Quelle: JGU 23. März 2023.

23. März 2023 – Das W-Boson ist ein Elementarteilchen, das 1983 am CERN entdeckt wurde und das für die Vermittlung der sogenannten schwachen Wechselwirkung verantwortlich ist. Die Bestimmung seiner Masse ist von besonderer Bedeutung, etwa als präziser Test für die Gültigkeit des Standardmodells der Teilchenphysik. Nach einer ersten Bestimmung und Veröffentlichung der Masse im Jahr 2017, hat die ATLAS Kollaboration jetzt ein neues Ergebnis für diese Masse vorgelegt. Das vorläufige Resultat wurde heute von Prof. Matthias Schott, Experimentalphysiker am Exzellenzcluster PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) im Rahmen des „57. Rencontres de Moriond“, einer der bedeutendsten Konferenzen für Teilchenphysik, vorgestellt.

Neue W-Boson Masse ist Ergebnis einer Neuanalyse
Im Ergebnis beträgt die Masse des W-Bosons 80360 Megaelektronenvolt (MeV) mit einer Unsicherheit von 16 MeV. Sie basiert auf einer Neuanalyse von 14 Millionen W-Boson-Kandidaten, die bereits 2011 in Proton-Proton-Kollisionen am Large Hadron Collider (LHC) des CERN aufgezeichnet wurden. Sie stimmt mit der Erwartung des Standardmodels der Teilchenphysik überein und steht damit im direkten Widerspruch zur jüngsten Messung des CDF-Experiments am Tevatron, welches im Frühjahr 2022 für großes Aufsehen sorgte.

Die theoretische Vorhersage der Masse des W-Bosons im Rahmen des Standardmodells beträgt 80354 MeV, mit einer Unsicherheit von 7 MeV. Sie steht in engem Zusammenhang mit der Stärke der elektroschwachen Kopplungen und den Massen der schwersten Elementarteilchen, darunter das Z-Boson, das Top-Quark und das Higgs-Boson. In Theorien, die das Standardmodell erweitern, ist die Masse des Teilchens jedoch auch mit zusätzlichen, noch unbekannten Teilchen oder Wechselwirkungen verbunden. Die Messung der Masse des W-Bosons ist daher ein wichtiger Test des Standardmodells und eine Abweichung zwischen Theorie und Experiment könnte auf neue Physik hindeuten.

Erste Masse des W-Bosons in 2017 veröffentlicht
2017 veröffentlichte ATLAS seine erste Messung der Masse des W-Bosons, die anhand von Daten aus dem Jahr 2011 bestimmt wurde. Die Masse des W-Bosons betrug 80370 MeV, mit einer Unsicherheit von 19 MeV. Das Ergebnis stimmte schon damals gut mit der Vorhersage des Standardmodells und allen früheren experimentellen Ergebnissen überein.

Im letzten Jahr gab die CDF-Kollaboration am Fermilab eine noch präzisere Messung bekannt, die auf einer Analyse ihres gesamten am Tevatron gesammelten Datensatzes beruht. Das Ergebnis, 80434 MeV mit einer Unsicherheit von 9 MeV, weicht erheblich von der Vorhersage des Standardmodells und von den anderen experimentellen Ergebnissen ab, so dass weitere Messungen erforderlich sind, um die Ursache für diese Abweichung zu ermitteln.

In der neuen Studie analysierte ATLAS erneut die W-Bosonen-Stichprobe aus dem Jahr 2011 und verbesserte damit die Präzision seiner früheren Messung. Die neue Masse des W-Bosons, 80360 MeV mit einer Unsicherheit von 16 MeV, ist 10 MeV niedriger als das vorherige ATLAS-Ergebnis. Auch dieses Ergebnis steht im Einklang mit dem Standardmodell.

„Die Messung der W-Boson-Masse gehört zu den schwierigsten und anspruchsvollsten Messungen, die an Hadronen-Collidern durchgeführt werden. Sie erfordert eine äußerst präzise Kalibrierung der mit dem ATLAS-Detektor gemessenen Teilchenenergien und -impulse sowie eine sorgfältige Bewertung und ausgezeichnete Kontrolle der Modellierungsunsicherheiten“, sagt ATLAS-Sprecher Andreas Hoecker. „Dieses aktualisierte Ergebnis ist ein strenger Test und bestätigt die Konsistenz unseres theoretischen Verständnisses der elektroschwachen Wechselwirkungen.“

Um es zu erzielen, verwendete die ATLAS Kollaboration eine signifikant verbesserte Analysemethode und berücksichtige zudem neue Erkenntnisse über die Struktur des Protons aus den vergangenen Jahren. Diesen neuen Ansatz verfolgte die Gruppe um Matthias Schott innerhalb des Mainzer Exzellenzclusters PRISMA+ seit vielen Jahren und er konnte nun zum vorläufigen Abschluss gebracht werden. „Ich bin mehr als glücklich nach so vielen Jahren dieses Ergebnis nun präsentieren zu können“, erklärt Matthias Schott. „Aber nun steht für uns schon die Analyse von speziellen Datensätzen an, welche wir im Jahr 2018 aufgezeichnet haben. Diese werden uns helfen, herauszufinden, warum die CDF-Messung von allen anderen Messungen abweicht.“

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• Large Hadron Collider

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Quelle: HU, Hannsjörg Weber 29. Juni 2022.

Am 4. Juli 2022 feiern Teilchenphysiker*innen weltweit das zehnjährige Jubiläum der Entdeckung des Higgs-Teilchens. Wissenschaftler*innen der HU waren und sind Teil eines der beiden Experimente, ATLAS und CMS, welche das Higgs-Teilchen am weltgrößten Teilchenbeschleuniger, dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN bei Genf, entdeckt hatten.

Aus Anlass des zehnjährigen Jubiläums der Higgs-Entdeckung wird Prof. Çiğdem İşsever unter dem Titel „Zehnjähriges Jubiläum der Higgs-Entdeckung – Die Erfolgsgeschichte des Large Hadron Colliders“ am 4. Juli 2022 um 18 Uhr im Erwin Schrödinger-Zentrum auf dem Campus Adlershof, Hörsaal 0‘115, Rudower Chaussee 26, 12489 Berlin, einen öffentlichen Vortrag zur Erfolgsgeschichte des LHCs halten.

Das Higgs-Teilchen ist eine Erregung des Higgs-Feldes, welches dafür verantwortlich ist, dass Elementarteilchen eine Masse haben. Man kann sich das wie folgt vorstellen: Wenn man am Strand joggen geht, ist das recht einfach. Doch im Wasser ist dies viel schwieriger, weil das Wasser einen träge macht. Ähnlich wirkt das Higgs-Feld auf Elementarteilchen und erzeugt so deren Masse. Bereits ein Jahr nach der Higgs-Entdeckung erhielten Peter Higgs und François Englert den Physik-Nobelpreis: Sie hatten das Higgs-Feld in den 1960er Jahren postuliert. Das Higgs-Teilchen ist so schwer, dass es im Universum nur direkt nach dem Urknall natürlich auftauchte. Es dauerte fast ein halbes Jahrhundert, bis ein Beschleuniger gebaut werden konnte, der die nötige Rate und Energie in Teilchenkollisionen erzeugen konnte, um Higgs-Teilchen in ausreichender Anzahl für deren Nachweis zu produzieren.

Von der Arbeit der einzelnen Gruppen können alle profitieren
Um ein Experiment am LHC durchzuführen, braucht es eine globale Anstrengung. Am ATLAS Experiment, an dem auch HU-Wissenschaftler:innen forschen, arbeiten über 5000 Physiker*innen. „Unsere Forschung erfordert wahres kollaboratives Arbeiten. Keine Forschungsgruppe kann ein solches Experiment alleine durchführen”, sagt Prof. Heiko Lacker. „Es macht unser Forschungsfeld gewissermaßen einzigartig: hunderte Forschungsgruppen kommen zusammen, arbeiten an einem bestimmten Aspekt, von dem dann alle profitieren.” So auch bei der Higgs-Entdeckung: „Unsere Gruppe an der HU hat damals am Trigger gearbeitet. Dies sind Algorithmen, die entscheiden, welche Teilchenkollisionen wir dauerhaft speichern und analysieren”, erinnert sich Prof. Thomas Lohse, der mittlerweile pensioniert ist. „Am LHC erzeugen wir alle 25 Nanosekunden Kollisionen. Wir können davon nur ungefähr ein Tausendstel von einem Prozent abspeichern. Der Trigger muss also innerhalb kürzester Zeit entscheiden, ob eine Kollision interessant war. Da Higgs-Teilchen sehr selten in Kollisionen auftauchen, war unsere Arbeit wichtig, um die richtigen Ereignisse zu finden.”

