Quelle: ESA / Science & Exploration, 4. Dezember 2025

Darüber hinaus hat Juice den Kometen mit seiner bordeigenen Navigationskamera (NavCam) aufgenommen, die nicht als hochauflösende Wissenschaftskamera konzipiert ist, sondern Juice dabei helfen soll, nach seiner Ankunft im Jahr 2031 um die eisigen Monde des Jupiter zu navigieren.

Obwohl die Daten der wissenschaftlichen Instrumente erst im Februar 2026 auf der Erde eintreffen werden, konnte unser Juice-Team nicht so lange warten. Sie beschlossen, nur ein Viertel eines einzigen NavCam-Bildes herunterzuladen, um zu sehen, was sie erwartete. Der sehr deutlich sichtbare Komet, umgeben von Anzeichen von Aktivität, überraschte sie.
Wir sehen nicht nur deutlich den leuchtenden Gasring, der den Kometen umgibt und als Koma bekannt ist, sondern auch einen Hinweis auf zwei Schweife. Der „Plasmaschweif” des Kometen – bestehend aus elektrisch geladenem Gas – erstreckt sich zum oberen Bildrand hin. Möglicherweise können wir auch einen schwächeren „Staubschweif” erkennen, der aus winzigen festen Partikeln besteht und sich zum unteren linken Bildrand hin erstreckt.
Das Bild wurde am 2. November 2025 während Juices erstem Beobachtungsfenster für 3I/ATLAS aufgenommen. Es war zwei Tage vor Juices nächster Annäherung an den Kometen, die am 4. November in einer Entfernung von etwa 66 Millionen Kilometern stattfand.

Wir erwarten, die Daten der fünf während der Beobachtungen eingeschalteten wissenschaftlichen Instrumente – JANUS, MAJIS, UVS, SWI und PEP – am 18. und 20. Februar 2026 zu erhalten. Die Verzögerung ist darauf zurückzuführen, dass Juice derzeit seine Hauptantenne mit hoher Verstärkung als Hitzeschild zum Schutz vor der Sonne nutzt, sodass nur die kleinere Antenne mit mittlerer Verstärkung Daten mit einer viel geringeren Rate zur Erde zurücksenden kann.

Obwohl Juice weiter von 3I/ATLAS entfernt war als unsere Mars-Orbiter im Oktober, beobachtete er 3I/ATLAS kurz nach der größten Annäherung des Kometen an die Sonne, was bedeutet, dass er sich in einem aktiveren Zustand befand. Wir erwarten, dass sich diese Aktivität in den Daten der wissenschaftlichen Instrumente deutlicher zeigen wird. Dazu gehören nicht nur Bilder von JANUS – der hochauflösenden optischen Kamera von Juice –, sondern auch Spektrometriedaten von MAJIS und UVS, Zusammensetzungsdaten von SWI und Partikeldaten von PEP.

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Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience, 7. Oktober 2025

Die beiden Mars-Orbiter hatten von allen ESA-Raumsonden den besten Blick auf den Kometen. Bei seiner größten Annäherung an den Roten Planeten am 3. Oktober war der interstellare Eindringling 30 Millionen Kilometer von ihnen entfernt.
Jedes Raumfahrzeug beobachtete den Kometen mit seiner speziellen Kamera. Beide Kameras sind dafür ausgelegt, die helle Oberfläche des Mars in einer Entfernung von nur wenigen hundert bis einigen tausend Kilometern zu fotografieren. Die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, was sie von den Beobachtungen eines relativ schwachen Ziels in so großer Entfernung erwarten konnten.
ExoMars TGO hat mit seinem Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) die im folgenden GIF gezeigte Bilderserie aufgenommen. Der Komet 3I/ATLAS ist der leicht unscharfe weiße Punkt, der sich in der Bildmitte nach unten bewegt. Dieser Punkt ist das Zentrum des Kometen, bestehend aus seinem eisigen, felsigen Kern und der ihn umgebenden Koma.

CaSSIS konnte den Kern nicht von der Koma unterscheiden, da 3I/ATLAS zu weit entfernt war. Die Abbildung dieses kilometerbreiten Kerns wäre ebenso unmöglich gewesen wie das Betrachten eines Mobiltelefons auf dem Mond von der Erde aus.
Die Koma mit einem Durchmesser von einigen tausend Kilometern ist jedoch deutlich sichtbar. Die Koma entsteht, wenn sich 3I/ATLAS der Sonne nähert. Die Hitze und Strahlung der Sonne erweckt den Kometen zum Leben und bewirkt, dass er Gas und Staub freisetzt, die sich als Halo um den Kern sammeln.
Die volle Größe der Koma konnte von CaSSIS nicht gemessen werden, da die Helligkeit des Staubs mit zunehmender Entfernung vom Kern schnell abnimmt. Das bedeutet, dass die Koma im Bildrauschen verschwindet.
Typischerweise wird Material aus der Koma in einen langen Schweif geblasen, der bis zu Millionen von Kilometern lang werden kann, wenn sich der Komet der Sonne nähert. Der Schweif ist viel dunkler als die Koma. Auf den CaSSIS-Bildern ist der Schweif nicht zu sehen, aber er könnte bei zukünftigen Beobachtungen besser sichtbar werden, wenn sich der Komet weiter erwärmt und mehr Eis freisetzt.
Nick Thomas, leitender Forscher der CaSSIS-Kamera, erklärt: „Dies war eine sehr anspruchsvolle Beobachtung für das Instrument. Der Komet ist etwa 10 000 bis 100 000 Mal schwächer als unsere üblichen Beobachtungsobjekte.“

Die Arbeit geht weiter

3I/ATLAS ist auf den Bildern von Mars Express noch nicht zu erkennen, was zum Teil daran liegt, dass diese mit einer Belichtungszeit von nur 0,5 Sekunden (der maximalen Grenze für Mars Express) aufgenommen wurden, während ExoMars TGO eine Belichtungszeit von fünf Sekunden verwendet.
Die Wissenschaftler werden die Daten beider Orbiter weiter analysieren und unter anderem mehrere Bilder von Mars Express zusammenfügen, um zu sehen, ob sie den schwachen Kometen entdecken können.
Sie versuchten auch, das Lichtspektrum des Kometen 3I/ATLAS mit den Spektrometern OMEGA und SPICAM von Mars Express sowie dem Spektrometer NOMAD von ExoMars TGO zu messen. Derzeit ist noch unklar, ob die Koma und der Schweif hell genug für eine spektrale Charakterisierung waren.
Wissenschaftler werden die Daten in den nächsten Wochen und Monaten weiter analysieren, um mehr darüber herauszufinden, woraus 3I/ATLAS besteht und wie es sich bei seiner Annäherung an die Sonne verhält.
Colin Wilson, Projektwissenschaftler für Mars Express und ExoMars bei der ESA, sagt: „Obwohl unsere Mars-Orbiter weiterhin beeindruckende Beiträge zur Marsforschung leisten, ist es immer besonders spannend zu sehen, wie sie auf unerwartete Situationen wie diese reagieren. Ich bin gespannt darauf, was die Daten nach weiterer Analyse offenbaren werden.“

Ein seltener Besucher

Der Komet 3I/ATLAS stammt von außerhalb unseres Sonnensystems und ist nach 1I/Oumuamua im Jahr 2017 und 2I/Borisov im Jahr 2019 erst der dritte interstellare Komet, der jemals beobachtet wurde.“
Diese Kometen sind absolut fremdartig. Alle Planeten, Monde, Asteroiden, Kometen und Lebensformen in unserem Sonnensystem haben einen gemeinsamen Ursprung. Interstellare Kometen hingegen sind echte Außenseiter, die Hinweise auf die Entstehung von Welten weit außerhalb unseres Sonnensystems liefern.
Der Komet 3I/ATLAS wurde erstmals am 1. Juli 2025 vom Teleskop des Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) in Río Hurtado, Chile, entdeckt. Seitdem haben Astronomen mit Hilfe von bodengestützten und Weltraumteleskopen seine Entwicklung beobachtet und mehr über ihn herausgefunden.
Aufgrund seiner Flugbahn vermuten Astronomen, dass 3I/ATLAS der älteste jemals beobachtete Komet sein könnte. Er könnte drei Milliarden Jahre älter sein als das Sonnensystem, das selbst bereits 4,6 Milliarden Jahre alt ist.

Was kommt als Nächstes?

