Der Saturn-Orbit Nummer 145 von Cassini

Bereits am 20. Januar 2011 begann der mittlerweile 145. Orbit der Raumsonde Cassini um den Planeten Saturn. Unter anderem wird die Raumsonde im Rahmen dieses 21 Tage dauernden Umlaufs mehrere Vorbeiflüge an verschiedenen Saturnmonden durchführen.

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

NASA, JPL, Space Science Institute
Diese Aufnahme wurde am 11. Januar 2011 angefertigt. Im Zentrum ist der Mond Rhea erkennbar, welcher etwa 60.000 Kilometer von Cassini entfernt ist. Direkt darüber befindet dich der Mond Dione. Links oben im Bild befindet sich der Mond Tethys. Zwischen Tethys und Rhea ist als verwaschener Fleck der Mond Epimetheus erkennbar. Unmittelbar links von Dione befindet sich der Mond Prometheus, der aber aufgrund des Saturnringes nur sehr undeutlich erkennbar ist.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)

Am 20. Januar 2011 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt der größten Entfernung zum Saturn. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini etwa 2,61 Millionen Kilometer von der obersten Wolkenschicht des Saturn entfernt und begann zugleich ihren 145. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde befindet sich gegenwärtig in einem Orbit, welcher sich fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie der Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde befindet.

Der gegenwärtige Umlauf wird unter anderem dazu genutzt werden, um die Monde Mimas, Epimetheus, Calypso, Enceladus und Helene im Rahmen von nicht zielgerichteten Vorbeiflügen zu untersuchen. Bei diesen sogenannten “non-targeted flybys” handelt es sich um Begegnungen mit größeren Saturnmonden, welche in Entfernungen von bis zu mehr als 100.000 Kilometern stattfinden, ohne dass hierfür eine Bahnkorrektur der Raumsonde durchgeführt werden muss.

Das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini nahm die wissenschaftlichen Beobachtungen während dieses auch als “Rev144” bezeichneten Saturn-Umlaufs am 21. Januar auf. Das erste Beobachtungsziel der ISS-Kamera war der größte der 62 bisher bekannten Saturnmonde, der etwa 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan. Aus einer Entfernung von etwa 3,44 Millionen Kilometern wurde dabei die südlich des Äquators gelegenen Senkyo-Region abgebildet.

Direkt nach den Titanaufnahmen erfolgten verschiedene astrometrische Beobachtungen von mehreren kleineren Saturnmonden. Das wissenschaftliche Ziel der dabei angefertigten Abbildungen der Monde Polydeuces, Telesto, Janus, Pallene, Atlas, Calypso und Methone besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Diese Einzelbeobachtungen erfolgten allerdings durchweg aus größeren Distanzen und somit konnten keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden. Ebenfalls noch am 21. Januar erfolgten weitere Abbildungen des erst im Dezember 2010 entdeckten Sturmgebietes über der nördlichen Hemisphäre des Saturn und Aufnahmen des G-Ringes.

NASA, JPL, Space Science Institute
Diese Aufnahme des Saturnmondes Dione entstand am 15. Oktober 2010. Aus einer Entfernung von 633.645 Kilometern wurde dabei die Mondsichel abgebildet. Eventuell von der Mondoberfläche ausgehende, durch kryovulkanische Aktivitäten freigesetzte Jets wären unter solchen Beleuchtungsbedingungen besonders gut erkennbar.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)

Für den heutigen 22. Januar ist eine längere Beobachtung des Mondes Ijiraq geplant. Insgesamt sollen dabei aus einer Entfernung von etwa 9,65 Millionen Kilometern 359 Einzelaufnahmen dieses lediglich etwa 12 Kilometer durchmessenden Mondes angefertigt werden. Die Beobachtung von Ijiraq ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Trotz der großen Distanz zwischen den Monden und der Raumsonde kann Cassini bei derartigen Beobachtungen wertvolle Daten über die Ausdehnung, die sich daraus ergebende Gestalt sowie die Dauer der Rotationsperioden der einzelnen Monde sammeln, welche sich aus Variationen in den beobachteten Lichtkurven ergeben. Zusätzlich werden bei diesen Beobachtungen auch Informationen über die Ausrichtung der Rotationsachsen und die Rotationsrichtung der Monde gewonnen.

Am 28. Januar wird eines der Spektrometer an Bord der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) eine Serie von Scans der südlichen Polarregion des Saturn durchführen. Ziel dieser Scans, welche durch weitere Aufnahmen der ISS-Kamera begleitet werden, ist die Abbildung von Polarlichtern über dem Südpol des Ringplaneten.

Diese beiden Instrumente werden auch am folgenden Tag zusammenarbeiten und dabei den Saturnmond Dione abbilden. Im Rahmen einer zwölfstündigen Beobachtungskampagne wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler nach Anzeichen für einen möglichen Kryovulkanismus auf diesem etwa 1.120 Kilometer durchmessenden Eismond des Saturn Ausschau halten. Dieser könnte sich in Form von Jets, welche von der Mondoberfläche ausgehen, bemerkbar machen. Dione wird während der Aufnahmen zwischen 440.000 und 980.000 Kilometer von Cassini entfernt sein.

NASA, JPL, SSI
Diese Aufnahme von Mimas fertigte die Raumsonde Cassini am 13. Februar 2010 an. Im Zentrum dieses aus sieben Einzelaufnahmen der NAC-Kamera zusammengesetzten Mosaiks erkennt man den Krater Herschel.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)

Am 31. Januar wird Cassini um 03:50 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während ihres 145. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 154.420 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Um diesen Zeitpunkt herum werden auch mehrere nicht zielgerichteter Vorbeiflüge an verschiedenen der inneren Saturnmonde erfolgen, welche dabei von den wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde untersucht werden sollen.

