Quelle: TU Braunschweig 24. April 2024.

24. April 2024 – Ein internationales Forscher*innen-Team unter der Leitung des französischen Laboratory of Plasma Physics (LPP/CNRS) beschreibt in der Fachzeitschrift „Nature Astronomy“ neue Erkenntnisse über die Atmosphäre der Venus. Mit Hilfe von Beobachtungen der Raumsonde BepiColombo, an der auch das Institut für Geophysik und Extraterrestrische Physik (IGEP) sowie das Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze (IDA) der TU Braunschweig beteiligt sind, konnten in der magnetischen Umgebung des Planeten erstmals Kohlenstoff- und Sauerstoffionen nachgewiesen werden. Die Ergebnisse sind jetzt in Nature Astronomy erschienen.

Geheimnisvoller Planet Venus
Unser Nachbarplanet Venus besitzt im Gegensatz zur Erde kein eigenes Magnetfeld. Daher wechselwirkt der von der Sonne ausgehende Teilchenstrom, auch Sonnenwind genannt, direkt mit der oberen Venus-Atmosphäre und entreißt dieser dabei geladene Teilchen, die so in den Weltraum entweichen können. Frühere Messungen von Raumsonden wie Venus Express hatten bereits gezeigt, dass diese Ionen hauptsächlich aus Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. Die Massenauflösung der damals verwendeten Instrumente reichte jedoch nicht aus, um zwischen Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff zu unterscheiden.

Merkursonde BepiColombo fliegt an Venus vorbei
Auf ihrem Weg zum Merkur braucht die Raumsonde BepiColombo Vorbeiflüge an Erde, Venus und Merkur selbst sowie ein elektrisches Antriebssystem, um gegen die gewaltige Anziehungskraft der Sonne letztendlich in die Merkurumlaufbahn einschwenken zu können. Am 10. August 2021 flog die Raumsonde zum zweiten und letzten Mal an der Venus vorbei.

Bei dieser Gelegenheit näherte sich BepiColombo auf 552 Kilometer an die Oberfläche des Planeten an. Viele der Instrumente an Bord waren während des Vorbeiflugs aktiv und sammelten einzigartige Daten aus der Umgebung der Venus. Unter anderem entdeckte das Ionenmassenspektrometer (MSA) des IDA einen Strom von niederenergetischen Kohlenstoff- und Sauerstoffionen. „Die Magnetfeldmessungen ergänzen diese Partikelmessungen wunderbar und zeigen, dass diese Teilchen tatsächlich aus der Venusmagnetosphäre herausfließen“, freut sich Koautor Daniel Heyner, Mitglied in der IGEP-Magnetometergruppe. Das IGEP hat die Magnetfeldsensoren in Braunschweig gebaut und ist für deren Betrieb einschließlich der Datenverarbeitung zuständig.

Manche Wissenschaftler*innen gehen davon aus, dass die Venus vor 700 Millionen Jahren noch flüssiges Wasser auf der Oberfläche hatte. Durch einen katastrophalen Treibhauseffekt hätte sich die Oberfläche aber so aufgeheizt, dass sämtliches Wasser verdunstet und aus der Atmosphäre entwichen sei. Heutzutage besteht die Venusatmosphäre zu etwa 97 % aus Kohlenstoffdioxid. Die Entdeckung des Kohlenstoff-Teilchenstroms durch die Raumsonde BepiColombo liefert wichtige Informationen über die Zusammensetzung und die Dynamik der Magnetosphäre der Venus und könnte dazu beitragen, auch die bisherige und zukünftige Entwicklung ihrer Atmosphäre zu erklären. Die vom Planeten entweichenden Elektronen erzeugen ein elektrisches Feld, das vermutlich die Kohlenstoff- und Sauerstoffionen mitreißt und aus der Venusatmosphäre schleudert.

Das IGEP an Bord von BepiColombo
Die Doppelraumsonde BepiColombo ist eine Kooperation zwischen der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA. Das IGEP ist an den Magnetfeldmessgeräten auf beiden Raumsonden – Mio (Magnetosphärischer Orbiter) und MPO (Planetarer Orbiter) beteiligt. Finanziert wurden die IGEP-Beiträge von der Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt.

„Es ist schön, dass die jahrelange und intensive Arbeit an unseren Magnetometern bereits erste Früchte trägt, bevor BepiColombo überhaupt am Ziel angekommen ist. Gemeinsam mit den Wissenschaftler*innen am Institut bin ich schon sehr gespannt, was die Instrumente über die Magnetosphäre des Planeten Merkur und sein Inneres herausfinden werden“, so Daniel Heyner.

„Wissenschaftler auf der ganzen Welt freuen sich über diese Messungen von BepiColombo während des Venusvorbeiflugs. Die neuen Daten ermöglichen weitergehende Forschungen über die Entwicklung von Planetenatmosphären, Magnetosphären und ihre Wechselwirkung mit dem Sonnenwind“, zeigt sich Professor Ferdinand Plaschke, Leiter der Arbeitsgruppe am IGEP, erfreut.

Warum ist Weltraumforschung wichtig
BepiColombo ist die erste europäische Mission zum Merkur, die in Kooperation mit der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) unter der Leitung der Europäischen Weltraumorganisation ESA durchgeführt wird. Die Doppelraumsonde wurde am 20. Oktober 2018 gestartet und befindet sich auf einer siebenjährigen Reise zum kleinsten und am wenigsten erforschten terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem. Wenn sie Ende 2025 beim Merkur ankommt, werden die Hightech-Instrumente an Bord trotz Temperaturen von über 350 °C mindestens ein Jahr lang hochgenaue Daten sammeln, auf die man auf der Erde schon sehnlich wartet.

Merkur ist der einzige Planet im Sonnensystem, der wie die Erde eine feste Oberfläche hat und mit dem flüssigen Kern in seinem Inneren ein Magnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld und seine Beeinflussung durch den Sonnenwind wird mit den Messgeräten der beiden BepiColombo-Satelliten präzise vermessen, um so den inneren Aufbau des Merkurs zu untersuchen, Unterschiede und Gemeinsamkeiten mit dem Erdkern zu erforschen und dadurch die innere Struktur unseres Heimatplaneten Erde besser zu verstehen.

Originalpublikation
Hadid et al.: BepiColombo observations of cold oxygen and carbon ions in the flank of the induced magnetosphere of Venus, Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-024-02247-2, 2024.
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02247-2
pdf: https://www.nature.com/articles/s41550-024-02247-2.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA
• Planet Venus

Der Beitrag Raumsonde BepiColombo lüftet den Schleier der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 12. April 2024.

12. April 2024 – Im Vorbeiflug an der Venus hat die europäisch-japanische Doppelraumsonde Bepi Colombo erstmals Kohlenstoff-Ionen gefunden, die aus der Atmosphäre des Planeten ins All entweichen. Davon berichtet eine Forschergruppe unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy. Um auf dem Weg zum Merkur abzubremsen, hatte Bepi Colombo am 10. August 2021 zum zweiten Mal die Venus passiert. Ausgestattet mit Messinstrumenten, die denen früherer Venus-Reisenden überlegen sind, durchflog die Raumsonde dabei eine bisher unerforschte Region auf der Nachtseite des Planeten. Untersuchungen der Ionenverteilung helfen zu verstehen, welche Prozesse die Atmosphäre unseres Nachbarplaneten geformt haben und warum sie sich stark von der Gashülle der Erde unterscheidet. Ideengeber für die neuen Messungen war ein seltenes kosmisches Ereignis, das sich vor 25 Jahren ereignete – und einen Hauch der Venus bis zur Erde brachte.

Eigentlich sollte das Messinstrument MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment) den Venus-Vorbeiflug von BepiColombo am 10. August 2021 „verschlafen“. Um auf dem Weg zum Zielplaneten Merkur Flugrichtung und -geschwindigkeit anzupassen, führte die Flugroute der Raumsonde zum zweiten Mal nah an der Venus vorbei. Den wissenschaftlich-technischen Teams der einzelnen Messinstrumente an Bord bieten Stippvisiten dieser Art nicht nur die Gelegenheit, ihr Instrument unter echten Weltraumbedingungen zu testen. Oft enthalten die Messdaten auch wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse. Für MPPE war jedoch nicht mit optimalen Messbedingungen zu rechnen. Während der Anreise zum Merkur fliegen beide Teilsonden von BepiColombo „aufeinandergestapelt“ durchs All; in dieser Konfiguration schränken einige Hardwarekomponenten die Sicht von MPPE ein. Das Instrument sollte ausgeschaltet bleiben.