Higgs-Nachweis: „Ein fantastisches Gefühl“
Nach zwei Jahren von Datennahme und -analyse verkündeten die ATLAS- und die CMS-Kollaborationen am 4. Juli 2012 die Entdeckung des Higgs-Teilchen. „Ich war an diesem Tag euphorisch, weil wir mit beiden Experimenten unabhängig voneinander das Higgs-Boson nachweisen konnten”, erinnert sich Prof. Çiğdem Işsever, HU-Professorin und leitende Wissenschaftlerin am DESY Zeuthen. „Es war ein fantastisches Gefühl und eine Bestätigung, dass wir nicht durch Fluktuationen in den Daten getäuscht wurden.”

Prof. Lacker berichtet: „Ich hatte vor dem Start des LHCs insgeheim darauf gewettet, dass wir anstatt des Higgs-Teilchens etwas völlig Unerwartetes finden werden. Über die Higgs-Entdeckung war ich trotzdem glücklich, weil damit das Standardmodell der Elementarteilchenphysik komplett ist. Daraus ergaben sich aber Erkenntnisse, die meine eigene Forschung stark veränderten. Ich und meine Gruppe hatten im ATLAS-Experiment nach einer weiteren Familie von Quarks gesucht. Zusammen mit Theoretikern konnten wir zeigen, dass diese aber durch die Vermessung des Higgs-Teilchens nahezu ausgeschlossen werden konnte. In der Folge haben wir unsere Forschungsrichtung im ATLAS-Experiment umgelenkt und nach exotischen Quarks gesucht, die in Theorien jenseits des Standardmodells vorhergesagt werden.“ Prof. Thomas Lohse fügt hinzu, dass die Entdeckung des Higgs-Teilchens auch Auswirkungen jenseits der Teilchenphysik hat: „Aufgrund des Erfolgs durch die Higgs-Entdeckung verwenden nun Festkörperphysiker ähnliche Theorien in ihren Forschungen zu ‚Quasiteilchen‘ in exotischen Materialien.”

Aktuelle Forschung am LHC: Gibt es Kollisionen mit zwei Higgs-Teilchen?
Auch die Forschung von Prof. Çiğdem İşsever ist von der Higgs-Entdeckung geprägt. „Meine Gruppe und ich suchen im Augenblick nach Teilchenkollisionen, in denen zwei Higgs-Teilchen auftauchen. Wir wollen die Selbstkopplung des Higgs-Felds finden, ein Teil der Theorie, den wir noch nicht experimentell nachweisen konnten. Je nachdem, was wir für die Selbstkopplung messen, können wir neue Aussagen zu unserem Universum machen. Es ist daher wichtig, die Forschungen am LHC fortzuführen.” Der LHC beginnt gerade seine dritte Periode der Datennahme. Die Wissenschaftler*innen wollen bis Ende der 2030er Jahre noch etwa zehnmal mehr Daten nehmen, um unser Wissen zur Natur zu erweitern.

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Quelle: JGU 21. Juni 2022.

21. Juni 2022 – Das Higgs-Teilchen wird 10 Jahre alt – am 4. Juli 2012 gaben die Experimente ATLAS und CMS am Large Hadron Collider (LHC) des CERN seine Entdeckung bekannt. Das muss gebührend gefeiert werden. Und zwar mit vielen Veranstaltungen deutschlandweit – und eine davon auch in Mainz! Welcher Rahmen würde sich für eine solche Geburtstagsparty besser eignen als die populäre Reihe „Physik im Theater„?

Die Entdeckung des Higgs-Teilchens ist eine der wichtigsten wissenschaftlichen Errungenschaften unserer Zeit – und ein wichtiger Meilenstein in der Erforschung der fundamentalen Bausteine der Materie und der zwischen ihnen wirkenden Kräfte. Die genaue Vermessung des Higgs-Teilchens und unser daraus resultierendes Verständnis des Universums ist das Ergebnis von mehr als vier Jahrzehnten intensiver Arbeit über Grenzen und viele verschiedene Institutionen auf der ganzen Welt hinweg. Zehntausende von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus allen Kontinenten waren daran beteiligt – die Teilchenphysik steht damit beispielhaft für wissenschaftliche Bestrebungen in weltweiter und friedlicher Zusammenarbeit, über Grenzen und Kulturen hinweg.

Wo steht die Teilchenphysik heute, 10 Jahre nach dieser Entdeckung? Während der vergangenen 10 Jahre wurden am CERN sehr erfolgreich Proton-Proton-Kollisionen bei den bislang höchsten erreichbaren Energien aufgezeichnet. Im Vortrag gibt der Referent Prof. Dr. Karl Jakobs von der Universität Freiburg Einblicke in die faszinierende Forschung am CERN und diskutiert den heutigen Stand, offene Fragen sowie Perspektiven.

Seit mehr als 25 Jahren ist Prof. Dr. Karl Jakobs an den Experimenten der Teilchenphysik bei höchsten Energien beteiligt. So forschte er an verschiedenen Experimenten am CERN in Genf und am US-Forschungslabor Fermilab in der Nähe von Chicago. An der Konzeption, am Bau und an der Datenanalyse des ATLAS-Experiments am Large Hadron Collider (LHC) war er maßgeblich beteiligt. Für seine herausragenden Beiträge zur Entdeckung des Higgs-Teilchens erhielt er 2015 die Stern-Gerlach-Medaille, die höchste Auszeichnung für experimentelle Leistungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG). Neben der Erforschung des Higgs-Teilchens steht die Suche nach sogenannten supersymmetrischen Teilchen im Vordergrund seines Interesses. Von 2017 bis 2021 war er der wissenschaftliche Leiter (Spokesperson) des ATLAS-Experiments am CERN.

Die populäre Vortragsreihe „Physik im Theater“ wurde 2013 ins Leben gerufen – und erfreut sich seitdem großer Beliebtheit. Veranstalter ist das Mainzer Institut für Theoretische Physik (MITP), das 2012 im Rahme des Exzellenzclusters PRISMA, dem Vorgänger des heutigen Clusters PRISMA+ gegründet wurde.

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Der Beitrag Vom Higgs-Teilchen zur Suche nach Neuer Physik – 10 Jahre nach der Entdeckung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Julius-Maximilians-Universität Würzburg.

13. April 2022 – Es ist ruhig geworden um den Large Hadron Collider LHC, einen Teilchenbeschleuniger am Forschungszentrum CERN in Genf – zumindest in der Öffentlichkeit. Im Jahr 2008 in Betrieb gegangen, war es anfangs wesentliches Ziel, mit Hilfe des 27 Kilometer langen Rings aus supraleitenden Magneten das viele Jahrzehnte gesuchte Higgs-Teilchen nachzuweisen und zu vermessen. Das ist im Jahr 2012 gelungen; die beiden Physiker, die dessen Existenz vorhergesagt hatten, erhielten 2013 den Nobelpreis in Physik.

Dass der LHC in den vergangenen Monaten in den Medien nicht mehr präsent war, hat einen simplen Grund: Seit Januar 2019 ruht der Betrieb. Während des planungsmäßigen Shutdowns wird bis Mitte 2022 intensiv an technischen Verbesserungen gearbeitet. Während die Protonen bislang mit der zuvor nie erreichten Energie von 13 Teraelektronenvolt (TeV) kollidierten, sollen demnächst Energien von 14 TeV erreicht werden und die Anzahl der Ereignisse pro Sekunde deutlich erhöht werden. Damit sind dann neue Einblicke in die Welt der Elementarteilchen und auch in die Geschichte unseres Universums möglich.

