassen, dass es auf Io keinen flachen globalen Magmaozean gibt.

„Die Entdeckung von Juno, dass die Gezeitenkräfte nicht immer einen globalen Magmaozean erzeugen, veranlasst uns nicht nur dazu, unser Wissen über das Innere von Io zu überdenken“, sagte der Hauptautor Ryan Park, ein Juno-Ko-Investigator und Leiter der Solar System Dynamics Group am JPL. „Es hat Auswirkungen auf unser Verständnis anderer Monde, wie Enceladus und Europa, und sogar auf Exoplaneten und Supererden. Unsere neuen Erkenntnisse bieten die Möglichkeit, unser Wissen über die Entstehung und Entwicklung von Planeten zu überdenken.“

Es gibt noch mehr Wissenschaft am Horizont. Am 24. November unternahm die Sonde ihren 66. wissenschaftlichen Vorbeiflug an den geheimnisvollen Wolken des Jupiters. Die nächste Annäherung an den Gasriesen wird am 27. Dezember um 12:22 Uhr EST stattfinden. Zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs, wenn Junos Umlaufbahn dem Zentrum des Planeten am nächsten ist, wird sich die Sonde etwa 3.500 Kilometer (2.175 Meilen) über den Wolken des Jupiters befinden und seit ihrem Eintritt in die Umlaufbahn des Gasriesen im Jahr 2016 645,7 Millionen Meilen (1,039 Milliarden Kilometer) zurückgelegt haben.

Mehr über Juno

JPL, eine Abteilung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, leitet die Juno-Mission im Auftrag des Hauptforschers Scott Bolton vom Southwest Research Institute in San Antonio. Juno ist Teil des NASA-Programms New Frontiers, das vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, für das Science Mission Directorate der Behörde in Washington geleitet wird. Die italienische Raumfahrtbehörde (ASI) hat den Jovian InfraRed Auroral Mapper finanziert. Lockheed Martin Space in Denver baute und betreibt die Sonde. Verschiedene andere Einrichtungen in den USA haben mehrere der anderen wissenschaftlichen Instrumente auf Juno zur Verfügung gestellt.

Weitere Informationen über Juno finden Sie unter: https://science.nasa.gov/mission/juno

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Juno – Mission beim Jupiter

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Quelle: NASA, JPL, ISRO, 4. November 2024.

Pasadena, 4, November 2024 – Ein wenig Hintergrund zur Mission

Voyager ist eine NASA-Mission, die aus zwei verschiedenen Raumsonden besteht, Voyager 1 und 2, die am 5. September 1977 bzw. am 20. August 1977 ins All starteten. In den Jahrzehnten nach dem Start unternahmen die beiden Sonden eine große Tour durch unser Sonnensystem und untersuchten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – einer der ersten Versuche der NASA, die Geheimnisse des Universums zu erforschen. Diese beiden Sonden wurden später die ersten Raumfahrzeuge, die im interstellaren Raum operierten – dem Raum außerhalb der Heliosphäre, der Blase aus Sonnenwind und Magnetfeldern, die von der Sonne ausgeht. Voyager 1 war die erste, die 2012 in den interstellaren Raum eindrang, gefolgt von Voyager 2 im Jahr 2018.

Heute fliegt Voyager nicht nur weiter, weil sie es kann, sondern auch, weil sie noch immer an der Erforschung des interstellaren Raums, der Heliosphäre und der Wechselwirkung zwischen beiden arbeiten kann. „Wir würden die Voyager- Mission nicht weiterführen, wenn sie keine wissenschaftlichen Daten liefern würde“, sagt Suzanne Dodd, die derzeitige Projektleiterin der Mission und Direktorin des Interplanetarischen Netzwerks am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Doch nach Milliarden von Kilometern und Jahrzehnten bahnbrechender wissenschaftlicher Erforschung war diese wegweisende interstellare Reise nicht ohne Prüfungen. Was ist also das Erfolgsgeheimnis der Voyager?

Kurz gesagt: Vorbereitung und Kreativität.

Wir haben sie so konzipiert, dass sie nicht versagen

Laut John Casani, Voyager-Projektleiter von 1975 bis zum Start 1977, „haben wir sie nicht für eine Lebensdauer von 30 oder 40 Jahren entwickelt, sondern um nicht zu versagen“.

Ein wichtiger Faktor für die Langlebigkeit der Mission ist die Redundanz. Die Komponenten von Voyager wurden nicht nur mit Sorgfalt entwickelt, sondern auch in zweifacher Ausführung gebaut.

Laut Dodd wurde bei der Konstruktion von Voyager „fast alles redundant ausgelegt. Zwei Raumfahrzeuge zu haben – das ist Redundanz“.

„Wir haben sie nicht entworfen, um 30 oder 40 Jahre zu überleben, sondern um nicht zu versagen“.

John Casani Voyager-Projektleiter, 1975-1977

Eine hochmoderne Energiequelle

Die beiden Voyager-Raumsonden verdanken ihre Langlebigkeit auch ihrer zuverlässigen Energiequelle.

Jede Sonde ist mit drei thermoelektrischen Radioisotopen-Generatoren ausgestattet. Diese nuklearen „Batterien“ wurden ursprünglich vom US-Energieministerium im Rahmen des Programms „Atoms for Peace“ (Atome für den Frieden) entwickelt, das von Präsident Eisenhower im Jahr 1955 erlassen wurde. Im Vergleich zu anderen damaligen Energieoptionen – wie der Solarenergie, die nicht die Kapazität hatte, um über den Mars hinaus zu funktionieren – haben diese Generatoren es der Voyager ermöglicht, viel weiter ins All vorzudringen.

Die Stromgeneratoren der Voyager bringen die Mission weiter als je zuvor, aber sie erzeugen auch jedes Jahr weniger Strom, so dass die Instrumente mit der Zeit abgeschaltet werden müssen, um Energie zu sparen.

Kreative Lösungen

Als eine Mission, die an den äußersten Rändern der Heliosphäre und darüber hinaus operiert hat, musste Voyager eine ganze Reihe von Herausforderungen bewältigen. Da die Sonde nun im interstellaren Raum mit Software und Hardware aus den 1970er Jahren arbeitet, erfordern die Probleme der Voyager kreative Lösungen.

Ehemaliges Missionspersonal, das in den ersten Tagen an Voyager gearbeitet hat, ist sogar aus dem Ruhestand zurückgekehrt, um mit dem neuen Missionspersonal zusammenzuarbeiten und nicht nur große Probleme zu lösen, sondern auch wichtiges Missions-Know-how an die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren weiterzugeben.

„Aus meiner Sicht als Projektleiter ist es wirklich sehr aufregend zu sehen, wie sich junge Ingenieure für die Arbeit an Voyager begeistern. Sie nehmen die Herausforderungen einer alten Mission an und arbeiten Seite an Seite mit einigen der Experten, den Leuten, die das Raumschiff gebaut haben“, sagte Dodd. „Sie wollen voneinander lernen.“

Gerade in den letzten Jahren hat das Voyager-Projekt die Kreativität des Missionsteams mit einer Reihe von komplexen Problemen auf die Probe gestellt. Kürzlich verstopfte eine Treibstoffleitung in den Triebwerken von Voyager 1, die die Ausrichtung und Richtung des Raumschiffs steuern. Die Triebwerke ermöglichen es der Sonde, ihre Antennen auszurichten, und sind entscheidend für die Aufrechterhaltung der Kommunikation mit der Erde. Durch sorgfältige Koordination gelang es dem Missionsteam, das Raumfahrzeug per Fernsteuerung auf einen anderen Satz von Triebwerken umzuschalten.

Diese Art von Reparaturen sind besonders schwierig, da ein Funksignal etwa 22 ½ Stunden braucht, um Voyager 1 von der Erde aus zu erreichen, und weitere 22 ½ Stunden, um zurückzukehren. Signale von und zu Voyager 2 benötigen jeweils etwa 19 Stunden.

Die interstellare Zukunft der Voyager-Sonden

Dieser kurze Blick hinter den Vorhang beleuchtet die Geschichte der Voyager und ihre Erfolgsgeheimnisse.

Die Voyager-Sonden könnten noch bis in die späten 2020er Jahre in Betrieb sein. Im Laufe der Zeit wird die Fortsetzung des Betriebs immer schwieriger, da die Leistung der Mission jedes Jahr um 4 Watt abnimmt und die beiden Raumsonden mit abnehmender Leistung abkühlen werden. Außerdem könnten unerwartete Anomalien mit zunehmendem Alter die Funktionalität und Langlebigkeit der Mission beeinträchtigen.

Mit dem Fortschreiten der Mission baut das Voyager-Team sein Vermächtnis kreativer Problemlösung und Zusammenarbeit weiter aus, während die beiden interstellaren Reisenden unser Verständnis des riesigen und geheimnisvollen Kosmos, in dem wir leben, weiter vertiefen.

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Voyager / Pioneer 10 + 11

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Quelle: NASA, 14. Oktober 2024

Washington, 14. Oktober 2024 – Europa Clipper ist das größte Raumschiff, das die NASA je für eine Mission zu einem anderen Planeten gebaut hat, und die erste NASA-Mission zur Erforschung einer Ozeanwelt außerhalb der Erde. Die Sonde wird 2,9 Milliarden Kilometer (1,8 Milliarden Meilen) auf einer Flugbahn zurücklegen, die die Schwerkraftwirkung eines nahen Vorbeiflugs nutzt, um in vier Monaten zunächst den Mars zu erreichen und dann für einen weiteren Vorbeiflug im Jahr 2026 zur Erde zurückzukehren. Nach dem Beginn der Umkreisung des Jupiters im April 2030 wird die Sonde 49 Mal an Europa vorbeifliegen.