Forscher des MPPE-Teams drangen dennoch darauf, während des Vorbeiflugs die Verteilung geladener und ungeladener Teilchen in der Umgebung des Planeten so gut es geht zu bestimmen. „Seit mehr als zwei Jahrzehnten treiben uns Messungen der Raumsonde SOHO um“, begründet dies MPS-Wissenschaftler Dr. Markus Fränz, einer der Koautoren der neuen Studie. 1996 entdeckte SOHO in der Nähe der Erde Kohlenstoff-Ionen von der Venus. Damals lag die Erde genau im Sonnenwindschatten der Venus. Unter diesen seltenen Bedingungen konnten Ionen aus der sonnenabgewandten Umgebung der Venus weit ins All vordringen und sogar die Erde erreichen. Vor Ort an der Venus war der Nachweis von Kohlenstoff-Ionen in größerer Entfernung vom Planeten bisher nicht geglückt. „Dem wollten wir unbedingt nachgehen“, so Fränz weiter.

Kein Wasser, schwaches Magnetfeld
Die Forschenden interessiert besonders, warum Venus und Erde seit ihrer Entstehung so unterschiedliche Entwicklungswege eingeschlagen haben und heute völlig verschiedene Bedingungen bieten. Während unser Heimatplanet eine lebensfreundliche Welt mit viel Wasser und sauerstoffreicher Atmosphäre wurde, hat die Venus ihr einstiges Wasser weitestgehend verloren. Der hohe Anteil an Kohlenstoffdioxid in ihrer Lufthülle begünstigt zudem einen extremen Treibhauseffekt und erzeugt so hohe Oberflächentemperaturen von im Schnitt mehr als 450 Grad Celsius. „Die Prozesse, die sich noch heute in der Ionosphäre der Venus abspielen, liefern wichtige Hinweise darauf, wie sich der Planet entwickelt hat“, so MPS-Wissenschaftler und Koautor Dr. Norbert Krupp.

Anders als die Erde erzeugt die Venus in ihrem Innern nicht selbst ein Magnetfeld, das Teilchen aus der Atmosphäre an den Planeten bindet. Die geladenen Teilchen des Sonnenwindes, des stetigen Teilchenstroms von der Sonne, induzieren lediglich ein schwaches Magnetfeld. Leichte oder schnelle Teilchen können deshalb den Einflussbereich des Planeten mühelos verlassen. Schwere Ionen und Moleküle hingegen wie etwa Kohlenstoff-Ionen müssten – wie auch auf der Erde oder dem Mars – eigentlich gebunden bleiben. Oder nicht?

Höhere Auflösung als Vorgänger
Beim Vorbeiflug ist es nun erstmals gelungen, die SOHO-Messungen von 1996 in unmittelbarer Nähe zur Venus zu bestätigen. „Offenbar erhalten Kohlenstoff-Ionen in der Venus-Magnetosphäre genug Energie, um ins All zu entweichen“, fasst MPS-Wissenschaftler und Koautor Dr. Harald Krüger zusammen. Das zeigen Messungen der MPPE-Sensoren Mass Spectrum Analyzer (MSA) und Mercury Ion Analyzer (MIA), die Mitglieder des MPPE-Teams unter Leitung des Pariser Observatoriums heute in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichen. Vergleichbare Untersuchungen älterer Venus-Sonden wie etwa Venus Express waren nicht in der Lage gewesen, Kohlenstoff-Ionen von anderen Ionen und Molekülen mit ähnlichen Massen verlässlich zu unterscheiden. Erst die Instrumente von BepiColombo boten dafür jetzt die notwendige Massenauflösung.

„In der Atmosphäre der Venus ist offenbar eine komplexe Atmosphären-Chemie am Werk, die sich von der von Erde und Mars grundlegend unterscheidet“, so Fränz. Neben den Kohlenstoff-Ionen fanden die Forscher*innen zudem etwa dreimal so viele entweichende Sauerstoff-Ionen. Der Überschuss an Sauerstoff-Ionen deutet auf Wasser-Moleküle oder -Ionen als mögliche Quelle hin.

Flugroute durch unerforschtes Gebiet
Beim Vorbeiflug näherte sich BepiColombo der Venus von der Nachtseite. Dort ist die Venus-Magnetosphäre typischerweise schweifförmig langgezogen und ragt weit ins All hinaus. Die aktuellen Messungen gelangen in einem Abstand von etwa 36.000 Kilometern vom Planeten. Diese Region hatte zuvor noch keine andere Weltraummission durchquert: Die Flugbahnen der ESA-Raumsonde Venus Express, die den Planeten ab 2006 etwa acht Jahre lang umrundete, führten auf der Nachtseite des Planeten näher an der Oberfläche vorbei; der in den späten 70er Jahren gestartete Pioneer Venus Orbiter der NASA hielt hingegen einen größeren Abstand.

Weitere Erkenntnisse zu den chemischen Reaktionen, die sich in der Atmosphäre der Venus abspielen, erhoffen sich die Wissenschaftler*innen von künftigen Venus-Besuchern. Auf ihrem sehr langgestreckten Orbit um die Sonne wird die ESA-Raumsonde Solar Orbiter den Planeten in den nächsten Jahren mehrfach passieren; voraussichtlich in den 30er Jahren startet zudem die ESA-Venus-Mission EnVision ins All.

MPS-Beteiligungen
Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung ist an insgesamt vier Instrumenten der Mission BepiColombo beteiligt. Zum Instrumentenpaket MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment) haben Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen des Instituts Komponenten des Sensors MSA (Mass Spectrum Analyzer) entwickelt und gebaut. Zudem war und ist das Institut an Venus-Missionen beteiligt. Zu der ESA-Raumsonde Venus Express hatte das Institut das Messinstrument ASPERA-4 (Analyser of Space Plasmas and Energetic Atoms) beigesteuert. Für die künftige ESA-Mission EnVision zur Venus entwickelt das MPS Komponenten des Spektrometers VenSpec.

Originalveröffentlichung
L.Z. Hadid, D. Delcourt, Y. Saito, M. Fränz et al.:
BepiColombo observations of cold oxygen and carbon ions in the flank of the induced magnetosphere of Venus
Nature Astronomy, 12. April 2024
dx.doi.org/10.1038/s41550-024-02247-2
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02247-2
pdf: https://www.nature.com/articles/s41550-024-02247-2.pdf

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Venus

Der Beitrag Venus: Kohlenstoff-Ionen im Vorbeiflug erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: WWU (upm/kk) 14. September 2023.

14. September 2023 – Seit dem 20. Oktober 2018 ist das Raumschiff BepiColombo auf dem Weg zum Merkur. Mit an Bord ist das Infrarot-Spektrometer „MERTIS“, das ein Planetologen-Team um Prof. Dr. Harald Hiesinger von der Universität Münster mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und Industriepartnern über viele Jahre entwickelt hat. Die Mission hat das Ziel, den sonnennahsten Planeten zu erkunden und Hinweise auf seine Geschichte sowie zur Entstehung des Sonnensystems zu liefern. Im September tagt das internationale Forschungsteam in Münster, um sich über den Stand der Mission auszutauschen. Kathrin Kottke sprach mit Harald Hiesinger über die Rolle der Universität Münster bei dieser jahrelangen Reise ins Weltall.

Seit über vier Jahren ist das Raumschiff BepiColombo im All unterwegs. Ende 2025 soll es in die Merkur-Umlaufbahn eindringen und damit seine finale Destination erreichen. Warum ausgerechnet zum Merkur?
Harald Hiesinger: Der Merkur ist ein Planet der Extreme, über den wir bislang wenig wissen, der uns aber sehr viel über die Entstehung unseres Sonnensystems verraten kann. Er umkreist die Sonne in einer Entfernung von ‚nur‘ 58 bis 69 Millionen Kilometern. Zum Vergleich: Bei der Erde beläuft sich die Distanz auf rund 150 Millionen Kilometer. Die Oberfläche der Merkurs erreicht daher Temperaturen von bis zu 430 Grad Celsius. Dennoch existieren vermutlich Krater, deren Böden aufgrund des Orbits im permanenten Schatten liegen und Temperaturen von bis zu minus 170 Grad Celsius aufweisen. Zudem ist er der kleinste Planet in unserem Sonnensystem, wobei er eine sehr hohe Dichte hat – was auf schweres Material im Inneren schließen lässt, etwa Eisen oder Nickel. Wegen seiner Nähe zur Sonne, kann er von der Erde aus nur schwer beobachtet werden. Wir erhoffen uns von der BepiColombo-Mission neue Erkenntnisse.

Mit an Bord ist das von Ihnen über viele Jahre entwickelte MERTIS-Instrument. Was genau ist das für ein Gerät?
Harald Hiesinger: MERTIS steht für ‚Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer‘, ein miniaturisiertes Infrarotspektrometer, das nur circa 37 Zentimeter lang und 20 Zentimeter breit ist und ein Gewicht von etwas mehr als drei Kilogramm hat. Die hochkomplexe Technik musste in kleinster Feinarbeit zusammengesetzt werden und extremen Bedingungen standhalten – etwa dem Start der Rakete, das Durchdringen der Erdatmosphäre sowie der kosmischen und extremen Sonnenstrahlung.

