InSpace Magazin #521 vom 9. Juli 2014

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"InSpace" Magazin

Ausgabe #521
ISSN 1684-7407


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Intro von Axel Orth

Liebe Leserinnen und Leser,

am 24. November 2014 wird die japanische Raumfahrtagentur JAXA die Mission Hayabusa-2 mit einem größtenteils vom DLR entwickelter Lander starten. Noch 6 Tage lang, bis zum 15. Juli 2014 haben Sie die Möglichkeit, Ihren Namen zusammen mit einer kurzen Botschaft auf die Reise zu dem Zielasteroiden zu schicken! Mehr dazu in der Nachricht "Hayabusa und Macot: Senden Sie Ihren Namen ins All" weiter unten in diesem Newsletter.

Axel Orth

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Updates / Umfrage

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News

• Rosettas Zielkomet gibt Wasserdampf frei «mehr» «online»
• Bei Venus Express geht’s heiß her «mehr» «online»
• New Horizons: Hubble-Suche wird ausgeweitet «mehr» «online»
• Rosetta-Aufnahmen zeigen rotierenden Kometenkern «mehr» «online»
• ISEE 3 zündet Triebwerke «mehr» «online»
• Gum 15 - Ein Sternentstehungsgebiet «mehr» «online»
• Falscher Alarm bei Gliese 581 «mehr» «online»
• Hayabusa-2 und MASCOT: Senden Sie Ihren Namen ins All «mehr» «online»


» Rosettas Zielkomet gibt Wasserdampf frei
01.07.2014 - Die Raumsonde Rosetta nähert sich ihrem Ziel, dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, immer weiter an. Am 2. Juli 2014 wird dabei ein weiteres Kurskorrekturmanöver erfolgen. Außerdem konnte eines der Instrumente an Bord von Rosetta kürzlich erstmals die aktuelle Freisetzungsrate von Wasserdampf ermitteln.
Momentan befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta in einer Entfernung von weniger als 60.000 Kilometern zu ihrem Ziel, dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. Um am 6. August 2014 in eine Umlaufbahn um den rund vier Kilometer durchmessenden Kometen eintreten zu können muss Rosetta in den kommenden Wochen jedoch zunächst noch weitere sechs Kurskorrekturmanöver (engl. "Orbit Correction Manoeuvre", kurz "OCM") durchführen, mit denen die relative Geschwindigkeit der Raumsonde zu 67P/Tschurjumow-Gerasimenko auch weiterhin schrittweise reduziert und der Verlauf der Flugbahn von Rosetta zu dem Kometen angeglichen werden soll.

Das nächste Korrekturmanöver, das OCM-5 ist für den morgigen Tag vorgesehen und wird um 14:05:57 MESZ beginnen. Durch eine über einen Zeitraum von 93 Minuten und 13 Sekunden andauernde Zündung der Triebwerke, so die Zielsetzung für dieses Manöver, soll eine Geschwindigkeitsveränderung von 58,7 Metern pro Sekunde erzeugt werden.

Der Komet setzt Wasserdampf frei

Obwohl sich die Raumsonde somit immer noch in ihrer ’Annäherungsphase’ an den Kometen befindet werden bereits seit einigen Wochen einige der insgesamt 21 mitgeführten Instrumente - elf davon befinden sich direkt auf Rosetta, weitere zehn auf dem im November 2014 zum Einsatz kommenden Kometenlander Philae - dazu genutzt, um Daten von 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zu gewinnen.

Eines dieser Instrumente, das auf Rosetta befindliche Mikrowellenradiometer MIRO, hat dabei kürzlich erstmals Wasserdampf nachgewiesen, der trotz der immer noch großen Entfernung zwischen dem Kometen und der Sonne von der Oberfläche des Kometen entweicht. Der Nachweis erfolgte bereit am 6. Juni 2014, als sich die Raumsonde noch in einer Entfernung von etwa 350.000 Kilometern zu ihrem Ziel befand. Der Komet selbst befand sich dabei noch in einer Entfernung von etwa 583 Millionen Kilometer zu der Sonne. Seitdem konnte das Instrument dieses Gas jedes Mal, wenn es sich im Betriebsmodus befand und auf den Kometen gerichtet war, identifizieren.

"Wir wussten, dass wir das Ausgasen von Wasserdampf würden beobachten können. Allerdings waren wir überrascht, wie früh wir das Gas detektiert haben", so Sam Gulkis vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-amerikanischen Weltraumagentur NASA in Pasadena/Kalifornien, der wissenschaftliche Leiter des MIRO-Teams.

Neben Kohlenmonoxid, Methanol und Ammoniak ist Wasser einer der wichtigsten flüchtigen Bestandteile eines Kometen. Nähert sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne, so verdampfen diese Gase aufgrund der dabei steigenden Temperatur von seiner Oberfläche und speisen die so genannte Koma, eine den Kometenkern umgebende Hülle aus Gas und mitgerissenem Staub.

Das MIRO-Instrument kann diese Gase identifizieren und dabei auch ihre aktuellen Freisetzungsraten ermitteln. Dafür analysiert das Instrument die Mikrowellenstrahlung, welche von den Gasmolekülen ausgeht. Wasser und andere flüchtige Stoffe hinterlassen in diesem Wellenlängenbereich charakteristische und dementsprechend verhältnismäßig leicht zu identifizierende ’Fingerabdrücke’.

"Die Signale, die Wassermoleküle in unseren Messdaten hinterlassen, sind besonders gut zu detektieren", erklärt Dr. Paul Hartogh vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS ) in Göttingen, einer der Mitarbeiter des MIRO-Teams. Es ist zu erwarten, dass der Komet gegenwärtig auch andere Gase, welche bei geringeren Temperaturen als Wasser sublimieren, ausgast. Aus der bisherigen großen Entfernung zwischen Raumsonde und Komet konnten diese aufgrund ihrer geringen Menge bisher jedoch noch nicht aufgespürt werden. Der aktuelle Nachweis von Wasserdampf aus einer solch großen Entfernung sei jedoch ein eindrucksvoller Beweis für die Leistungsfähigkeit von MIRO, so Dr. Hartogh - und findet hierfür einen anschaulichen Vergleich: Es sei, als würde man von der Erde aus das Verdampfen einer Tasse heißen Tees auf dem Mond entdecken.

Mit den MIRO-Messungen gelang nicht nur der Nachweis von Wasserdampf. Vielmehr konnte auch die dabei gegebene Freisetzungsrate ermittelt werden. Pro Sekunde ’verlor’ 67P/Tschurjumow-Gerasimenko demzufolge am 6. Juni 2014 rund 300 Milliliter Wasser.

"Mit dieser Rate würde es etwa 100 Tage dauern, um ein für olympische Wettkämpfe zu nutzendes Schwimmbecken komplett zu füllen. Je weiter sich der Komet der Sonne nähert, desto mehr wird sich die Gasproduktionsrate allerdings erhöhen. Dank Rosetta haben wir die erstaunliche Möglichkeit, diesen Vorgang aus der Nähe zu beobachten und mehr über die damit verbundenen Vorgänge zu lernen", so Sam Gulkis weiter.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA)


» Bei Venus Express geht’s heiß her
01.07.2014 - Die ESA-Sonde Venus Express (VEX) beendet ihre achtjährige Mission mit einer Serie von Atmosphärenbremsmanövern. Lag die größte Annäherung an die Venus in der Regel über 200 Kilometern, hat man diese in den letzten Tagen schrittweise auf 132,7 Kilometern gesenkt. Damit stößt man mit der Sonde in verschiedenster Hinsicht in neue Grenzbereiche vor.
Nach einer Vorbereitungs- (Walk-in-) Phase begannen die jetzigen Aerobrake-Manöver von Venus Express offiziell am 18. Juni 2014 mit einem Perizentrum (niedrigster Punkt eines Orbits) von 136 Kilometer. Venus Express absolvierte am 25. Juni 2014 die bis dahin niedrigste Flughöhe von 132,7 Kilometern. Die Höhenangabe wurde inzwischen vom Flugdynamik-Team beim European Space Operation Center (ESOC) in Darmstadt bestätigt. Sie ist leicht niedriger als im Vorfeld angekündigt, 133 Kilometer sollte die Untergrenze sein.