Drittmittel in Höhe von 1,5 Millionen Euro eingeworben
An der Entwicklung und am Bau der neuen „Ausbaustufe“ des Teilchenbeschleunigers beteiligt waren auch Physiker der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU): Professor Thomas Trefzger, Inhaber des Lehrstuhls für Physik und ihre Didaktik, Professor Raimund Ströhmer vom gleichen Lehrstuhl und Professor Ansgar Denner als Vertreter der Theoretischen Physik. Beim Bundesforschungsministerium haben sie dafür Drittmittel in Höhe von insgesamt rund 1,5 Millionen Euro eingeworben.

„Wir waren dafür verantwortlich, für das ATLAS-Experiment am LHC wichtige Bauteile zu konstruieren“, erklärt Thomas Trefzger. Der ATLAS-Detektor ist einer von vier großen Detektoren an dem Ringbeschleuniger in Genf. Er zeichnet Teilchenkollisionen mit einer hohen Auflösung auf und speichert die Daten zur weiteren Analyse. Dabei konzentriert er sich auf sogenannte Myonen – eine Art „schwere Brüder“ des Elektrons, die allerdings nur für den millionstel Bruchteil einer Sekunde existieren, bevor sie in Elektronen und Neutrinos zerfallen.

Höhere Energie führt zu besseren Ergebnissen
„Wir wissen, dass das Higgs-Teilchen oft in zwei Elementarteilchen, sogenannte Z-Bosonen, zerfällt, die ihrerseits in jeweils zwei unterschiedliche Myonen zerfallen können“, erklärt Trefzger. Diese vier Myonen muss der ATLAS-Detektor in seinen „Myonkammern“ aufspüren und ihren Impuls und ihre Energie bestimmen, damit die Physiker in einer Rückwärtsberechnung die Masse des Higgs-Teilchens, aber auch die von anderen Elementarteilchen ermitteln können.

Das hat in der Vergangenheit schon ganz gut geklappt und unter anderem zum Nachweis des Higgs-Bosons geführt. Noch bessere Ergebnisse versprechen sich die CERN-Verantwortlichen jedoch von der jetzt nochmals gesteigerten Energie des Protonenstrahls. Der Nachteil dabei: „Mit der bisherigen Ausstattung wäre ATLAS nicht in der Lage, die gewaltige Zahl an Kollisionen verlässlich zu registrieren und auszuwerten, die wir erwarten. Er würde zu viele ‚falsche Myonen‘ erkennen“, erklärt Trefzger.

Schraubarbeiten im Reinraum
Damit dies nicht passiert, haben die Würzburger Physiker gemeinsam mit Kollegen in München, Freiburg und Mainz neuartige Myonkammern entwickelt und gebaut. In Würzburg wurden dafür zwei Quadratmeter große Metallnetze unter Reinraumbedingungen und mit höchster Präzision zusammengefügt. Den Zwischenraum füllt ein spezielles Gas, das den hohen technischen Anforderungen genügt.

„Das hört sich vermutlich recht banal an: Metallnetze zusammenschrauben“, sagt Trefzger mit einem Lächeln. Dabei seien die Anforderungen extrem hoch. Winzige Abweichungen könnten schließlich zu Entladungen führen, die den Messprozess stören; ein ungeeignetes Gas produziert Ablagerungen, die die Ergebnisse verfälschen, und die Erwartungen an die Haltbarkeit sind hoch: „15 Jahre sollten diese Teile mindestens funktionieren“, so Trefzger.

Zwei Monate Shutdown wegen Corona
In seiner neuen Ausbaustufe kann ATLAS nun Myon-Signale innerhalb von nur 200 Nanosekunden auslesen – vier Mal so schnell wie sein Vorgänger. Der Detektor kann also in der gleichen Zeit wesentlich mehr Ereignisse verarbeiten als bisher. Zudem verbessert sich die räumliche Auflösung und damit die Messgenauigkeit der Myon-Impulse. Somit wird es möglich sein, die physikalischen Eigenschaften der beobachteten Teilchen sehr viel genauer zu bestimmen als es bislang möglich war.

Ende 2020 waren die neuen Myonkammern fertig, dann ging erst einmal nichts voran: Coronabedingt war am LHC Shutdown angesagt. Inzwischen ist der Einbau so gut wie fertig. Zwei Mitarbeiter von Thomas Trefzger sind dafür dauerhaft vor Ort an dem Teilchenbeschleuniger zugange. Sie verkabeln die Kammern, kontrollieren den Zusammenbau, nehmen sie in Betrieb und führen eine Reihe von Tests durch. Erst wenn klar ist, dass eine Kammer funktioniert, wird sie endgültig eingebaut.

Unerwartete Ergebnisse sind die spannendsten
Beendet ist die Würzburger Beteiligung an dem gewaltigen Experiment damit nicht: „Wir sind auch an der Analyse der Daten beteiligt, die die Detektoren in den kommenden Jahren liefern werden“, sagt Trefzger. Diese Datenmenge ist gigantisch: ATLAS produziert in vollem Betrieb jährlich etwa vier Petabyte – also 4.000 Terabyte Daten, auf die die beteiligten Wissenschaftler weltweit zugreifen werden.

Ob sich in ihnen nochmal solch eine Sensation wie das Higgs-Boson verbirgt? Das lässt sich nicht vorhersagen, so Trefzger. Im Prinzip gehe es darum, die Prozesse, die sich in winzigen Bruchteilen von millionstel Sekunden nach dem Zusammenprall der Protonen vollziehen, genauer zu verstehen. Spannend werde es, wenn dabei Abweichungen von den erwarteten Ergebnissen zu sehen sind. Dann stelle sich die Frage: Ist es ein neues Teilchen?

Und wem das noch nicht spektakulär genug ist: Je höher die Energien sind, mit denen die Teilchenstrahlen in dem Beschleuniger aufeinander prallen, desto näher rücken die Physiker bildlich gesprochen an den Urknall heran. „Momentan blicken wir auf die Zustände zurück, die eine zehntausendstel Sekunde nach dem Urknall herrschten“, sagt Trefzger. Die Grundfragen – Woher kommen wir? Wie ist das Universum entstanden? Warum gibt es die Materie so, wie wir sie finden? – lassen sich damit noch nicht beantworten.

Der ATLAS-Detektor
ATLAS ist der größte Teilchendetektor, der jemals an einem Beschleuniger gebaut wurde: Er ist etwa so groß wie ein fünfstöckiges Haus. ATLAS erforscht ein breites Spektrum physikalischer Phänomene. Beispiele sind die präzise Vermessung der Eigenschaften des Higgs-Teilchens, Präzisionstests des Standardmodells der Teilchenphysik oder die Suche nach neuen Teilchen und Phänomenen. Hierzu gehören beispielsweise die Suchen nach supersymmetrischen Teilchen und nach zusätzlichen Raumdimensionen.

Hauptmerkmal von ATLAS ist das ringförmige Magnetsystem. Es besteht aus acht 25 Meter langen supraleitenden Magnetspulen, die zylinderförmig um das Strahlrohr angeordnet sind. Sie erzeugen ein ringförmiges, sogenanntes toroides Magnetfeld, das in der Kollision entstandene Myonen im äußeren Bereich des Detektors ablenkt. In einem weiteren Magnetfeld im Innern des Detektors werden die Impulse aller in der Kollision entstandenen geladenen Teilchen vermessen. Mehr als 3200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von 177 Instituten aus 38 Ländern arbeiten am ATLAS-Experiment. Aus Deutschland sind 18 Institutionen beteiligt.

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• Large Hadron Collider

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Quelle: Max-Planck-Institut für Astrophysik.