Wie funktioniert das Gerät?
Harald Hiesinger: MERTIS nutzt die emittierte Wärmestrahlung, das sogenannte thermische Infrarot, um Informationen über die Oberfläche des Planeten zu erhalten, etwa über die gesteinsbildenden Minerale. Die räumliche Auflösung beträgt dabei global etwa 500 Meter. Dadurch können wir die mineralogische Zusammensetzung der Merkuroberfläche sowie die gesteinsbildenden Minerale untersuchen. Gleichzeitig wird das integrierte Mikro-Radiometer die Temperatur und die thermische Leitfähigkeit messen. Wir wollen insbesondere Daten zur vulkanischen und tektonischen Evolution des Planeten und zu seiner Impaktgeschichte – also Einschläge von Himmelskörpern auf dem Merkur – sammeln und auswerten.

Gab es Probleme beim Zusammenbau oder während der bisherigen Zeit im All?
Harald Hiesinger: Beim Bau, der im DLR in Berlin erfolgte, mussten wir Teile immer mal wieder austauschen und neu justieren. Auch den Härtetest auf einer Rüttelplatte hat MERTIS zunächst nicht überstanden, weil das Material an einigen Stellen gebrochen ist. Nachdem die Probleme behoben waren und viele Komponenten doppelt verbaut wurden – falls zum Beispiel ein Netzteil ausfällt – wurde MERTIS mit den anderen Instrumenten an das Raumschiff gebaut. Im Weltraum ist bislang alles ohne größere Probleme verlaufen. Wir wissen auf die Sekunde genau, wo sich das Raumschiff befindet und wie es ihm geht. Beim Start der Ariane-5-Rakete in Kourou in Französisch-Guayana ist mir aber nochmal kurz das Herz stehen geblieben.

Was ist denn passiert?
Harald Hiesinger: Ich hatte die große Ehre, beim Start der Mission live vor Ort zu sein. In etwa fünf Kilometer Entfernung sahen wir, wie die Trägerrakete zündete. Da es schon dunkel war, nahmen wir zunächst nur einen großen Feuerball wahr, und es wirkte, als sei die Rakete explodiert. Zum Glück war dem nicht so. Kurze Zeit später erwischte mich die Druckwelle mit voller Wucht. Bei der Zündung wird eine gewaltige Energie freigesetzt. Das war ein Gänsehautmoment…

… den Sie vermutlich nicht so schnell vergessen werden!
Harald Hiesinger: Nein, sicherlich nicht. Für mich und meinem Kollegen Dr. Jörn Helbert vom DLR in Berlin, ist ein großer Traum in Erfüllung gegangen, Teil dieser Mission zu sein. Nun hoffen wir alle, dass die Mission erfolgreich weiterläuft und wir unsere Daten ab dem 5. Dezember 2025 erhalten – das ist der Zeitpunkt, an dem BepiColombo in die rund 430 bis 1.500 Kilometer von der Planetenoberfläche entfernte Umlaufbahn eintritt.

Im September findet die BepiColombo-Tagung in Münster statt. Wer kommt hier zusammen?
Harald Hiesinger: Wir erwarten Gäste aus Japan und ganz Europa – alle Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die an BepiColombo beteiligt sind. Besonders wichtig ist mir, dass Studierende an der Tagung teilnehmen, sich mit den Experten vernetzen und Teil dieses Forschungsabenteuers werden. Immerhin werden sie zukünftig solche Missionen leiten und begleiten. Die Tagung in Münster ist eine tolle Gelegenheit für den Nachwuchs mit den führenden Experten der BepiColombo-Mission ins Gespräch zu kommen.

Über welche Themen werden Sie sprechen?
Harald Hiesinger: Wie es dem Raumschiff geht, ob technisch alles funktioniert und ob wir im Zeitplan sind. Zudem tauschen wir uns über die Daten aus, die bereits gesammelt wurden – beispielweise bei den Vorbeiflügen an Erde, Venus und Merkur. Und auch zukünftige Strategien für den Betrieb des Raumschiffs und die exakte Durchführung der Mission werden diskutiert.

Informationen zur BepiColombo Mission
Die BepiColombo Mission ist ein Gemeinschaftsprojekt der ESA (European Space Agency) und der JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). Sie ist bis jetzt die dritte unbemannte wissenschaftliche Mission zum Merkur – benannt ist sie nach dem italienischen Mathematiker und Ingenieur Giuseppe Colombo (1920 – 1984), dessen Spitzname „Bepi“ lautet. Die Flugzeit beträgt bis zum Erreichen der Zielorbits etwa sieben Jahre. Während der „Reise“ wird die Stromversorgung über große Solarzellen sichergestellt. Die Kommunikation wird mit einer Hochleistungsantenne (high gain antenna, HGA) sowie einer Mittelleistungsantenne (medium gain antenna, MGA) aufrechterhalten. Sämtliche Kommunikation zwischen der Raumsonde und der Erde findet mittels TM/TC statt (Telemetrie/Telekommando, telemetry/telecommand) statt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag WWU: Planetologe Harald Hiesinger über „BepiColombo“ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 18. Juli 2023.

18. Juli 2023 – Die Polarlichter des Merkurs sind nicht wie die der Erde mit dem bloßen Auge sichtbar, sondern strahlen ausschließlich Röntgenlicht aus. In der heutigen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications beschreibt eine Forschergruppe, zu der auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen zählen, wie Sonnenwind-Elektronen auf dem Planeten prasseln und so das hochenergetische Leuchten auslösen. Dafür wertete das Team Daten aus, welche die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo bei ihrem Vorbeiflug am Merkur Anfang Oktober 2021 aufgenommen hatte. Die Auswertungen zeichnen erstmals detailliert nach, wie die Polarlichter des sonnennächsten Planeten entstehen. Zudem legen die Daten nahe, dass trotz unterschiedlichster Bedingungen im Sonnensystem, Polarlichter immer auf denselben Prozess zurückzuführen sind.

Neben der Erde schmücken sich auch andere Planeten im Sonnensystem mit einem auffälligen Leuchten über ihren Polarregionen. Die gewaltigen Polarlichter des Jupiters etwa erstrecken sich über eine Fläche mit einem Durchmesser von mehr als 40.000 Kilometern. Dass am Nord- und Südpol des Merkurs extrem energiereiche Röntgenpolarlichter auftreten können, hatten bereits die amerikanischen Raumsonden Mariner 10 in den 70er Jahren des vergangenen Jahrhunderts und MESSENGER in der Zeit von 2011 bis 2015 beobachtet. Wie auf der Erde lösen geladene Teilchen des Sonnenwinds, die im Magnetfeld des Planeten eingefangen werden, das Phänomen aus. Während auf der Erde die Sonnenwind-Teilchen jedoch auf die Atmosphäre treffen und dort Moleküle ionisieren, bietet der Merkur keine solch schützende Hülle. Ihn umgibt nur eine so genannte Exosphäre, eine ausgesprochen dünne Gasschicht. Die Sonnenwindteilchen treffen deshalb direkt auf die Oberfläche des Planeten.

Vorbeiflug mit guter Sicht
„Wie genau die Polarlichter des Merkurs entstehen, war bisher nicht geklärt“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Markus Fränz, Koautor der aktuellen Studie und Mitglied im Team des BepiColombo-Instruments Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE). Die Flugbahnen von Mariner 10 und MESSENGER ließen lediglich einen Blick auf die Nordhalbkugel des Planeten zu. Zudem konnten beide Missionen nicht die Elektronen in der Umgebung des Merkurs untersuchen. Ein vollständiges Bild des Entstehungsprozesses konnte sich so nicht ergeben. Die neuen Messdaten von BepiColombo schaffen nun eine völlig neue Situation.

Im Oktober 2018 startete die Merkursonde BepiColombo ins All und wird 2025 in eine Umlaufbahn um den Merkur einschwenken. Bis zur Ankunft stehen insgesamt sechs Vorbeiflüge am Zielplaneten im Missionsplan; der erste ereignete sich im Oktober 2021. Aus einer Entfernung von etwa 200 Kilometern hatte dabei das Instrument MPPE Gelegenheit, Verteilung und Energien der Teilchen in der Umgebung des Merkur genau zu bestimmen. Das Instrument besteht aus mehreren Sensoren, von denen jeder auf Teilchen einer bestimmten Sorte und Geschwindigkeit spezialisiert ist. Das MPS hat zu Entwicklung und Bau des Massenspektrometers von MPPE beigetragen.