Offensichtlich will man sich aber noch etwas weiter nach unten tasten. Einen Atmosphärenwiderstand von bis zu 0,55 Newton/Quadratmeter möchte man der Sonde zumuten. Das wäre dann schon an der vermuteten Belastungsobergrenze. Die Planung war hinsichtlich des Maximums etwas unkonkret. Abhängig von den Zustandsdaten nach jedem Umlauf sollte Venus Express einem Atmosphärendruck von höchstens 0,4 bis 0,6 Newton/Quadratmeter ausgesetzt werden. Noch wenige Tage zuvor hat man in rund 140 Kilometer Höhe mit Hilfe der Beschleunigungsmesser an Bord einen Druck von 0,13 Newton/Quadratmeter ermittelt, was einen Eindruck von Zunahme der Atmosphärendichte über wenige Kilometer Absenkung gibt.

Kräfte des Atmosphärenwiderstandes in dieser Größenordnung sind aus Sicht der Flugingenieure jedoch nicht die eigentliche Herausforderung. Sehr viel stärkeres Augenmerk muss man laut Colin Wilson von der Universität Oxford (Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics) auf die Temperaturentwicklung an verschiedenen Bauteilen der Sonde legen. Venus Express streift die oberen Atmosphärenschichten mit 36.000 Stundenkilometern oder 10 Kilometer pro Sekunde. Dadurch schnellt die Temperatur der in Flugrichtung liegenden Flächen extrem schnell an. Am 24. Juni stieg die Temperatur an den Solarpaneelen während der rund 100 Sekunden im Perizentrum um 70 Grad Celsius. Zur Flugvorbereitung hatte man die Paneelen durch Minimierung der auf sie wirkenden Sonnenstrahlung auf minus 100 Grad Celsius abgekühlt. Während des kurzen Fluges in niedrigster Höhe schnellte diese auf plus 10 bis 15 Grad Celsius.

Für die Solarzellenpaneele ist dieser Wert an sich kein Problem. Bei Sonnenausrichtung sind auf den Oberflächen 50 Grad Celsius üblich. Bedenklich ist eher der rapide Anstieg, weil ein unterschiedliches Temperaturaufnahme- und -dehnungsverhalten einzelner Komponenten zu mechanischen oder anderen Fehlern führen kann. Ab 350 Grad Celsius würde beispielsweise die Wärmeisolierfolie der Sonde geschädigt. Wenn derartige Temperaturen drohen, müsste über das Risiko eines Verlustes der Wärmekontrolle und damit über die Funktionsfähigkeit von Venus Express nachgedacht werden.

Die Aerobrake-Manöver von Venus Express stellen nicht nur eine Herausforderung an Technik und die autonome Steuerungsfähigkeiten der Sonde. Zur Vorbereitung gehört auch die regelmäßige Bereitstellung eines Weltraumwetterberichtes durch das Space Weather Coordination Center (SSCC) der ESA in Belgien. Im Rahmen der Venus-Aerobrakes liefert das SSCC erstmals für einen fremden Planeten Weltraumwetterprognosen. Da die Sonnenaktivität großen Einfluss auf die Atmosphärendichte und Strahlung in großen Höhen hat und diese wiederum die Flugbahn beeinflussen können, ist es notwendig, die Weltraumwetterdaten zur jedem Zeitpunkt zu kennen. Seit Mai werden von den VEX-Flugoperateuren die täglichen Weltraumwetterberichte des SSCC bei der Auswertung der Flugdaten berücksichtigt. Adam Williams, Stellvertretender VEX-Flugleiter am ESOC in Darmstadt, rechnet allerdings nicht damit, dass die Aerobrake-Umläufe, die unter der Annahme üblicher Sonnenaktivität geplant wurden, korrigiert werden müssen. Die Wetterdaten sind in erster Linie wichtig, weil damit nachträglich ein eventuell unerwartetes Verhalten der Sonde erklärt werden könnte. Im Ernstfall, etwa wenn die Strahlung die der Navigation dienenden Sternensensoren lahmzulegen droht, könnte man aber auch korrigierend eingreifen.

Die Weltraumwetterrohdaten werden von verschiedenen ESA- und NASA-Satelliten so schnell wie möglich an das SSCC geliefert. Hinzu kommen Daten von Sonnenbeobachtungsstationen am Boden (Expert Service Centres). Beim SSCC hat man den Anspruch, täglich einen Bericht über augenblickliche Weltraumwetterlage und eine Kurzfristprognose der Sonnenaktivitäten und ihre Auswirkungen auf die Venus-Atmosphäre abzugeben. Bei unerwarteten Sonnenaktivitäten wird zusätzlich ad hoc eine Kurzanalyse verfasst. Weltraumwetterberichte für die Erde und ihre nähere Umgebung sind, so Juha-Pekka Luntama vom Büro für das Space Situational Awareness-Programm der ESA, inzwischen durchaus Routine. In Sachen Venus bringen sie aber einige neue Herausforderungen mit sich. Da ist zum einen die Planetenstellung, die Venus läuft momentan rund 59 Grad vor der Erde um die Sonne, und zum anderen die komplexe Venus-Atmosphäre. Das Problem - es fehlt ein sonnenbeobachtender Satellit zwischen Sonne und Venus. Entsprechend müssen die Weltraumwettervorhersagen bezüglich der Erde für die Venus angepasst werden. Die auch beim Weltraumwetter üblichen Prognoseunsicherheiten werden dadurch eher noch größer.

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(Autor: Roland Rischer - Quelle: ESA Rocket Science Blog)


» New Horizons: Hubble-Suche wird ausgeweitet
03.07.2014 - Dank eines ersten Teilerfolges wird die Suche mit dem Hubble-Weltraumteleskop nach einem weiteren Ziel für die Pluto-Mission New Horizons auch in den kommenden zwei Monaten fortgesetzt. Durch die Kampagne soll im Bereich des Kuipergürtels ein Asteroid aufgespürt werden, den die Raumsonde in den Jahren nach ihrem Pluto-Vorbeiflug ansteuern soll.
Zeitgleich zu einer gegenwärtig stattfindenden umfassenden Systemüberprüfung, einem sogenannten "Annual Checkout" (Raumfahrer.net berichtete), sind die in die Mission der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons involvierten Mitarbeiter derzeit noch mit einer weiteren Aufgabe beschäftigt:

Der Suche nach einem Asteroiden im Bereich des inneren Kuiper-Gürtels, den die Raumsonde in den Jahren nach ihrem Pluto-Vorbeiflug ansteuern und dann ebenfalls untersuchen soll. Hierfür wurde im Juni 2014, ergänzend zu verschiedenen erdgebundenen Großteleskopen, auch das Weltraumteleskop Hubble eingesetzt. Für eine erste Beobachtungskampagne wurde den beteiligten Wissenschaftlern hierfür eine Beobachtungszeit von 40 Stunden zur Verfügung gestellt (Raumfahrer.net berichtete).

Bei der Auswertung von rund 200 Aufnahmen, welche zwischen dem 16. und dem 26. Juni angefertigt wurden, gelang den beteiligten Wissenschaftlern unter der Verwendung einer speziellen Bildauswertungssoftware dann auch tatsächlich die Entdeckung von zwei zuvor unbekannten Kuipergürtel-Objekten (engl. "Kuiper Belt Object", kurz "KBO"). Obwohl bisher unklar ist, ob die neu entdeckten Objekte "1110113Y" und "0720090F" - beide befinden sich derzeit in einer Entfernung von mehr als 1,6 Milliarden Kilometern ’hinter’ dem Pluto - wirklich als zukünftige Ziele für New Horizons in Frage kommen, wurde durch diese Entdeckung der Nachweis erbracht, dass das Hubble Space Telescope derartige Ziele prinzipiell entdecken kann.