Nächsten Monat werden wir den Kometen mit unserem Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) beobachten. Juice wird zwar weiter von 3I/ATLAS entfernt sein als unsere Mars-Orbiter letzte Woche, aber er wird den Kometen kurz nach seiner größten Annäherung an die Sonne sehen, was bedeutet, dass er sich in einem aktiveren Zustand befinden wird. Wir rechnen nicht damit, vor Februar 2026 Daten von den Beobachtungen von Juice zu erhalten – warum das so ist, ist in diesem Auszug aus den FAQs zu 3I/ATLAS nachzulesen.
„Da sich Juice derzeit in der Nähe der Sonne befindet, nutzt es seine Hauptantenne mit hoher Verstärkung als Hitzeschild. Es verwendet seine kleinere Antenne mit mittlerer Verstärkung, um Daten mit einer viel geringeren Geschwindigkeit zur Erde zurückzusenden. Außerdem befindet es sich weit von der Erde entfernt, auf der anderen Seite der Sonne. Daher erwarten wir erst im Februar 2026 Daten von Juices Beobachtungen von 3I/ATLAS.„
Eisige Wanderer wie 3I/ATLAS bieten eine seltene, greifbare Verbindung zur weiteren Galaxie. Ein tatsächlicher Besuch würde die Menschheit in weitaus größerem Maße mit dem Universum verbinden. Zu diesem Zweck bereitet die ESA die Comet Interceptor Mission vor.
Comet Interceptor soll 2029 in eine Parkbahn gebracht werden, von wo aus er auf ein geeignetes Ziel warten wird – einen unberührten Kometen aus der fernen Oortschen Wolke, die unser Sonnensystem umgibt, oder, was zwar unwahrscheinlich, aber sehr reizvoll ist, ein interstellares Objekt wie 3I/ATLAS.
Michael Kueppers, Wissenschaftler des Comet Interceptor-Projekts, erläutert: „Als Comet Interceptor 2019 ausgewählt wurde, kannten wir nur ein einziges interstellares Objekt – 1I/Oumuamua, das 2017 entdeckt wurde. Seitdem wurden zwei weitere Objekte dieser Art entdeckt, die sich in ihrem Aussehen stark unterscheiden. Der Besuch eines solchen Objekts könnte einen Durchbruch im Verständnis ihrer Beschaffenheit bedeuten.“
Auch wenn es weiterhin unwahrscheinlich ist, dass wir ein interstellares Objekt entdecken werden, das für Comet Interceptor erreichbar ist, wird es als erste Demonstration einer Schnellreaktionsmission, die im Weltraum auf ihr Ziel wartet, ein Wegbereiter für mögliche zukünftige Missionen zur Abfangung dieser mysteriösen Besucher sein.

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• Interstellare Objekte

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

10. September 2024 – Etwa vier Wochen nach dem erfolgreichen Doppelvorbeiflug der ESA-Raumsonde Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) an Mond und Erde haben die wissenschaftlich-technischen Teams des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen erste Messdaten ihrer beiden Instrumente an Bord ausgewertet. Die Daten verraten nicht nur, dass sowohl das Submillimetre Wave Instrument (SWI) als auch der Jovian Electron and Ion Sensor (JEI) des Particle Environment Package (PEP) wie erwartet funktionieren. Die Ergebnisse laden zudem zu einer Art kosmischem Kontrollexperiment ein: Was könnte eine außerirdische Raumsonde, ausgestattet wie JUICE und ohne Vorwissen über die Erde und ihre Bewohner, über unseren Planeten in Erfahrung bringen? Könnte sie die Struktur der Magnetosphäre, unseres magnetischen Schutzschildes, erkennen? Und würde sie die Erde für bewohnt halten?

Der Blick auf die Erde aus dem Weltall ist etwas Besonderes – ganz gleich, ob er durch die Augen von Astronauten oder durch die Messinstrumente einer unbemannten Raumsonde erfolgt. Entsprechende Aufnahmen, wie etwa die erste Farbaufnahme der gesamten Weltkugel durch die Mannschaft der Apollo 8-Mission im Jahre 1968 oder die Pale Blue Dot-Fotografie der Raumsonde Voyager 1 vor 34 Jahren, haben einen geradezu ikonischen Status erreicht. Gelegenheit zu einem ebensolchen Perspektivwechsel bot vor etwa vier Wochen der Vorbeiflug der ESA-Raumsonde JUICE an Mond und Erde.

Um auf ihrer acht Jahre währenden Reise zum Jupiter Fluggeschwindigkeit und -richtung anzupassen, war JUICE zunächst am 19. August 2024 in einem Abstand von 750 Kilometern am Mond, danach am 20. August 2024 in einem Abstand von 6840 Kilometern an der Erde vorbeigeflogen. Auch die wissenschaftlichen Messinstrumente, die unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut wurden, waren beim Doppel-Vorbeiflug eingeschaltet. Während SWI Zusammensetzung, Temperatur und Dynamik von Atmosphären untersucht, bestimmt PEP-JEI Energie und Verteilung geladener Teilchen in der Umgebung von Planeten.

Ein heißer Kandidat für die Existenz von Leben
Beim Erdvorbeiflug „horchte“ SWI nach den Signalen von mehr als hundert Molekülen in der Erdatmosphäre. Das Instrument suchte beispielsweise nach Wasserdampf, nach den als Grundbausteine für Leben geltenden Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel sowie nach Methan und anderen Molekülen, die als Stoffwechselprodukte auf Leben hinweisen. „Bisher haben wir nur einen kleinen Teil der Messdaten ausgewertet“, fasst MPS-Wissenschaftler Dr. Paul Hartogh, der das SWI-Team leitet, den aktuellen Stand zusammen. „Es spricht aber schon jetzt einiges dafür, dass die Erde ein heißer Kandidat für die Existenz von Leben ist“, fügt er schmunzelnd hinzu. Er erwartet, dass das SWI-Team zu einem ähnlichen Ergebnis kommen wird wie der Astronom Carl Sagan, der berühmte Vorreiter der Suche nach außerirdischem Leben. 1993 hatte der Forscher Messergebnisse des Erdvorbeiflugs der Raumsonde Galileo analysiert und darin deutliche Hinweise auf lebensfreundliche Umweltbedingungen und sogar Leben gefunden.

Anders als frühere Weltrauminstrumente setzt SWI auf eine neue Technologie. Das Heterodyn Spektrometer überlagert das empfangene Signal mit einer Referenzwelle und verschiebt es so in den Bereich klassischer Radiowellen. „SWI ist ein Pionier-Instrument, das so noch nie im tiefen Weltraum zum Einsatz gekommen ist“, so Hartogh. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit des Instruments ist die sehr hohe spektrale Auflösung. So lassen sich auch Signale sehr seltener Spurengase in der Atmosphäre selbst aus großer Entfernung aufspüren.

Beim Erdvorbeiflug gelangen dem Team auf diese Weise erstmals spektroskopische Messungen der Erdatmosphäre in einem Wellenlängenbereich um 1200 Gigahertz. Darin finden sich beispielsweise typische Signale von Ozon und Sauerstoff. „Unsere Messungen aus der Südpolregion zeigen eine vergleichsweise geringe Konzentration von Ozon“, beschreibt Hartogh. Zudem konnte das Team erstmals Windgeschwindigkeiten in der Erdatmosphäre durchgängig im Höhenbereich von der Stratosphäre bis hin zur Thermosphäre bestimmen. Dies umfasst die gesamte Region von etwa 15 Kilometern Höhe bis hin zu über 100 Kilometern Höhe, der Grenze zum Weltraum.

Flug durch Magnetopause
Auch für das Göttinger Instrument PEP-JEI war der Heimatbesuch eine wichtige Bewährungsprobe. Das Instrument misst die Energie der Ionen und Elektronen, welche die Raumsonde vor Ort umgeben. Im Jupitersystem soll es unter anderem mehr über die Struktur und Dynamik der gewaltigen Jupiter-Magnetosphäre in Erfahrung bringen.

Während der vier Zeitfenster, in denen das Instrument während des Manövers eingeschaltet war, durchflog JUICE offenbar verschiedene Bereiche der Erdmagnetosphäre. Dies lässt sich anhand der Messdaten erkennen. So durchquerte die Raumsonde mindestens viermal die Magnetopause, die Grenzfläche zwischen der Erdmagnetosphäre und dem Sonnenwind, und passierte am 21. August 2024 die Bugstoßwelle. An der Bugstoßwelle wird der Sonnenwind, der die Erde mit Überschallgeschwindigkeit umströmt, auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst. Die Daten zeigen zunächst Teilchen aus dem Einflussbereich der Erdmagnetosphäre, dann abrupt Protonen und Helium-Ionen des Sonnenwindes.