Ein „Regen“ aus Elektronen
Beim Vorbeiflug vor 21 Monaten konnte MPPE erstmals Messungen über der nördlichen Nachtseite sowie erstmals über der Tagseite der Südhalbkugel durchführen und so die Struktur der Magnetosphäre, des Einflussbereichs des planetaren Magnetfeldes, und ihrer Grenze, der Magnetopause, bestimmen. Wie bei der Erde ist die Merkur-Magnetosphäre auf der sonnenabgewandten Seite zu einem langen Schwanz verzerrt; auf der sonnenzugewandten Seite zeigte sie sich stark gestaucht. „Der Sonnenwind muss zum Zeitpunkt der Messungen besonders kräftig gewesen sein“, folgert MPS-Wissenschaftler Dr. Norbert Krupp, ebenfalls Koautor der Studie und Mitglied des MPPE-Teams.

Zudem konnte MPPE den Entstehungsprozess der Merkur-Polarlichter genau nachverfolgen. Aus dem Schwanz der Magnetosphäre kommend bewegen sich hochenergetische Elektronen entlang der Magnetfeldlinien auf den Planeten zu. Dort „regnen“ sie auf ihn hinunter und wechselwirken so an den Polen mit dem Material an seiner Oberfläche. Dabei werden Moleküle ionisiert, die ihrerseits als Folge hochenergetische Röntgenstrahlung abstrahlen.

„Zum ersten Mal konnten wir beobachten, wie Elektronen in der Magnetosphäre des Merkurs beschleunigt und auf die Planetenoberfläche geschleudert werden. Obwohl die Magnetosphäre des Merkurs viel kleiner ist als die der Erde und eine andere Struktur und Dynamik aufweist, haben wir die Bestätigung, dass der Mechanismus, der Polarlichter erzeugt, im gesamten Sonnensystem der gleiche ist“, so Erstautorin Dr. Sae Aizawa vom Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie im französischen Toulouse. Seit Kurzem forscht die Wissenschaftlerin am Institute of Space and Astronautical Science der japanischen Weltraumbehörde JAXA und an der Universität von Pisa in Italien.

In den nächsten Jahren wir BepiColombo noch dreimal dicht am Merkur vorbeifliegen. Die nächste Begegnung ist für September nächsten Jahres (2024) geplant.

Originalveröffentlichung
Sae Aizawa et al.: Direct evidence of substorm-related impulsive injections of electrons at Mercury, Nature Communications, 18. Juli 2023, dx.doi.org/10.1038/s41467-023-39565-4,
https://www.nature.com/articles/s41467-023-39565-4,
pdf: https://www.nature.com/articles/s41467-023-39565-4.pdf.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag MPS: „Regen“ aus Elektronen erzeugt Merkurs Polarlichter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Beyond Gravity Austria GmbH 5. Juli 2022.

5. Juli 2022 – Österreich beteiligt sich seit 1975 an Programmen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und ist seit 1987 Vollmitglied, was heute, Donnerstag, 5. Juli, in Wien auf einer Jubiläumsveranstaltung gefeiert wird. Als Österreichs größtes Weltraumunternehmen war Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) in diesen 35 Jahren an zahlreichen Raumfahrtmissionen beteiligt. „Nahezu alle ESA-Satelliten werden mit Thermalisolation aus Österreich vor der extremen Kälte und Hitze im All geschützt. Navigationsempfänger aus Wien bestimmen präzise die Position vieler ESA-Satelliten im Weltall und unsere Ausrichtemechanismen für elektrische Triebwerke ermöglichen tieferes Vordringen in den Weltraum oder einen wesentlich wirtschaftlicheren Satellitenbetrieb“, betont Manfred Sust, Geschäftsführer von Beyond Gravity Austria, anlässlich des Jubiläums. „Die österreichische ESA-Mitgliedschaft erlaubt uns, aktiv den Aufbau wichtiger europäischer Infrastruktur mitzugestalten und an wissenschaftlichen Missionen teilzunehmen. Ohne die ESA-Mitgliedschaft wäre die Entwicklung unserer Produkte für den kommerziellen Weltraummarkt kaum vorstellbar.“

Hitzeschutz für Merkursonde, bessere Klimadaten genauere Positionsbestimmung
Das Unternehmen beschäftigt in Österreich 230 Mitarbeitende und hat einen Entwicklungs- und Produktionsstandort in Wien-Meidling sowie ein Thermalschutzproduktionswerk in Berndorf in Niederösterreich. „Wir haben zu einigen der herausragendsten Missionen der ESA wichtige Schlüsselprodukte geliefert und uns über die Jahre zu einem Marktführer bei missionskritischen Technologien entwickelt“, so Sust, der zwei Highlights nennt: „Wir haben in mehr als zehnjähriger Arbeit einen komplett maßgeschneiderten Hitzeschutz für die seit fast vier Jahren im All befindliche Merkursonde BepiColombo entwickelt und produziert. Auch das Lenksystem für die Triebwerke von BepiColombo stammt aus Wien. Und der aktuellste Meeresspiegel-Beobachtungssatellit Sentinel-6 nutzt einen Navigationsempfänger von Beyond Gravity Austria.“ Erstmals werden dabei Navigationssignale sowohl des US-amerikanischen GPS-Systems als auch des europäischen Navigationssatellitensystems Galileo verarbeitet, was die Positionsbestimmung und letztlich die Genauigkeit der gelieferten Klimadaten über den Weltmeeren erheblich verbessert. Der Anstieg des Meeresspiegels ist ein wichtiger Indikator für den Klimawandel.

Hochtechnologie für künftige Raumfahrtmissionen
Auch für zukünftige Missionen liefert Beyond Gravity Austria wichtige Hochtechnologie. So wurde in Berndorf die Thermalhülle für die europäische Mission zu Jupitermonden produziert. Die Robotersonde „JUICE“ (Jupiter Icy Moons Explorer) soll kommendes Jahr ins All starten und den riesigen Gasplaneten Jupiter erforschen und drei seiner größten Monde, die innere Wasserozeane beherbergen sollen. Für weitere Sentinel-Umweltsatelliten liefert Beyond Gravity Austria Navigationsempfänger und Thermalschutz. Für die auf 2026/2028 verschobene europäische Marsmission ExoMars produzierte das Unternehmen den Kameramast des Marsroboters.

Satelliten-Navigationsempfänger, Mechanismen und Thermalschutz
In Österreich entwickelt und produziert Beyond Gravity Austria eine Vielzahl von Produkten für Satelliten und Trägerraketen. In Wien etwa Navigationsempfänger für Satelliten. In Berndorf, Niederösterreich, stellt das Unternehmen Thermalschutz für Satelliten und Trägerraketen wie die neue europäische Ariane 6 her. Die Thermalisolation schützt Satelliten und deren Instrumente vor den extremen Temperaturen im Weltraum von typischerweise +/- 200 Grad Celsius. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen in Berndorf auch Thermalisolation für Anwendungen auf der Erde, zum Beispiel in der Medizintechnik (Magnetresonanztomographen).

Beyond Gravity Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer
Beyond Gravity Austria (vormals RUAG Space Austria) mit Sitz in Wien-Meidling ist mit rund 46 Millionen Euro Umsatz (2021) und rund 230 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent.

Über Beyond Gravity: 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten
Beyond Gravity mit Hauptsitz in Zürich, Schweiz, verbindet jahrzehntelange Erfahrung und bewährte Qualität mit Agilität, Schnelligkeit und Innovation. Rund 1600 Mitarbeitende an 12 Standorten in sechs Ländern (Schweiz, Schweden, Österreich, Deutschland, USA und Finnland) entwickeln und fertigen Produkte für Satelliten und Trägerraketen. Beyond Gravity ist der bevorzugte Lieferant von Strukturen für alle Arten von Trägerraketen und führend bei ausgewählten Satellitenprodukten, insbesondere für Satellitenkonstellationen im New Space Markt. 2021 erwirtschaftete das Unternehmen einen Umsatz von rund 319 Millionen Schweizer Franken. Mehr Informationen unter: https://www.beyondgravity.com/

Nutzen der Raumfahrt im Alltag

• Klimaforschung: Satelliten im Weltall liefern präzise Daten für die Klimaforschung
• Energiewende: Satelliten liefern Daten für optimale Standorte von Windkraftanlagen
• Kampf gegen Umweltverschmutzung: Satellitenbilder helfen, das Ausmaß von Ölverschmutzungen auf hoher See zu bestimmen
• Kampf gegen Naturkatastrophen: Satellitendaten warnen vor anstürmenden Hurrikans
• Navigation: Auf Satellitentechnik basierende GNSS-Navigationssysteme bringen Fahrzeuge sicher an ihr Ziel
• Satellitenkommunikation: Live-Übertragung der Fußball-WM und schnelles Internet an schwer zugänglichen Orten mittels Satellitentechnik

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Beyond Gravity (vormals RUAG)

Der Beitrag 35 Jahre Österreich bei ESA: Beyond Gravity bei vielen Missionen beteiligt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

28. September 2021 – Nach dem letzten Vorbeiflug an der Venus im August steht am 1. Oktober um 23:34 Uhr UTC (2. Oktober um 01:34 Uhr MESZ) die nächste spannende Begegnung mit dem Merkur an. Die Raumsonde wird in einer Höhe von etwa 200 km an dem Planeten vorbeifliegen und dabei Bilder und wissenschaftliche Daten erfassen, die den Wissenschaftlern einen ersten Vorgeschmack auf die Hauptmission geben werden.