„Herzlichen Glückwunsch an unser Europa-Clipper-Team für den Beginn der ersten Reise zu einer Ozeanwelt jenseits der Erde“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „Die NASA ist weltweit führend in der Erforschung und Entdeckung, und die Europa Clipper-Mission ist nicht anders. Durch die Erforschung des Unbekannten wird Europa Clipper uns helfen, besser zu verstehen, ob es nicht nur in unserem Sonnensystem, sondern auch auf den Milliarden von Monden und Planeten jenseits unserer Sonne Leben geben könnte.“

Etwa fünf Minuten nach dem Start zündete die zweite Stufe der Rakete, und die Nutzlastverkleidung, d. h. der Nasenkonus der Rakete, öffnete sich und gab den Blick auf Europa Clipper frei. Etwa eine Stunde nach dem Start trennte sich das Raumfahrzeug von der Rakete. Die Bodenkontrolleure empfingen kurz darauf ein Signal, und um 13.13 Uhr wurde eine Zwei-Wege-Kommunikation mit der Deep Space Network-Einrichtung der NASA in Canberra, Australien, hergestellt. Die Missionsteams feierten, da die ersten Telemetrieberichte zeigten, dass Europa Clipper in gutem Zustand ist und wie erwartet funktioniert.

„Wir könnten nicht aufgeregter sein für die unglaublichen und noch nie dagewesenen wissenschaftlichen Ergebnisse, die die Europa Clipper-Mission der NASA in den kommenden Generationen liefern wird“, sagte Nicky Fox, Associate Administrator, Science Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington. „Alles in der NASA-Wissenschaft ist miteinander verbunden, und die wissenschaftlichen Entdeckungen von Europa Clipper werden auf dem Vermächtnis aufbauen, das unsere anderen Missionen zur Erforschung des Jupiters – einschließlich Juno, Galileo und Voyager – bei der Suche nach bewohnbaren Welten jenseits unseres Heimatplaneten geschaffen haben.“

Das Hauptziel der Mission ist es, festzustellen, ob auf Europa Bedingungen herrschen, die Leben ermöglichen könnten. Europa ist etwa so groß wie unser eigener Mond, aber sein Inneres ist anders. Informationen der Galileo-Mission der NASA aus den 1990er Jahren lieferten deutliche Hinweise darauf, dass sich unter dem Eis von Europa ein riesiger, salziger Ozean befindet, der mehr Wasser enthält als alle Ozeane der Erde zusammen. Die Wissenschaftler haben auch Hinweise darauf gefunden, dass Europa unter seiner Oberfläche organische Verbindungen und Energiequellen beherbergen könnte.

Wenn die Mission feststellt, dass Europa lebensfreundlich ist, könnte dies bedeuten, dass es mehr bewohnbare Welten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus gibt, als man sich vorstellen kann.

„Wir sind begeistert, Europa Clipper auf den Weg zu schicken, um eine potenziell bewohnbare Ozeanwelt zu erforschen, und danken unseren Kollegen und Partnern, die so hart gearbeitet haben, um uns zu diesem Tag zu bringen“, sagte Laurie Leshin, Direktorin des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Europa Clipper wird zweifelsohne erstaunliche wissenschaftliche Ergebnisse liefern. Auch wenn es immer bittersüß ist, etwas, an dem wir jahrelang gearbeitet haben, auf die lange Reise zu schicken, wissen wir, dass dieses bemerkenswerte Team und die Raumsonde unser Wissen über unser Sonnensystem erweitern und künftige Forschungen inspirieren werden.“

Im Jahr 2031 wird die Sonde mit ihren Vorbeiflügen an Europa beginnen, die der Wissenschaft gewidmet sind. Europa Clipper nähert sich der Oberfläche bis auf 25 Kilometer und ist mit neun wissenschaftlichen Instrumenten und einem Schwerkraftexperiment ausgestattet, darunter ein eisdurchdringendes Radar, Kameras und ein Wärmeinstrument, mit dem sich Bereiche mit wärmerem Eis und etwaige kürzliche Wasserausbrüche aufspüren lassen. Es handelt sich um die anspruchsvollste Gruppe von wissenschaftlichen Instrumenten, die die NASA je zum Jupiter geschickt hat, und sie werden zusammenarbeiten, um mehr über die Eishülle, die dünne Atmosphäre und das tiefe Innere des Mondes zu erfahren.

Um diese Instrumente bei dem schwachen Sonnenlicht, das den Jupiter erreicht, mit Energie zu versorgen, trägt Europa Clipper auch die größten Solargeneratoren, die die NASA je für eine interplanetare Mission eingesetzt hat. Mit ausgefahrenen Solarzellen überspannt die Sonde 30,5 Meter (100 Fuß) von Ende zu Ende. Mit Treibstoff beladen wiegt es etwa 5.900 Kilogramm (13.000 Pfund).

Insgesamt haben mehr als 4.000 Menschen an der Europa Clipper-Mission mitgewirkt, seit sie 2015 offiziell genehmigt wurde.

„Während Europa Clipper seine Reise antritt, denke ich an die unzähligen Stunden des Engagements, der Innovation und der Teamarbeit, die diesen Moment möglich gemacht haben“, sagte Jordan Evans, Projektmanager am NASA JPL. „Dieser Start ist nicht nur das nächste Kapitel in unserer Erforschung des Sonnensystems, sondern auch ein Sprung zur Entdeckung der Geheimnisse einer anderen Ozeanwelt, angetrieben von unserer gemeinsamen Neugier und der ständigen Suche nach einer Antwort auf die Frage ‚Sind wir allein?’“

Mehr über Europa Clipper
Die drei wichtigsten wissenschaftlichen Ziele von Europa Clipper sind die Bestimmung der Dicke der Eishülle des Mondes und seiner Wechselwirkungen mit dem darunter liegenden Ozean, die Untersuchung seiner Zusammensetzung und die Charakterisierung seiner Geologie. Die detaillierte Erforschung von Europa wird den Wissenschaftlern helfen, das astrobiologische Potenzial bewohnbarer Welten außerhalb unseres Planeten besser zu verstehen.

Unter der Leitung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, leitet das NASA JPL die Entwicklung der Europa-Clipper-Mission in Partnerschaft mit dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Der Hauptkörper des Raumfahrzeugs wurde vom APL in Zusammenarbeit mit dem NASA JPL und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, und dem Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, entwickelt. Das Planetary Missions Program Office in Marshall ist für das Programmmanagement der Europa Clipper-Mission zuständig.

Das bei der NASA Kennedy angesiedelte Launch Services Program der NASA verwaltete den Startservice für das Europa Clipper-Raumschiff.

Weitere Informationen über die Europa-Clipper-Mission der NASA finden Sie hier:

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa auf FH (B1064.6/B1089.1/B1065.6)

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Quelle: NASA, 12. Oktober 2024

Pasadena, 12. Oktober 2024 – Tief unten, in einem Ozean unter seiner Eiskruste, könnte der Jupitermond Europa gemäßigt und nährstoffreich sein, eine ideale Umgebung für eine Form von Leben – was Wissenschaftler als „bewohnbar“ bezeichnen würden. Die Europa-Clipper-Mission der NASA will das herausfinden.

Die langgestreckte Umlaufbahn von Europa Clipper um den Jupiter minimiert die Strahlenbelastung des Raumschiffs und ermöglicht es ihm, nahe an Europa vorbeizufliegen. Mit Hilfe einer beeindruckenden Reihe von Instrumenten werden die Wissenschaftler bei jedem der 49 Vorbeiflüge der Mission „sehen“ können, wie dick die Eishülle des Mondes ist, und ein tieferes Verständnis für den riesigen Ozean darunter gewinnen. Sie werden eine Bestandsaufnahme des Materials auf der Oberfläche machen, das von unten heraufgekommen sein könnte, nach den Fingerabdrücken organischer Verbindungen suchen, die die Bausteine des Lebens bilden, und Proben von Gasen nehmen, die vom Mond ausgestoßen werden, um Hinweise auf Bewohnbarkeit zu erhalten.

Die Wissenschaftler der Mission werden die Ergebnisse analysieren und unter der gefrorenen Hülle des Mondes nach Anzeichen für eine Wasserwelt suchen, die Leben beherbergen könnte.

„„Es ist wichtig für uns, uns ein Bild davon zu machen, wie dieser fremde Ozean aussieht – die Art von Chemie oder sogar Biochemie, die dort stattfinden könnte“, sagte Morgan Cable, ein Astrobiologe und Mitglied des Europa Clipper-Wissenschaftsteams am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das die Mission leitet.

Untersuchung von Eis

Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die Suche nach den Arten von Salzen, Eis und organischem Material, die die wichtigsten Bestandteile einer bewohnbaren Welt ausmachen. Hier kommt ein Bildgebungsgerät namens MISE (Mapping Imaging Spectrometer for Europa) zum Einsatz. Das MISE arbeitet im Infrarotbereich und zerlegt das reflektierte Licht in verschiedene Wellenlängen, um die entsprechenden Atome und Moleküle zu identifizieren.

Mit dem ebenfalls im Infrarotbereich arbeitenden Instrument E-THEMIS (Europa Thermal Emission Imaging System) soll außerdem versucht werden, potenzielle heiße Stellen in der Nähe der Oberfläche von Europa zu lokalisieren, an denen Fontänen tiefes Ozeanmaterial an die Oberfläche bringen könnten.

Das EIS (Europa Imaging System) hat die Aufgabe, mit einer Schmal- und einer Breitbildkamera detailgenaue Bilder von Europas Oberfläche aufzunehmen. „Die EIS-Kameras werden uns unglaublich hochauflösende Bilder liefern, um zu verstehen, wie sich die Oberfläche von Europa entwickelt hat und weiter verändert“, so Cable.