28. Januar 2022 – Im Juli 2020, kurz nach dem Start seiner zweiten Himmelsdurchmusterung, entdeckte das eROSITA-Röntgenteleskop an Bord des Weltraumobservatoriums SRG eine neue Quelle an einer Position, an der bisher keine Röntgenstrahlen nachgewiesen wurden. Als die Astrophysiker daraufhin die Datenbank der optischen Veränderlichen überprüften, stellte sich heraus, dass etwa vierzig Tage zuvor die „Zwicky Transient Facility“ (ZTF) und das „Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System“ (ATLAS) an derselben Stelle eine scheinbar gewöhnliche, optische Veränderliche mit der Bezeichnung AT2020mrf registriert hatten. Diese wurde zunächst als Supernova vom Typ II eingestuft, also als massereicher Stern, der am Ende seines Lebens kollabiert. Diese ursprüngliche Klassifizierung änderte sich jedoch grundlegend durch die eROSITA-Entdeckung der Röntgenemission und die Form der optischen Lichtkurve der Quelle. Es wurde klar, dass die Astrophysiker auf ein noch interessanteres Objekt gestoßen waren.

Es gibt eine Klasse optischer Veränderlicher, die mit Supernova-Explosionen in Verbindung gebracht werden und die sich durch schnelle Lichtkurven und zu viel Blau in ihren Spektren auszeichnen, die so genannten „Fast Blue Optical Transients“ (FBOTs). Da ihre Helligkeit schnell abfällt, kann man sie nur schwer untersuchen. Allerdings gibt es darunter eine geheimnisvolle und seltene Unterklasse, die sogenannten AT2018cow-ähnlichen Objekte. Die Namen der von der ATLAS-Anlage entdeckten optischen Transienten (daher die Buchstaben „AT“ im Namen) werden nach dem Jahr der Entdeckung (in diesem Fall 2018) benannt, gefolgt von einer Kombination aus mehreren Buchstaben, die von einem Computer generiert werden. In diesem Fall bildeten die Buchstaben zufällig das englische Wort „cow“ – daher nennen die Astronomen diese Klasse nun „Kuh“-ähnliche Objekte. Vor der Entdeckung von SRGe J154754.2+443907 waren nur vier solcher Objekte bekannt; die SRG/eROSITA-Quelle war Nummer fünf.

„Kühe“ zeichnen sich durch eine rekordverdächtige Leuchtkraft aus (bis zu10⁴³ erg/s in der Spitze), die etwa 1000-mal heller ist als eine gewöhnliche Supernova vom Typ II. Eine solche Leuchtkraft kann nicht durch den Zerfall von radioaktivem Nickel-56 erklärt werden und erfordert eine alternative Energiequelle.

SRGe J154754.2+443907 wurde vom eROSITA-Team bei der Suche nach Ereignissen entdeckt, bei denen ein Stern durch die Gezeitenkräfte eines supermassereichen Schwarzen Lochs zerstört wird. Bald wurde jedoch klar, dass die Forscher es mit etwas Anderem zu tun hatten. Sie lösten daraufhin eine Beobachtungskampagne mit Teleskopen vom Radio- bis zum Röntgenbereich aus, um die neue Quelle bei weiteren Wellenlängen zu untersuchen. Dies bestätigte, dass SRGe J154754.2+443907 das fünfte „Kuh“-artige Objekt ist. An den Multiwellenlängenbeobachtungen waren das 10-Meter-Keck-Teleskop, die Radioteleskope VLA und GMRT sowie die Röntgen-Weltraumobservatorien Chandra, XMM-Newton und Swift beteiligt. Das Programm wurde von einem Doktoranden des Caltech, Yuhan Yao, koordiniert.

Das eROSITA-Teleskop beobachtete dieses Objekt kurz nach dem Höhepunkt der Lichtkurve. Diese Beobachtungen haben gezeigt, dass AT2020mrf/SRGe J154754.2+443907 die hellste bekannte „Kuh“ ist, mit einer Leuchtkraft von über ~2 x 10⁴³ erg/s. Eine solche Leuchtkraft könnte von einem jungen, schnell rotierenden Neutronenstern (mit einer Periode von etwa 10 Millisekunden) mit einem Magnetfeld in der Größenordnung von 10¹⁴ Gauß stammen – einem so genannten Magnetar – oder auch von einem neu entstandenen Schwarzen Loch erzeugt werden, das Material des Vorgängersterns im superkritischen Bereich akkretiert. In jedem Fall haben die Wissenschaftler die Geburt eines relativistischen, kompakten Objekts durch die Explosion eines massereichen Sterns beobachtet.

Die neue „Kuh“ ist bereits verblasst, während viele Fragen noch unbeantwortet bleiben. Um die Natur dieser Quellen zu klären und die physikalischen Mechanismen zu verstehen, die ihr Verhalten bestimmen, müssen die Wissenschaftler weitere Objekte dieser Klasse finden und im Detail untersuchen. Die laufende SRG/eROSITA-Durchmusterung des gesamten Himmels wird einen wichtigen Beitrag zu dieser Arbeit leisten.

Originalveröffentlichung
Yuhan Yao, Anna Y. Q. Ho, Pavel Medvedev, Nayana A. J., Daniel A. Perley, S. R. Kulkarni, Poonam Chandra, Sergey Sazonov, Marat Gilfanov, Georgii Khorunzhev, David K. Khatami, Rashid Sunyaev
The X-ray and Radio Loud Fast Blue Optical Transient AT2020mrf: Implications for an Emerging Class of Engine-Driven Massive Star Explosions
submitted to ApJ
https://arxiv.org/abs/2112.00751
pdf: https://arxiv.org/pdf/2112.00751

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

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Quelle: JLU.

8. Oktober 2021 – Die Erforschung atomarer und subatomarer Teilchen in nationalen und internationalen Großforschungseinrichtungen stehen im Fokus von Arbeitsgruppen an deutschen Universitäten, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Verbundforschungsprogramm „Teilchen“ fördert. Gießener Arbeitsgruppen aus den Physikalischen Instituten der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) engagieren sich insbesondere bei der derzeit bei Darmstadt im Bau befindlichen internationalen Forschungseinrichtung FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research). Um die auf FAIR ausgerichtete Wissenschaft zu unterstützen, ist kürzlich die neue Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR (HFHF) mit den drei Standorten Darmstadt, Frankfurt und Gießen bewilligt worden.

Für den Aufbau und für die Durchführung von Experimenten bei FAIR sowie für theoretische Untersuchungen erhalten die Gießener Arbeitsgruppen bis Mitte 2024 Mittel aus dem BMBF-Verbundforschungsprogamm „Teilchen“ in Höhe von 4,5 Millionen Euro. Mit einer weiteren Million Euro fördert das BMBF Gießener Beiträge zum japanischen BELLE-II-Experiment, an dem exotische Teilchen erzeugt und untersucht werden, sowie zum ATLAS-Experiment am weltweit größten Teilchenbeschleuniger LHC des internationalen Forschungszentrums CERN in Genf. In naher Zukunft werden an FAIR modernste Teilchenbeschleuniger, Ionenspeicherringe und Teilchendetektoren neuartige Einblicke in die Eigenschaften der fundamentalen Bausteine der Materie („Teilchen“) sowie ihr Verhalten unter extremen Bedingungen gestatten. Im Labor werden dabei Temperaturen und Drücke erzeugt, welche kurz nach dem Urknall im frühen Universum herrschten oder heutzutage bei Sternexplosionen und Kollisionen von Neutronensternen auftreten.