Aus diesem Grund wurde dem New Horizons-Team von dem für die Vergabe der Hubble-Beobachtungszeiten verantwortliche Experten-Ausschuss jetzt eine zusätzliche Beobachtungszeit von weiteren 156 Stunden bewilligt. Die entsprechenden Beobachtungen sollen bereits in den nächsten Wochen erfolgen und dabei einen im Sternbild Schütze gelegenen Himmelsabschnitt abdecken, der in etwa über die Größe des Vollmondes verfügt. Nur in diesem kleinen Bereich des Himmels befindliche KBOs, so die Mitarbeiter der New Horizons-Mission, können mit den nach dem Pluto-Vorbeiflug noch zur Verfügung stehenden Treibstoffreserven der Raumsonde erreicht werden.

Die Hubble-Kampagne soll noch im August 2014 abgeschlossen werden. Anschließend wird es zunächst mehrere Wochen dauern, um die dabei angefertigten Aufnahmen auszuwerten. Die an der Suchkampagne beteiligten Wissenschaftler hoffen, dabei gleich mehrere KBOs zu entdecken, von denen hoffentlich zumindestens einer mit den zur Verfügung stehenden Mitteln erreicht werden kann. Allerdings werden sogar noch mehrere Monate vergehen, bis durch weiterführende Beobachtungen die exakten Bahndaten von potentiellen Zielen mit der benötigten Genauigkeit ermittelt werden können.

Erst im Anschluss an die Bestimmung dieser Bahndaten von potentiellen zukünftigen Zielen können die für die Durchführung der Mission verantwortlichen Mitarbeiter damit beginnen, die Flugbahn zu berechnen, welche New Horizons auf dem Weg zu dem nächsten Ziel einschlagen muss. Die entsprechenden Arbeiten müssten eigentlich noch vor dem Juli 2015 abgeschlossen sein. Ein erstes durchzuführendes Kurskorrekturmanöver zum Erreichen des nächsten Ziels sollte dann möglicht bereits innerhalb von wenigen Wochen nach der am 15. Juli 2015 erfolgenden Pluto-Passage, spätestens jedoch im Herbst 2015 erfolgen.

Es bleibt zu hoffen, dass die Suche nach einem geeigneten KBO erfolgreich verläuft, denn auf absehbare Zeit wird New Horizons wohl die letzte Raumsonde sein, welche in die äußeren Regionen unseres Sonnesystems vordringen wird und damit die Gelegenheit erhält, die dort beheimateten Kuipergürtel-Objekte näher zu untersuchen.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: NASA, JHU/APL, HST)


» Rosetta-Aufnahmen zeigen rotierenden Kometenkern
05.07.2014 - Nach dem Abschluss eines weiteren Kurskorrekturmanövers befindet sich die Rausonde Rosetta mittlerweile in einer Entfernung von weniger als 40.000 Kilometern zu dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. Fotoaufnahmen vom 27. und 28. Juni 2014 zeigen dessen rotierenden Kern.
Nach einer Flugdauer von mehr als zehn Jahren nähert sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta ihrem eigentlichen Ziel, den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko, gegenwärtig immer weiter an. Das Ziel der Mission besteht darin, dass Rosetta am 6. August 2014 in einen Orbit um den Kometen einschwenkt und diesen anschließend auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem ’begleitet’ und über mehrere Monate hinweg bis voraussichtlich zum Ende des Jahres 2015 untersucht. Zuvor müssen allerdings insgesamt zehn Kurskorrekturmanöver (kurz ’OCM’) durchgeführt werden, mit denen die relative Geschwindigkeit von Rosetta zu 67P/Tschurjumow-Gerasimenko schrittweise reduziert und der Verlauf der Flugbahn der Raumsonde relativ zu dem Kometen angeglichen werden soll.

Das erste dieser Manöver, das OCM-1, erfolgte bereits am 7. Mai 2014. Trotz seiner großen Bedeutung für den weiteren Flugverlauf der Raumsonde handelte es sich bei diesem Manöver lediglich um eine Art ’Testlauf’, mit dem bestätigt werden sollte, dass die Systeme der Raumsonde auch nach der Beendigung des vorherigen 957 Tage andauernden ’Winterschlafs’ voll einsatzfähig sind und wie vorgesehen auf Kommandos reagieren. Durch eine 45 Minuten andauernde Zündung der Triebwerke der Raumsonde wurde die Geschwindigkeit von Rosetta im Rahmen des OCM-1 um 20 Meter pro Sekunde reduziert (Raumfahrer.net berichtete).

Die nächsten drei OCMs erfolgten im Abständen von jeweils 14 Tagen am 21. Mai, am 4. Juni und am 18. Juni. Aufgrund der jeweils mehrere Stunden andauernden Zündung der hierbei eingesetzten Triebwerke und der großen daraus resultierenden Geschwindigkeitsverringerung wurden diese Manöver auch als die drei ’Big Burns’ bezeichnet. Insgesamt wurde die Geschwindigkeit von Rosetta hierbei um weitere 647,8 Meter pro Sekunde verringert (Raumfahrer.net berichtete).

Das bisher letzte Kurskorrekturmanöver wurde am 2. Juli absolviert und hatte eine weitere Geschwindigkeitsreduzierung von 58,7 Metern zur Folge. Die noch ausstehenden OCMs werden ab jetzt zunächst in Abständen von lediglich nur noch sieben Tagen durchgeführt. Hierbei sollen dann weitere Geschwindigkeitsveränderungen von 25,8 (9. Juli), 11,0 (16. Juli) und 4,8 Metern pro Sekunde (23. Juli) erreicht werden. Die zwei abschließenden OCMs sollen am 3. und am 6. August erfolgen. Im Rahmen des letzten Manövers soll die Raumsonde schließlich in eine 100 Kilometer über der Kometenoberfläche verlaufende Umlaufbahn eintreten.

Noch 40.000 Kilometer bis zum Ziel

Am gestrigen Freitag befand sich Rosetta in einer Entfernung von nur noch rund 40.000 Kilometern zu der Oberfläche des Kometen. Noch während des Wochenendes wird sich die Entfernung auf einen Wert von rund 36.000 Kilometern verringern, was in etwa einem Zehntel des mittleren Abstandes des Mondes von der Erde oder der Höhe der Umlaufbahnen von geostationären Erdsatelliten entspricht.

Aufnahmen zeigen den rotierenden Kometenkern

Aufgrund der sich immer weiter verringernden Entfernung zwischen der Raumsonde und dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ist die OSIRIS-Kamera, die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta, mittlerweile in der Lage, den Kern des Kometen soweit aufzulösen, dass die entsprechenden Aufnahmen den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern einen ersten Eindruck von dessen Form und Gestalt vermitteln.

"Nach einer langen, langen Reise haben wir jetzt das Gefühl, in der unmittelbaren Nachbarschaft von 67P angekommen zu sein", so Dr. Holger Sierks vom MPS, der für die OSIRIS-Kamera verantwortliche wissenschaftliche Projektleiter.

Auf einer Serie von 36 Fotos, welche am 27. und 28. Juni 2014 angefertigt wurden, bedeckte der Komet aus einer Entfernung von rund 86.000 Kilometern eine Fläche von etwa zwei mal zwei Pixeln. Aus diesen Aufnahmen wurde eine kurze Animation erstellt, welche einen vollständigen Rotationszyklus des Kometenkerns zeigt. Für eine Drehung um seine Rotationsachse, so ein erstes Resultat dieser Aufnahmen, benötigt 67P/Tschurjumow-Gerasimenko eine Zeitdauer von 12,4 Stunden.

"Schaut man genau hin, sieht der Komet etwas unscharf aus und scheint eine etwas größere Fläche einzunehmen", so Dr. Sierks weiter. Dies sei jedoch keinesfalls das Resultat einer den Kometenkern umgebenden Koma, sondern vielmehr die Folge von physikalischen Effekten, welche in jedem optischen System auftreten. Sobald Rosetta sich dem Kometen weiter angenähert hat und die OSIRIS-Kamera auch hochaufgelöste Bilder liefert, werden diese Effekte vernachlässigbar sein. Innerhalb der nächsten zwei Wochen wird das Abbild des Kometen auf eine Größe von 20 mal 20 Pixeln anwachsen. Zu Beginn des Monats August wird er dann schließlich eine Fläche von 500 Pixeln einnehmen.