Gase und Körner

Die Cassini-Mission der NASA entdeckte in der Nähe des Südpols des eisbedeckten Saturnmondes Enceladus eine riesige Wasserdampffahne, die aus mehreren Quellen austrat. Auch Europa könnte neblige Wasserfontänen ausstoßen, die aus seinem Ozean oder aus Reservoirs in seiner Hülle stammen. Das Europa-UVS (Europa Ultraviolet Spectrograph) genannte Instrument von Europa Clipper wird nach Wasserfahnen suchen und kann jedes Material untersuchen, das in den Weltraum entweichen könnte.

Unabhängig davon, ob es auf Europa Fontänen gibt oder nicht, hat die Sonde zwei Instrumente an Bord, mit denen die geringe Menge an Gas- und Staubpartikeln analysiert werden kann, die durch Einschläge von Mikrometeoriten und hochenergetischen Teilchen von der Mondoberfläche ausgestoßen werden: MASPEX (MAss SPectrometer for Planetary EXploration/Europa) und SUDA (SUrface Dust Analyzer) werden die winzigen Materialstücke einfangen, die von der Oberfläche ausgeworfen werden, und sie in geladene Teilchen umwandeln, um ihre Zusammensetzung zu ermitteln.

„Die Raumsonde wird Gas und Körner untersuchen, die von Europa kommen, indem sie ihre Zunge herausstreckt und diese Körner schmeckt und diese Gase einatmet“, so Cable.

Von innen und außen

Die Mission wird auch die äußere und innere Struktur von Europa auf verschiedene Weise untersuchen, da beide weitreichende Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des Mondes haben.

Um Aufschluss über die Dicke der Eishülle und die Existenz eines Ozeans sowie dessen Tiefe und Salzgehalt zu erhalten, wird die Mission das induzierte Magnetfeld des Mondes mit dem ECM (Europa Clipper Magnetometer) messen und diese Daten mit Messungen elektrischer Ströme von geladenen Teilchen, die um Europa herumfließen, kombinieren – Daten, die von PIMS (Plasma Instrument for Magnetic Sounding) geliefert werden.

Darüber hinaus werden die Wissenschaftler mit Hilfe von REASON (Radar for Europa Assessment and Sounding to Near-surface), das bis zu 29 Kilometer tief in die Schale eindringt, nach Details suchen – vom Vorhandensein eines Ozeans bis hin zur Struktur und Topografie des Eises, das selbst eine potenziell bewohnbare Umgebung darstellt. Die Messung der Veränderungen, die Europas Schwerkraft in den Radiosignalen verursacht, soll helfen, die Eisdicke und die Tiefe des Ozeans zu bestimmen.

„Nicht eishaltige Materialien auf der Oberfläche könnten in tiefe, salzhaltige Wassertaschen innerhalb der Eishülle gelangen“, sagte Steve Vance, ein Astrobiologe und Geophysiker, der auch Mitglied des Europa-Clipper-Wissenschaftsteams am JPL ist. „Einige könnten groß genug sein, um als Seen oder zumindest als Teiche angesehen zu werden.

Die Verwendung der gesammelten Daten zur Erstellung umfangreicher Computermodelle der inneren Struktur Europas könnte auch Aufschluss über die Zusammensetzung des Ozeans geben und Schätzungen seines Temperaturprofils ermöglichen, so Vance.

Welche Bedingungen auch immer entdeckt werden, die Ergebnisse werden ein neues Kapitel in der Suche nach Leben jenseits der Erde aufschlagen. „Es ist fast sicher, dass Europa Clipper genauso viele oder mehr Fragen aufwerfen wird, als es beantwortet – eine ganz andere Klasse als die, an die wir in den letzten 25 Jahren gedacht haben“, sagte Vance.

Mehr über Europa Clipper

Die drei wichtigsten wissenschaftlichen Ziele von Europa Clipper sind die Bestimmung der Dicke der Eishülle des Mondes und seiner Wechselwirkungen mit dem darunter liegenden Ozean, die Untersuchung seiner Zusammensetzung und die Charakterisierung seiner Geologie. Die detaillierte Erforschung von Europa wird den Wissenschaftlern helfen, das astrobiologische Potenzial bewohnbarer Welten außerhalb unseres Planeten besser zu verstehen.

Um mehr über die wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Europa Clipper und die Institutionen, die sie zur Verfügung stellen, zu erfahren, besuchen Sie

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/spacecraft-instruments/

Unter der Leitung des Caltech in Pasadena, Kalifornien, leitet das Jet Propulsion Laboratory der NASA die Entwicklung der Europa Clipper Mission in Zusammenarbeit mit dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland, für das Science Mission Directorate der NASA in Washington. Das APL hat den Hauptkörper des Raumfahrzeugs in Zusammenarbeit mit dem JPL und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, dem Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, und dem Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, entwickelt. Das Planetary Missions Program Office in Marshall ist für das Programmmanagement der Europa Clipper-Mission zuständig.

Das Launch Services Program der NASA mit Sitz in Kennedy verwaltet den Startservice für das Europa Clipper-Raumschiff, das mit einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete vom Launch Complex 39A in Kennedy starten wird.

Weitere Informationen über Europa finden Sie hier:

https://science.nasa.gov/mission/europa-clipper/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: Beyond Gravity, 11. Oktober 2024

Wien, 11. Oktober 2024 – Die fünf Milliarden US-Dollar teure NASA-Sonde „Europa Clipper“ soll frühestens am Sonntag, 13. Oktober, vom US-Weltraumbahnhof Kennedy Space Center in Florida an Bord einer SpaceX-Rakete in den Weltraum aufbrechen (Hinweis der RN-Redaktion: Start verschoben auf voraussichtlich Montag 14. Oktober 2024). Der genaue Starttermin wird möglichst bald festgelegt, derzeit ist der Weltraumbahnhof nach dem Hurrikan Milton noch geschlossen. Die NASA-Sonde wird den Jupitermond „Europa“ auf mögliche Bedingungen für außerirdisches Leben untersuchen. „Vor zwei Jahren startete der Zusammenbau der verschiedenen Einzelteile des Satelliten. Für die Unterstützung dieser Arbeiten hat die NASA wie schon für das weltbekannte James-Webb-Weltraumteleskop erneut auf Technologie aus Österreich gesetzt“, sagt Kurt Kober, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space). Gebaut wurde die Raumsonde vom NASA Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Kalifornien. Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems und hat insgesamt 95 bekannte Monde.

Wiener Technologie drehte NASA-Raumsonde

„Eine Spezialvorrichtung aus Wien drehte und wendete die NASA-Raumfahrtsonde bei den Arbeiten auf der Erde. Damit konnte der Satellit von allen Seiten von den Ingenieuren bearbeitet werden“, erklärt Wolfgang Pawlinetz, Leiter des Thermal- und Mechanismengeschäfts von Beyond Gravity Austria. Auch für den Transport von der Produktionsstätte in Kalifornien zum Weltraumbahnhof in Florida kam rot-weiß-rote Technologie zum Einsatz, ergänzt Pawlinetz: „Unser Spezialcontainer mit maßgeschneiderter Dämpfungs- und Klimatechnik sorgte dafür, dass der Satellit während des Transports bestmöglich geschützt war. Das alles passierte unter höchsten Reinheitsbedingungen, um jegliche Verschmutzung und damit Beschädigung der Raumsonde zu vermeiden.“

Mehr als 60 Satellitencontainer ausgeliefert

Insgesamt hat Beyond Gravity bisher mehr als 60 Satellitencontainer an Kunden wie die ESA und die NASA sowie an kommerzielle Kunden wie unter anderem BAE Space Systems oder Maxar geliefert. „Unsere Container werden für ein breites Spektrum von Raumfahrtmissionen eingesetzt, von wissenschaftlichen Missionen über Erdbeobachtungssatelliten bis hin zu kommerziellen Satelliten“, sagt Wolfgang Pawlinetz. Ein Drittel der ausgelieferten Container ging in die USA.

Über Europa Clipper

Außerirdisches Leben könnte laut NASA unter allen möglichen Bedingungen existieren, die sich der Mensch nur schwer vorstellen kann. Die Suche nach außerirdischem Leben ist v.a. an Orten sinnvoll, die ähnliche Bedingungen aufweisen wie unsere Erde: eine Energiequelle, das Vorhandensein bestimmter chemischer Verbindungen und Temperaturen, die die Existenz von flüssigem Wasser ermöglichen. Jupiters Eismond Europa scheint genau so ein Ort zu sein. Europa und seine drei großen Geschwistersatelliten (Io, Ganymed und Callisto) wurden 1610 von dem Astronomen Galileo Galilei entdeckt. (Anmerkung der RN-Redaktion: Die Entdeckung erfolgte zeitgleich durch den Ansbacher Hofastronomen Simon Marius).

Beyond Gravity Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer

Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) mit Sitz in Wien-Meidling ist mit rund 50 Millionen Euro Umsatz (2023) und rund 240 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent. Die Firma ist in Europa Marktführer bei Navigationsempfängern, Thermalisolation und Triebwerkssteuerungsmechanismen für Satelliten sowie in den USA für Spezialtransportsysteme für Satelliten. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen Thermalisolation für Anwendungen auf der Erde, zum Beispiel für Magnetresonanztomographen in der Medizintechnik.

Über Beyond Gravity: 1800 Mitarbeitende

Beyond Gravity mit Hauptsitz in Zürich, Schweiz, beschäftigt rund 1800 Mitarbeitende an 14 Standorten in sieben Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, Portugal, USA und Finnland). Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten. 2023 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 383 Millionen Schweizer Franken. Mehr Informationen unter: www.beyondgravity.com

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

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Quelle: ESA 21. August 2024.

21. August 2024 – Die engste Annäherung an den Mond erfolgte am 19. August um 23:15 Uhr MESZ und führte Juice etwas mehr als 24 Stunden später, um 23:56 Uhr MESZ am 20. August, zur bisher engsten Annäherung an die Erde.

Als Juice gerade einmal 6840 km über Südostasien und dem Pazifik flog, nahm es mit seinen Überwachungskameras an Bord eine Reihe von Bildern auf und sammelte wissenschaftliche Daten mit acht seiner zehn Instrumente.