„Die Gießener Arbeitsgruppen leisten einen signifikanten Beitrag zum Bau der Detektoren für FAIR in Hessen“, so JLU-Präsident Prof. Dr. Joybrato Mukherjee. „Mit den bewilligten Fördermitteln treiben sie Forschung voran, die grundsätzliche Fragestellungen wie den Ursprung der Masse, die Eigenschaften der Bausteine der Materie sowie deren Wechselwirkung bei der Entstehung unseres Universums aufklärt. Ich gratuliere allen Beteiligten herzlich zu diesem großen Erfolg.“

Das Forschungsprogramm bei FAIR wird von den vier Säulen APPA (Atomic and Plasma Physics and Applications), CBM (Compressed Baryonic Matter), NUSTAR (Nuclear Structure, Astrophysics and Reactions) und PANDA (Antiproton Annihilation in Darmstadt) getragen. Die Gießener Physik ist in allen vier Forschungssäulen aktiv. Im Rahmen von APPA entwickelt die Arbeitsgruppe Atom- und Molekülphysik (I. Physikalisches Institut, Apl. Prof. Dr. Stefan Schippers) einen intensiven Elektronenstrahl für Präzisionsmessungen an Schwerionen im FAIR-Ionenspeicherring CRYRING zur hochgenauen Überprüfung quantentheoretischer Vorhersagen. Überdies koordiniert die Gießener Atom- und Molekülphysik den Forschungsschwerpunkt ErUM-FSP T05 „Aufbau von APPA bei FAIR“, der alle an APPA beteiligten deutschen Universitätsgruppen umfasst.

Die Untersuchung von Kernen weitab der Stabilität wird in der NUSTAR-Säule vorangetrieben, an der die Gießener Physik mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christoph Scheidenberger (II. Physikalisches Institut) beteiligt ist und hochpräzise Detektoren baut. Für das PANDA-Experiment, das exotische hadronische Zustände mit weltweit einzigartiger Präzision vermessen wird, ist die Gießener Physik an der Entwicklung und dem Bau von zwei Subdetektoren beteiligt: Die Gruppe um Prof. Dr. Kai-Thomas Brinkmann (II. Physikalisches Institut) baut das elektromagnetische Kalorimeter sowie einen Mikro-Vertex-Detektor. Das CBM-Experiment wird hochdichte Materie untersuchen, ähnlich wie sie in der Kollision von Neutronensternen oder schwarzen Löchern erzeugt wird. Hier entwickelt und baut die Gruppe von Prof. Dr. Claudia Höhne (II. Physikalisches Institut) einen RICH-Detektor; für spezielle materialtechnische Aspekte besteht eine Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Michael Dürr (Institut für Angewandte Physik). Ein Teil dieser RICH-Entwicklung wird bereits jetzt in dem derzeit laufenden HADES-Detektor bei GSI eingesetzt. Auf Basis der Theorie der starken Wechselwirkung berechnen die Gruppen von Prof. Dr. Christian Fischer, PD Dr. Bernd-Jochen Schaefer und Prof. Dr. Lorenz von Smekal am Institut für Theoretische Physik mit modernen numerischen Verfahren und aufwendigen Simulationen die Eigenschaften der kleinsten Teilchen und der aus ihnen aufgebauten hadronischen Materie unter extremen Bedingungen. Auf diese Weise entstehen theoretische Vorhersagen, welche in den PANDA- und CBM-Experimenten überprüft werden können.

Das starke Engagement am Zukunftsprojekt FAIR wird abgerundet durch Beteiligungen an anderen derzeit Daten aufzeichnenden Forschungsanlagen weltweit, wie dem CERN (ATLAS-Experiment, Prof. Dr. Michael Düren, AR Dr. Hasko Stenzel) in der Schweiz oder dem KEK (BELLE-II-Experiment, Prof. Dr. Claudia Höhne, Apl. Prof. Dr. Jens-Sören Lange) in Japan. Zu letzterem hat die JLU ein elektronisches System für Datentransfer mit Glasfasertechnologie und höchster Bandbreite – um den Faktor 20 schneller als der „5G“-Standard – beigesteuert.

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• Urknall

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Quelle: ESA.

Der Solar Orbiter wurde am 10. Februar 2020 gestartet. Abgesehen von einer kurzen Unterbrechung aufgrund der Coronavirus-Pandemie, haben Wissenschaftler und Ingenieure seither eine Reihe von Tests durchgeführt und nach und nach alle Instrumente in Betrieb genommen.

Das Fertigstellungsdatum für diese Phase wurde auf den 15. Juni festgelegt, so dass die Raumsonde zwei Tage später für ihren ersten Nahvorbeiflug an der Sonne – dem Perihel – voll funktionsfähig sein könnte. Aufgrund der Entdeckung der zufälligen Begegnung mit dem Kometen hat die Dringlichkeit aber zugenommen.

Ein zufälliger Flug durch den Schweif eines Kometen ist ein seltenes Ereignis auf einer Weltraummission und hat nach Kenntnis der Wissenschaft bislang erst sechs Mal bei Missionen stattgefunden, die sich nicht speziell auf Kometenjagd befanden. All diese Begegnungen wurden erst nach dem Ereignis anhand der Daten der Raumsonde entdeckt. Der bevorstehende Durchflug des Solar Orbiter ist der erste, der bereits im Vorfeld erwartet wird.

Erkannt wurde das bevorstehende Ereignis von Geraint Jones vom UCL Mullard Space Science Laboratory in Großbritannien, der solche Begegnungen bereits seit 20 Jahren erforscht. Er entdeckte die erste zufällige Durchquerung eines Kometenschweifs im Jahr 2000, als er eine seltsame Anomalie in den Daten untersuchte, die 1996 von Ulysses, der Raumsonde der ESA und der NASA zur Erforschung der Sonne, aufgezeichnet worden waren. Diese Untersuchung ergab, dass die Raumsonde den Schweif des Kometen Hyakutake, auch bekannt als ‘der Große Komet von 1996’, durchquert hatte. Kurz nachdem dies bekannt geworden war, flog Ulysses auch durch den Schweif eines zweiten und schließlich 2007 eines dritten Kometen.

Als Jones Anfang des Monats erkannte, dass der Solar Orbiter in nur wenigen Wochen 44 Millionen Kilometer vom Kometen C/2019 Y4 (ATLAS) entfernt sein würde, informierte er unverzüglich das ESA-Team.

Bonusmaterial für die Wissenschaft
Der Solar Orbiter ist mit einem Satz von 10 In-situ- und Fernerkundungs-Instrumenten ausgestattet, um den Sonnenwind, den stetigen Strom geladener Teilchen, den die Sonne in den Weltraum freisetzt, zu untersuchen. Die vier In-situ-Instrumente eignen sich zufällig auch perfekt für die Erkennung der Kometenschweife, da sie die Bedingungen rund um die Raumsonde messen und so Daten über die Staubpartikel und die elektrisch geladenen Teilchen, die der Komet ausstößt, liefern könnten. Diese Emissionen bilden die zwei Schweife des Kometen: den Staubschweif, der in der Kometenbahn zurückbleibt, und den Ionenschweif, der immer von der Sonne weggerichtet ist.

Der Solar Orbiter wird vom 31. Mai bis 01. Juni den Ionenschweif und am 6. Juni den Staubschweif des Kometen ATLAS durchqueren. Wenn der Ionenschweif dicht genug ist, könnte das Magnetometer (MAG) des Solar Orbiter die Variation des interplanetaren Magnetfelds aufgrund seiner Wechselwirkung mit den Ionen im Kometenschweif erkennen, während der Sonnenwind-Plasma-Analysator (Solar Wind Plasma Analyser – SWA) einige der Schweifpartikel direkt erfassen könnte.

Wenn der Solar Orbiter den Staubschweif kreuzt, ist es je nach seiner Dichte – die äußerst schwer vorherzusagen ist – möglich, dass ein oder mehrere winzige Staubpartikel mit einer Geschwindigkeit von mehreren Dutzend Kilometern pro Sekunde auf die Raumsonde treffen. Zwar besteht hierdurch kein signifikantes Risiko für das Raumfahrzeug, die Staubteilchen selbst werden jedoch beim Aufprall verdampfen und winzige Wölkchen aus elektrisch geladenem Gas oder Plasma bilden, die vom Radio- und Plasmawellen-Instrument (Radio and Plasma Waves – RPW) erfasst werden könnten.

„Eine unerwartete Begegnung wie diese bietet einer Mission einzigartige Chancen und Herausforderungen – und das ist auch gut so! Chancen wie diese sind Teil des Abenteuers der Wissenschaft“, meint Günther Hasinger, ESA-Direktor für Wissenschaft.