Zudem drang JUICE während des Vorbeiflugs in den innersten Bereich der Magnetosphäre vor. Die so genannte Plasmasphäre schmiegt sich torusförmig um die Erde und reicht bis mindestens 25500 Kilometer ins All. Das vergleichsweise kühle Plasma, das dort vorherrscht, besteht aus Elektronen, Protonen sowie Helium- und Sauerstoff-Ionen. „Die Zusammensetzung der Plasmasphäre ist bisher nur selten gemessen worden“, so MPS-Wissenschaftler und PEP-Teammitglied Dr. Markus Fränz. „Die aktuellen Beobachtungen von PEP-JEI lassen sich am besten mit einem sehr hohen Anteil von Sauerstoff-Ionen erklären“, fügt er hinzu.

„Beim Erdvorbeiflug ist es uns mit nur wenigen Messungen gelungen, Grundzüge der Magnetosphärenstruktur der Erde aufzudecken. Damit wissen wir nun, dass unser Instrument gut vorbereitet ist für Messungen am Jupiter“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Norbert Krupp aus dem PEP-Team. Im Jupitersystem wird JUICE deutlich länger verweilen und den Planeten auf vielen verschiedenen Umlaufbahnen umrunden. Die aktuellen Messdaten stimmen die Mitglieder des PEP-JEI-Teams deshalb hoffnungsfroh, dass so ein vollständiges Bild der Plasmaumgebung des Gasriesen entstehen wird.

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

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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: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 15. August 2024.

15. August 2024 – Nach knapp eineinhalbjähriger Reise durchs Weltall steht für die ESA-Raumsonde JUICE Anfang nächster Woche ein Heimatbesuch an: Um auf ihrem Weg zum Jupiter Geschwindigkeit und Kurs anzupassen, fliegt die Raumsonde am Montag und Dienstag, 19. und 20. August 2024, zunächst dicht am Mond und dann an der Erde vorbei. Es ist das erste Mal, dass eine Raumsonde ein Manöver dieser Art wagt. Am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen wird das Ereignis mit Spannung erwartet. Seit Monaten bereiten sich die wissenschaftlich-technischen Teams, die zu zwei der zehn Messinstrumente an Bord beigetragen haben, darauf vor. Der einzigartige Doppelvorbeiflug bietet die erste Gelegenheit, Messungen unter Bedingungen durchzuführen, die denen im Jupitersystem ähneln.

Seit dem Start von JUICE im April vergangenen Jahres waren die Messinstrumente der Raumsonde schon mehrfach aktiv. Die so genannten Checkout-Windows, kurze, mehrtägige Phasen, in denen die Instrumente eingeschaltet sind, erlauben es, erste Probemessungen durchzuführen. „Solche Tests und Messungen sind ausgesprochen wichtig“, erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Markus Fränz, der zum Team des JUICE-Instruments PEP (Particle Environment Package) gehört. „Sie geben uns einen ersten Eindruck davon, ob das Instrument wie erwartet funktioniert und wie es sich unter realen Weltraumbedingungen bewährt“, ergänzt er. Beim bevorstehenden Manöver kommt nun eine neue Zutat hinzu – und zwar im Doppelpack: ein Messobjekt in direkter Nähe. Erst dies schafft eine Situation, die mit der späteren im Jupitersystem vergleichbar ist.

Komplexe Choreographie im All
Damit JUICE bei Ankunft im Jupitersystem vom Gasriesen in die gewünschte Umlaufbahn eingefangen wird, muss die Geschwindigkeit der Raumsonde genau stimmen. JUICE fliegt deshalb in den ersten Jahren der insgesamt achtjährigen Reise zunächst auf einer komplizierten, spiralartigen Bahn durchs innere Sonnensystem und nutzt Vorbeiflüge an Mond, Erde und Venus, um – einer genauen Choreographie folgend – den Kurs zu ändern, abzubremsen und zu beschleunigen. Es ist eine Art Gesamtkunstwerk, an deren Ende die optimale Flugbahn und -geschwindigkeit steht. Während die bevorstehenden Begegnungen mit Mond und Erde die Raumsonde auf einen langsameren Kurs zwingen werden, wird JUICE bei den Vorbeiflügen in den kommenden Jahren Fahrt aufnehmen.

Noch bemerkenswerter: Das geplante Manöver führt zum ersten Mal eine Raumsonde in geringem Abstand an gleich zwei Himmelskörpern vorbei. Am Montag, 19. August 2024, steht zunächst die Stippvisite am Mond an: Um 23.16 Uhr (MESZ) surrt JUICE in einem Abstand von nur 700 Kilometern am Erdtrabanten vorbei. Etwa 24 Stunden später am Dienstag, 20. August 2024, um 23.57 Uhr (MESZ) trennen nur 6807 Kilometer die Raumsonde von der Erde. Selbst die ESA bezeichnet das Manöver als Herausforderung.

Spurengase in der Atmosphäre
Am MPS bereiten sich die wissenschaftlich-technischen Teams in Zusammenarbeit mit ihren internationalen Kolleg*innen seit Monaten auf den Doppelvorbeiflug vor. „Das Checkout-Window im Juli haben wir genutzt, um die Kommandosequenzen für unser Instrument für den Vorbeiflug zu proben“, berichtet Dr. Ali Ravanbakhsh, Projektmager des SWI-Teams am MPS. SWI, das Submillimetre Wave Instrument, das unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut wurde, wird ab dem 19. August 2024 fünfmal für insgesamt 56 Stunden aktiv sein. Im Jupitersystem wird das Spektrometer unter anderem die molekulare Zusammensetzung der Atmosphären des Jupiters und seiner Monde mit höchster Präzision bestimmen. Dies kann beispielsweise helfen die Frage zu klären, ob im Jupitersystem alle Stoffe vorliegen, die für die Entstehung von Leben notwendig sind.

Messungen dieser Art werden beim Erdvorbeiflug geübt. SWI soll dutzende verschiedener Molekülsorten aufspüren, darunter auch vier Spielarten von Wasserdampf, die sich in der Isotopie des Sauerstoffs und Wasserstoffs unterscheiden. Als Isotope bezeichnen Wissenschaftler*innen Varianten derselben Atomsorte, die sich lediglich durch die Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden. „Die Isotopenverhältnisse in der Atmosphäre des Jupiters zu bestimmen, gehört zu den wichtigsten Zielen von SWI“, erklärt der wissenschaftliche Leiter des SWI-Teams, Dr. Paul Hartogh. Dies kann Hinweise auf Entstehung und Entwicklung des Gasriesen geben.

Zudem wird SWI in den nächsten Tagen die globalen Temperaturen und Winde in der Erdatmosphäre messen. Solche Beobachtungen sind auch für das Jupitersystem geplant.

Teamwork mit ARTEMIS-Sonde
Auch das Instrument PEP, zu dem das MPS den Jovian Electron and Ion Sensor (JEI) beigetragen hat, wird den Vorbeiflug für Probemessungen nutzen. PEP soll im Jupitersystem die Energie und räumliche Verteilung geladener und ungeladener Teilchen in der Umgebung des Jupiters und seiner Eismonde bestimmen. Während der bevorstehende Vorbeiflug durch die Magnetosphäre und Strahlungsgürtel der Erde vor allem Kalibrationsmessungen in vertrauter Umgebung ermöglicht, steht am Mond auch Teamwork an. JUICE wird in nur etwa 3200 Kilometern Abstand zu einer der beiden amerikanischen ARTEMIS-Sonden vorbeifliegen, die den Mond seit 2011 umkreisen. „Für Fragestellungen, welche die Plasmaumgebung des Mondes betreffen, ist das ein sehr kleiner Abstand“, erklärt PEP-Teammitglied Dr. Elias Roussos vom MPS. „Das ermöglicht uns, gemeinsame Kalibrationsmessungen mit ARTEMIS-Instrumenten durchzuführen“, fügt er hinzu. Die ARTEMIS-Sonde hat Messinstrumente an Bord, die denen von PEP ähneln. Da sie seit mehr als einem Jahrzehnt im Weltall betrieben werden und ihre Messeigenschaften deshalb gut bekannt sind, sind solche gemeinsamen Messungen besonders wertvoll.