Derzeit ist die Aktivität von 67P/Tschurjumow-Gerasimenko zu gering, als dass sich um dessen Kern eine sichtbare Koma bilden könnte. Allerdings deuten die in letzter Zeit gewonnenen Daten darauf hin, dass die Staubproduktionsrate wieder leicht zugenommen hat. Es sei jedoch noch zu früh, um beurteilen zu können, ob es sich hierbei lediglich um ein kurzzeitiges Ereignis wie bereits zu Beginn dieses Jahres oder um die Anzeichen eines jetzt kontinuierlich erfolgenden Aktivitätanstieges handelt, so Dr. Sierks.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA)


» ISEE 3 zündet Triebwerke
05.07.2014 - Die Gruppe von Enthusiasten des Space College hat die 1978 gestartete NASA-Sonde ISEE 3 zur ersten Zündung ihrer Triebwerke seit 1987 veranlasst.
Die Mitglieder der Space College Foundation, die vor einigen Woche Kontakt zur seit 1997 aufgegebenen Sonde ISEE 3/ICE herstellte (Raumfahrer.net berichtete), zündete in der Nacht zum dritten Juli die beiden Triebwerke Thruster A und B der Sonde. Damit erhöhte sich deren Eigenrotation auf 19,76 rpm von zuvor 19,16 rpm (Rotationen pro Minute). Der jetzt erreichte Wert trifft nun wieder nahezu exakt die ursprüngliche Betriebsspezifikation von 19,75 rpm bei einer tolerierten Abweichung von +-0,2 rpm.

Die erste Triebwerkszündung seit der erneuten Kontaktaufnahme mittels emulierter Hardware aus einem provisorischen Kontrollzentrum in einem Burgerrestaurant auf dem Gelände des Ames Research Centers der NASA war bereits für den 16. Juni 2014 geplant gewesen, verschob sich jedoch mehrfach. Zuletzt scheiterte noch ein für den zweiten Juli geplanter Versuch aufgrund von Problemen bei der Telemetrieverbindung, so dass sich das Kommunikationsfenster des Radioteleskops Arecibo schloss.

Die letzte Triebwerkszündung erfolgte im Jahre 1987, teilte das ISEE3 Reboot Project auf Twitter mit. Die jetzt erfolgte Anhebung der Eigenrotation auf einen Wert innerhalb der Missionsspezifikation beweist einerseits die Funktionsfähigkeit der Triebwerke nach einer 17-jährigen Auszeit.

Andererseits stellt sie die Voraussetzung für eine längere Brennphase im Rahmen eines geplanten Kurskorrekturmanöver (Trajectory Correction Burn / TCB) dar, um ISEE 3, die sich derzeit auf ihrer zuletzt etablierten Flugbahn planmäßig wieder der Erde nähert, in eine stabile Umlaufbahn um den Lagrangepunkt 1 (L1) zurückzubringen, den sie 1982 nach Beendigung der ursprünglich projektierten Mission für die Untersuchung von Kometen verlassen hatte. Das entscheidende TCB ist für kommende Woche geplant.

Timing ist bei diesem Vorhaben alles: Falls Space College das Zeitfenster der Annäherung verpasst, verschwindet ISEE 3 wieder in den Tiefen des Raums und gerät für tausende von Jahren außer Reichweite. Im Falle eines erfolgreichen Wiedereinfangens von ISEE 3 soll die Sonde weiteren wissenschaftlichen Aktivitäten dienen - 11 ihrer 12 Experimente sind noch aktiv.

Dabei ist die weiterführende Verwendung der Sonde nicht nur ein Nice-to-have-Bonus einer erfolgreichen Recoverymission von Raumfahrtbegeisterten, viel mehr ist ein dezidierter Nutzungsplan Voraussetzung für eine Verlängerung der Erlaubnis zur Kommunikation und Navigation der Sonde, die noch immer Eigentum der NASA ist.

Ein ins Auge gefasstes wissenschaftliches Anliegen ist die Wiederaufnahme der Beobachtung von Sonnenwinden und der Analyse emittierter Partikel solarer Strahlenausbrüche. Die Autorisierung ist an die Fortschritte von Space College geknüpft und wurde zuletzt bis Mitte Juli verlängert.

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(Autor: Roman van Genabith - Quelle: ISEE3 Reboot Project, NASA, Raumfahrer.net, Space College)


» Gum 15 - Ein Sternentstehungsgebiet
05.07.2014 - Eine am vergangenen Mittwoch von der Europäischen Südsternwarte veröffentlichte Aufnahme zeigt die Sternentstehungsregion Gum 15. Die Aktivität der dort befindlichen jungen und massereichen Sterne wird letztendlich dazu führen, dass sich dieser Nebel auflöst.
Eine am vergangenen Mittwoch von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlichte Aufnahme zeigt den Emissionsnebel Gum 15. Dieser unter Amateurastronomen eher unbekannte Nebel befindet sich in einer Entfernung von etwa 3.000 Lichtjahren zu unseren Sonnensystem im Bereich des Sternbildes Vela (zu deutsch "Segel des Schiffs") und gilt als ein Paradebeispiel für eine Sternentstehungsregion. Benannt wurde der Nebel von dem australischen Astronomen Colin Gum, der im Jahr 1955 den von ihm erstellten Gum-Katalog veröffentlichte, in dem insgesamt 84 Emissionsnebel katalogisiert sind.

Wasserstoff und Sternentstehungsregionen

Das chemische Element Wasserstoff (Symbol "H" im Periodensystem der Elemente) ist das häufigste im Kosmos vorkommende Element und kann von Astronomen praktisch bei jeder Untersuchung des Universums nachgewiesen werden. Sternentstehungsregionen - die so genannten H-II-Regionen (ausgesprochen "Ha zwei") - zeichnen sich dadurch aus, dass sich dort erhebliche Mengen an ionisiertem Wasserstoff befinden. Hierbei handelt es sich um Wasserstoffatome, deren Elektronen durch eine Wechselwirkung mit hochenergetischen ultravioletten Photonen entfernt wurden. Sobald die zuvor ionisierten Wasserstoffkerne diese Elektronen wieder ’einfangen’, emittieren sie in verschiedenen charakteristischen Wellenlängenbereichen Licht. Eine dieser Wellenlängen verleiht Emissionsnebeln wie dem hier gezeigten Gum 15 ihr rötliches Leuchten - ein Leuchten, welches in der Astronomie als H-alpha-Linie bekannt ist.

In den meisten H-II-Regionen stammen die den Wasserstoff ionisierenden Photonen von noch relativ jungen und zugleich sehr massereichen und heißen Sternen, welche sich innerhalb dieser Regionen befinden. Dies ist auch bei Gum 15 der Fall. Einer der hierfür verantwortlichen Sterne - er trägt die Katalogbezeichnung HD 74804 - ist etwas außerhalb der Bildmitte zu erkennen. Bei diesem Stern handelt es sich um das hellste Mitglied eines Sternhaufens, welcher auch als "Collinder 197" bezeichnet wird.

In einer H-II-Region können über einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahren hinweg bis zu mehrere Tausend Sterne entstehen. Diese Sterne regen den sie umgebenden Wasserstoff zum Leuchten an und verändern durch ihre Strahlungsabgabe zugleich die äußere Form der interstellaren Gaswolke. Diese Sterne sind zugleich auch für die schrittweise ’Zerstörung’ dieser Wolken verantwortlich. Sobald die neu entstandenen Sterne ihr ’Kindesalter’ hinter sich gelassen haben, strömen starke Teilchenströme - so genannte Sternwinde - von diesen massereichen und heißen Sternen in das Innere der Wolke, verformen diese zunächst und zerstreuen dabei im Laufe der Zeit den Wasserstoff.

Letztendlich wird sich eine H-II-Region im Rahmen dieser Prozesse komplett auflösen. Danach zeugt zunächst nur noch das Vorhandensein eines offenen Sternhaufens davon, dass in dieser Region des Universums einstmals eine intensive Sternentstehung erfolgte. Im Laufe der Jahrmillionen driften dann auch all diese ursprünglich zur selben Zeit und in der gleichen Region entstandenen Sterne langsam auseinander, bis sie nicht mehr als einstmals zusammenhängender Sternhaufen erkennbar sind.