Bereits um 02:55 Uhr MEZ wird ein Vorbeiflug an dem 397 Kilometer durchmessenden Mond Mimas erfolgen. Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung wird dieser 138.570 Kilometer von der Raumsonde entfernt sein. Bei dieser Gelegenheit wird die ISS-Kamera auf den rund 130 Kilometer großen Herschel-Krater ausgerichtet sein, welcher fast ein Drittel des Monddurchmessers ausmacht.

Anschließend wird sich die Raumsonde auf den Mond Enceladus konzentrieren, welcher um 06:52 Uhr MEZ etwa 60.000 Kilometer von der Raumsonde entfernt ist. Für diesen Vorbeiflug sind zwei Beobachtungskampagnen vorgesehen. Zuerst wird die ISS-Kamera die schmale Mondsichel abbilden und dabei die von dessen Südpol ausgehenden Fontänen aus Wasserdampf und Eis abbilden. Später wird der Mond unter besseren Beleuchtungsbedingungen erneut in den Fokus der ISS gelangen. Dabei soll ein Mosaik von dessen Oberfläche erstellt werden, welches sich besonders auf die Äquatorregion des Mondes konzentrieren wird.

Das nächste Ziel von Cassinis Instrumenten stellt der Mond Helene dar, welcher um 11:17 Uhr MEZ lediglich 27.766 Kilometer von der Raumsonde entfernt sein wird. Da sich Cassini zu diesem Zeitpunkt etwas oberhalb der Ringebene des Saturn befindet, wird bei diesem nicht zielgerichteten Vorbeiflug die nördliche Mondhemisphäre in den Aufnahmebereich der ISS-Kamera gelangen. Unter unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen sind eine Vielzahl von Fotoaufnahmen mit verschiedenen Filtern vorgesehen.

NASA, JPL, Space Science Institute, Planetary Society
Zum Aufnahmezeitpunkt dieser beiden Bilder war Cassini etwa 200 Kilometer von der Oberfläche von Rhea entfernt. Die rechte Aufnahme wurde mit der WAC-Kamera des ISS-Kamerasystems angefertigt. Die Aufnahme links stammt von der NAC-Kamera, welche über eine etwa 10 mal höhere Auflösung verfügt. Das NAC-Bild zeigt dabei den im mittleren Bildbereich der WAC-Kamera erkennbaren Krater.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute, Planetary Society)

Zum Abschluss der Mond-Tour wird sich die Raumsonde dem Mond Mimas widmen. Die ISS-Kamera wird zusammen mit dem UVIS und einem weiteren Instrument, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), die Region westlich des Kraters Herschel abbilden. Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke am 31. Januar, dieses als “short engine burn” bezeichnete Manöver dient einer Kurskorrektur der Sonde, wird die ISS am 3. Februar abbilden, wie der zu diesem Zeitpunkt 1,94 Millionen Kilometer entfernte Mond Dione hinter dem 1,19 Millionen Kilometer entfernten Mond Rhea vorbeizieht. Rhea war erst am 11. Januar 2011 Gegenstand eines zielgerichteten Vorbeifluges der Raumsonde.

NASA, JPL, Space Science Institute
Eine Detailaufnahme der stark mit Kratern überzogenen Oberfläche von Rhea. Der helle Fleck rechts unterhalb der Bildmitte besteht wahrscheinlich aus relativ frischen Bodenmaterial, welches bei einem Impakt zutage gefördert wurde.
(Bild: NASA, JPL, Space Science Institute)

Am 4. Februar wird schließlich erneut der Titan abgebildet werden, welcher sich dabei in einer Entfernung von 1,94 Millionen Kilometern befinden wird. Diese Aufnahmen werden es den Wissenschaftlern ermöglichen nach Wolkenformationen in der Mondatmosphäre zu suchen. Gleichzeitig erhoffen sich die Forscher einen Blick auf die Oberfläche des Mondes. Dabei soll nach eventuellen Veränderungen gesucht werden, welche durch einen Sturm verursacht wurden, der im September und Oktober 2010 zwischen den Regionen Senkyo und Okavango aktiv war.

Anschließend sind erneute astrometrische Beobachtungen vorgesehen, welche sich diesmal auf die Monde Atlas, Methone, Telesto und Helene konzentrieren. Unmittelbar danach werden der Saturn und das Sturmgebiet auf der Nordhalbkugel in den Fokus der ISS geraten. Für den 5. Februar ist eine weitere Beobachtung des Mondes Ijiraq geplant. Die dabei geplanten Fotos dienen als unterstützende Aufnahmen der Beobachtungskampagne vom 22. Januar.

Am 10. Februar wird Cassini schließlich erneut die Apoapsis erreichen und damit den 145. Orbit um den Ringplaneten beenden. Der damit beginnende Orbit Nummer 146 wird von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern als die “Saturn-und-Titan-Show” bezeichnet, da sich die ISS-Beobachtungen in erster Linie auf diese beiden Objekte konzentrieren werden. Unter anderem wird es im Verlauf dieses Orbits auch wieder zu einem gezielten Vorbeiflug am Titan kommen, welcher am 18. Februar 2011 stattfinden wird. Cassini wird den Mond dabei in einer Höhe von 3.651 Kilometern überfliegen.

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