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

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Quelle: DLR 14. August 2024.

14. August 2024 – LEGA – so heißt das Raumfahrtmanöver, das mit großer Spannung erwartet wird: Der „Lunar-Earth Gravity Assist“, was auf Deutsch etwa Mond-Erde-Schwerkraftumlenkung bedeutet. Zum ersten Mal wird die Bahn einer Sonde durch die Schwerkraft des Mondes und kurz darauf auch von der Gravitation der Erde verändert. In der Nacht vom 19. auf den 20. August 2024 (MESZ) passiert die Mission JUICE der Europäischen Weltraumorganisation ESA zunächst den Erdtrabanten von der Nachtseite kommend in 750 Kilometer Höhe. Dann fliegt die Raumsonde auf schon leicht veränderter Flugbahn in nur 24 Stunden mit gesteigerter Geschwindigkeit von 15.000 Kilometern pro Stunde zur Erde und wird dieser bis auf 6.800 Kilometer nahekommen. Dabei wird die Bahn der Sonde ein zweites Mal geändert und in Richtung des inneren Sonnensystems abgelenkt.

Während der beiden Nahvorbeiflüge an Mond und Erde werden auch die wissenschaftlichen Experimente angeschaltet sein, um sie zu testen, zu eichen und möglicherweise sogar interessante Ergebnisse zu erzielen. Darunter auch die Kamera JANUS und der Laser-Höhenmesser GALA. An beiden Experimenten ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) maßgeblich beteiligt.

Das ungewöhnliche Manöver wird durchgeführt, um für den weiteren Missionsverlauf Treibstoff zu sparen. In den kommenden Jahren wird bei weiteren Nahvorbeiflügen – einmal an der Venus und zweimal an der Erde – JUICE so beschleunigt werden, dass die Mission 2031 ihr Ziel, den Planeten Jupiter und dessen Eismonde Europa, Ganymed und Callisto, erreichen wird und bis 2035 untersuchen kann.

Mit etwas Glück kann JUICE beim LEGA-Manöver sogar von der Erde beobachtet werden, denn das Raumschiff fliegt zunächst durch die Nacht der westlichen Hemisphäre und dann über den Tag in Südostasien und des Pazifischen Ozeans. Mit einem leistungsstarken Fernglas oder einem Teleskop haben Amateurastronominnen und -astronomen die Chance, die Sonde in der Nacht vom 20. auf den 21. August 2024 als schnell wandernden Lichtpunkt auch von Europa aus zu sehen.

Mit 15.000 Stundenkilometern durch das „Nadelöhr“
Diese komplexe Flugbahn durch das innere Sonnensystem erwies sich als die effektivste, um die beim Start über sechs Tonnen schwere Raumsonde so schnell wie möglich ins Jupitersystem zu steuern. Der streckenmäßige Umweg über die Venus ist zeitlich betrachtet eine Abkürzung. Gestartet wurde JUICE am 14. April 2023 vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou mit einer Ariane-5-Trägerrakete. Seither hat die Raumsonde bereits mehr als eine Milliarde Kilometer zurückgelegt.

Gesteuert und kontrolliert wird das LEGA-Manöver vom ESOC, dem Europäischen Weltraum-Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt. Es gilt, JUICE mit genau der richtigen Geschwindigkeit zu einem exakten Zeitpunkt in der präzisen Richtung auf den Mond und danach auf die Erde hinzusteuern. Das Manöver gleicht einem Schuss durch ein Nadelöhr. Keine Weltraumorganisation hat dieses Doppel-Manöver zuvor durchgeführt. Zwischen dem 17. und dem 22. August 2024 wird der Kurs von JUICE zu jeder Sekunde überwacht. Der Funkverkehr mit der Raumsonde findet über die drei großen Antennenstationen des ESTRACK in Spanien, Australien und Argentinien statt. Laut ESA sei das Manöver nicht frei von Risiken. 38 Minuten vor der größten Annäherung an den Mond um 23:16 Uhr MESZ am Dienstag wird JUICE den Mondschatten durchqueren und eine halbe Stunde lang keinen Kontakt zur Erde haben.

Bonus: Hochaufgelöste Bilder vom Mond und der Erde…
Der Nutzen für die Wissenschaft bei diesem doppelten Nahvorbeiflug sind Messungen mit den zehn Instrumenten an Bord von JUICE, die eigentlich für ihren Einsatz bei den Vorbeiflügen an den drei großen Eismonden des Jupiter entwickelt wurden. Sie werden allesamt über der Mondoberfläche und die meisten auch wieder 24 Stunden später bei der Passage über die Erde angeschaltet sein und Daten aufzeichnen. Diese physikalischen Messungen und Aufnahmen mit den bildgebenden Experimenten dienen zuvorderst einer Überprüfung der Funktionsfähigkeit nach dem Start und der 16-monatigen Exponiertheit gegenüber dem Weltall seither, sowie der Eichung der Sensoren.

Während des Mondvorbeiflugs nähert sich JUICE der Mondoberfläche bis auf 750 Kilometer. Die JANUS-Kamera wird nicht genau senkrecht auf die Mondoberfläche gerichtet sein, dennoch wird die beste Auflösung etwa 13 Meter pro Bildpunkt betragen. Das letzte Bild beim Abflug vom Mond wird aus 2.800 Kilometern aufgenommen und immer noch 42 Meter pro Pixel auflösen. Die fotografierten Regionen liegen auf einem schmalen Streifen entlang des Äquators sowohl auf der Mondrückseite wie auch auf der wegen des Vollmondes vollständig beleuchteten Vorderseite. Die Aufnahmen von der Erde werden wegen der größeren Überflughöhe Auflösungen zwischen 125 Metern – allerdings über dem Ozean – und 250 Metern pro Pixel haben. Dabei werden Teile von Madagaskar, Thailand, Kambodscha, den Philippinen und Hawaii aufgenommen werden.

Das DLR ist mit „anderthalb“ Hardwarebeiträgen an der Instrumentierung der Mission beteiligt. Beim Kamerasystem JANUS (Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator; lateinisch für „Jupiter, seine Liebschaften und Sprösslinge, von allen Seiten erforscht“), das in Italien von der Firma Leonardo S.p.A. entwickelt und gebaut wurde, steuerte das DLR-Institut für Planetenforschung mehrerer Hardware-Komponenten bei. Das JANUS-Wissenschaftsteam wird von Pasquale Palumbo am Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Rom und Ganna Portyankina vom DLR-Institut für Planetenforschung geleitet. Aufnahmeplanung, Betrieb der Kamera, Datenverarbeitung und wissenschaftliche Auswertung werden zur Optimierung der Ergebnisse zwischen den beiden Einrichtungen aufgeteilt.

… und ein topographisches Profil vom Mond
Deutschland ist ferner mit dem Laser-Altimeter GALA (Ganymede Laser Altimeter) auf der Mission vertreten. Dieses ist gemeinsam mit der deutschen Industrie sowie Beiträgen aus Japan, Spanien und der Schweiz und unter der Leitung des Principal Investigator (PI) Hauke Hußmann im DLR-Institut für Planetenforschung entstanden. GALA sendet 30 Laserpulse pro Sekunde auf feste Oberflächen und misst die Zeit, bis der reflektierte Laserpuls im Teleskop des Instruments wieder ankommt. So können mit Millionen Messpunkten die Höhen und Tiefen, also die Topographie und Form eines planetaren Körpers erfasst werden. GALA wird im Jupitersystem zunächst Höhenprofile der Monde Callisto und Europa aufzeichnen, vor allem aber im späteren Missisonsverlauf aus der Umlaufbahn um Ganymed eine globale topographische Karte und die Verformung des Mondes durch Gezeitenkräfte erfassen, um die Existenz oder Nicht-Existenz eines Ozeans unter der Eiskruste von Ganymed zu überprüfen.