Kosmische Edelsteine

Die klumpige und unregelmäßige Form von Gum 15, welche die Schönheit dieses Nebels auf dieser Aufnahme noch zusätzlich verstärkt, ist somit nicht ungewöhnlich für eine H-II-Region und wird letzendlich durch die umgebenden Sterne hervorgerufen. H-II-Regionen verfügen über vielfältige Formen, da die Verteilung der Sterne und des Gases in ihrem Inneren extrem unregelmäßig ausfällt. Die durch Staubpartikel erzeugten gabelförmigen dunklen Bereiche in dieser Aufnahme und einige schwache blaue Reflektionsstrukturen, welche diese teilweise kreuzen, tragen weiter zur interessanten Form von Gum 15 bei.

Die am vergangenen Mittwoch von der ESO veröffentlichte Aufnahme von Gum 15 wurde mit dem Wide Field Imager am MPG/ESO 2,2-Meter-Teleskop, welches sich am La Silla-Observatorium in den nordchilenischen Anden befindet, im Rahmen des "Cosmic Gems"-Programms erstellt. Bei dem "Cosmic Gems"-Programm (übersetzt "kosmische Edelsteine") handelt es sich um eine Initiative der ESO zur Erstellung von astronomischen Aufnahmen, welche anschließend in erster Linie für die Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit genutzt werden.

Das Programm nutzt dabei in erster Linie Beobachtungszeiten, während derer die Beobachtungsbedingungen nicht den strengen Ansprüchen einer wissenschaftlichen Beobachtung genügen, um Aufnahmen von interessanten und zugleich faszinierenden Himmelsobjekten anzufertigen, welche einfach nur schön anzusehen sind. Die Bilddaten sind anschließend im wissenschaftlichen Archiv der ESO für jedermann zugänglich. Auch professionelle Astronomen können diese Aufnahmen dann für ihre Zwecke nutzen.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO)


» Falscher Alarm bei Gliese 581
08.07.2014 - Astronomen überdenken den Planetenreichtum des Sonnensystems Gliese 581: Effekte auf dem Stern selbst haben offenbar für die vermeintlichen Planetensignale gesorgt.
Immerhin wurde Exoplanet Gliese 581-b bestätigt, die Signale von Gliese 581-c und -e haben sich sogar noch verstärkt. Der Planet 581-d ist mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit einem Rotationseffekt des Sterns selbst zum Opfer gefallen, da die Signale nach einer methodischen Korrektur der Forscher unter der nötigen Auflösung waren. Auch Planet 581g existiert wohl gar nicht. Zu beachten ist dabei, dass die angenommene Rotationsperiode (ca. 66 Tage) ein Bruchteil der Sternrotationsperiode (130 Tage) ist. Das gleiche gilt für Gliese 581-g mit einer Periode von 33 Tagen.

Exoplaneten zu entdecken ist eine sehr delikate Aufgabe. Auch, wenn es fast täglich Meldungen von neuen Planeten gibt, die um entfernte Sterne kreisen, ist ihre Entdeckung noch lange kein Alltag. In den letzten Jahren wurden verschiedene Methoden entwickelt um Exoplaneten ausfindig zu machen, darunter direkte Methoden über hochgenaue optische Vermessung der Sterne und eher indirekte Methoden. Dazu gehören die vermessene Kreisbewegung, die Positionsvermessung der Sterne oder Messungen der Helligkeit der Sterne, vor denen ein Planet vorbeizieht.


Das System um Gliese 581 wurde mittels der Radialgeschwindigkeitsmethode bestimmt. Dabei werden Spektrallinien des Sterns über einen längeren Zeitraum beobachtet. Die Spektrallinien eines Sterns geben mittels des Dopplereffektes Auskunft darüber, ob sich der Stern auf uns zubewegt (blau verschoben) oder von uns weg (rot verschoben).

Moderne Instrumente können Verschiebungen im subpikometer-Bereich registrieren, was einer Genauigkeit für von wenigen Metern pro Sekunde gleichkommt. Werden nun periodische Bewegungen im Stern registriert, also Rot- und Blauverschiebungen mit wiederkehrenden Abbständen, kann man errechnen, welche Kräfte am Stern wirken müssen. Da bekannt ist, dass zwei massereiche Objekte um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen, können mit diesen Daten wiederum Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Planeten gezogen werden.

Komplex werden die Bewegungen (und damit die Berechnungen) eines Sterns allerdings, wenn er von mehr als einem massereichen Objekt umkreist wird. Zusätzlich zu diesem Problem der Mehrdeutigkeit gibt es noch andere Phänomene, die diese Methode beeinträchtigen können. Zu nennen sind Messgenauigkeit, Rechenmethode, Sternentyp, Sternenaktivität und Rotationsperiode.

Die Sternenaktivität von Gliese 581 (Spektralklasse M5) ist wohl bekannt und es sind viele Daten verfügbar. Man kann die Sternenaktivität in verschiedenen Spektralbereichen beobachten (z. B. Calzium Linien, Röntgenstrahlen, H-Alpha Linien etc.). Das Team der Pennsylvania State University um Paul Robertson konnte anhand dieser Daten auch die Rotationsperiode von 130 Tagen von Gliese 581 feststellen. Ebenfalls fanden sie eine Antikorrelation zwischen H-Alpha Emissionen und der Radialgeschwindigkeit.

Noch ist nicht verstanden, wie die Rotation von Sternen (sowohl die magnetischen Aktiviäten, als auch die Sonnenflecken) die Verschiebung der Spektrallinien hervorrufen. Aber man ist nun in der Lage, falsche Signale besser zu filtern und Kandidaten mit einem Vielfachen oder Bruchteil der Rotationsperiode ihres Sterns genauer zu untersuchen und ggf. als „falschen Alarm“ zu entlarven. Damit wurde die Entdeckung von Exoplaneten und hoffentlich einer zweiten Erde ein klein wenig alltäglicher gemacht.

Ist die Radialgeschwindigkeit hoch, sind die H-Alpha Linien schwach und umgekehrt (Abb 3.). Dies lässt auf einen direkten Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit auf die Dopplermessungen schließen. Dieser Einfluss wurde nun in die vorhandenen Daten eingerechnet und ein korrigiertes Ergebnis veröffentlicht.

Autor: Stephan Keller

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(Autor: Raumfahrer.net Redaktion - Quelle: The Habitable Zone Planet Finder / Pennstate University)


» Hayabusa-2 und MASCOT: Senden Sie Ihren Namen ins All
09.07.2014 - Am 24. November 2014 wird die japanische Raumfahrtagentur JAXA eine weitere Mission zu einem Asteroiden starten. Mit an Bord von Hayabusa-2 wird sich ein größtenteils vom DLR entwickelter Lander befinden, der nach seiner Landung auf dem Asteroiden diverse Messungen an verschiedenen Orten auf der Oberfläche durchführen soll. Noch bis zum 15. Juli 2014 besteht für die Öffentlichkeit die Möglichkeit, den Lander auf indirektem Weg zu begleiten, denn Sie können Ihren Namen zusammen mit einer kurzen Botschaft auf die Reise zu dem Zielasteroiden schicken.
Bei der Raumsonde Hayabusa-2 handelt es sich um die Nachfolgemission für die in den Jahren 2003 bis 2010 aktiv gewesene Asteroidenmission Hayabusa-1 der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Trotz diverser technischer Probleme gelang es im Rahmen dieser letztendlich überaus erfolgreichen Mission unter anderem, eine Materialprobe von der Oberfläche des Asteroiden (25143) Itokawa zu entnehmen und diese zur Erde zu transportieren. Hayabusa-2 baut auf den dabei gewonnenen wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen auf und soll nach dem derzeitigen Planungsstand am 24. November 2014 starten und nach einem rund vierjährigen Flug durch das innere Sonnensystem im Jahr 2018 den Asteroiden 1999 JU3 erreichen (Raumfahrer.net berichtete).