Eine dieser Herausforderungen bestand darin, dass die Instrumente wegen der Inbetriebnahme wahrscheinlich nicht alle rechtzeitig bereit sein würden. Dank des besonderen Einsatzes der Instrumenten-Teams und des Mission Operations Teams der ESA werden nun alle vier In-situ-Instrumente eingeschaltet sein und Daten sammeln, auch wenn die Instrumente zu bestimmten Zeiten wieder in den Inbetriebnahmemodus geschaltet werden müssen, um sicherzustellen, dass der Termin am 15. Juni eingehalten wird.

„Mit diesen Einschränkungen sind wir für alles gerüstet, was uns der Komet ATLAS mitzuteilen hat“, erklärt Daniel Müller, ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter.

Erwarte das Unerwartete
Eine weitere Herausforderung stellt das Verhalten des Kometen dar. Der Komet ATLAS wurde am 28. Dezember 2019 entdeckt. Während der darauffolgenden Monate wurde er immer heller und Astronomen hatten gehofft, dass er im Mai mit bloßem Auge sichtbar sein würde.

Doch leider zerbrach der Komet Anfang April in mehrere Teile, was dazu führte, dass er deutlich an Helligkeit verlor und die Hoffnungen der Himmelsbeobachter schwanden. Eine weitere Fragmentierung Mitte Mai verkleinerte den Kometen noch weiter, so dass sich die Wahrscheinlichkeit, dass er vom Solar Orbiter erkannt wird, verringert hat.

Geraint Jones ist der Ansicht, dass sich der Aufwand dennoch lohnt, obwohl die Chancen auf Entdeckung gesunken sind. „Bei jeder Begegnung mit einem Kometen erfahren wir mehr über diese faszinierenden Objekte. Wenn der Solar Orbiter die Anwesenheit des Kometen ATLAS entdeckt, erfahren wir mehr darüber, wie Kometen mit dem Sonnenwind interagieren, und können zum Beispiel prüfen, ob unsere Erwartungen an das Verhalten des Staubschweifes mit unseren Modellen übereinstimmen“, erklärt er. „Alle Missionen, bei denen Begegnungen mit Kometen stattfinden, liefern Teile des Puzzles.“

Geraint Jones ist leitender Wissenschaftler der künftigen ESA-Mission Comet Interceptor, einer dreiteiligen Raumsonde, deren Start für 2028 geplant ist. Sie wird sehr nahe an einem Kometen vorbeifliegen, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch unbekannt ist. Ein geeigneter Komet wird zu einem späteren Zeitpunkt, der näher am Starttermin (oder sogar danach) liegt, erst noch von den Wissenschaftlern ausgewählt.

Erforschung der Sonne
Der Solar Orbiter umkreist derzeit unseren Mutterstern zwischen den Orbits von Venus und Merkur, wobei das erste Perihel für den 17. Juni geplant ist, mit einem Abstand von ca. 77 Millionen Kilometern von der Sonne. In den kommenden Jahren wird der Solar Orbiter in etwa 42 Millionen Kilometern Entfernung von der Sonne – im Orbit des Merkurs – seine Umlaufbahn erreicht haben. Der Komet ATLAS ist bereits dort und nähert sich seinem Perihel mit einem Abstand von etwa 37 Millionen Kilometern von der Sonne, das für den 31. Mai erwartet wird.

„Diese Durchquerung eines Kometenschweifs ist auch deshalb so aufregend, weil sie zum ersten Mal in einer derart geringen Entfernung von der Sonne stattfinden wird, wobei sich der Kometenkern innerhalb der Umlaufbahn des Merkurs befindet“, sagt Yannis Zouganelis, stellvertretender ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter.

Das Verständnis der Staubumgebung in der innersten Region des Sonnensystems ist eines der wissenschaftlichen Ziele des Solar Orbiter.

„Sonnennahe Kometen wie der Komet ATLAS sind Quellen von Staub in der inneren Heliosphäre, deshalb wird diese Studie nicht nur dazu beitragen, den Kometen, sondern auch die Staubumgebung unseres Zentralgestirns besser zu verstehen“, ergänzt Yannis Zouganelis.

Der Blick auf ein eisiges Objekt statt auf die sengende Sonne ist sicherlich eine aufregende – und unerwartete – Möglichkeit für den Solar Orbiter zu Beginn seiner wissenschaftlichen Mission. Aber so funktioniert nun einmal die Wissenschaft.

„Wissenschaftliche Entdeckungen beruhen auf guter Planung und glücklichem Zufall. In den drei Monaten seit dem Start der Mission hat das Solar Orbiter-Team bereits bewiesen, dass es auf beides vorbereitet ist“, so Daniel Müller.

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• Solar Orbiter (SolO) auf Atlas V (411)

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

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. 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.

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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• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Raumfahrer.net.

Insgesamt wurden 78 Raketen erfolgreich mit ihren Nutzlasten, und dies waren bis zu 33 in einem Ritt, gestartet. Es gab aber auch vier Fehlschläge. Russland hat 33 Raketen gestartet, aber auch zwei Fehlstarts mit dem jeweiligen Totalverlust der Nutzlast zu verzeichnen. Dabei gelangten 30 russische Nutzlasten neben einer Vielzahl weiterer Satelliten für andere Staaten und Organisationen in Erdumlaufbahnen.
Die USA haben 19 erfolgreiche Starts zu verzeichnen und stellen mit 85 Satelliten bzw. Raumsonden sowie 4 Beteiligungen an weiteren Projekten das Gros der Nutzlasten. Danach folgt China mit 14 erfolgreichen Starts und 17 eigenen Nutzlasten bei einem Fehlschlag. 5 Raketenstarts hat Europa ohne Russland (Arianespace) zu verzeichnen, jeweils drei Indien und Japan sowie einen Südkorea. Ein iranischer Satellit erreichte hingegen keine Erdumlaufbahn.

Die Nutzlasten sind neben Kommunikations- und Erdbeobachtungssatelliten für zivile oder militärische Zwecke auch unbemannte Frachter und bemannte Raumschiffe, die zum größten Teil die Internationale Raumstation anflogen und eine Vielzahl an Kleinsatelliten von 127 Gramm bis einige Kilogramm, die bei mehreren Missionen en masse ins All transportiert wurden. So trug am 20. November eine Minotaur 1 30 Nutzlasten in erdnahe Umlaufbahnen, einen Tag später eine Dnjepr 34 Satelliten und am 3. Dezember eine Atlas 5 immerhin 13.

Die ISS wurde insgesamt von 12 Raumschiffen angeflogen, 4 davon waren bemannte Sojus. Hinzu kamen 4 Progress-Frachter sowie jeweils ein ATV, HTV, Dragon und Cygnus. Das chinesische Raumschiff Shenzhou 10 hingegen flog die Mini-Station Tiangong 1 an. Demnach starteten 2013 15 Menschen ins All.

Die weiteren Nutzlasten wurden für Großbritannien (7 + 2 Beteiligungen), die ESA (7), Deutschland (6), Indien (5), Japan (5), Kanada (4 + 1 Beteiligung), Südkorea (3 + 2 Beteiligungen), die Niederlande (3), Argentinien (2 + 2 Beteiligungen), Spanien(2), Dänemark (2), Vietnam (2), Equador (2), Luxemburg (2), Peru (2), Eutelsat (2) und Inmarsat (2) ins All transportiert. Mit jeweils einem Satelliten bzw. der Beteiligung an einem Projekt gehen Estland, Aserbaischan, Österreich und die ASRA (1+1), Mexiko, die Türkei, Israel, die Vereinigten Arabischen Emirate, Polen, Italien, Norwegen, Südafrika, Bolivien, Pakistan, die Ukraine, Singapur sowie Australien und Quatar in die Annalen der Raumfahrtgeschichte ein.

Der leichteste Raumflugkörper dürfte dabei mit 127 g der peruanische Sub-sub-Satellit Pocket-PUCP sein, der aus PUCP-Sat 1 ausgestoßen wurde, nachdem dieser seinerseits aus Unisat 5 entlassen worden war. Die schwerste Nutzlast dürfte mit etwa 17 t der US-amerikanische Aufklärungssatellit NROL 65 gewesen sein.