Die Mission besteht aus zwei wissenschaftlichen Orbitern, die im Jahr 2025 mit dem Merkur-Transfermodul in komplementäre Umlaufbahnen um den Planeten gebracht werden sollen. Der von der ESA geleitete Merkur-Planetenorbiter und der von der JAXA geleitete Merkur-Magnetosphären-Orbiter, Mio, werden alle Aspekte dieses geheimnisvollen inneren Planeten untersuchen, von seinen Prozessen im Kern bis zu seiner Oberfläche, dem Magnetfeld und der Exosphäre, um die Entstehung und Entwicklung eines Planeten in der Nähe seines Muttersterns besser zu verstehen.

BepiColombo wird insgesamt neun Vorbeiflüge an Planeten absolvieren: einen an der Erde, zwei an der Venus und sechs am Merkur, um zusammen mit dem solarelektrischen Antriebssystem der Sonde in die Merkurumlaufbahn zu gelangen.

Vorbereitung auf die Merkur-Mission
Vorbeiflüge unter Ausnutzung der Gravitation erfordern eine äußerst präzise Navigation im Weltraum, um sicherzustellen, dass sich die Sonde auf der richtigen Flugbahn befindet.

Eine Woche nach dem letzten Vorbeiflug von BepiColombo am 10. August wurde ein Korrekturmanöver durchgeführt, um die Sonde für diesen ersten Vorbeiflug am Merkur in einer Höhe von 200 km etwas besser auszurichten. Gegenwärtig wird der Vorbeiflug am innersten Planeten in 198 km Höhe vorhergesagt, und kleine Anpassungen können nach dem Vorbeiflug mit Hilfe des solarelektrischen Antriebs leicht vorgenommen werden.

Da BepiColombo mehr als 100 Millionen Kilometer von der Erde entfernt ist und das Licht 350 Sekunden (etwa sechs Minuten) braucht, um sie zu erreichen, ist es keine leichte Aufgabe, das Ziel bis auf zwei Kilometer genau zu treffen.

„Es ist unseren bemerkenswerten Bodenstationen zu verdanken, dass wir die Position unserer Sonde so genau kennen. Mit diesen Informationen weiß das Team für Flugdynamik im ESOC genau, wie viel wir manövrieren müssen, um an der richtigen Stelle für die Gravitationshilfe von Merkur zu sein“, erklärt Elsa Montagnon, Spacecraft Operations Manager für die Mission.

„Wie so oft wurde die Flugbahn unserer Mission so sorgfältig geplant, dass für den bevorstehenden Vorbeiflug keine weiteren Korrekturmanöver zu erwarten sind. BepiColombo ist auf Kurs.“

Erster Anblick von Merkur
Während der Vorbeiflüge ist es nicht möglich, hochauflösende Bilder mit der Hauptkamera aufzunehmen, da diese während des Vorbeiflugs durch das Transfermodul verdeckt wird. Zwei der drei Überwachungskameras (MCAMs) von BepiColombo werden jedoch ab etwa fünf Minuten nach dem Zeitpunkt der dichten Annäherung und bis zu vier Stunden danach Bilder aufnehmen. Da BepiColombo auf der Nachtseite des Planeten ankommt, sind die Bedingungen nicht ideal, um Bilder direkt bei der größten Annäherung aufzunehmen. Daher wird das nächste Bild aus einer Entfernung von etwa 1000 km aufgenommen.

Das erste Bild, das per Downlink gesendet wird, wird etwa 30 Minuten nach der größten Annäherung aufgenommen und wird voraussichtlich am Samstagmorgen gegen 08:00 Uhr MESZ für die Öffentlichkeit verfügbar sein. Die Bilder der dichten Annäherung und die nachfolgenden Bilder werden im Laufe des Samstagmorgens nacheinander übertragen.

Die Kameras liefern Schwarz-Weiß-Schnappschüsse in einer Auflösung von 1024 x 1024 Pixeln und sind auf dem Merkur-Transfermodul so positioniert, dass sie auch die Solaranlagen und Antennen der Raumsonde erfassen. Da die Sonde während des Vorbeiflugs ihre Ausrichtung ändert, wird der Merkur hinter den Strukturelementen der Sonde vorbeiziehen.

Grundsätzlich wird MCAM-2 in Richtung der nördlichen Hemisphäre des Merkurs zeigen, während MCAM-3 in Richtung der südlichen Hemisphäre zeigen wird. Während der halben Stunde nach der dichten Annäherung werden die Bilder abwechselnd von den beiden Kameras aufgenommen. Später werden die Aufnahmen von MCAM-3 gemacht.

Bei den Aufnahmen aus nächster Nähe sollte es möglich sein, große Einschlagkrater auf der Oberfläche des Planeten zu erkennen. Die Oberfläche von Merkur ist mit Kratern übersät, ähnlich wie der Erdmond, was die 4,6 Milliarden Jahre alte Geschichte des Planeten belegt. Die Kartierung der Merkuroberfläche und die Analyse ihrer Zusammensetzung werden den Wissenschaftlern helfen, mehr über seine Entstehung und Entwicklung zu erfahren.

Obwohl BepiColombo für die Vorbeiflüge eine „aufeinander gesteckte“ Flugkonfiguration hat, werden einige der wissenschaftlichen Instrumente auf beiden Planetenorbitern betrieben werden können, was einen ersten Eindruck von der magnetischen, Plasma- und Teilchenumgebung des Planeten vermitteln wird.

„Wir freuen uns sehr auf die ersten Ergebnisse aus Messungen, die so nahe an der Oberfläche des Merkurs durchgeführt wurden“, sagt Johannes Benkhoff, Projektwissenschaftler für BepiColombo bei der ESA. „Als ich im Januar 2008 meine Arbeit als Projektwissenschaftler an BepiColombo aufnahm, nahm die NASA-Mission MESSENGER ihren ersten Vorbeiflug an Merkur vor. Jetzt sind wir an der Reihe. Das ist ein fantastisches Gefühl!“

Zur Feier des Namensgebers von BepiColombo
Der bevorstehende erste Merkurvorbeiflug fällt auf den 101. Geburtstag von Giuseppe „Bepi“ Colombo (2. Oktober 1920 – 20. Februar 1984), einem italienischen Wissenschaftler und Ingenieur, nach dem die BepiColombo-Mission benannt ist. Colombo erkannte, dass die Schwerkraft eines Planeten durch die sorgfältige Wahl des Vorbeiflugpunkts einer Raumsonde beim Vorbeiflug an einem Planeten dieser zu weiteren Vorbeiflügen verhelfen kann. Seine interplanetaren Berechnungen ermöglichten es der NASA-Raumsonde Mariner 10, drei Vorbeiflüge am Merkur statt einem durchzuführen, indem sie einen Vorbeiflug an der Venus nutzte, um die Flugbahn der Sonde zu ändern. Dies war die erste von vielen Raumsonden, die ein solches Manöver, das von der Schwerkraft unterstützt wurde, nutzten.

Nach der Mission von Mariner 10 in den Jahren 1974-75 flog die NASA-Raumsonde MESSENGER in den Jahren 2008-09 dreimal am Merkur vorbei und umkreiste den Planeten vier Jahre lang (2011-2015). Die BepiColombo-Mission wird auf den Erfolgen ihrer Vorgänger aufbauen und das bisher beste Verständnis des innersten Planeten des Sonnensystems liefern.

Den Vorbeiflug verfolgen
Folgen Sie auf dem Kurznachrichtendienst Twitter @Esaoperations und @bepicolombo zusammen mit @ESA_Bepi, @ESA_MTM und @JAXA_MMO für Updates.

Das erste Bild wird voraussichtlich am frühen Samstagmorgen des 2. Oktober (wahrscheinlich um 08:00 Uhr MESZ) veröffentlicht; weitere Bilder können im Laufe des Tages am Samstag und/oder Montag, dem 4. Oktober, veröffentlicht werden. In der Woche nach dem Vorbeiflug werden möglicherweise zusätzliche wissenschaftliche Kommentare veröffentlicht werden. Die Zeiten können sich je nach den tatsächlichen Ereignissen auf der Raumsonde und der Verfügbarkeit der Bilder ändern.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag ESA: Merkur ahoi! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

12. August 2021 – Das Bildmaterial stammt von allen drei Monitoring-Kameras (MCAM) an Bord des Merkur-Transfermoduls, die schwarz-weiße Aufnahmen mit einer Auflösung von 1024 x 1024 Pixeln liefern. Während der sogenannten Flybys ist es nicht möglich, mit der High Resolution Imaging Camera zu arbeiten. Die Bilder wurden leicht bearbeitet, um den Kontrast zu erhöhen und den vollen Dynamikbereich zu nutzen. In den Ecken einiger Bilder ist eine leichte optische Vignettierung zu erkennen.