„Der Vorbeiflug mit Schwerkraftunterstützung war einwandfrei, alles verlief reibungslos, und wir waren begeistert, dass Juice der Erde so nahe kam“, sagt Ignacio Tanco, Raumfahrzeug-Betriebsleiter für die Mission.

Zweck des Vorbeiflugs war es, die Flugbahn von Juice im Weltraum umzulenken, indem die Schwerkraft zunächst des Mondes und dann der Erde genutzt wurden, um die Geschwindigkeit und Richtung des Raumfahrzeugs zu ändern.

Der Vorbeiflug am Mond erhöhte die Geschwindigkeit von Juice um 0,9 km/s relativ zur Sonne und lenkte Juice in Richtung Erde. Der Vorbeiflug an der Erde reduzierte die Geschwindigkeit von Juice um 4,8 km/s relativ zur Sonne und lenkte Juice auf eine neue Flugbahn in Richtung Venus.

Insgesamt wurde Juice durch den Vorbeiflug am Mond und an der Erde um einen Winkel von 100 °, im Vergleich zur Flugbahn vor diesem Vorbeiflug, umgelenkt.

Der von Natur aus riskante Vorbeiflug erforderte eine hochpräzise Echtzeitnavigation, spart der Mission dadurch aber rund 100-150 kg Treibstoff. Im Monat vor dem Vorbeiflug gaben die Betreiber der Raumsonde Juice leichte Anstöße, um sie auf genau die richtige Anflugbahn zu bringen. Danach verfolgten sie Juice zwischen dem 17. und 22. August rund um die Uhr.

Dank eines einwandfreien Ariane-5-Starts im April 2023 hat Juice etwas mehr Treibstoff in den Tanks, um dem Jupiter-Mond Ganymed näher zu kommen als ursprünglich geplant. Der Erfolg des Vorbeiflugs am Mond und an der Erde hat diesen wissenschaftlichen Bonus gesichert.

„Dank der sehr präzisen Navigation durch das Flugdynamik-Team von ESA ist es uns gelungen, nur einen winzigen Bruchteil des Treibstoffs zu verwenden, der für diesen Vorbeiflug reserviert war. Dadurch haben wir mehr Reserven für unerwartete Ereignisse oder um die Wissenschaftsmission zu verlängern, sobald wir Jupiter erreicht haben“, ergänzt Ignacio.

Ein erster Vorgeschmack auf die Wissenschaft im Weltraum
Während das Hauptziel darin bestand, die Flugbahn von Juice zu ändern, bot der Vorbeiflug an Mond und Erde auch eine Gelegenheit, die wissenschaftlichen Instrumente von Juice im Weltraum zu testen: alle zehn Insturmente wurden während des Vorbeiflugs am Mond eingeschaltet, und acht während des Vorbeiflugs an der Erde.

Geplant ist, in den nächsten Wochen Bilder und Spektren zu veröffentlichen, die von einigen der Juice-Instrumente aufgenommen wurden, sobald diese von der Raumsonde heruntergeladen und von den Instrumentenwissenschaftlern ausgewertet wurden. Dazu gehören auch hochauflösende Bilder vom Mond und der Erde, die von Juice ’s wissenschaftlicher Kamera JANUS aufgenommen wurden.

„Der Zeitpunkt und Ort dieses doppelten Vorbeiflugs ermöglicht es uns, das Verhalten der Juice-Instrumente gründlich zu studieren“, erklärt Claire Vallat, Juice-Operationswissenschaftlerin.

„Das alles passierte früh genug auf Juice’s Reise, dass wir die Daten nutzen können, um die Instrumente auf die Ankunft am Jupiter vorzubereiten. Und angesichts dessen, wie gut wir die physikalischen Eigenschaften der Erde, des Mondes und der umgebenden Weltraumumgebung kennen, ist es auch der ideale Ort, um zu verstehen, wie die Instrumente auf ein reales Ziel reagieren.“

Nächster Schritt: Venus
Dieser Vorbeiflug am Mond und an der Erde reduzierte tatsächlich die Energie von Juice und leitete sie in Richtung eines Treffens mit dem Planeten Venus im August 2025 um. Der Vorbeiflug an Venus wird Juice wieder in Richtung Erde bringen; die Sonde wird im September 2026 und im Januar 2029 wieder an unserem Heimatplaneten vorbeifliegen und zwei weitere Boosts gewinnen, bevor sie im Juli 2031 am Jupiter ankommt.

Über Juice
ESA Jupiter-Eismonde-Entdecker, „Juice“, ist die nächste kühne Mission der Menschheit zum äußeren Sonnensystem. Sie wird detaillierte Beobachtungen des Gasriesen Jupiter und seiner drei großen ozeanhaltigen Monde – Ganymed, Kallisto und Europa – durchführen.

Diese ehrgeizige Mission wird diese Monde mit einer leistungsstarken Suite von Fernerfassung, geophysikalischen und in-situ-Instrumenten charakterisieren, um mehr über diese faszinierenden Ziele als potenzielle Lebensräume für vergangenes oder gegenwärtiges Leben zu erfahren.

Juice wird die komplexe Magnet -, Strahlen- und Plasmaumgebung des Jupiters und deren Zusammenspiel mit den Monden genauestens beobachten und dabei das Jupitersystem als Archetyp für Gasriesensysteme im gesamten Universum untersuchen.

Juice startete im April 2023 mit einer Ariane 5 vom Europäischen Weltraumbahnhof in Kourou. Sie hat eine achtjährige Reise mit Vorbeiflügen an der Erde und an Venus, um zum Jupiter zu gelangen. Sie wird 35 Vorbeiflüge an den drei großen Monden machen, während sie den Jupiter umkreist, bevor sie ihre Umlaufbahn zu Ganymed ändert.

Juice ist eine Mission unter ESA Führung mit Beiträgen von NASA, JAXA und der israelischen Raumfahrtagentur. Es ist die erste Großmission im Rahmen des ESA-Programms Cosmic Vision.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag ESA: Juice im weltweit ersten Vorbeiflug am Mond und an Erde auf Kurs zur Venus geleitet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Innsbruck 19. Juli 2024.

19. Juli 2024 – Die Forschungsgruppe von Thomas Lörting am Institut für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck beschäftigt sich mit den vielfältigen und besonderen Eigenschaften von Eis und Wasser. So haben die Wissenschaftler:innen im Labor neue Eisformen entdeckt und konnten in der Vergangenheit zeigen, dass Wasser aus zwei unterschiedlichen Flüssigkeiten besteht. Die Arbeitsgruppe ist in der Lage, im Labor auch Eisformen herzustellen, die nicht natürlich auf der Erde vorkommen, in den Weiten des Weltalls aber sehr wohl. „Für die Herstellung dieser Eisformen benötigt es sehr tiefe Temperaturen und/oder einen sehr hohen Druck“, erklärt die Chemikerin Christina M. Tonauer aus dem Team von Thomas Lörting. Die Erkenntnisse zu den Eisformen finden in verschiedenen Bereichen Anwendung. Für die Weltraumforschung sind sie wichtig, weil so die Bedingungen ergründet werden können, unter denen dort Eis entsteht, und wo es zu finden ist.

Zwanzig verschiedene Eisformen sind bisher bekannt. Und während auf der Erdoberfläche nur sogenanntes hexagonales Eis beobachtet wird, vermutet die Wissenschaft im Inneren der Eisgiganten Uranus und Neptun oder auf den von kilometerdicken Eisschichten überzogen Eismonden von Jupiter und Saturn eine Vielzahl unterschiedlicher Eisstrukturen. Zum ersten Mal liefern die Innsbrucker Chemiker:innen nun Spektren dieser Eisformen im Nahinfrarotbereich, einem Frequenzbereich, in dem auch das neue James-Webb-Weltraumteleskop misst. Die im Weltall gemessenen Daten können mit den im Labor in Innsbruck ermittelten Spektren verglichen werden und so Aussagen über Art und Struktur des Eises im All gewonnen werden.

Neue Messmethode entwickelt
Gelungen ist Christina M. Tonauer die Erstellung der Nahinfrarotspektren in Kooperation mit der Forschungsgruppe um Christian Huck am Institut für Analytische Chemie und Radiochemie der Universität Innsbruck, einem Spezialisten der Nahinfrarot-Spektroskopie. „Die große Schwierigkeit war, das Eis für die Dauer der Messung auf minus 196 Grad Celsius zu halten, damit es sich nicht umformt“, erzählt Christina M. Tonauer. „Wir mussten eine Methode entwickeln, um die Proben unter Zuhilfenahme von flüssigem Stickstoff in einem für Raumtemperaturen konzipierten Spektrometer messen zu können.“

Die Wissenschaftler:innen waren erfolgreich und fanden in den Spektren im Wellenlängenbereich von 1 bis 2,5 Mikrometer zahlreiche charakteristische Merkmale, anhand derer etwa die Dichte und Porosität des Eises bestimmt werden können. „In diesem Wellenlängenbereich misst auch einer der Spektrografen am James-Webb-Weltraumteleskop“, erklärt Thomas Lörting. „Unsere Labordaten können als Referenzwerte für die Interpretation von Messungen im All herangezogen werden. So lernen wir vielleicht bald mehr über das Eis und Wasser im All.“

Die Forschung fand im Rahmen der Forschungsplattform Material- und Nanowissenschaften an der Universität Innsbruck statt, die Anfang des Jahres zum Forschungsschwerpunkt Funktionelle Materialwissenschaften (FunMAT) aufgewertet wurde.

Originalpublikation:
Near-infrared Spectroscopy for Remote Sensing of Porosity, Density and Cubicity of Crystalline and Amorphous H₂O Ices in Astrophysical Environment. Christina Tonauer et al. The Astrophysical Journal 2024
DOI: doi.org/10.3847/1538-4357/ad4f82
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad4f82
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad4f82/pdf

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• Leben im Universum

Der Beitrag Universität Innsbruck: Dem Wasser im Weltall auf der Spur erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA 15. Juli 2024.