163 Nutzlasten gelangten in niedrige Erdumlaufbahnen (LEO = Low Earth Orbit), 26 in die Geostationäre Bahn (GEO), …

Insgesamt kamen 25 verschiedene Raketentypen zum Einsatz, wobei einige schwer unterscheidbare Untertypen verwendet wurden. Die Sojus-Varianten, die auf der R7 aufbauen starteten 15 Mal, chinesische Langer Marsch (2,3 oder 4) 14 Mal, einmal mit vorzeitiger Triebwerksabschaltung der Oberstufe, die Proton hatte 10 Einsätze, einer davon endete in einer Explosion. Die Atlas 5 bringt es auf 8 Starts, Rokot/Strela auf 5, Ariane 5 auf 4, Delta 4, PSLV und Falcon 9 auf jeweils 3. Zwei Starts absolvierten Antares, H-2, Dnjepr und Zenit, wobei letztere einen Fehlschlag verzeichnete. Mit jeweils einem erfolgreichen Start schreiben sich Minotaur 1, Pegasus, Minotaur 5, Naro, Kuaizhou, Vega, Epsilon und die Sojus 2.1W in die Startliste ein. Die Safir 1 absolvierte einen (Fehl-)Start, bei dem die Nutzlast nicht in eine Erdumlaufbahn gelangte.

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Autor: Daniel Maurat

Die Atlas (militärische Bezeichnung: SM-65) war die erste Interkontinentalrakete der USA. Zwar war ihr nur ein kurzes Einsatzleben als Interkontinentalrakete vergönnt, doch wurde sie schnell zu einer Stütze der US-Raumfahrt.

Entwicklung

Schon in den 1940er Jahren, kurz nach dem Ende des 2. Weltkrieges, gab es Konzepte einer Interkontinentalrakete für den Fall, dass die Sowjetunion mit einem weiteren Krieg beginnen würde und die Territorien der europäischen Verbündeten besetzt worden wären. Doch als sich herausstellte, dass mit dem Stand der Technik zu dieser Zeit dieses Projekt nicht durchführbar wäre, wurde es wieder in die Schublade verbannt.

Im Juli 1955 aber, unter dem Eindruck des Koreakrieges und der sowjetischen Aufrüstung, begann die Entwicklung der SM-65, die kurze Zeit später den Namen Atlas erhielt, bei Convair (heute Lockheed Martin). Im Gegensatz zu den zuvor entwickelten Raketen war diese ein großer Entwicklungssprung. Sie sollte nämlich eine 1,5 t schwere Wasserstoffbombe 13.000 km weit transportieren können, wozu man eine Geschwindigkeit aufbauen musste, die nur noch 800 m/s unter der Orbitalgeschwindigkeit lag. Als Treibstoffe wählte man die bisher am meisten benutzte Mischung RP-1 (Rocket Propellant 1), Kerosin als Treibstoff und flüssigen Sauerstoff als Oxidator. Darüber hinaus hatten die amerikanischen Konstrukteure noch keine Erfahrungen mit Zündungen von Flüssigtriebwerken im Vakuum. Um dieses Problem zu umgehen, entwickelte man ein System, das charakteristisch für die Atlas werden sollte: zwei Marschtriebwerke und ein Zentraltriebwerk, auch Substainer genannt. Alle Triebwerke wurden aus einem gemeinsamen Tank gespeist. Diese Trägerraketenkonzept wurde auch Eineinhalb-Sufen-Trägerrakete genannt. Dabei waren die Besonderheiten der Komponenten:

• Die Marschtriebwerke erbrachten den meisten Startschub. Nach 130 Sekunden wurden die Triebwerke abgeworfen.
• Das Substainertriebwerk wurde zwar mit den beiden Marschtriebwerken gestartet, arbeitete aber weiter, bis die Tanks leer waren. Es wurde für den Vakuumbetrieb opimiert.
• Der Tank ist eine der großen Besonderheiten der Atlas: um das Leergewicht gering zu halten, wurde die Außenhaut der Rakete gleichzeitig zum Tank. Diese ist so dünn, dass man sie unter Druck setzen muss, damit die Rakete nicht kollabiert.

Doch dieses neue Konzept hatte einen hohen Preis: Die Größe der Rakete und die Triebwerke waren technologisches Neuland und viele Testflüge endeten in Fehlschlägen. Die Testversionen der Atlas waren die Atlas A, Atlas B und Atlas C.

Die Atlas A war eine Testversion für die beiden Marschtriebwerke. Es war ein Entwicklungsmodul mit den beiden Marschtriebwerken, geringerer Treibstoffzuladung und einem sehr einfachen Steuersystem. Die Raketenspitze war eine Attrappe, die einem Atomsprengkopf nachempfunden ist. Erststart war am 11. Juni 1957.

Technischen Daten

Ein Testflug der Atlas A (Bild: US Air Force, NASA)

Die Atlas B war die erste Atlas, die voll einsatzfähig war. Sie war ein Testmodell der Serienkonfiguration. Erstmals war die Spitze abtrennbar. Der Erststart fand am 19. Juli 1958 statt. Nach dem Sputnikschock rüstete man eine Atlas B um, um damit das Kommunikationsexperiment Score in den Weltraum zu bringen. Der Start war am 18. Dezember 1958.

Eine Atlas B mit dem Kommunikations- experiment SCORE auf der Startrampe (Bild: NASA)

Technische Daten

Die Atlas C war schon sehr nahe an der Serienkonfiguration. Mit ihr wurden die nuklearen Sprengköpfe für den Einsatz qualifiziert. Erststart war am 24. Dezember 1958.

Eine Atlas C auf der Startrampe. (Bild: US Air Force)

Technischen Daten

Nach den Testversionen war die Atlas bereit, auf verschiedenen Basen stationiert zu werden. Diese Version war die Atlas D, die einer der wichtigsten Träger der NASA wurde. Die Atlas D war die erste Interkontinentalrakete, die die US-Armee stationierte. Zwar wurden nur 33 stationiert, doch waren sie das Erstschlagspotential der USA. In der Testphase wurden 78 Atlas D gestartet, von denen nicht weniger als 27, zumeist am Anfang der Teststarts, versagten. Die Stationierung begann im September 1959, doch schon 1965 wurden die Raketen von ihren Basen zurückgezogen. Der Grund dafür war, dass die Treibstoffkombination Kerosin und flüssiger Sauerstoff nur begrenzt lagerfähig ist (Sauerstoff verdampft schon bei -180°C) und so die Bereithaltung sehr kompliziert war. Deswegen wurde sie durch die Titan II und die Minuteman ersetzt. Bereits vor der Ausmusterung begann das zweite Leben der Atlas: zunächst wählte die NASA die Atlas D aus, die bemannten Mercury-Kapseln in einen Orbit zu bringen. Zwei unbemannte Einsätze der Atlas D waren zwar Fehlschläge, doch alle vier bemannten Einsätze Erfolge. Für die NASA hatte die Atlas die Bezeichnung LV-3B, doch die Öffendlichkeit kannte sie nur als Mercury Atlas.

Eine Atlas D startet die Kapsel Mercury Atlas 6 (Friendship 7) auf der Spitze. An Bord war der Astronaut John Glenn. (Bild: NASA)

Technischen Daten

Nach der Indienststellung der Atlas D begann die US Air Force, eine verbesserte Version der Atlas zu bauen, die auch in einem Silo gelagert werden kann. Daraus resultierten die Versionen Atlas E und F. Beide Versionen gleichen sich, die Atlas F aber hat ein anderes Betankungssystem, welches die Betankung in einem Silo erlaubt. Sie wurden jeweils 1961 stationiert und 1965 ausgemustert. Anschließend wurden sie als Satellitenträger mit verschiedenen Oberstufen benutzt. Da sie sich so sehr ähneln, ist eine Unterscheidung nicht einfach.