Das erste Bild stammt von MCAM 1 und wurde um 13:41:02 UTC aufgenommen, also kurz vor der Annäherung. Die Raumsonde befand sich noch auf der Nachtseite des Planeten, aber die Tagseite ist gerade noch zu erkennen. Auch ein Teil des Sonnensystems der Raumsonde ist zu sehen.

Das zweite Bild wurde von MCAM 2 um 13:51:56 UTC aufgenommen, zwei Sekunden nach der geringsten Entfernung. Da die Venusoberfläche nur 552 km entfernt war, füllt der Planet das gesamte Bildfeld aus. Die Kamera ist nicht in der Lage, Details der Venusatmosphäre abzubilden. Auf dem Bild sind zudem die Medium-Gain-Antenne und der Magnetometerausleger des Mercury Planetary Orbiters zu sehen.

Der Rest der Sequenz stammt von MCAM 3, während die Sonde auf die Venus gerichtet war und sich dann allmählich aus dem Blickfeld zurückzieht. Sie deckt den Zeitraum von 13:53:56 UTC am 10. August bis 12:21:26 UTC am 11. August ab. Die High-Gain-Antenne des Mercury-Planetary Orbiters ist ebenfalls bei ihrer Ausrichtung auf die Erde zu sehen.

Die musikalische Untermalung der Zusammenstellung wurde von Anna Phoebe speziell für diesen Anlass komponiert.

Die Bilder wurden während des letzten von zwei Venusvorbeiflügen und des dritten von insgesamt neun Vorbeiflügen aufgenommen. Bei den Vorbeiflügen handelt es sich um Schwerkraftunterstützungsmanöver, die notwendig sind, um die Raumsonde auf Kurs zum Merkur zu bringen. Während seiner siebenjährigen Reise zum kleinsten und innersten Planeten des Sonnensystems macht BepiColombo einen kurzen Vorbeiflug an der Erde, zwei Vorbeiflüge an der Venus und sechs Vorbeiflüge am Merkur, um sich der Merkur-Umlaufbahn zu nähern. Der erste Vorbeiflug am Merkur wird am 1. und 2. Oktober 2021 bei einer Entfernung von nur 200 km stattfinden.

BepiColombo, das aus dem Mercury Planetary Orbiter der ESA und dem Mercury Magnetospheric Orbiter der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) besteht, soll 2025 seine Zielbahn um den kleinsten und innersten Planeten des Sonnensystems erreichen. Die Raumsonden werden sich trennen und in ihre jeweiligen Umlaufbahnen einschwenken, bevor sie Anfang bei 2026 ihre wissenschaftliche Mission beginnen.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.Net:

• Auf großer Tour durchs Sonnensystem (11. August 2021)
• Blick in die Venus-Atmosphäre aus nächster Nähe (9. August 2021)
• Zweimal Venus im Vorbeiflug (2. August 2021)
• Heiße Winde auf der Venus (7. Dezember 2020)
• BepiColombo: Auf Weg zum Merkur Venus passiert (15. Oktober 2020)
• BepiColombo: Daten zur Venus erwartet (14. Oktober 2020)
• BepiColombo: Test an der dichten Venus-Gashülle (14. Oktober 2020)
• BepiColombo holt Schwung an der Venus (13. Oktober 2020)
• ESA: Letzte Schnappschüsse der Erde (10. April 2020)
• Die lange Reise von BepiColombo zum Merkur (1. November 2018)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag BepiColombos Begegnung mit der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: TU Braunschweig.

11. August 2021 – Am 10. August 2021 machte die europäisch-japanische BepiColombo-Mission auf ihrem Weg zum Merkur einen Zwischenstopp an der Venus. Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität Braunschweig sind an dieser Mission mit Magnetometern beteiligt. Mit den Sensoren wurden bei dem Vorbeiflug die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Venus vermessen. Mit Spannung erwarten die Forscherinnen am Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik (IGEP) die neuen Daten der BepiColombo-Mission vom Vorbeiflug an der Venus. Während der Flugphase bis zum Merkur sind die beiden wissenschaftlichen BepiColombo-Satelliten mit dem sogenannten Transfermodul verbunden und trennen sich erst nach Ankunft. Auf beiden Satelliten sind Magnetometer des IGEP verbaut. Die Magnetometer auf den Satelliten haben seit dem Raketenstart 2018 nun schon 280 Millionen Kilometer im Sonnensystem auf recht komplizierten Bahnen zurückgelegt. Das eigentliche Ziel ist aber der Merkur. Doch bevor die Mission dort im Jahr 2025 ankommen wird, werden diverse Planeten gezielt angesteuert, um sich mit möglichst wenig Treibstoff im Sonnensystem auf den Zielplaneten katapultieren zu lassen. Am 10. August war erneut die Venus Ziel eines dieser Manöver. Dabei näherte sich BepiColombo auf nur rund 550 Kilometer der Venusoberfläche an. Das Manöver musste haargenau geplant werden, um einen Zusammenstoß zu vermeiden. Die Nähe zum Planeten wirkt sich auch auf die Temperatur des Satelliten aus. So strahlt die Sonne von der einen und die Venus von der anderen Seite. Eine Situation wie im Backofen mit Ober- und Unterhitze, das die Elektronik aushalten muss. Während dieses Vorbeiflugs haben die Braunschweigerinnen ihr Instrument an Bord des BepiColombo-Satelliten aktiviert und die Wechselwirkung des Sonnenwindes mit der Venus vermessen. Dieser Vorbeiflug ist etwas Einmaliges, da am Tag zuvor schon eine andere Mission (SolarOrbiter) die Venus passiert hat, und man dann die Messdaten von unabhängigen Missionen miteinander vergleichen kann. Die Forscherinnen des IGEP sind auch an diesen Magnetometern beteiligt.
Nach der Venus wird die Mission für ein weiteres Etappenziel vorbereitet. Bereits am 2. Oktober dieses Jahres wird die Sonde am Merkur vorbeifliegen. Der Vorbeiflug ermöglicht erstmalig die Vermessung des Magnetfeldes der südlichen Hemisphäre des Merkurs. Leider nur ein kurzes Rendezvous. Es werden noch fünf weitere dieser Vorbeiflüge folgen, bevor die Satelliten die richtige Geschwindigkeit für das Einschwenken in den Orbit haben und die Forscher*innen am IGEP ab 2025 den Merkur weiter erforschen können.
Die Gesamtleitung der BepiColombo-Mission liegt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die auch für Entwicklung und Bau des Mercury Planetary Orbiter zuständig war. Der Mercury Magnetospheric Orbiter wurde von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigesteuert. Dieser zweite Satellit ist ebenfalls mit Magnetometern ausgestattet, bei denen das IGEP mit japanischen Instituten kooperiert. Der deutsche Beitrag zu BepiColombo wird vom DLR-Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) und Mitteln der TU Braunschweig finanziert.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag Auf großer Tour durchs Sonnensystem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

9. August 2021 – Für kosmische Verhältnisse kommt es in diesen Tagen im All beinahe zu einem Rendezvous: Gleich zwei Raumsonden passieren auf dem Weg zu ihren endgültigen Umlaufbahnen kurz nacheinander unseren Nachbarplaneten. Zunächst flog das europäisch-amerikanische Sonnenobservatorium Solar Orbiter am heutigen 9. August um 6.42 Uhr MESZ in knapp 8.000 Kilometern an der Venus vorbei. Einen Tag später, am Dienstag, dem 10. August um 15.48 Uhr MESZ, folgt die europäisch-japanische Merkurmission BepiColombo, die in nur 550 Kilometern Höhe quasi über die Oberfläche des Schwesterplaneten der Erde „schrammt“. Vor allem dieser Nahvorbeiflug ermöglicht einige so noch nie durchgeführte wissenschaftliche Untersuchungen der dichten Venusatmosphäre. Denn bereits während der Annäherung an die Venus wird das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) entwickelte und betriebene Spektrometer MERTIS auf die Venus gerichtet sein und Messungen durchführen.