Anschließend soll die Raumsonde - wie bereits ihre Vorgängermission - in eine Umlaufbahn um den Asteroiden eintreten und diesen zunächst auf seinem Flug durch das Sonnensystem begleiten und dabei mit mehreren Instrumenten dessen Oberfläche vermessen und untersuchen. Neben diesen indirekten Messungen besteht das Ziel der Mission in der Sammlung von Proben, welche bei dichten Vorbeiflügen der Raumsonde an dem Asteroiden durch eine Art ’Saugrüssel’ von dessen Oberfläche entnommen werden sollen. Diese Proben sollen anschließend zwecks einer ausführlichen Laboruntersuchung zur Erde transportiert werden. In Ergänzung zu der Vorgängermission ist Hayabusa-2 allerdings zusätzlich mit einem Asteroidenlander ausgestattet, welcher nach einer ersten Kartografierungsphase, bei der das Landegebiet des auf den Namen MASCOT (Kurzform für "Mobile Asteroid Surface Scout") getauften Landers ermittelt werden soll, zum Einsatz kommen wird.

MASCOT: Ein ’hüpfender’ Asteroidenlander

Die größte Herausforderung hierbei ist dessen Landung, welche durch die geringe Anziehungskraft des Asteroiden kompliziert wird. Diese beträgt gerade einmal ein 60.000stel der Anziehungskraft der Erde. Zwecks der Einleitung des Landevorganges wird MASCOT durch einem Federmechanismus aus seiner Halterung herausgedrückt und ’fällt’ anschließend aus etwa 100 Metern Höhe in Richtung 1999 JU 3. Geschieht dies mit einer zu hohen Geschwindigkeit, so könnte MASCOT von der Oberfläche des Asteroiden abprallen. MASCOT ist mit einem stabilen und dennoch sehr leichtem Gehäuse aus einem Kohlefaserverbundstoff versehen, welches die elektronischen Komponenten und die in seinem Inneren befindlichen vier Instrumente vor den während der Landung auftretenden mechanischen Belastungen schützen soll.

Nach dem Erreichen der Oberfläche wird sich der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES und der JAXA entwickelte Lander zuerst anhand von Sensordaten mit einem speziellen "Push-up-Mechanismus" ausrichten. Anschließend soll zunächst die Umgebung des Landegebietes mit den mitgeführten Instrumenten untersucht und analysiert werden.

Nach dem Abschluss dieser ersten Untersuchungen an seiner Landestelle wird sich MASCOT mittels eines von dem DLR-Zentrum für Robotik und Mechatronik in Oberpaffenhofen entwickelten "Hopping-Mechanismus" weiter ’hüpfend’ über die Asteroidenfläche fortbewegen und seine Messungen an zwei weiteren Orten wiederholen. Durch einen im Inneren des Landers untergebrachten Schwungarm kann MASCOT sich nicht nur auf der Stelle drehen, sondern auch Sprünge von 60 bis hin zu 200 Metern absolvieren. Auch dieses ’Hüpfen von Ort zu Ort’ muss sorgfältig dosiert und zuvor so programmiert werden, dass der Lander dabei nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreicht und den Gravitationsbereich des Asteroiden verlässt.

Letzte Tests in Japan

Gegenwärtig befindet sich der Asteroidenlander bereits in Japan und wird dort letzten ausführlichen Tests unterzogen bevor die Integration in die ’Muttersonde’ Hayabusa-2 erfolgen wird. "Bis zum Start wird ein Team des DLR in Japan vor Ort sein und die letzten Vorbereitungen treffen", so die MASCOT-Projektleiterin Dr. Tra-Mi Ho vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme.

Die von MASCOT "vor Ort" gesammelten Daten, so die beteiligten Wissenschaftler, werden eine bedeutende Ergänzung der Daten des Asteroidenorbiters und der Ergebnisse der Laboranalysen darstellen und dabei als Referenzdaten dienen, mit denen sich die Daten der zurückgebrachten Proben - deren Eintreffen auf der Erde ist bei einem Start im Jahr 2014 für das Jahr 2020 vorgesehen - im richtigen Kontext interpretieren lassen können.

Durch die so von Hayabusa-2 und MASCOT gewonnenen Informationen und den Analysen der Materialproben von 1999 JU3 erhoffen sich die in die Mission involvierten Planetenforscher weitere Erkenntnisse darüber, wie der seit 4,5 Milliarden Jahren fast unveränderte Asteroid beschaffen ist. Hierdurch ergeben sich dann auch weitere Rückschlüsse über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte des gesamten Sonnensystems und somit auch über unseren Heimatplaneten.

"Mit dem Asteroiden untersuchen wir einen Himmelskörper, der sich seit seiner Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren kaum verändert hat", so die Zusammenfassung von Dr. Tra-Mi Ho.

Fliegen auch Sie zu dem Asteroiden - wenn auch nur ’indirekt’...

Das DLR bietet der interessierten Öffentlichkeit die Möglichkeit, an dieser Reise teilzunehmen - wenn auch nur auf einem ’indirekten’ Weg. Hierzu können Sie Ihren Namen sowie eine kurze Grußbotschaft auf die Reise zu dem Asteroiden 1999 JU3 schicken.

Neben den vier Instrumenten - eine Kamera, ein Radiometer, ein Infrarotspektrometer und ein Magnetometer - wird sich auch eine lediglich briefmarkengroße Folie an Bord von MASCOT befinden. Auf dieser Folie werden sich die eingelaserten Namen und die maximal 250 Zeichen umfassenden Botschaften der Personen befinden, welche sich bis spätestens am 15. Juli 2015 unter diesem Link registriert haben. Nachdem Sie das Formular ausgefüllt und abgeschickt haben, wird Ihnen per E-Mail eine entsprechende Urkunde zugestellt.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: DLR)



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Mars Aktuell: Curiosity ist auf dem Weg zum Aeolis Mons von Redaktion



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» Curiosity ist auf dem Weg zum Aeolis Mons
06.07.2014 - Der Marsrover Curiosity befindet sich weiterhin auf dem Weg zur Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons. In den letzten Tagen kam es dabei mehrfach zu vorzeitig erfolgenden Abbrüchen der Fahrten, welche durch verschiedene Geländehindernisse bedingt waren.
Seit unserem letzten ausführlicheren Bericht über die Mission des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity hat sich dieser im Rahmen von mehreren Fahrten weiter auf sein nächstes ’großes Ziel’ zu bewegt. Hierbei handelt es sich um eine mit dem Namen "Murray Buttes" belegte Region an der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons. Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter hohe Berg über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist - vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona - die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten.

Anders als in Bohrkernen liegen diese Informationen dabei offen zutage und sind für Curiosity mehr oder weniger leicht einsehbar. Durch eine langsame, mit ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbundene ’Besteigung’ des Berges soll diese Geschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchem Zeitraum sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Die Priorität der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und der für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver des Jet Propulsion Laboratory (JPL) liegt derzeit darin, sich möglichst schnell dem vorgesehenen Ankunftspunkt an der Basis des Aeolis Mons zu nähern. Statt die zur Verfügung stehende Zeit und Energie in erster Linie für wissenschaftliche Untersuchungen zu nutzen werden deshalb stattdessen möglichst große Tagesetappen absolviert. Bei einigen der in den letzten Tagen absolvierten Fahrten wurden dabei pro Tag auch Strecken von teilweise deutlich mehr als 100 Metern überbrückt.

Autonome Navigation

Aufgrund der großen Distanz zwischen Erde und Mars - abhängig von der Konstellation der beiden Planeten kann die Signallaufzeit bis zu 22 Minuten betragen - kann Curiosity von den Roverdrivern jedoch nicht etwa mittels eines Joysticks ’in Echtzeit’ navigiert werden. Vielmehr müssen sämtliche von dem Rover zu absolvierenden Manöver im Voraus bis ins Detail geplant und festgelegt werden. Nach der Übertragung der entsprechenden Kommandosequenzen führt der Rover diese Manöver dann selbstständig durch.