15. Juli 2024 – Es ist eine doppelte Weltpremiere. Der erste Vorbeiflug an Mond und Erde sowie das erste Doppelmanöver zur Schwerkraftumlenkung. Dabei werden die Geschwindigkeit und Richtung von Juice geändert, um ihren Kurs durch den Weltraum zu modifizieren, doch es ist ein gewagtes Unterfangen; der kleinste Fehler könnte Juice vom Kurs abbringen und das Ende der Mission bedeuten.

Nach dem Start von Juice im April 2023 ist dieser Vorbeiflug an Mond und Erde der erste Schritt im „Walzer“ der Sonde durch das Sonnensystem auf ihrer Reise zum Jupiter.
Während des Vorbeiflugs wird die Anziehungskraft der Erde die Bahn von Juice durch den Weltraum krümmen, sie sozusagen „abbremsen“ und auf den Kurs für einen Vorbeiflug an der Venus im August 2025 umleiten. Von diesem Moment an werden die Energieschübe beginnen, Juice wird von der Venus und dann zweimal von der Erde beschleunigt – das Weltraum-Äquivalent zum Trinken von drei Espressi hintereinander.

Wozu braucht man das alles?
Jupiter ist im Durchschnitt „nur“ 800 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ohne eine riesige Rakete zur Verfügung würde der direkte Transport von Juice zum Riesenplaneten 60 000 kg Treibstoff an Bord erfordern, ein Ding der Unmöglichkeit. Darüber hinaus müsste Juice eine enorme zusätzliche Menge an Treibstoff mitführen, um sich selbst genug abzubremsen, damit sie nach ihrer Ankunft in eine Umlaufbahn um den Jupiter gelangen kann, anstatt einfach vorbeizuschnellen und ins Weltall hinauszutreiben.

Juice nimmt also die „touristische“ Route durchs Sonnensystem und nutzt die Schwerkraft anderer Planeten, um ihre Bahn durch den Weltraum sorgfältig anzupassen und sicherzustellen, dass sie mit der richtigen Geschwindigkeit und Richtung am Jupiter ankommt. Diese unglaublich komplexe, sich ständig weiterentwickelnde Route hat das engagierte Missionsanalyse-Team von Juice in den letzten 20 Jahren sorgfältig geplant.

Es erscheint kontraintuitiv, dass die Verlangsamung von Juice durch den Mond-Erde-Vorbeiflug an diesem Punkt der Reise effizienter ist als eine Beschleunigung durch den Vorbeiflug. Hätten wir diesen Vorbeiflug genutzt, um Juice einen Schub in Richtung Mars zu geben, hätten wir jedoch lange auf den nächsten planetaren Vorbeiflug warten müssen. Dieses erste „Brems“- Manöver ist also eine Möglichkeit, eine Abkürzung durch das innere Sonnensystem zu nehmen.

Wie funktioniert das Ganze?
Das Flugkontrollteam der Mission hat die Flugbahn von Juice bereits angepasst, um sicherzustellen, dass sie zuerst den Mond erreicht, dann einen Tag später die Erde und zwar genau zur richtigen Zeit, mit der richtigen Geschwindigkeit und in der richtigen Richtung. Obwohl alle zuversichtlich sind, dass das Manöver erfolgreich sein wird, ist es eine große Herausforderung, vor der bisher noch keine andere Weltraummission stand.

Der Flugdirektor von Juice, Ignacio Tanco, sagt: „Es ist, als würde man einen sehr schmalen Korridor sehr, sehr schnell durchqueren: auf Maximum zu beschleunigen, während die Fahrbahnkante gerade mal Millimeter entfernt ist.“

Juice wird sowohl dem Mond als auch der Erde extrem nahekommen, sodass bei allen Navigationsmanövern Genauigkeit in Echtzeit erforderlich ist. Vom 17.-22. August steht Juice in ständigem Kontakt mit Bodenstationen auf der ganzen Welt. In jeder Sekunde des Weges, bei Tag und Nacht, werden die Kontrollteams die Daten von Juice sorgfältig überwachen und auch kleinste Anpassungen vornehmen, wenn sie erforderlich sind, um die Sonde auf dem richtigen Kurs zu halten.

Bonus-Wissenschaft!
Als ob es nicht ausreichen würde, Juice um zwei enorme Hürden im All zu lenken, wird die ESA noch dazu zehn wissenschaftliche Instrumente an Bord des Raumfahrzeugs aktivieren, während es an Mond und Erde vorbeizieht.

Der Vorbeiflug an Mond und Erde bietet Instrumententeams eine erstklassige Testumgebung, um erstmals Daten von einer realen Oberfläche im Weltraum zu sammeln und zu analysieren. Für einige Instrumente ist dies die einzige Gelegenheit, während Juices gesamter achtjähriger Reise zum Jupiter bestimmte Messungen vorzunehmen. Sie wird Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen die Möglichkeit geben, ihre Instrumente zu kalibrieren, verbleibende Probleme zu lösen, und wer weiß, sie könnten sogar einige überraschende wissenschaftliche Entdeckungen machen.

Der Vorbeiflug an Mond und Erde ist besonders wichtig für das Radar zur Erforschung eisiger Monde (RIME) an Bord – die RIME-Daten werden durch ein elektronisches Rauschen an Bord gestört.

Der Vorbeiflug am Mond am 19. August ist für das RIME-Team eine von nur wenigen Gelegenheiten vor der Ankunft am Jupiter, um zu überprüfen, wie sich dieses Rauschen auf die Leistung des Instruments auswirkt. Während der nächsten Annäherung an den Mond wird RIME acht Minuten Zeit haben, um alleine zu beobachten, während die anderen Instrumente entweder ausgeschaltet oder in den Ruhemodus versetzt werden. Basierend auf diesen Beobachtungen wird das RIME-Team an einem Algorithmus arbeiten, um das Rauschproblem zu beheben.

Wie können Sie alles mitverfolgen?
Ein paar Glückliche können Juice wahrscheinlich beobachten, während die Sonde direkt über Südostasien und den Pazifik fliegt. Ein leistungsstarkes Fernglas oder ein Teleskop geben Ihnen die beste Chance, das Raumfahrzeug zu sehen. Trajektoriendaten finden Sie hier.

Währenddessen werden die beiden Bordkameras von Juice während des gesamten Vorbeiflugs an Mond und Erde Fotos aufnehmen, die wir über die sozialen Medien und unseren Rocket Science-Blog veröffentlichen werden, sobald sie auf der Erde empfangen werden.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag Juice fliegt an Mond und Erde vorbei: alle wichtigen Informationen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Am 9. März 1979 blickte die Astronomin Linda Morabito-Kelly auf eine Aufnahme der Raumsonde Voyager 1 und traute ihren Augen nicht. Erst vier Tage zuvor war die NASA-Mission auf ihrer großen Tour durchs Planetensystem am Jupiter und seinen Monden vorbeigeflogen und hatte dabei nicht nur den Gasriesen, sondern auch seine Monde fotografiert. Als Voyager ein paar letzte Bilder aus der Ferne machte, erschien nun über dem Mond Io eine gewaltige schirmförmige Wolke.
Der Vulkanausbruch auf Io gilt bis heute als eine der überraschendsten Entdeckungen der Raumfahrtgeschichte. Sie hat gezeigt, dass der jupiternächste Mond keine lange erkaltete und verkraterte Welt ist, wie etwa der Mond der Erde. Io ist stattdessen eine Vulkan-Wunderwelt: Auf seiner Oberfläche brodeln über 250 Vulkane. Es gibt mehrere Lavaseen, von denen der größe 180 Kilometer misst. Und Aschewolken können schon mal ein Drittel seines Durchmesser überspannen.
Karl erzählt in dieser Podcastfolge, was seit 1979 über Io in Erfahrung gebracht wurde – und warum das für Planetenforscherinnen und -forscher heute immer interessanter wird: Denn die vulkanische Aktivität auf Io kann auch etwas über ferne Exoplaneten verraten und genauso über die frühe und vulkanisch aktive Geschichte der Erde und anderer unserer planetaren Nachbarn.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Jupitermonde

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Vulkan-Wunderwelt – wieso brodelt Jupiters Mond Io? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 10. Juni 2024.

10. Juni 2024 – Die Orkane, die in streifenartigen Sturmbändern über den Jupiter rasen, setzen sich weit ins Innere seiner Atmosphäre fort. Erst in einer Tiefe von etwa 2000 Kilometern dürften sie abrupt abreißen, wie Forschende des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen heute bestätigen. In der Fachzeitschrift Proceedings of the National Acadamy of Sciences (PNAS) stellen sie die Ergebnisse von Computersimulationen vor, welche die extremen Eigenschaften der Jupiter-Atmosphäre erstmals realistisch berücksichtigen. Demnach ändert sich die Struktur der Atmosphäre in etwa 2000 Kilometern Tiefe grundlegend: Dort muss sich eine stabile Gasschicht erstrecken, die wie eine Art Barriere das Aufsteigen und Absinken von Material unterdrückt. Grund dafür könnte zum Beispiel sein, dass Wasserstoff und Helium, die Hauptzutaten des Jupiters, dort nicht durchmischt, sondern nach Gewicht geschichtet vorliegen.