„Beim zweiten und letzten Vorbeiflug wird Bepi Colombo in ‚nur‘ 550 km Entfernung an der Venus vorbeifliegen; das ist deutlich näher an der Oberfläche als die LEO-Satelliten im Erdorbit,“ betont Anke Pagels-Kerp, Leiterin der Abteilung „Erforschung des Weltraums“ in der Raumfahrtagentur im DLR. „Da ein Großteil der Instrumente bereits in Betrieb sind, erwarten wir gerade von der Infrarotkamera MERTIS hervorragende Bilder der zum Teil heißen Schichten der Venusatmosphäre. In Hinblick auf die kürzlich ausgewählte Venus Mission EnVision, deren Start Anfang 2030er Jahre geplant ist, bekommen wir durch Bepi Colombo erste Daten, die uns bei der Konzeption und Umsetzung der Venusmission unterstützen.“

MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein abbildendes Infrarot-Spektrometer und Radiometer mit zwei unterschiedlichen Sensoren, die für Wellenlängen zwischen 7 und 14 Mikrometern beziehungsweise 7 und 40 Mikrometern empfindlich sind. MERTIS wurde für die globale Kartierung der mineralogischen Zusammensetzung und der Wärmeabstrahlung der atmosphärefreien Merkuroberfläche entwickelt, eignet sich aber auch ausgezeichnet für die Untersuchung der stofflichen Zusammensetzung und für Temperaturmessungen in der Atmosphäre der Venus.

16.000 hoch aufgelöste Spektren im thermischen Infrarot
„Für das MERTIS-Team ist das eine ganz hervorragende Möglichkeit, das Instrument vor seinem eigentlichen Einsatz am Merkur bei einer zusätzlichen, wissenschaftlich wichtigen Fragestellung einzusetzen. Außerdem können wir die Eichung und Funktionalität verfeinern“, freut sich Dr. Jörn Helbert vom DLR-Institut für Planetenforschung, der gemeinsam mit Prof. Harald Hiesinger vom Institut für Planetologie der WWU Münster für das MERTIS-Instrument verantwortlich ist. „Schon die beiden vorherigen Vorbeiflüge an Erde und Mond und zuletzt am 15. Oktober in größerer Entfernung an der Venus haben erstklassige Daten geliefert, die wir noch auswerten. Jetzt aber kommen wir der Venus ganz, ganz nahe. Dabei werden uns aus weniger als tausend Kilometer über der Oberfläche Spektrometer-Messungen in einer Auflösung gelingen, die so noch keine Raumsonde gemacht hat. Sie werden helfen, wichtige, ungeklärte Fragen zur Zusammensetzung und Dynamik der Venusatmosphäre zu beantworten“, gibt sich Hiesinger optimistisch. Gisbert Peter vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme ergänzt, dass „das Instrument nach fast drei Jahren im Orbit bisher sehr stabil arbeitet und beeindruckende Messungen liefert. Nun erwarten wir einzigartige Daten von der Venus mit sehr hochauflösenden optischen Eigenschaften.“

„Durch die geringere Entfernung zur Venus können wir ein anderes, noch besseres, viel detaillierteres Messprogramm mit MERTIS durchführen“, erklärt DLR-Forscher Dr. Alessandro Maturilli, der den Plan für die MERTIS-Beobachtungen vorbereitet hat. BepiColombo nähert sich der Venus von der Nachtseite und fliegt dann über die Tag-und-Nacht-Grenze, den Terminator, auf die von der Sonne angestrahlten Hemisphäre. „Das Instrument ist direkt auf die Atmosphäre gerichtet und wird vier Minuten vor der größten Annäherung angeschaltet und bis 23 Minuten nach dem Vorbeiflug messen. Wir werden 16.000 vollständige Spektren in hoher Auflösung erhalten.“ Kamera-Bilddaten in Wellenlängen des sichtbaren Lichts wird es nur von den Navigationskameras geben, nicht aber vom wissenschaftlichen Kamerasystem der Mission, da dessen Sicht durch den Magnetosphärenorbiter im Sondengespann blockiert ist.

Enge europäisch-japanische Zusammenarbeit
Die Gesamtleitung der Mission liegt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die auch für Entwicklung und Bau des Mercury Planetary Orbiter zuständig war. Der Mercury Magnetospheric Orbiter wurde von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigesteuert. Koordiniert und überwiegend finanziert wird der deutsche Beitrag zu BepiColombo von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Wesentlich finanziert wurden die beiden Instrumente BELA und MERTIS, die zu großen Anteilen an den DLR-Instituten für Planetenforschung und Optische Sensorsysteme in Berlin-Adlershof entwickelt wurden, aus Mitteln des DLR für Forschung und Technologie. Das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme entwickelte das einzigartige Instrumenten-Design. Finanziell gefördert wird die Mission außerdem von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster, der Technischen Universität Braunschweig und vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Der industrielle Teil der Sonde wurde von einem europäischen Industrie-Konsortium unter der Federführung der Firma Airbus Defence and Space realisiert.

Venus wieder im Fokus der Forschung
Von hohem wissenschaftlichen Wert für die Planetenforschung ist dieser bahntechnisch notwendige Nahvorbeiflug von BepiColombo ferner aus zwei ganz unterschiedlichen Gründen. Zum einen können die neuen Instrumente Messungen aus kurzer Distanz vornehmen. Sie sind moderner, vielseitiger und genauer als ihre Vorläufer auf Venus-Raumsonden, die vor fast 20 Jahren (ESA-Mission Venus Express und JAXA-Mission Akatsuki) beziehungsweise 40 Jahren (sowjetische Venera Missionen) entwickelt wurden. Die NASA mit DAVINCI+ und VERITAS und die Europäische Weltraumorganisation ESA mit EnVision haben erst vor wenigen Wochen drei neue Venusmissionen für die späten 2020er und frühen 2030er-Jahre beschlossen.

Zum Zweiten ist dieser Venusvorbeiflug auch für die Erforschung von extrasolaren Planeten von hohem Interesse. Denn neben der nur etwas größeren und massereicheren Erde gilt die Venus ein wenig als der „Exoplanet nebenan“. Im bald 5.000 Einträge umfassenden Katalog von entdeckten Exoplaneten – Planeten, die andere Sterne umkreisen – ist die Suche nach Planeten, die ähnliche Eigenschaften haben wie die Erde, eine der großen astronomischen Triebfedern. In letzter Konsequenz geht es um die Frage, ob sich auch auf Planeten an anderen Sternen mit vergleichbaren stofflichen Voraussetzungen und ähnlichen astronomischen Parametern wie bei der Erde Leben entwickeln kann.

Schwerkraft-Billard im inneren Sonnensystem
BepiColombo ist am 20. Oktober 2018 an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou gestartet. Das nun stattfindende sogenannte Gravity-Assist-Manöver an der Venus dient dazu, das Sondengespann weiterhin ohne den Einsatz von Treibstoff ein wenig abzubremsen, um die Bahnellipse der Raumsonde in Richtung einer Kreisbahn zu „stauchen“. Zuvor wurden ähnliche Manöver an der Erde und auch schon einmal an der Venus durchgeführt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag Blick in die Venus-Atmosphäre aus nächster Nähe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

2. August 2021 – Die Venus ist in den nächsten Tagen ein gefragtes Etappenziel: Auf ihrem Weg ins innere Sonnensystem statten gleich zwei Weltraummissionen unserem Nachbarplaneten einen kurzen Besuch ab. Am Montag, 9. August, nutzt die ESA-Sonde Solar Orbiter den Vorbeiflug, um auf eine neue Umlaufbahn um die Sonne einzuschwenken; nur einen Tag später fliegt BepiColombo ein ähnliches Manöver, bevor sich die Doppelsonde der europäischen und der japanischen Weltraumagenturen ESA und JAXA auf den letzten Teil ihrer Reise zum Merkur macht. Aus wissenschaftlicher Sicht passieren beide Missionen die Venus sozusagen im Halbschlaf: Während einige Instrumente zu ihrem eigenen Schutz ausgeschaltet sind, sammeln solche, die Teilchen und Magnetfelder in der Umgebung der Venus messen können, wertvolle Daten. Dazu gehören auch Instrumente, an denen das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen beteiligt ist.

Die ESA-Raumsonde Solar Orbiter erreicht die Venus als Erste. Knapp 8000 Kilometer werden den Sonnenspäher, der sich seit Februar 2020 unserem Zentralgestirn auf immer engeren Umlaufbahnen nähert, am Montag, 9. August, gegen 6.42 Uhr (MESZ) von dem Planeten trennen. Einen deutlich kleineren Abstand zur Venus gibt die Flugroute der europäisch-japanischen Doppelsonde BepiColombo vor: Am Dienstag, 10. August, gegen 15.58 Uhr (MESZ) wird er nur etwa 550 Kilometer betragen.

Für beide Missionen ist dies bereits die zweite Begegnung mit der Venus. Da einige ihrer Messinstrumente leistungsstärker sind als die früherer Venus-Besucher, bietet auch dieser Vorbeiflug die willkommene Möglichkeit, ganz genau hinzuschauen. Dass beide Sonden unseren Nachbarplaneten in enger zeitlicher Abfolge passieren, ist doppelt gut: So sind gleichzeitige Messungen an zwei verschiedenen Orten in der Umgebung der Venus möglich. Dies kann beispielsweise helfen zu verstehen, wie sich Teilchen und Magnetfelder dort ausbreiten.