GALA wird beim ersten Teil des Mond-Erde-Manövers Messungen machen und während der nahen Passage am Erdtrabanten eingeschaltet sein. Die Messentfernung zum Mond von 850 bis 1.200 Kilometern über der Oberfläche ermöglicht Entfernungsbestimmungen und wird zum Test und zur Eichung des Instruments genutzt. Beim Vorbeiflug von JUICE an der Erde sind die Entfernungen für gute Messungen zu groß. Die GALA-Kommandosequenz für den Mondvorbeiflug wurde Anfang August an die ESA übermittelt. Innerhalb weniger Minuten nach der größten Annäherung an den Mond wird GALA Entfernungsmessungen mit einer Schussfrequenz von 30 Pulsen pro Sekunde vornehmen, um eine Bodenspur auf der Mondoberfläche in einer Mindesthöhe von etwa 850 Kilometer zu erhalten

Diese „Generalprobe“ für die Ganymed-Messungen wird zur Kalibrierung der verschiedenen Einstellungen des Instruments und zur Überprüfung der Leistung sowie des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses genutzt. Der Mondvorbeiflug ist die einzige Gelegenheit für diese Messungen vor dem Eintritt in die Jupiterumlaufbahn im Jahr 2031. Das GALA-Team hat die Messkampagne am Mond im Vorfeld simuliert und geht davon aus, dass das Signal mit zunehmender Entfernung zwar schwächer wird, aber trotzdem ein Bodenprofil mit topografischen Messungen der Mondoberfläche aufgezeichnet werden kann.

Geplant ist ferner, dass gemeinsam mit dem JANUS-Team auch eine Kalibrierung der genauen geometrischen Ausrichtung von GALA durchgeführt wird. Die JUICE-Kamera wird dabei versuchen, während des Flugs über die nicht von der Sonne beschienene Mondhemisphäre die von GALA auf den Mond „geschossenen“ Laserpulse in Langzeitbelichtungen aufzunehmen. Da beide Instrumente, GALA und JANUS, auf ihrer „optischen Bank“ exakt in die gleiche Richtung blicken, würden geringfügige Abweichungen in den Aufzeichnungen der GALA-Laserpulse auf einem bestimmten Pixel des JANUS-Bildsensors die geometrische Kalibration für den Einsatz am Jupitermond Ganymed verbessern. Wegen des zu erwartenden Streulichts an der Tag-Nacht-Grenze auf dem Mond ist allerdings nicht gewährleistet, dass dieses Experiment die erhofften Daten liefern wird.

Mit einem Fünftel ist Deutschland an JUICE beteiligt
Deutschland ist an der JUICE-Mission maßgeblich beteiligt. Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR unterstützt JUICE, indem sie den größten Einzelbeitrag eines ESA-Mitgliedslandes – rund 21 Prozent – zur Mission beisteuert. Diese Mittel sind Teil der Finanzierung der Entwicklung der Raumsonde, des Starts mit einer Ariane-5-Trägerrakete und des Missionsbetriebs. Zusätzlich fließen rund 100 Millionen Euro in die deutschen Beiträge an sieben von insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumenten und einem Experiment auf der Raumsonde:

• Der Laser-Höhenmesser GALA entstand in Verantwortung des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin,
• bei der Kamera JANUS war das DLR-Institut für Planetenforschung Teil des italienisch geführten Konsortiums,
• das Instrument SWI (Submillimetre Wave Instrument) entstand unter Führung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen.
• PEP (Particle Environment Package) ist ein Spektrometer zur Messung neutraler und geladener Teilchen im Jupitersystem (MPS, Göttingen),
• J-MAG (Magnetometer for JUICE) ist ein Magnetometer zur Charakterisierung der Magnetfelder von Jupiter und Ganymed und zur Untersuchung der Ozeane der Eismonde (Technische Universität Braunschweig),
• das Radar-Instrument RIME (Radar for Icy Moons Exploration) soll die Struktur der Eismonde bis in neun Kilometer Tiefe untersuchen (Technische Universität Dresden),
• 3GM (Gravity & Geophysics of Jupiter and Galilean Moons) ist ein Radiowellen-Experiment mit Ka-Transponder und ultrastabilem Oszillator zur Bestimmung der Schwerefelder und Atmosphären von Jupiter und seinen Monden (RIU, Universität zu Köln).

Zudem gibt es das Experiment PRIDE (Planetary Radio Interferometer & Doppler Experiment), das kein Instrument an sich ist, sondern für Messungen die Funkverbindung der Hauptantenne mit der Erde nutzt. Ferner bestehen auch weitere wissenschaftliche Kooperationen, so beim Instrument MAJIS (Moons and Jupiter Imaging Spectrometer) durch das MPS.

Swing-by- oder Gravity-Assist-Manöver
Die Veränderung von Bahn und Geschwindigkeit von Raumsonden durch nahe Planeten- und in diesem Falle auch Mondvorbeiflügen beruht darauf, dass Raumsonden im Vergleich zu diesen Körpern eine sehr, sehr viel geringere Masse haben. Dabei kommt es im Prinzip zu einer „Schwerkraftumlenkung“.

Wenn sich die Sonde dem großen Himmelskörper annähert und sich durch dessen Schwerefeld bewegt, wird sie durch dessen Anziehungskraft abgelenkt. Wenn sie sich dabei zu schnell durch das Gravitationsfeld bewegt, passiert so gut wie nichts, ist sie zu langsam, wird sie so stark angezogen, dass sie auf den Himmelskörper stürzt. Es ist also höchste Präzision bei der Berechnung von Geschwindigkeit und der geplanten Höhe der Passage erforderlich – was in der Raumfahrt immer der Fall ist.

Während des Nahvorbeiflugs wird die Sonde zunächst beschleunigt, um beim Verlassen durch die Gravitation aber wieder abgebremst zu werden. Aus Sicht des Himmelskörpers hat sie danach wieder die gleiche Geschwindigkeit wie zuvor. Die Bahnenergie in Relation zum Himmelskörper bleibt konstant. Verändert wird jedoch die Richtung des Geschwindigkeitsvektors.

Weil sich Raumsonde und Himmelskörper gemeinsam um die Sonne bewegen („heliozentrischer Orbit“) verändert sich jedoch der Betrag der vektoriellen Summe der Geschwindigkeit von Planet und Sonde um die Sonne. Die Raumsonde wird also, wenn sie hinter dem Himmelkörper vorbeigelenkt wird, hinsichtlich der Sonne schneller oder, wie beim LEGA-Manöver von JUICE, wenn sie vor dem Himmelskörper vorbeifliegt, langsamer. Der große (Mond, Erde) und der kleine Himmelskörper (Sonde) tauschen also Bewegungsenergie miteinander aus. Dabei verändert sich natürlich auch die Bewegungsenergie des großen Himmelskörpers – allerdings um einen nicht messbaren winzigen Betrag. Gelegentlich werden diese Manöver auch mit zusätzlichem Schub von Triebwerken der Sonden kombiniert.

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

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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
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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

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Quelle: FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) 20. Juni 2023.

20. Juni 2023 – Der vor kurzem erfolgte Start der ESA-Raumsonde „Juice“ war der Beginn einer ambitionierten Reise, die das Ziel hat, die Geheimnisse der Eismonde des Jupiter zu erforschen. Sie wird acht Jahre unterwegs sein, auf ihrem Weg Milliarden Kilometer zurücklegen und soll herausfinden, ob Voraussetzungen für Leben auf den Jupitermonden existieren könnten. Auch eine leistungsstarke Hightech-Entwicklung von GSI und FAIR ist bei dieser einmaligen Forschungsreise mit an Bord.

In einer Gruppe von Detektoren, die „Juice“ mit sich führt, wird ein ladungsempfindlicher Verstärker-Chip von GSI/FAIR eingesetzt. Der sogenannte PADI-X ASIC wurde im Rahmen des CBM-Experimentes entwickelt. CBM (Compressed Baryonic Matter) ist eine der zentralen Forschungssäulen des internationalen Beschleunigerzentrums FAIR, das derzeit bei GSI gebaut wird. Entstanden ist der Chip in den beiden wissenschaftlich-technischen GSI-Abteilungen Experimentelektronik und Detektorlabor, in Zusammenarbeit mit Senior-Wissenschaftler Dr. Mircea Ciobanu (Institute of Space Science, Rumänien und Universität Heidelberg).