Das äußere Erscheinungsbild des Jupiters ist geprägt von seinen markanten Jetstreams: farblich klar abgesetzten Sturmbändern, die in latitudinaler Richtung verlaufen und dem gewaltigen Gasriesen eine Art Streifenmuster verleihen. Die Windgeschwindigkeiten, mit denen die Wolken dort um den Planeten jagen, nehmen es spielend mit denen der heftigsten irdischen Orkane auf und übersteigen sie zum Teil sogar. Nur an den Polen weht mit Geschwindigkeiten von etwa 100 Kilometern pro Stunde ein deutlich ruhigeres Lüftchen. Ob die Orkane nur die oberste, etwa 50 Kilometer dicke Wolkenschicht bestimmen oder deutlich tiefer in die darunter liegende Atmosphäre reichen, ist unklar. Die aktuellen Ergebnisse der Göttinger Forscher*innen stützen nun Theorien, wonach die Winde noch tief im Innern toben, dann aber ab einer bestimmten Tiefe recht abrupt abreißen.

Junos Blick unter die Wolkenschicht
Wie es unter der Wolkenschicht des Jupiters zugeht, sollte eigentlich die amerikanische Raumsonde Juno enthüllen. Vor acht Jahren erreichte sie das Jupitersystem. Aus einer Umlaufbahn um den Gasriesen registriert die Sonde minimale Veränderungen im Schwerfeld des Planeten. Diese erlauben auch Rückschlüsse auf die strömenden Gasmassen im Innern. Doch die Interpretation der Messdaten ist knifflig. Während eine internationale Forschergruppe unter Leitung des israelischen Weizmann-Instituts für Wissenschaften 2018 vermeldete, die Winde erstreckten sich einige tausend Kilometer in die Tiefe, blieben andere Wissenschaftler*innen skeptisch. Sie argumentieren, dass die Messdaten auch mit deutlich flacheren Orkanen in Einklang zu bringen seien.

In seinen Simulationen modelliert das Göttinger Team nun das komplexe Zusammenspiel von Auftrieb sowie magnetischen und Corioliskräften in einer Schicht, die 5600 Kilometer in die Atmosphäre des Jupiters reicht, am Computer. Der Radius des Jupiters miss mehr als 70.000 Kilometer. „Der Jupiter ist ein ausgesprochen extremer Ort; selbst die Vorgänge in dieser äußeren Schicht zu simulieren, ist eine riesige Herausforderung und stellt gewaltige Anforderungen an die Rechenleistung“, so Prof. Dr. Ulrich Christensen, Emeritus-Direktor am MPS und Erstautor der neuen Studie. Zudem stelle das grundsätzliche Verständnis, wie die verschiedenen Kräfte zusammenwirken um den plötzlichen Abfall der Windgeschwindigkeiten in der Tiefe zu bewirken, eine große theoretische Herausforderung dar, erklärt der Forscher.

Wichtige physikalische Eigenschaften wie etwa elektrische Leitfähigkeit und Dichte, die sich auf die Ergebnisse der Simulationen maßgeblich auswirken, verändern sich innerhalb der Jupiter-Atmosphäre drastisch. Unter der obersten Wolkenschicht liegen Wasserstoff und Helium, die beide Hauptbestandteile des Jupiters, in gasförmigem Zustand vor. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Druck jedoch so stark zu, dass beide Gase zunächst in den flüssigen, tiefer unten sogar in den metallischen Zustand übergehen. In einer Tiefe von 5600 Kilometern, bis zu der die MPS-Forschenden die Vorgänge simuliert haben, erreicht die elektrische Leitfähigkeit zwar nicht die Werte typischer Metalle, hat aber im Vergleich zur Wolkenschicht um mehr als das Millionenfache zugenommen. Das neu entwickelte Modell ist erstmals in der Lage dies zu berücksichtigen.

Stabile Schicht gibt Rätsel auf
Die neuen Simulationen erlauben so den bisher realistischsten „rechnerischen“ Blick in die tiefe Jupiter-Atmosphäre. Wie sich zeigt, geben die Rechnungen nur dann das Magnetfeld des Jupiters richtig wieder, wenn tief in der Atmosphäre eine stabile Schicht angenommen wird. „Die stabile Schicht dürfte in etwa 2000 Kilometern Tiefe liegen“, erklärt Dr. Paula Wulff, Ko-Autorin der neuen Veröffentlichung, die nach ihrer Promotion am MPS nun an der University of California, Los Angeles forscht. „Die Orkanwindes des Jupiters reichen bis zur oberen Grenze dieser Schicht hinunter“, so Christensen. Erst an ihrem oberen Ende brechen die tiefen Orkanwinde abrupt ab. Der Effekt dürfte in der Nähe der Pole deutlich ausgeprägter sein. Dies könnte helfen zu erklären, warum dort die Winde in der Wolkenschicht langsamer wehen.

Genaue Eigenschaften der 2000 Kilometer tiefen Schicht sind nicht bekannt. Forschende mutmaßen, dass dort Wasserstoff und Helium nach Gewicht geschichtet – also unten Helium, oben Wasserstoff – vorliegen. Eine solche Schicht würde Bewegungen wie das Aufsteigen von Material aus größerer Tiefe ebenso wie das Absinken weiter außen liegenden Materials hemmen. Einen direkten Beweis für die Grenzschicht gibt es bisher nicht. Die MPS-Forscher*innen hoffen, dass es in Zukunft möglich sein wird, mit anderen Methoden Informationen über das Innere der Atmosphäre zu sammeln. Eine Möglichkeit dazu bieten die Eigenschwingungen des Jupiters, welche die Raumsonde Juno vor zwei Jahren aufzeichnen konnte. Störungen dieser Schwingungen können verraten, was genau sich im Innern des Gasriesen abspielt – und Junos Blick ins Innere des Planeten durch eine neue Methode verfeinern.

Originalveröffentlichung
Ulrich R. Christensen, Paula N. Wulff:
Quenching of zonal winds in Jupiter’s interior,
Proceedings of the National Academy of Sciences, 10. Juli 2024
dx.doi.org/10.1073/pnas.2402859121
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2402859121

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• Planet Jupiter

Der Beitrag Jupiter: Orkane bis in 2000 Kilometern Tiefe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: SiMaG e.V. 5. April 2024.

5. April 2024 – Die Entdeckung der Jupitermonde im Januar 1610 offenbarte erstmals Himmelskörper, die sich nicht unmittelbar um die Erde drehen und konnten als Argument für das heliozentrische Weltmodell gesehen werden. Zeitgleich und unabhängig von Galileo Galilei beobachtete auch der Ansbacher Hofastronom Simon Marius diese Gestirne. Während Galilei schon im März 1610 davon berichtete, legte Marius erst vier Jahre später nach sorgfältiger Untersuchung mit seinem Hauptwerk „Mundus Iovialis“ (Die Welt des Jupiter) vor. Diese wichtige Veröffentlichung war lange Zeit nur im lateinischen Original zu lesen, bis sich der Gunzenhausener Lateinlehrer Joachim Schlör mit seinem Leistungskurs an eine Veröffentlichung wagte und 1988 im Schrenk-Verlag eine Übersetzung ins Deutsche herausbrachte.

Da diese Ausgabe längst vergriffen ist, erscheint nun erneut im Schrenk-Verlag und zugleich als Band 3 der Edition Simon Marius eine zweite, überarbeitete und erweiterte Auflage. Auch sie stellt Faksimile und deutsche Übersetzung einander gegenüber. Ergänzt sind 16 Seiten mit drei Tabellen von Simon Marius und seine Verteidigung gegen Vorwürfe des Ingolstädter Astronomen Christoph Scheiner, die nur in drei der 35 erhaltenen Exemplare von Marius’ Hauptwerk vorkommt. Der Band kostet 24,80 €.

Die öffentliche Vorstellung der Neuauflage erfolgt am 18. April um 19 Uhr in der Stadt- und Schulbücherei Gunzenhausen in der Geburtsstadt von Marius. Nach einem Grußwort von Bürgermeister Karl-Heinz Fitz erläutert der Präsident der Simon Marius Gesellschaft, Pierre Leich, die Bedeutung des markgräflichen Astronomen. Anschließend führen der Übersetzer Joachim Schlör und der Verleger Johann Schrenk in die Neuauflage ein.

Im Rahmen des Jubiläums „Simon Marius 1573 – 1624“ ist weiterhin bis 2. Juni die Sonderausstellung „Astronomie beGreifen“ im Markgrafenmuseum Ansbach zu sehen. Am 13. Juni startet in der Staatliche Bibliothek Ansbach die Ausstellung „Simon Marius im Spiegel der Bibliotheksbestände in Ansbach und München“, am 21. Juni beschäftigt sich in Ansbach eine Tagung mit „Simon Marius und der Wandel im Weltbild“, und am 29. Juni arbeitet das Kurztheater „Simon auf der Couch“ in Heilsbronn die Kränkungen von Marius auf.

Regelmäßige Akzente setzt die Ansbacher Vortragsreihe „Die Welt über uns – der Ansbacher Hofastronom Simon Marius“. Im musikalischen Dialog mit dem Jazzpianisten Dieter Köhnlein spricht am 11. April um 19 Uhr Pierre Leich im Tagungszentrum Onoldia über „Simon Marius und die copernicanische Wende“. Weitere Veranstaltungen liefert das MariusPortal: www.simon-marius.net.

Das Jubiläum wird unterstützt von: Zukunftsstiftung der Sparkasse Nürnberg, HERMANN GUTMANN STIFTUNG, STAEDTLER-Stiftung, Stadt Nürnberg, Vereinigte Sparkassen Gunzenhausen, Sparkassenstiftung Ansbach, Eva-und-Kurt-Schneider-Stiftung, Metropolregion Nürnberg, Bezirk Mittelfranken, Astronomische Gesellschaft in der Metropolregion Nürnberg, N-Ergie, Hilterhaus-Stiftung und Kost-Pocher’sche Stiftung.

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• Simon Marius

Der Beitrag SiMaG: Hauptwerk von Simon Marius neu aufgelegt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: SiMaG e.V.. 24. Dezember 2023.