Aufgrund diese Vorgehensweise ist die Länge der im Rahmen einer einzelnen Fahrt zurückzulegenden Strecke normalerweise auf eine Distanz von maximal etwa 100 Metern begrenzt. Dies entspricht der Entfernung, in der die Kamerasysteme des Rovers die Umgebung in einer für die Planung einer zukünftigen Fahrt ausreichend hohen Auflösung wiedergeben können. Bei einer durch Geländeunebenheiten bedingten schlechten Sicht auf die zukünftig zu passierenden Oberflächenbereiche fallen die Fahrten dagegen entsprechend kürzer aus.

Allerdings ist der Rover in der Lage, dieses Manko auszugleichen, indem er sich nach dem ’vorgeplanten’ Abschnitt einer Fahrt im sogenannten ’autonomen Navigationsmodus’ weiterbewegt. Hierbei unterbricht der Rover seine Fahrt in regelmäßigen Abständen von maximal wenigen Metern und fertigt mit seinen Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras Fotoaufnahmen des vorausliegenden Geländes an.

Jeweils zwei Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab. Diese Aufnahmen werden von der ’Drive-Software’ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert - im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft - und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software von Curiosity anschließend einen sicheren Weg zu dem vorgegebenen Endpunkt der Tagesetappe.

Eine Sanddüne stoppt die Fahrt

Auf diese Weise überbrückte Curiosity am 25. und 26. Juni 2014 im Rahmen von zwei in die südliche Richtung zielenden Fahrten insgesamt weitere 224 Meter. Für den folgenden Tag war dann eine weitere Fahrt über diesmal 101 Meter geplant, welche über einen weitgehend mit Sand bedeckten Bereich der Marsoberfläche führen würde. Nach einer absolvierten Strecke von 82 Metern brach Curiosity diese Fahrt allerdings automatisch ab, da die ’Drive-Software’ ein unvorhergesehenes Problem registriert hatte.

Die Stereoaufnahmen der Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras werden nicht nur genutzt, um den nächsten Teilabschnitt einer Fahrt zu ermitteln. Vielmehr dienen diese Aufnahmen auch dazu, um regelmäßig zu überprüfen, ob der Rover auf dem vorherigen Abschnitt der Fahrt eventuell von der vorgesehenen Route ’abgedriftet’ ist oder nicht den vorgesehenen Geländegewinn erzielt hat. Stimmt die ’berechnete’ Position nicht mit der wirklich erreichten Position überein und wird dabei eine zuvor von den Roverdrivern vorgegebene ’Toleranzschwelle’ überschritten, so hat dies einen automatisch erfolgenden Abbruch der Fahrt zur Folge.

Genau dieser Fall trat dann auch im Rahmen der Fahrt vom 27. Juni ein. Die Software stellte fest, dass Curiosity beim Überfahren einer kleinen Sanddüne nicht den erwarteten Geländegewinn erzielt hatte. Dank des frühzeitigen Erkennens dieser potentiellen Gefahr führte dieser Schlupf allerdings nicht dazu, dass sich die Räder des Rovers in den lockeren Untergrund eingraben konnten.

Vergleichbare Situationen haben in der Vergangenheit mehrfach zu Problemen bei den Missionen der Marsrover Opportunity und Spirit geführt. Für Spirit bedeutete das Einsinken in einer ’Sandfalle’ letztendlich sogar das Ende der Mission (Raumfahrer.net berichtete). Auch aus diesem Grund gingen die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure äußerst sorgfältig vor, als der Rover im Februar 2014 eine Sanddüne überqueren musste (Raumfahrer.net berichtete).

Nach der Auswertung der Telemetriedaten, welche den Grund für den Abbruch der Fahrt am 27. Juni dokumentierten, wurde der Rover am 29. Juni zunächst um etwa neun Meter zurückbewegt. Anschließend wurde die jetzt wieder vor dem Rover liegende Düne, welche inzwischen mit dem Namen ’Sourdough’ belegt wurde, intensiv mit den Kamerasystemen abgebildet. Nochmals zwei Tage später setzte Curiosity die Fahrt fort, indem dieser Bereich der Marsoberfläche in westlicher Richtung ’umfahren’ wurde.

Allerdings entsprach auch der dabei erreichte Geländegewinn von rund 22 Metern nicht den vorgesehenen Erwartungen - geplant war eine Fahrt über mindestens 39 Meter. Diesmal verantwortlich für den vorzeitigen Abbruch der Fahrt war eine nach dem Abschluss einer Teiletappe über den Parametervorgaben liegende Abweichung in der Azimut-Orientierung des Rovers in Bezug auf die Marsoberfläche.

Auch die darauf folgende Fahrt am 2. Juli wurde nach lediglich 21 Metern - geplant waren diesmal eigentlich 57 Meter - vorzeitig beendet. Diesmal war ein mehr als 20 Zentimeter hoher Felsbrocken der Auslöser für den Abbruch der Fahrt, welcher dem Rover den vorgesehenen Weg versperrte.

Prinzipiell ist Curiosity dazu ausgelegt, bis zu 75 Zentimeter hohe Hindernisse und Geländeneigungen von im Normalfall 30 Grad, in Extremfällen sogar von bis hin zu maximal 45 Grad zu bewältigen. Aufgrund des gegenwärtig gegebenen sandigen und entsprechend lockeren Untergrundes sind die entsprechenden Sicherheitsparameter derzeit allerdings bewusst konservativ eingestellt.

Dies konnte den Rover allerdings nicht daran hindern, am 3. Juli weitere 72 Meter in ebenfalls die südliche Richtung zurückzulegen. Der 4. Juli wurde dann genutzt, um die sechs Räder einer erneuten intensiven Inspektion zu unterziehen, wobei die Kamerasysteme zum Einsatz kamen.

Bis zum heutigen Tag, dem "Sol" 681 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.500 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen über 164.200 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: USGS, JPL, UMSF)



 

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Saturn Aktuell: Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 207 von Redaktion



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» Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 207
01.07.2014 - Nur einen Tag nach dem zehnjährigen Jubiläum des Eintritts in eine Saturnumlaufbahn wird die Raumsonde Cassini am 2. Juli 2014 mit dem 207. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Den Höhepunkt dieses neuen Orbits bildet ein für den 20. Juli 2014 vorgesehener naher Vorbeiflug der Raumsonde an dem Saturnmond Titan. Hierbei sollen diesmal speziell Daten über die Zusammensetzung der dichten Atmosphäre dieses Mondes gesammelt werden.
Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von nahezu 3,5 Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um den Saturn ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Planeten mittlerweile 206 mal umkreist und dabei weitere mehr als drei Milliarden Kilometer zurückgelegt (Raumfahrer.net berichtete). Am morgigen Tag, dem 2. Juli 2014, wird Cassini um 08:52 MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,92 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren 207. Umlauf um den Ringplaneten.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während dieses 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung "Rev 206" lautet, insgesamt 54 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 20. Juli vorgesehener Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.

Wetterbeobachtungen auf Titan und Saturn

Der Titan wird dann auch lediglich eine Stunde nach dem Beginn des neuen Orbits das erste Ziel für die ISS-Kamera darstellen. Aus einer Distanz von 3,89 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre über der nördlichen Titan-Hemisphäre abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der dichten Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ’Sturmbeobachtungskampagne’ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ’Großwetterlage’ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Mit der gleichen Zielsetzung ist ebenfalls noch für den 2. Juli eine Beobachtung der Saturnatmosphäre angesetzt. Vergleichbare Saturn-Beobachtungen aus größeren Entfernungen sollen dann bis zum 2. August insgesamt 14 mal wiederholt werden.

Diverse Monde...

Am 6. Juli steht ein Teilbereich des G-Ringes des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Dieser anscheinend hauptsächlich aus feinen Staubpartikeln bestehende Ring wird aus Material gespeist, welches durch die Einschläge von Mikrometeoriten von der Oberfläche des erst im Jahr 2008 auf Cassini-Aufnahmen entdeckten und lediglich rund 600 Meter durchmessenden Mondes Aegaeon stammt (Raumfahrer.net berichtete).