Beim Start von „Juice“ vom Europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana aus betonte Carole Mundell, ESA-Direktorin für Wissenschaft: „Heute haben wir eine Reihe hochmoderner wissenschaftlicher Instrumente auf die Reise zu den Monden des Jupiters geschickt, die uns einen hervorragenden Blick aus nächster Nähe ermöglichen werden, welcher für frühere Generationen unvorstellbar gewesen wäre. Der riesige Datenschatz, der mit Juice erfasst werden kann, wird es der Wissenschaftsgemeinde weltweit ermöglichen, die Geheimnisse des Jupitersystems zu lüften, die Beschaffenheit und die Bewohnbarkeit von Ozeanen in anderen Welten zu erforschen und Fragen zu beantworten, die von künftigen Generationen von Wissenschaftler*innen noch nicht gestellt wurden.“

Der Wissenschaftliche Geschäftsführer von GSI und FAIR, Professor Paolo Giubellino, ist sehr erfreut über die Beteiligung an dieser äußerst spannenden Weltraum-Mission: „Die Europäische Weltraumorganisation ESA arbeitet bereits seit vielen Jahren eng mit GSI/FAIR zusammen, um gemeinsam die vielfältigen Aspekte der Weltraumforschung voranzutreiben. So ist beispielsweise die Erforschung kosmischer Strahlung ein entscheidender Beitrag, damit Astronaut*innen und Satelliten im Weltall die besten Ergebnisse bei der Exploration unseres Sonnensystems erzielen. Außerdem könnte künstlicher Winterschlaf, ein weiteres Forschungsfeld mit großer GSI-Expertise, eine vielversprechende Schlüsseltechnologie für die Zukunft der Raumfahrt werden. ESA und FAIR organisieren seit einigen Jahren auch eine gemeinsame Sommerschule, die sich mit Strahlungseffekten im Weltraum beschäftigt. Ich freue mich sehr, dass nun eine für das künftige Beschleunigerzentrum FAIR entwickelte Hightech-Anwendung diese erfolgreiche Reihe fortschreibt und bei der Jupiter-Exploration dabei ist.“

Die „Juice“-Sonde hat auf ihrem Weg zum größten Planeten unseres Sonnensystems zehn Instrumente an Bord, mit denen sie vor allem die großen Monde des Jupiter analysieren soll. Dort wird Wasser unter einer dicken Eisschicht und damit eine Voraussetzung für Leben vermutet. Die Instrumente stammen von europäischen Partnern und der US-Raumfahrtagentur NASA und ermöglichen zahlreiche Untersuchungen, beispielsweise Laser- oder Radarmessungen, mit denen auch unter der Eisschicht Daten gesammelt werden können.

Der PreAmplifier-DIscriminator Chip (PADI) ist eine Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung (ASIC), die ursprünglich für die Benutzung bei GSI/FAIR konzipiert wurde. Diese wird zukünftig als Front-End-Elektronik zum Auslesen der zeitlichen resistiven Plattenkammern in der Flugzeitwand (TOF) des CMB-Experiments für FAIR eingesetzt werden. Somit ursprünglich für Hochenergiephysikexperimente in Bodenanlagen entwickelt, stellte sich jedoch heraus, dass PADI auch für Weltraumexperimente geeignet ist, und PADI-X wurde als Front-End-Elektronik für einen Sensor der „Juice“-Mission, das PEP/JDC-Instrument, ausgewählt und qualifiziert. PEP (Particle Environment Package) ist ein Teilchenspektrometer zur Messung von neutralen und geladenen Teilchen im Jupitersystem. Das PEP-Instrument besteht aus insgesamt zwei Einheiten mit sechs unterschiedlichen Sensoren; die wissenschaftlichen Ziele des Instruments sind die Untersuchung der Jupiter-Monde Ganymed, Kallisto, Europa und Io sowie der Magnetosphäre des Jupiter.

Bevor die „Juice“-Sonde ihre Arbeit am Jupiter aufnehmen kann, hat sie allerdings noch eine lange Strecke vor sich. Sie muss bei ihrer achtjährigen Reise zum Jupiter einmal um die Venus und dreimal um die Erde fliegen, um Geschwindigkeit aufzunehmen. Nach der Ankunft im Jahr 2031 werden die Forschenden dann unter anderem einen genauen Blick auf die Jupiter-Monde werfen können und mit ihren Analysen beginnen –mit Hilfe von Hightech aus der GSI/FAIR-Entwicklung. (BP)

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

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Quelle: ESA, Science & Exploration 12. Mai 2023.

Beim ersten Versuch, die zusammengeklappte Antenne auszufahren, wurden nur die ersten Segmente jeder Hälfte ausgefahren. Die Flugkontrolleure vermuteten, dass ein winziger, festsitzender Stift die anderen Segmente verklemmt hatte.

Glücklicherweise hatten die Flugkontrollteams im Missionskontrollzentrum der ESA in Darmstadt eine Menge Ideen in petto.

Um den Stift zu lösen, versuchten sie Juice mit Hilfe der Schubdüsen zu schütteln und erwärmten sie dann mit Sonnenlicht. Jeden Tag zeigte die RIME-Antenne Anzeichen von Bewegung, aber keine vollständige Freigabe.

Am 12. Mai konnte RIME schließlich befreit werden, als das Flugkontrollteam ein mechanisches Gerät, einen so genannten „nicht-explosiven Aktuator“ (NEA), abfeuerten, der sich in der verklemmten Halterung befand. Dadurch wurde ein Schock ausgelöst, der den Stift um einige Millimeter bewegte und das Ausklappen der Antenne ermöglichte.

Das Bild unten zeigt den mechanischen Stoß, der durch das Zünden des Aktuators in der Halterung ausgelöst wird. Der Aktuator wurde zu dem Zeitpunkt ausgelöst, der mit „NEA 6 Release“ gekennzeichnet ist. Die daraus resultierende Dämpfungsschwingung zeigt, dass die Antenne entriegelt wird und dann hin und her wackelt, bevor sie sich in einer ausgefahrenen, verriegelten Position stabilisiert.

Ein letzter Teil der Antenne blieb jedoch eingeklappt. Die Bestätigung, dass die RIME-Antenne erfolgreich entfaltet wurde, kam erst, als das Flugkontrollteam einen weiteren Aktuator in der Halterung zündete, wodurch sich die RIME-Antenne nach Monaten, in denen sie für den Start zusammengeklappt war, vollständig ausstreckte.

Sobald die ESA-Sonde Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) am Jupiter angekommen ist, wird sie RIME einsetzen, um die Oberflächen- und Untergrundstruktur der Jupitermonde bis in eine Tiefe von 9 km zu untersuchen. RIME ist eines von zehn Instrumenten an Bord von Juice, mit denen die Entstehung lebensfreundlicher Welten um Gasriesen und die Entstehung unseres Sonnensystems untersucht werden soll.

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

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Quelle: ESA 14. April 2023.

14. April 2023 – Der erfolgreiche Start markiert den Beginn einer ambitionierten Reise, die das Ziel hat, die Geheimnisse der Ozeanwelten rund um den Riesenplaneten Jupiter zu lüften

Nach dem Start und der Abtrennung von der Rakete bestätigte das Europäische Raumflugkontrollzentrum (ESOC) der ESA in Darmstadt um 15:04 MESZ den Empfang eines Signals über die Bodenstation New Norcia in Australien. Um 15:33 Uhr MESZ entfalteten sich die 27 Meter langen Solarzellen und nahmen ihre charakteristische Kreuzform an, sodass das Raumschiff die Reise bis ins äußere Sonnensystem antreten konnte.

„Die ESA und ihre internationalen Partner haben den Weg zum Jupiter angetreten“, so ESA-Generaldirektor Josef Aschbacher. „Der spektakuläre Start von Juice wird begleitet von der Vision und dem Ehrgeiz der Pioniere, die die Mission vor Jahrzehnten konzipiert haben, dem Können und der Leidenschaft aller, die am Bau dieses unglaublichen Fluggeräts beteiligt waren, sowie von der Tatkraft unseres Flugbetriebsteams und der Neugier der weltweiten Wissenschaftsgemeinde. Gemeinsam arbeiten wir daran, die Grenzen von Wissenschaft und Forschung zu verschieben, um Antworten auf die größten Fragen der Menschheit zu finden.“

„Unter der Führung der ESA sowie den Anstrengungen und dem Engagement hunderter europäischer Unternehmen und wissenschaftlicher Einrichtungen ist die Juice-Mission nun Wirklichkeit geworden“, führt Giuseppe Sarri, ESA-Projektleiter von Juice, aus. „Gemeinsam mit unseren Partnern NASA, der Japanischen Weltraumerforschungsbehörde JAXA und der israelischen Weltraumbehörde ISA, die ebenfalls Hardware oder wissenschaftliche Instrumente beigesteuert haben, haben wir diesen lang erwarteten Meilenstein, den Start von Juice, erreicht.“

Von Galileo zu Juice
Jupiter, der so hell am Nachthimmel leuchtet, hat schon auf unsere Vorfahren eine große Faszination ausgeübt. Der Astronom Galileo Galilei rückte Jupiter im Jahr 1610 ins Blickfeld, als er den Planeten zum ersten Mal durch ein Teleskop beobachtete und die ihn umkreisenden Monde entdeckte.