24. Dezember 2023 – Sternwarten und Planetarien, Vereine und Institutionen beteiligen sich mit Vorträgen, Ausstellungen, Projekten und Publikationen.
Nach Auftaktveranstaltungen in den „Marius-Städten“ Nürnberg, Ansbach und Gunzenhausen wird eine Tagung den „Kampf um das heliozentrische System“ diskutieren, zwei Vortragsreihen und Führungen stellen Marius und seine Zeit vor und eine Simon-Marius-Pop-up-Sternwarte lädt zu Beobachtungen ein. Originale präsentieren Ausstellungen der Bayerischen Staatsbibliothek und vom Markgrafenmuseum Ansbach.

Ein Supernovaüberrest und eine Straße sollen nach Marius benannt werden und im Marius-Portal wird ein neues Menü „Briefe und Bildnisse“ freigeschaltet, dessen Kern die Wiedergabe aller erhaltenen Briefe vorsieht. Das Hauptwerk „Mundus Iovialis“ wird als Buch neu aufgelegt, in Form keramischer Tafeln tief im ältesten Salzbergwerk der Welt eingelagert und über eine Funkanlage ins Weltall ausgestrahlt. Nach gut vier Stunden wird das Signal unser Sonnensystem bereits verlassen haben.

Die generative MariusKI wird Fragen zu Simon Marius beantworten und das Kurztheater „Simon auf der Couch“ bearbeitet die vielfältigen Kränkungen und Niederlagen, die der fränkische Astronom zeitlebens und darüber hinaus hinnehmen musste. Marius’ Frau Felicitas sorgt dafür, dass der Mann endlich professionelle Hilfe erhält und schleppt ihn zu einer Therapeutin unserer Zeit.

Simon Marius steht zwischen dem geozentrischen Weltbild mit der Erde im Zentrum und dem heliozentrischen System, bei dem die Planeten die Sonne umkreisen. Er entdeckte unabhängig von Galileo Galilei im Januar 1610 die vier großen Monde des Jupiters, die belegen, dass sich nicht alle Himmelskörper um die Erde drehen.

Das Jubiläum wird unterstützt von: Zukunftsstiftung der Sparkasse Nürnberg, Stadt Nürnberg, Vereinigte Sparkassen Gunzenhausen, Sparkassenstiftung Ansbach, Eva-und-Kurt-Schneider-Stiftung, Bezirk Mittelfranken, Metropolregion Nürnberg, Astronomische Gesellschaft in der Metropolregion Nürnberg und Kost-Pocher’sche Stiftung.

Hintergrund
Simon Marius (1573 – 1624) war markgräflicher Hofastronom in Ansbach (Mittelfranken) und entdeckte unabhängig von Galileo Galilei Jupitermonde und Venusphasen – wichtige Argumente für das heliozentrische Weltsystem, das 1610 noch nicht beweisbar war. Da ihn Galilei – wie man heute weiß – zu Unrecht des Plagiats bezichtigte, wurde der Franke von der Wissenschaftsgeschichte weitgehend vergessen. Die Simon Marius Gesellschaft pflegt das wissenschaftliche Erbe, regt die Forschung mit Vorträgen und Publikationen an und betreibt das Marius-Portal www.simon-marius.net, das alle Werke von Marius, die Sekundärliteratur, Berichterstattung, Interneteinträge und Veranstaltungen verzeichnet.

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• Simon Marius

Der Beitrag „Simon Marius 1573 – 1624“ – Jubiläumsjahr des Hofastronomen startet 2024 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Rathaus Rostock 4. Oktober 2023.

4. Oktober 2023 – Ulrich Köhler vom DLR Institut für Planetenforschung Berlin berichtet über die Mission der Planetensonde „JUICE“, deren Ziel es ist, herauszufinden, ob es mächtige Ozeane unter den Eiskrusten der drei Eismonde des Planeten Jupiter gibt. Der Planetengeologe hat bereits die NASA-Mission GALILEO zum Jupiter 1995 bis 2003 begleitet und verfügt über profunde Kenntnisse der damaligen Messungen und Beobachtungen, die die jetzige Aufgabenstellung der Planetensonde JUICE maßgeblich beeinflusst haben.

Dr. Alessandro Airo, Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung Berlin, wird im Rahmen seines Vortrags erläutern, wie man sich Leben auf Eismonden vorstellen kann, welche Grundbedingungen gegeben sein müssen, damit Leben existieren kann und was dies für außerirdische Ökosysteme bedeutet. Dr. Airo ist Geomikrobiologe, sein Forschungsgebiet die Astrobiologie: Die Suche nach dem Leben im Weltall.

Die Veranstaltung wird moderiert von Kapitän Peter Jungnickel und die Teilnahme ist kostenfrei. Um Anmeldung im Internet unter der Adresse www.vhs-hro.de, unter Tel. 0381 381-4300 oder persönlich während der Sprechzeiten wird gebeten.

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• Terminvorschau auf Veranstaltungen

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Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 28. Juli 2023.

28. Juli 2023 – Etwa drei Monate nach dem Start der ESA-Raumsonde JUICE ins All haben die wissenschaftlichen Instrumente, die das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen mit auf die lange Reise zum Jupiter schickt, ihre ersten Bewährungsproben bestanden. Beide Instrumente haben bewiesen, dass sie unter Weltraumbedingungen voll funktionstüchtig sind, und erste wissenschaftliche Messdaten zur Erde geschickt. So hat der Jovian Electron and Ion Sensor (JEI) des Particle Environment Package (PEP) Teilchen des Sonnenwindes „geschmeckt“ und das Submillimetre Wave Instrument (SWI) Wasserdampf in der Erdatmosphäre identifiziert. Besonders für SWI verliefen die ersten Schritte im All jedoch ganz anders als erwartet.

Als sich wenige Tage nach dem erfolgreichen Raketenstart Mitte April der 16 Meter lange Antennenausleger des JUICE-Instrumentes Radar for Icy Moon Exploration (RIME) nicht ausklappen ließ, begann auch für das SWI-Team das erste Abenteuer auf dem Weg zum Jupiter. „Teile von SWI und RIME sind an Bord der Raumsonde eng benachbart – und somit eine Art Schicksalsgemeinschaft“, so Dr. Ali Ravanbakhsh vom MPS, Projektmanager des SWI-Instrumentes. Die Bemühungen der ESA und des RIME-Teams, den klemmenden Verschlussstift der Antenne doch noch zu lösen, wirkten sich deshalb auch auf SWI aus. „Alle Schritte musste auch von unserer Seite gut bedacht werden. Deshalb war es nötig, SWI deutlich früher als geplant in Betrieb zu nehmen“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Paul Hartogh, wissenschaftlicher Leiter des SWI-Teams. Normalerweise steht der Plan, in welchen Schritten ein Instrument angeschaltet, in Betrieb genommen und getestet wird, Monate im Voraus fest; jetzt war alles anderes – und musste viel schneller gehen.

Zudem kamen Anforderungen auf SWI zu, die ursprünglich nicht vorgesehen waren. Um etwaiges Eis auf dem verklemmten RIME-Mechanismus abzutauen, entschied sich die ESA dafür, die Raumsonde zur Sonne zu drehen. „Eine solches Manöver in solch geringem Abstand zur Sonne war nie Teil des Missionsplans“, so Hartogh. Um sicher zu sein, dass SWI keinen Schaden nehmen würde, musste das SWI-Team so schnell wie möglich modellieren, wie das Instrumente auf die starke Sonneneinstrahlung reagieren würde – und konnte schließlich für das Manöver grünes Licht geben. Als am 12. Mai 2023 die RIME-Antenne endlich gelöst werden konnte, war das auch für das SWI-Team eine befreiende Nachricht. „Wir freuen uns sehr, dass wir die Kolleginnen und Kollegen von der ESA und des RIME-Teams unterstützen konnten und dass JUICE vor Ort im Jupitersystem nun sein gesamtes wissenschaftliches Potential wird ausschöpfen können“, so Ravanbakhsh.

Vorsichtiges Herantasten
Trotz der gebotenen Eile und der straffen Zeitpläne ist eine Inbetriebnahme im All immer ein schrittweiser, vorsichtiger Prozess. „Das Instrument muss sich zum ersten Mal unter echten Weltraumbedingungen bewähren. Da will man kein Risiko eingehen und nähert sich erst vorsichtig dem vollen Betriebsmodus an“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Markus Fränz vom PEP-JEI-Team. So könnten etwa Gasrückstände vom Bau der Sonde, die im All nach und nach ausgasen, im JEI-Sensor zu Spannungsüberschlägen führen und das Instrument beschädigen. Das Team erhöhte deshalb die Spannungen, mit denen der Sensor betrieben wird, erst schrittweise und fuhr das Instrument auch zunächst sehr langsam und vorsichtig wieder herunter. Mit Erfolg: Mittlerweile ist die Inbetriebnahme von PEP-JEI abgeschlossen; der Sensor konnte sein Können bei niedrigen und mittleren Spannungen unter Beweis stellen. Aus Sicherheitsgründen wird PEP-JEI erst im Januar 2024 mit den höchsten Spannungen betrieben. Auch die anderen fünf Sensoren von PEP haben die Inbetriebnahme erfolgreich beendet.

Für PEP-JEI liegen bereits erste wissenschaftliche Daten vor. So konnten Protonen und Alpha-Teilchen des Sonnenwindes detektiert werden. Der stetige Teilchenstrom von der Sonne umströmt die Raumsonde JUICE ständig auf ihrem Weg zum Jupiter. „Da PEP nicht direkt in Richtung des anströmenden Sonnenwindes schaut, hatten wir mit solchen Messdaten nicht unbedingt gerechnet“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Norbert Krupp. „Durch den großen Geschwindigkeitsunterschied zwischen Sonde und Sonnenwind erreichen dennoch einige Teilchen unseren Sensor. Nun wissen wir, dass unser Instrument auch im Weltall funktioniert“, fügt er hinzu.