Anschließend soll der lediglich etwa 1,8 Kilometer durchmessende Mond Anthe und ein in der unmittelbaren Umgebung verlaufender "Ringbogen" fotografisch dokumentiert werden. Diese ringähnliche Struktur bildet keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter diesem Mond. Sehr wahrscheinlich wird dieser nur sehr lichtschwache Teil-Ring ebenfalls durch Staubpartikel und Eis gebildet, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberfläche des Mondes Anthe in das umgebende Weltall befördert wird.

Den 7. und 8. Juli wird die ISS-Kamera damit verbringen, um über einen Zeitraum von 24 Stunden den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq mehrfach aus einer Distanz von rund 14,9 Millionen Kilometern abzubilden. In Kombination mit den bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll hierdurch die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, die Form und Gestalt dieses lediglich rund 16 Kilometer durchmessenden Mondes zu bestimmen. Des weiteren soll mit den geplanten Aufnahmen auch die Farbe von dessen Oberfläche bestimmt werden, was wiederum Rückschlüsse über deren chemische und mineralogische Zusammensetzung ermöglicht.

Für den 13. Juli sind erneut diverse sogenannte "astrometrische Beobachtungen" von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungen werden am 25. Juli erfolgen.

Zuvor stehen jedoch am 14. Juli die Monde Tethys und Rhea auf dem Beobachtungsprogramm. Auf den vorgesehenen Aufnahmen wird zu sehen sein, wie verschiedene kleinere Monde vor diesen 1.065 beziehungsweise 1.530 Kilometer durchmessenden Monden vorbeiziehen. Auch aus diesen Aufnahmen lassen sich astrometrische Informationen ableiten.

... und Ringe

Weitere Beobachtungen an diesem Tag werden dagegen das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Aus den gewonnenen Aufnahmen soll unter anderem eine kurze Videosequenz des D-Ringes erstellt werden.

Am 16. Juli wird die ISS-Kamera Teilbereiche des äußeren A-Ringes des Saturn abbilden. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte "Propellerstrukturen" dokumentiert werden. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine "Hohlräume" innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden - so genannten Moonlets - verursacht werden. Durch die anzufertigenden Aufnahmen des A-Ringes sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Bei weiteren Beobachtungen der Saturnringe wird in den folgenden Stunden neben der ISS-Kamera auch eines der Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), eingesetzt. Das VIMS wird am 16., 17. und 25. Juli zudem auch drei Sternbedeckungen dokumentieren. Hierbei werden die Sterne Wega und R Lyrae - beide im Sternbild Leier (lateinischer Name Lyra) gelegen - sowie L2 Puppis (Achterdeck des Schiffs) von Teilen des Ringsystems bedeckt.

Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche die Sterne bei diesen Okkultationen bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche erst kürzlich durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch ’Einschläge’ von Meteoroiden verursacht wurden.

Die am 17. und 18. Juli zu gewinnenden Aufnahmen des B-Ringes und der im äußeren A-Ring gelegenen Encke-Teilung sollen ebenfalls zu kurzen Videosequenzen zusammengefügt werden. Am 18. Juli wird Cassini schließlich um 07:26 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 207, erreichen und den Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 839.900 Kilometern passieren.

Der Titan-Vorbeiflug T-103

Zwei Tage später, am 20. Juli 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 207. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 12:41 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 5.103,2 Kilometern passieren. Die mit diesem 104. Vorbeiflug am Titan - das Manöver trägt die Bezeichnung "T-103" - assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung mit diversen Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei zunächst mit verschiedenen Spektralfiltern die südliche Titanhemisphäre abbilden wird.

Unterstützt wird das Kamerasystem hierbei durch ein weiteres Instrument - das Composite Infrared Spectrometer (CIRS). Das Ziel der im mittleren Infrarotbereich durchzuführenden CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt auf der Oberfläche und in der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln und - in Kombination mit den zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Daten - zu einem Temperaturprofil zusammenzufügen. Durch dieses Profil sollen letztendlich die Temperaturveränderungen dokumentiert werden, welche sich durch den gegenwärtig erfolgenden Wechsel der Jahreszeiten - auf der nördlichen Titanhemisphäre geht der Frühling gerade in den Sommer über - ergeben.

Mit zunehmender Annäherung an den Mond wird die ISS-Kamera ein globales Mosaik der zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Titanoberfläche anfertigen. Die entsprechenden Aufnahmen sollen dabei eine Auflösung von etwa 1,5 Kilometern pro Pixel erreichen. Des weiteren soll erneut das VIMS eingesetzt werden, um ebenfalls die Atmosphäre und die Oberfläche des Titan zu dokumentieren.

Ebenfalls noch während der Annäherungsphase kommt ein weiteres Spektrometer, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), zum Einsatz. Dieses Instrument soll dokumentieren, wie der Stern Achernar, der Hauptstern des Sternbildes Eridanus, langsam von der ausgedehnten Atmosphäre des Titan verdeckt wird. Das UVIS wird durch die Beobachtung dieser Okkultation in der Lage sein, ein hochaufgelöstes Profil der Verteilung von Kohlenwasserstoffverbindungen und Staubschichten in der Titanatmosphäre zu erstellen und Informationen über die vorherrschenden Temperaturen und Druckverhältnisse bis hinunter zu einer Höhe von etwa 200 Kilometern über der Oberfläche zu liefern. Die geringe Geschwindigkeit, mit der die Titanatmosphäre von Cassini aus betrachtet vor dem Stern vorbeizieht, wird dabei eine hohe Auflösung und Qualität der zu gewinnenden Daten gewährleisten.

Während der Phase der dichtesten Annäherung sollen diese Messungen wiederholt werden. Allerdings wird es sich bei dem Stern, der dabei von dem Titan bedeckt wird, nicht um einen viele Lichtjahre entfernten ’Fixstern’, sondern um das Zentralgestirn unseres Sonnensystems handeln. Noch vor dem Beginn dieser ’Sonnenbedeckung’ sollen die Bereiche der Titanatmosphäre, welche dann das Sonnenlicht ’dimmen’ werden, zu Vergleichszwecken mit den im fernen und im extremen Ultraviolettbereich arbeitenden Kanälen des UVIS abgetastet werden.

Im Anschluss an diese Messungen werden zwecks des Studiums der Titanatmosphäre weitere Messungen durch das UVIS erfolgen. Außerdem wird die ISS-Kamera bis zum 22. Juli den Titan mehrfach aus unterschiedlichen Entfernungen abbilden und dabei weitere Daten über die Wolkenbewegungen über der nördlichen Hemisphäre sammeln.

Erneut Ringe und Monde

Am 25. Juli wird die ISS-Kamera eine radiale Erfassung der Saturnringe durchführen. Durch die Verwendung verschiedener Filter kann das Ringsystem dabei im Farbe wiedergegeben werden. Im Vergleich zu entsprechenden früheren Aufnahmen werden die Ringe dabei aufgrund der zu diesem Zeitpunkt gegebenen hohen Inklination der Raumsonde von 48 Grad aus einer ’größeren Höhe’ erkennbar sein. Trotz der großen Entfernung zu den Ringen werden die Aufnahmen zudem über eine höhere Auflösung verfügen.

Am 26. und 28. Juli steht der kleine, äußere Mond Ijiraq auf dem Beobachtungsprogramm. Außer dessen Durchmesser von etwa 12 Kilometern, den Daten seiner Umlaufbahn und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Herbst 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Durch die Beobachtungskampagne, welche aus einer Entfernung von etwa 11,2 Millionen Kilometern erfolgen wird, sollen anhand der Variationen in der sich aus diesen Beobachtungen ergebenden Lichtkurven Informationen über die Position von dessen Polen, die Ausrichtung der Rotationsachse und die Dauer der Rotationsperiode gewonnen werden. Ebenfalls noch am 28. Juli und dann nochmals am 2. August wird sich die ISS-Kamera erneut auf den Titan richten und dort befindliche Wolkenformationen dokumentieren.

Am 3. August 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 08:57 MESZ in einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 207. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 208 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 21. August 2014 in einer Entfernung von dann lediglich 964 Kilometern erneut passiert werden soll.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll Cassini den Saturn noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society)



 

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9. Juli 2014
Auflage: 5053 Exemplare


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