In früheren Jupitermissionen hat man herausgefunden, dass sich unter der Oberfläche von drei der größten Monde des Jupiters – Europa, Ganymed und Kallisto – Wasservorkommen befinden, die weitaus größer sind als die der Ozeane der Erde. Diese Monde von der Größe eines Planeten bieten uns spannende Hinweise darauf, dass Voraussetzungen für Leben auch außerhalb unseres „Pale Blue Dot“ existieren könnten, und Juice ist in der Lage, uns der Antwort auf diese brennende Frage einen Schritt näher zu bringen.

„Heute haben wir eine Reihe hochmoderner wissenschaftlicher Instrumente auf die Reise zu den Monden des Jupiters geschickt, die uns einen hervorragenden Blick aus nächster Nähe ermöglichen werden, welcher für frühere Generationen unvorstellbar gewesen wäre“, erläutert Carole Mundell, ESA-Direktorin für Wissenschaft.

„Der riesige Datenschatz, der mit Juice erfasst werden kann, wird es der Wissenschaftsgemeinde weltweit ermöglichen, die Geheimnisse des Jupitersystems zu lüften, die Beschaffenheit und die Bewohnbarkeit von Ozeanen in anderen Welten zu erforschen und Fragen zu beantworten, die von künftigen Generationen von Wissenschaftler:innen noch nicht gestellt wurden.“

Weiter erforschen
Juice ist die letzte wissenschaftliche ESA-Raumfahrtmission, die mit einer Ariane 5 gestartet wurde, und markiert somit das Ende einer langen Tradition, die bis in das Jahr 1999 zurückreicht.

„Dies ist ein großartiger Beweis für die Fähigkeit Europas, große Visionen zu entwickeln und erfolgreich zu verwirklichen“, so Daniel Neuenschwander, ESA-Direktor für Raumfahrzeugträger. „Wir können stolz auf die Ariane 5 sein, weil sie Missionen wie Juice ermöglicht und einen so hohen Standard für unsere neue Generation von Trägersystemen gesetzt hat.“

In den nächsten zweieinhalb Wochen wird Juice die verschiedenen Antennen und Geräteausleger, die sie an Bord hat und mit denen die Umgebung des Jupiters und der Untergrund der Eismonde untersucht werden soll, ausfahren.

In einer achtjährigen Reise mit vier Vorbeiflügen mit Schwerkraftumlenkung an Erde und Venus wird die Sonde in Richtung des äußeren Sonnensystems katapultiert.

„Hunderte Millionen Kilometer von der Erde entfernt und einzig angetrieben durch das Sonnenlicht werden wir Juice durch 35 Vorbeiflüge an den Ozeanmonden des Jupiters steuern, um die notwendigen Daten zu sammeln, mit denen Wissenschaftler:innen diesen faszinierenden Ziele näher kommen als je zuvor“, sagt Ignacio Tanco, Spacecraft Operations Manager von Juice.

Um eine so komplexe Strecke aus einer so großen Entfernung zu fliegen – und vor allem, um die wertvollen Daten von Juice nach Hause zu schicken – sind präzise Navigationstechniken gefragt, die sich auf die ESA-Weltraumantennen in Spanien, Argentinien und Australien stützen, welche alle vom ESOC aus ferngesteuert werden.

„Die wissenschaftlichen Schätze, die wir dafür erhalten, werden zweifellos weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis unseres Sonnensystems haben und Aufschluss darüber geben, ob es möglicherweise bewohnbare Orte jenseits der Erde gibt – und zwar nicht nur in unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft, sondern auch weit darüber hinaus in der riesigen Zahl von Exoplanetensystemen, die in unserem Universum zu finden sind“, führt Olivier Witasse, ESA-Projektwissenschaftler für Juice, aus. „Dieses Wissen wiederum wird die Menschheit enorm bereichern, da wir mehr über uns selbst, unsere Ursprünge und unseren Platz im Universum erfahren.“

Über die Europäische Weltraumorganisation
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist das Tor Europas zum Weltraum. Sie ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und weltweit zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, die Tschechische Republik, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Die Slowakei, Slowenien, Lettland und Litauen sind assoziierte Mitglieder. Die ESA arbeitet förmlich mit vier anderen EU-Mitgliedstaaten zusammen. Auch Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an bestimmten ESA-Programmen teil.

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

Der Beitrag ESA-Raumsonde Juice hebt ab, um die Geheimnisse der Eismonde des Jupiters zu erforschen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: OHB SE 14. April 2023.

Antwerpen, 14. April 2023. JUICE wird dreieinhalb Jahre lang die Atmosphäre, die Magnetosphäre, die Ringe und die großen Eismonde Ganymed, Europa und Callisto des Jupiters untersuchen. Es wird vermutet, dass sich unter ihrer gefrorenen Kruste, Ozeane aus flüssigem Wasser und vielleicht sogar bewohnbare Umgebungen befinden. Der Höhepunkt der Mission wird die Umrundung des Eismondes Ganymed sein. Das Ende der Mission ist für das Jahr 2034 geplant – dann soll der geplante Aufprall der Sonde auf der Mondoberfläche stattfinden.

Antwerp Space, eine Tochtergesellschaft des Technologie- und Raumfahrtkonzerns OHB SE, hat die Entwicklung des Kommunikationssubsystems im Auftrag des Hauptauftragnehmers Airbus Defence and Space durchgeführt. Das Kommunikationssubsystem wird während der achtjährigen Reise zum Jupiter und der anschließenden Wissenschaftsphase mit der Erde kommunizieren. „Das System wurde für die strengen Anforderungen und die raue Umgebung der JUICE-Mission konzipiert, optimiert, analysiert, integriert und vier Jahre lang erfolgreich vom Ingenieurteam von Antwerp Space getestet“, sagt Hugues Vasseur, leitender Ingenieur des Teams von Antwerp Space.

Die Entwicklung eines Kommunikationssubsystems für eine Mission wie JUICE erfordert fundierte Kenntnisse und Erfahrungen in der Raumfahrttechnik: Das System wird für die Kommunikation zwischen Erde und Jupiter etwa 800 Millionen Kilometer überwinden und muss den extremen Umweltbedingungen um den Jupiter standhalten.

„Ich bin sehr stolz auf das JUICE-Team und möchte Airbus Defence and Space und der ESA für die enge Zusammenarbeit danken. Antwerp Space hat einmal mehr erfolgreich bewiesen, dass es in der Lage ist, bei der Entwicklung eines solch komplexen Systems die volle Endverantwortung zu übernehmen“, so Koen Puimège, Geschäftsführer von Antwerp Space.

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

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Quelle: IHP 14. April 2023.

14. April 2023 – Zwei am IHP entwickelte Schaltkreise gehören zu den Kernkomponenten des Chirp-Transform-Spektrometers, entwickelt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), das durch die Analyse von Spektren beispielsweise die Zusammensetzung der Stratosphäre des Jupiters bestimmen kann.

Mit dem Start des Jupiter Icy Moons Explorers der ESA, – kurz JUICE – ist am 14. April 2023 auch IHP-Technologie auf die mehr als eine Milliarde Kilometer lange Reise gegangen. Zwei am IHP entwickelte Schaltkreise gehören zu den Kernkomponenten des Chirp-Transform-Spektrometers, entwickelt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), das durch die Analyse von Spektren beispielsweise die Zusammensetzung der Stratosphäre des Jupiters bestimmen kann. Das Messgerät ist eins der zahlreichen Instrumente mit denen detaillierte Beobachtungen des Jupiters und seiner drei großen Monde Ganymed, Callisto und Europa durchgeführt werden sollen.

Für Weltraumanwendungen ist neben der Strahlungsfestigkeit die Reduktion von Größe, Gewicht und Stromverbrauch der einzelnen Komponenten wichtig. Winzige, integrierte Schaltkreise helfen, das vom MPS entwickelte Spektrometer im Vergleich zum Vorgängermodell zu verbessern. Das IHP hat einen Chirp-Generator-Schaltkreis in der hauseigenen 0,13-µm-SiGe-BiCMOS-Technologie entworfen und gefertigt. Dieser erzeugt ein Chirp-Signal, welches für die Funktionalität des Spektrometers notwendig ist. Die Digitalisierung, Berechnung und Speicherung der spektralen Leistungswerte übernimmt ein weiterer Chip: Der zwei-kanalige Analog-Digital-Wandler wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik der Universität Stuttgart entworfen.