Auch SWI konnte erste Messungen durchführen. Am 27. Juni 2023 hat SWI aus einer Entfernung von etwa 22 Millionen Kilometern erste Wasserdampfspektren der Erdatmosphäre aufgenommen. Aus den Daten lassen sich Informationen über den Temperaturverlauf und die Höhenverteilung des Wasserdampfs ableiten. „Die jüngsten Messdaten von SWI zeigen uns, wie empfindlich das Instrument misst. Wir erwarten deshalb, bereits aus einer Entfernung von mindestens 250 Millionen Kilometern Wasserdampf in der Jupiteratmosphäre nachweisen zu können“, so Hartogh.

„Trotz der umfangreichen Tests, die alle Instrumente vor dem Missionsstart durchlaufen, ist die Inbetriebnahme im All immer auch ein Art Lernprozess“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Elias Roussos, der die Kommandos, die das ESA-Kontrollzentrum in Darmstadt zu PEP-JEI sendete, überwachte. „Wir lernen unser Instrument noch einmal ganz neu kennen.“ Um kleinere Anpassungen vorzunehmen, die eventuell nötig sind, bleibt noch viel Zeit. Erst im Januar nächsten Jahres gibt es für das SWI- und das PEP-JEI-Team wieder Gelegenheit, umfangreichere Tests durchzuführen. Und bis JUICE das Jupitersystem erreicht, vergehen noch acht Jahre.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag MPS: Ein Geschmack von Sonnenwind und ein Blick auf die Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 6. Juli 2023.

6. Juli 2023 – Über den Polen des Gasriesen Jupiters leuchten fortwährend Polarlichter von riesigem Ausmaß. Das malerische Phänomen prägt die Vorgänge in der Atmosphäre des Gasriesen stärker als bisher gedacht, wie eine Gruppe von Forschenden, zu denen auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen zählen, heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy berichtet. Mit Hilfe von Messdaten des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Arrays (ALMA) in Chile und des International Gemini Observatory auf Hawaii beschreibt das Forscherteam die Verteilung von Kohlenmonoxid und Blausäure in der Jupiteratmosphäre in bisher unerreichter Genauigkeit und räumlicher Auflösung. Dabei stechen die Regionen unterhalb der Polarlichter besonders heraus. Möglich wurden die neuen Erkenntnisse durch einen kosmischen Zusammenstoß, der sich vor fast 30 Jahren ereignete.

Das Eintauchen der insgesamt 21 Bruchstücke des Kometen Shoemaker-Levy 9 in den Jupiter im Juli 1994 war ein spektakuläres Ereignis. Da sich die Kollision schon Jahre zuvor vorhersagen ließ, konnten leistungsstarke Teleskope auf der Erde und im Weltraum den Zusammenstoß und seine Auswirkungen genau mitverfolgen. Als markante, schwarze, wolkenartige Gebilde zeigen sich die Einschlagstellen etwa auf Aufnahmen des Hubble Weltraumteleskops.

Weitere Messungen ergaben, dass der Komet zahlreiche Molekülarten wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasser und Blausäure in die Jupiteratmosphäre eintrug, die dort zuvor nicht heimisch waren. Da diese Moleküle über viele Jahrzehnte stabil bleiben, boten die „Fremdkörper“ Forschenden eine einzigartige Gelegenheit: Über viele Jahre konnten sie beobachten, wie sich die Moleküle über den Jupiter verteilen und so wertvolle Einblicke in die Winde und chemischen Reaktionen in der Atmosphäre des Gasriesen gewinnen. Die Messungen von 2017, die Forschende unter Leitung der Universität von Bordeaux jetzt ausgewertet haben und heute veröffentlichen, zeichnen die Verteilung des eingetragenen Kohlenmonoxids und der Blausäure in bisher unerreichter Genauigkeit nach.

Das Forscherteam hat auf diese Weise den gesamten Planeten kartiert und dabei auch die Polarregionen des Jupiters in hoher Auflösung erfasst. Diese sind Schauplatz seiner gewaltigen Polarlichter, die sich über eine Fläche mit einem Durchmesser von mehr als 40.000 Kilometern erstrecken. (Zum Vergleich: Die Erde hat einen Durchmesser von etwa 12.700 Kilometern.) In deutlich kleinerer Ausführung ist dieses Phänomen auch auf der Erde bekannt. Wenn in Phasen starker Sonnenaktivität hochenergetische Sonnenwindteilchen entlang der Feldlinien des Erdmagnetfeldes auf die irdische Atmosphäre treffen, werden dort in einer Höhe von 100 bis 1000 Kilometern Moleküle ionisiert. Als Folge emittieren diese Licht verschiedener Wellenlängen und erzeugen so das diffuse Leuchten in Grün-, Blau- und seltener Rottönen. Auch auf dem Jupiter erzeugt ein Zusammenspiel aus geladenen Teilchen, Magnetfeld und Atmosphäre die Polarlichter. Allerdings ist das Magnetfeld des Jupiters etwa zwanzigmal stärker als das der Erde; die Polarlichter leuchten in allen Wellenlängenbereichen vom Infraroten bis hin zur Röntgenstrahlung. Zudem sind die Polarlichter des Jupiters – anders als die der Erde – eine ständige Erscheinung. Als Auslöser werden neben Sonnenwindteilchen auch Teilchen vermutet, die den heftigen Vulkanausbrüchen des Jupitermondes Io entstammen.

„Die Polarlichter des Jupiters faszinieren Forscher, die sich mit der Dynamik und Chemie der Jupiteratmosphäre beschäftigen, schon seit Langem“, so Dr. Paul Hartogh vom MPS, Koautor der aktuellen Studie. Im vorvergangenen Jahr etwa berichtete ein Forscherteam, zu dem neben Paul Hartogh zwei weitere Wissenschaftler vom MPS zählten, von stabilen stratosphärischen Winden, die unterhalb der Polarlichter wehen. „Wir denken, dass uns die Moleküle, die der Komet vor fast 30 Jahren in die Jupiteratmosphäre eingetragen hat, helfen können, die Vorgänge im Bereich der Polarlichter besser zu verstehen“, so Dr. Ladislav Rezac vom MPS, Zweitautor der aktuellen Studie und Koautor der Studie von vor zwei Jahren. Mit Hilfe von Messungen vom Radioteleskop ALMA der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der chilenischen Atacama-Wüste und des International Gemini Observatory auf Hawaii von 2017 konnte die Forschergruppe nun die Verteilung von Kohlenmonoxid und Blausäure in der Jupiteratmosphäre genau untersuchen. Im Vergleich zu älteren Studien, die auf den Messungen anderer bodengebundener Teleskope beruhen, bieten diese Messdaten eine deutlich höhere räumliche Auflösung.

Wie die Auswertungen nun genau belegen, haben sich beide Molekülsorten seit des Einschlags des Kometen Shoemaker-Levy 9 im Jahr 1994 in ähnlicher Weise weit in der Jupiteratmosphäre verteilt und bevölkern mittlerweile auch einen ausgedehnten Höhenbereich. In der Region unterhalb der Polarlichter fand das Forscherteam allerdings eine unerwartete Auffälligkeit: Dort zeigen die Messungen deutlich weniger Blausäure als erwartet. „Da beide gemessenen Molekülsorten den gleichen dynamischen Kräften wie etwa Winden unterliegen, bedeutet dies, dass die Blausäure durch andere Mechanismen beeinflusst wird“, so Dr. Ladislav Rezac. Winde hätten beide Molekülsorten in gleicher Weise verteilt. „Stattdessen muss es offenbar einen chemischen Vorgang geben, an dem nur die Blausäure beteiligt ist und der nur unterhalb der Polarlichter auftritt“, schlussfolgert der Forscher.

Die Erklärungen der Forschenden drehen sich vor allem um winzige Aerosole, die sich im Bereich der Polarlichter bilden. Angeregt durch elektromagnetische Strahlung im Höhenbereich der Polarlichter bilden sich einfache Kohlenwasserstoffe, die zu komplexeren Kohlenwasserstoffketten wie Benzol anwachsen, bis sich schließlich gasförmige polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoff (PAHs) bilden. Diese kondensieren nach und nach und die so entstandenen Aerosole sinken in niedrigere Schichten der Stratosphäre. Chemische Reaktionen auf diesen Aerosolen führen zur Zerstörung der Blausäure. Dieser Mechanismus erinnert an die Ozonzerstörung in der polaren Erdstratosphäre durch chemische Reaktionen auf polaren Stratosphärenwolken.

„Aerosole spielen offenbar in der Atmosphärenchemie der polaren Jupiterstratosphäre eine wichtige Rolle, ähnlich wie in der polaren Erdstratosphäre“, so Dr. Paul Hartogh. Um die Zusammenhänge besser zu verstehen, hoffen die Forscher nun auf Messungen des James-Webb-Weltraumteleskops, das seit vergangenem Jahr in Betrieb ist. Das Teleskop ist in der Lage, die Verteilung von Kohlendioxid in der Jupiteratmosphäre mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Und auch die Weltraummission JUICE dürfte genauere Erkenntnisse liefern. Die gleichnamige ESA-Raumsonde, die seit April dieses Jahres den Jupiter ansteuert, trägt das Submillimetre Wave Instrument (SWI) an Bord. Es wurde unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut und wird vor Ort im Jupitersystem ab 2031 einen besonders guten Blick auf die Vorgänge in der Atmosphäre des Gasriesen haben. So wird etwa die räumliche Auflösung der Messdaten von SWI die von ALMA um das Hundertfache übertreffen; zudem wird SWI weitere Spurengase, die auf den Kometeneinschlag zurückzuführen sind, wie etwa Schwefelkohlenstoff detektieren können.

Originalpublikation:
T. Cavalié, L. Rezac et al.:
Evidence for auroral influence on Jupiter’s nitrogen and oxygen chemistry revealed by ALMA,
Nature Astronomy, 6. Juli 2023
DOI: 10.1038/s41550-023-02016-7
https://www.nature.com/articles/s41550-023-02016-7

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