Eine Atlas E/F beim Start (Bild: US Air Force)

Technischen Daten

Oberstufen

Atlas Able

Schon früh war den Entwicklern der Atlas klar, dass sie ohne Oberstufe ihr Potential nicht ausschöpfen konnten. Darüber hinaus suchte die NASA einen Träger, um eine 175 kg schwere Mondsonde zu starten. Dafür rüstete man die Atlas D mit der Able-Oberstufe der unglücklichen Vanguard und der Thor-Able aus. Diese war zwar für die Atlas unterdimensioniert, doch erstmals war es der Atlas möglich, Fluchtbahnen anzusteuern. Diese Kombinationen war aber noch nicht ausgereift, als man mit den Starts begann. Alle drei waren Fehlschläge. Ein Start schlug wegen der Atlas fehl, einer wegen der Able und beim dritten kollabierte die Nutzlastverkleidung, weswegen der gesamte Träger explodierte. Zwar war ein vierter Start geplant, doch explodierte die Rakete bei einem Test auf der Rampe.

Der Start einer Atlas Able. (Bild: NASA)

Technischen Daten

Atlas Agena A

Nach dem totalen Fehlschlag der Atlas Able wollte man eine verlässlichere Oberstufe. Deswegen entschied man sich für die Atlas mit der Agena A, die schon von der Thor benutzt wurde. Zwar war sie nicht optimal für den Vakuumbetrieb – die Agena entstand aus einer Abstandswaffe für die B-58 – doch war sie ein Quantensprung im Vergleich zur Able. Die Leistung der Agena waren eher mittelmäßig: bei vier Starts versagte sie zweimal.

Start einer Atlas Agena A mit einem Midas-Satelliten (Bild: US Air Force)

Technischen Daten

Atlas Agena B

Nach dem mittelmäßigen Erfolg der Agena A entschloss sich die US Air Force, die Oberstufe zu verbessern. Sie war nun ganz für Raumfahrtzwecke optimiert und verfügte über ein neues Triebwerk sowie ein größeres Tankvolumen, weswegen sie nun viel flexibler im Orbit wurde. Die Atlas Agena B startete einige der ersten planetaren Sonden der NASA, unter anderem die Venussonde Mariner 2, verschiedene Ranger-Raumsonden, aber auch Fotoaufklärer der Samos- und Midas-Reihe.

Start einer Atlas Agena B. An Bord der Fernaufklärungssatellit Samos 7. (Bild: US Air Force)

Technischen Daten

Atlas Agena D

Die Agena D war die Serienkonfiguration der Agena B. Sie war eine der beiden wichtigsten Oberstufen in den ersten 50 Jahren der US-Raumfahrt und wurde auf verschiedenen Raketen eingesetzt. Sie wurde so oft eingesetzt, dass die Agena auch für das Gemini-Programm als Dockingvehikel benutzt wurde. Auch wurden verschiedene Sonden des Typs Lunar Orbiter und Mariner sowie viele Aufklärungssatelliten für das US-Militär gestartet.

Der Start einer Atlas Agena D (Bild: US Air Force / NASA)

Technischen Daten

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Ein Beitrag von Christian Ibetsberger. Quelle: NASA.

In dem gekrümmten F-Ring, der ohnehin seit seiner Entdeckung der Wissenschaft Rätsel aufgibt, wurden nun ein bis zwei kleine Objekte gefunden. Ein Objekt zieht seinen Orbit um die äußere Kante des F-Rings. Das Objekt wurde von Dr. Carl Murray entdeckt, Mitglied des Cassini-Aufnahmeteams an der Queen Mary University in London. Er wurde auf ein Bild aufmerksam das am 21.Juni gemacht wurde.

„Ich konnte diese kaum sichtbare Objekt an den äußeren Regionen des F-Rings ausmachen. Es war ein unglaubliches Privileg es als erste Person zu sehen.“ so Dr. Murray. Nach der Entdeckung wurde sofort eine Umlaufbahn errechnet. Wissenschafter können noch nicht sagen ob es sich um einen kleinen Mond oder um einen größeren Klumpen handelt. Sollte es ein Mond sein dann wäre sein Durchmesser in etwa vier bis fünf Kilometer. Der gnau Abstand zwischen der Umlaufbahn des Objekts und dem F-Ring beträgt tausend Kilometer.

Wissenschafter sind sich noch nicht sicher ob es noch ein zweites Objekt gibt. Bei weiteren Bilderauswertungen von Dr. Joseph Spitale und Teamleiter Dr. Carolyn Porco machten die beiden Wissenschafter eine mysteriöse Entdeckung. Nur fünf Stunden nach der ersten Aufnahme war das Objekt wieder zu sehen. Es gibt zwei mögliche Erklärungen: Entweder es handelt sich um ein ähnliches Objekt mit ähnlicher Umlaufbahn, oder es ist das selbe Objekt. Jedoch würde das Objekt dann den F-Ring kreuzen und das währe sehr verwunderlich. Vorerst einigten sich die Wissenschafter auf ein zweites Objekt. Beide wurden als S/2004 S3 und S4 katalogisiert.

Bei den weiteren Untersuchungen des F-Rings, wurde auch ein vorher unbekannter Ring, S/2004 1R, entdeckt der im Zusammenhang mit dem Saturnmond Atlas steht. „Wir wussten, dass die Gegend zwischen den Hauptringen und dem F-Ring sehr staubig ist, doch die Rolle der dortigen Monde war uns rätselhaft“ erklärte Murray. Der neue Ring liegt 138,000 Kilometer vom Zentrum des Saturns entfernt und hat die selbe Umlaufbahn wie Atlas. Die Nachforschungen werden natürlich weiter gehen, um weitere Ringe und eventuelle Monde zu finden.

Doch nicht nur die Ringe des Saturn wurden näher untersucht, auch neue Bilder des Planeten wurden von Cassini gemacht. Hier die neuesten Impressionen des Gasplaneten:

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Ein Beitrag von felixkorsch. Quelle: spaceflightnow.com.

Heute morgen konnte erfolgreich ein neuer Satellit des weltumspannenden Navigationssystems GPS ins All gehievt werden. Der Start des Satelliten NAVSTAR GPS 2R-10 erfolgte wie geplant um 3:05 Uhr Ortszeit (9:05 Uhr MEZ) von der Cape Canaveral Air Force Station mit einer Rakete des Typs Atlas 2 (7925-9.5). Damit nutze die Startmannschaft am Cape das Ende des heutigen Startfensters, da der Countdown 90 Sekunden vor dem angesetzten Zeitpunkt um 2:50 Uhr EST gestoppt werden musste. Der Grund hierfür ist noch unklar, wahrscheinlich handelte es sich jedoch um einen Sensorenfehler, denn der Countdown konnte unvermittelt wieder aufgenommen werden, so dass die 38 Meter hohe Trägerrakete aus dem Hause Boeing zur Morgendämmerung zum Lift-off ansetzen konnte.

Bei dem Satelliten, gefertigt von Lockheed Martin, handelt es sich um einen unter militärischer Regie betriebenen GPS-Satelliten. Bekanntlich ist der Einfluss des Pentagons auf das gesamte System enorm; so wird GPS auch militärisch genutzt und kann in Krisenzeiten manipuliert oder komplett deaktiviert werden. NAVSTAR GPS 2R-10, auch bekannt als SVN-47, soll eine neu entstandene Lücke im Global Positioning System schließen, die sich durch den Ausfall des am 26. Novembers 1990 gestarteten Satelliten GPS 2A-10 ergibt. Dieser hat seine geplante Einsatzdauer bereits überwunden. Sein angedachter Ersatz wird seine Arbeit in der ersten Januarhälfte des kommenden Jahres aufnehmen.

Derzeit umkreisen 28 einzelne GPS-Satelliten die Erde und stellen damit das wichtigste und genaueste derzeit zivil verfügbare Navigationssystem dar. Um seine Leistungsfähigkeit zu sichern, sollen im kommenden Jahre vier weitere Satelliten der Reihe GPS 2R abheben. Auf lange Zeit wird darüber hinaus der Start von sogar 17 weiteren derartigen Satelliten geplant, womit GPS nicht nur lückenlos funktionieren kann, sondern auch entsprechende Backup-Systeme zur Verfügung stehen werden.

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