„Unsere Arbeit der vergangenen Jahre leistet einen wichtigen Beitrag für das Spektrometer und somit für die Zielerreichung der gesamten JUICE-Mission“, sagt IHP-Projektleiter Dr. Philip Ostrovskyy. Die Wissenschaftler der Abteilungen Schaltkreisdesign und System Architekturen arbeiteten zusammen mit den Experten der Technologieabteilung des IHP. „Ein solcher Schaltkreis ist immer ein Gemeinschaftswerk, innerhalb des IHP genauso wie mit Partnern und Auftraggebern“, erklärt der Experte.

Der Wissenschaftlich-Technische Geschäftsführer des IHP, Prof. Dr. Gerhard Kahmen, stellt die Bedeutung der Entwicklung heraus: „Die Schaltkreise und ihre Verwendung in einem wichtigen Messinstrument für eine interplanetare Weltraummission sind ein hervorragendes Ergebnis unseres Institutes. Sie tragen signifikant zur Etablierung des IHP als Partner für strahlungsfeste Technologien bei.“ Denn: Nicht zum ersten Mal wird IHP-Technologie im Weltraum eingesetzt. Das Frankfurter Forschungsinstitut entwickelt seit Jahren strahlungsresistente Schaltkreise und bietet diese im Rahmen des MPW-Services an.

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

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Quelle: ArianeGroup 14. April 2023.

Kourou, 14. April 2023 – Am Freitag, 14. April 2023 um 9:14 Uhr Ortszeit hob eine von Arianespace betriebene Ariane 5 erfolgreich vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana ab. An Bord: die Raumsonde JUICE der europäischen Weltraumorganisation ESA.

Die von Airbus Defence and Space im Auftrag der ESA gebaute Sonde wird die erste europäische Mission zur Erforschung des Jupiter-Systems sein. Sie wird mindestens drei Jahre lang drei seiner Eismonde, die sie ab Juli 2031 erreichen wird, im Detail untersuchen: Europa, Ganymed und Callisto. JUICE wird die Monde als potenzielle Lebensräume erforschen und dabei zwei grundlegende Fragen beantworten: Was sind die Bedingungen für die Entstehung von Planeten und Leben? Und wie funktioniert das Sonnensystem?

Stéphane Israël, CEO von Arianespace, sagte: „Es ist eine Ehre für Arianespace, diesen symbolträchtigen Start für Europas erste Mission zum Jupiter-System durchgeführt zu haben und so zu einem besseren Verständnis des Sonnensystems und der Voraussetzungen für die Entstehung von Leben beitragen zu können. Bei der Vorbereitung dieser Mission haben wir Hand in Hand mit der ESA, Airbus Defence and Space, ArianeGroup und der französischen Raumfahrtagentur CNES gearbeitet. Mein Dank gilt allen Teams, die seit zehn Jahren engagiert auf diesen großen Erfolg hingearbeitet haben. Und guten Flug für JUICE, auf dieser unglaublichen Reise, die sie angetreten hat.“

„Mit dem erfolgreichen Start von JUICE schreibt Ariane 5 in der europäischen Raumfahrt einmal mehr Geschichte. Diese außergewöhnliche Forschungsmission profitiert in zweifacher Hinsicht vom Know-how von ArianeGroup. Unsere Teams haben nicht nur zur Bereitstellung der Trägerrakete, sondern auch von JUICE beigetragen, indem sie das Antriebssystem geliefert haben, mit dem die Raumsonde ihre rund achtjährige Reise zum Jupiter antreten wird. Ich möchte den Teams der ArianeGroup, von Arianespace und allen unseren europäischen Partnern zu diesem weiteren Erfolg der Ariane gratulieren. Die Zuverlässigkeit dieser Trägerrakete ist das Ergebnis einer nahtlosen Zusammenarbeit zwischen der Industrie, der ESA und der französischen Raumfahrtagentur CNES, um den autonomen Zugang unseres Kontinents zum Weltraum zu gewährleisten“, sagte Martin Sion, CEO von ArianeGroup.

Das von den Orbital-Propulsion-Teams von ArianeGroup in Deutschland entwickelte, gebaute und integrierte Antriebssystem der Raumsonde JUICE besteht aus dem 400-Newton-Haupttriebwerk, das für das Einschwenken in die Jupiter-Umlaufbahn verwendet wird, sowie aus 20 kleinen Triebwerken und zwei Treibstofftanks aus Titan.

Nach Abschluss der Mission wird nur noch eine Ariane 5 starten, bevor Ariane 6 die Aufgabe übernehmen wird, Europas institutionelle Missionen und die stark wachsende Nachfrage des kommerziellen Marktes zu bedienen.

Die Schwerlast-Trägerrakete Ariane 5 ist ein Programm der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), das in Zusammenarbeit von Industrie und öffentlichen Institutionen in zwölf europäischen Partnerstaaten durchgeführt wird.

ArianeGroup ist als industrieller Hauptauftragnehmer für die Entwicklung und Produktion von Ariane 5 sowie für die Vorbereitung der Trägerrakete bis zu ihrem Start verantwortlich und führt dabei ein Netzwerk von über 600 Firmen an, darunter 350 kleine und mittlere Unternehmen (KMU). ArianeGroup liefert auf ihrer Startrampe eine flugtaugliche Trägerrakete an ihre Tochtergesellschaft Arianespace, die Ariane 5 vom Raumfahrtzentrum Guayana (CSG) in Französisch-Guayana aus vermarktet und betreibt. Während der Startkampagnen arbeitet Arianespace eng mit der französischen Raumfahrtagentur CNES zusammen, die für den Entwurf der Trägerrakete Ariane 5, die Installationen zur Vorbereitung der Satelliten sowie für den Startplatz verantwortlich ist.

Über Arianespace
Arianespace erschließt den Weltraum zur Verbesserung der Lebensbedingungen auf der Erde. Dazu bietet das Unternehmen seit 1980 Startdienste für alle Arten von institutionellen und kommerziellen Satelliten in alle Umlaufbahnen an. Arianespace ist für die Kommerzialisierung der Trägerraketen der neuen Generation Ariane 6 und Vega C verantwortlich, die von der ESA entwickelt werden und deren industrielle Hauptauftragnehmer ArianeGroup bzw. Avio sind. Arianespace hat ihren Hauptsitz in Évry, Frankreich, und verfügt über weitere Niederlassungen in Kourou (im Raumfahrtzentrum Guayana, Europas Weltraumbahnhof), in Washington D. C., Tokio und Singapur. Arianespace ist eine Tochtergesellschaft der ArianeGroup, die 74 % des Kapitals hält, während die anderen 15 Anteilseigner die europäische Industrie der Ariane- und Vega-Trägerraketen repräsentieren. Die ESA und die französische Raumfahrtagentur CNES sind in ihrem Vorstand vertreten.

Über ArianeGroup
ArianeGroup ist Hauptauftragnehmer für zivile und militärische Trägerraketen, verantwortlich für die Entwicklung und den gesamten Produktionsablauf der europäischen Trägerraketen Ariane 5 und Ariane 6, die von ihrer Tochtergesellschaft Arianespace vermarktet und betrieben werden. Außerdem ist sie für die Entwicklung, den Bau, die Integration und die Wartung der Raketen der französischen See-Streitkräfte zur nuklearen Abschreckung zuständig. Als weltweit anerkannter Spezialist für innovative und wettbewerbsfähige Lösungen beherrscht ArianeGroup die ganze Palette der fortschrittlichsten Antriebstechnologien und Anwendungen in der Raumfahrt. Über ihre Tochtergesellschaften stellt sie anderen Industriezweigen ihre Fachkompetenz in Ausrüstung, Service, Weltraumüberwachung und sicherheitsrelevanten Infrastrukturen zur Verfügung. Die Unternehmensgruppe wird zu gleichen Teilen von Airbus und Safran gehalten und beschäftigt mehr als 8000 hochqualifizierte Mitarbeiter in Frankreich und Deutschland. Der konsolidierte Umsatz der Gruppe belief sich in 2022 auf 2,4 Milliarden Euro.

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

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