Eintauchen in die Ionosphäre

Anders als die Erde und den Merkur umgibt die Venus kein starkes, stabiles Magnetfeld. Allerdings induziert der Sonnenwind, der fluktuierende Strom geladener Teilchen von der Sonne, elektrische Ströme in der Venus-Ionosphäre und erzeugt so ein schwaches, ebenso fluktuierendes Magnetfeld. Zudem verformt der Strom aus Sonnenteilchen die Hülle der Venus so, dass sie an der sonnenabgewandten Seite wie ein Schweif bisweilen viele Millionen Kilometer weit ins All ragt.

Diesen komplexen Vorgängen wollen Solar Orbiter und BepiColombo beim Vorbeiflug nachspüren. Dabei taucht die Merkur-Sonde sogar in die untere Ionosphäre ein; die Instrumente SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundance), SIXS (Solar Intensity X-ray and particle Spectrometer), MPO-MAG (Mercury Planetary Orbiter Magnetometer) und MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment) werden Messungen durchführen.

Die Teilchen und Magnetfelder in der Umgebung der inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars geben Hinweise darauf, warum sie sich seit ihrer Entstehung so unterschiedlich entwickelt haben. Während unsere Heimat eine wasserreiche Gashülle umgibt, wurde der Mars zu einem trockenen Wüstenplaneten, der nur Reste einer Atmosphäre aufweist. Und die Venus versteckt sich unter einer dichten, giftigen Atmosphäre, die für einen dramatischen Treibhauseffekt sorgt. Forscherinnen und Forscher interessiert deshalb, durch welche Prozesse Teilchen aus der unteren Atmosphäre der jeweiligen Planeten in ihre Ionosphäre und von dort ins Weltall entweichen.

In den Messdaten von MPPE beispielsweise hoffen Forscherinnen und Forscher, Hinweise auf ungebundene Kohlenstoff-Ionen, so genannten atomaren Kohlenstoff, zu finden. Seine Existenz in der Ionosphäre würde darauf hindeuten, dass in der daruntergelegenen Atmosphäre nicht nur ultraviolettes Licht einzelne Moleküle spaltet und somit Voraussetzungen für ihr Entweichen ins All schafft, sondern dass möglicherweise auch heftige Zusammenstöße mit Elektronen am Werk sind. Bereits 1996 konnte das Weltraumobservatorium SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) atomaren Kohlenstoff aus einer Entfernung von etwa 40 Millionen Kilometern im damals ungewöhnlich langen Ionenschweif der Venus nachweisen; seitdem ist dies keiner weiteren Sonde gelungen.

Und nicht zuletzt ist der bevorstehende Vorbeiflug für BepiColombo eine wichtige Generalprobe. Bevor die Sonde Ende 2025 in eine Umlaufbahn um den Merkur einschwenkt, stehen auf dem Reiseplan noch mehrere Merkur-Vorbeiflüge. Die geplanten Messungen an der Venus bieten somit die Gelegenheit sicherzustellen, dass bis dahin alle Messinstrumente in Topform sind.

Zu den Missionen

Die Doppelraumsonde BepiColombo der europäischen und japanischen Weltraumagenturen ESA und JAXA startete am 20. Oktober 2018 ins All. Sie besteht aus den beiden Sonden Mercury Planetary Orbiter und Mercury Magnetospheric Orbiter, die während der Anreise zum Merkur aufeinandergestapelt fliegen. Das MPS hat zu den Instrumenten BELA (BepiColombo Laser Altimeter), MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer), MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment) und SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances Experiment) Hardware beigetragen und ist wissenschaftlich beteiligt an dem Magnetometer MPO-MAG und dem Instrument MDM (Mercury Dust Monitor).

Die ESA-Sonde Solar Orbiter ist seit 10. Februar 2020 im Weltraum unterwegs. Sie wird sich in den nächsten Jahren der Sonne auf Ellipsen immer weiter nähern, bis sie nur noch 42 Millionen Kilometer trennen. Das MPS hat zu den Instrumenten PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager), EUI (Extreme-Ultraviolet Imager) und SPICE (Spectral Imaging oft he Coronal Environment) sowie zum Koronagraphen Metis beigetragen. Als Fernerkundungsinstrumente werden sie während des Venus-Vorbeiflugs ausgeschaltet sein.

Der Beitrag Zweimal Venus im Vorbeiflug erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Technische Universität Berlin.

Die Suche nach der „zweiten Erde“ im Weltall, nach einem bewohnbaren Planeten, beschäftigt Astrophysikerinnen weltweit. Bisher können diese sogenannten Exoplaneten, also Himmelskörper, die, wie unser Planet, um eine Sonne Lichtjahre von unserer entfernt kreisen, nur indirekt nachgewiesen werden. Die Wissenschaft geht derzeit davon aus, dass serielle Messungen von Helligkeit oder reflektiertem Sternenlicht Aufschluss über die mögliche Beschaffenheit der Planetenoberfläche, das Vorhandensein einer Atmosphäre oder den Zeitraum geben können, in dem ein Planet einmal seine Sonne umrundet. Die TU-Wissenschaftlerin Dr. Yeon Joo Lee und ihr Kollege Dr. Antonio García Muñoz, der auch Mitglied des Instituts für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist, haben jetzt Beobachtungs- und Messdaten des japanischen „Akatsuki Orbiter“ zur Venus ausgewertet. Ihre Ergebnisse legen nahe, dass aus den Helligkeitsschwankungen nicht, wie bisher angenommen, Rückschlüsse auf die Atmosphäre des Planeten geschlossen werden kann. Die Studie entstand zusammen mit japanischen Kolleginnen, unter anderem von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Sie wurde jetzt in „Nature Communications“ veröffentlicht.

„Bisher ging man davon aus, dass die häufig wechselnden Helligkeitsunterschiede auf die Rotations-Geschwindigkeit des Planeten und den Durchmesser der Atmosphäre hinweisen. Nach unseren genauen Messungen und Berechnungen ist das allerdings keineswegs zwingend“, erläutert Yeon Joo Lee vom Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin (ZAA) ihre Beobachtungen. Diese hatten ergeben, dass die unterschiedlichen Helligkeitsmodulationen keineswegs auf die Rotation des Festkörpers der Venus schließen lassen, sondern vielmehr mit den in der Atmosphäre aktiven Winden zusammenhängen. Die Venusdaten seien also nicht zuverlässig für die Interpretation von Helligkeitsunterschieden anderer terrestrischer Exoplaneten verwendbar. Die Wissenschaftler*innen schlagen daher Berechnungsmodelle vor, die eher auf das Vorhandensein, nicht aber auf den Durchmesser einer Atmosphäre hinweisen könnten. Zudem können die Modelle für eine exaktere Analyse von Daten aus künftigen Beobachtungsmissionen herangezogen werden.

Auch in der größten europäischen Raumfahrtmission „BepiColombo“ steckt TU-Wissenschaft
Gespannt warten die Wissenschaftler*innen nun auf die aktuellen Daten der vierteiligen europäisch-japanischen Weltraumsonde „BepiColombo“, die vor zwei Jahren vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guyana startete. Auf ihrer bis 2025 dauernden Reise zum Merkur passierte sie die Venus Mitte Oktober 2020 ganz nah – in 10.000 Kilometer Entfernung. „BepiColombo“ ist eine Kooperation zwischen der ESA und der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA. Mit mehreren Experimenten sind die Astrophysiker*innen der TU Berlin ebenfalls an dieser bislang größten europäischen Planetenmission beteiligt. „Wir versprechen uns aus den Messdaten Aufschluss über die Komplexität der Venus-Atmosphäre“, erklärt Yeon Joo Lee. Denn die Atmosphäre der Venus ist besonders dicht. Sie besteht zu mehr als 90 Prozent aus Kohlendioxid, und eine 20 Kilometer dicke, stark schwefelsäurehaltige Wolkenschicht verhindert, dass man auf die Oberfläche schauen kann. Ein Thermal-Infrarot-Spektrometer und Radiometer an Bord der „BepiColombo“ soll nun Aufschluss über Dichte, Temperatur und chemische Zusammensetzung der mittleren Atmosphäre rund um die Venus geben. Ein UV-Spektrometer misst Reflexionen und Emissionen der oberen atmosphärischen Schichten und ein Magnetometer zeichnet die magnetische Umgebung auf. Weitere Instrumente studieren die Interaktion zwischen Sonne und der oberen Venus-Atmosphäre. „Mit einer von dem starken Treibhauseffekt hervorgerufenen Oberflächentemperatur von 470 Grad Celsius, die das Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche ausschließt, befindet sich die Venus momentan außerhalb der habitablen Zone“, erklärt Yeon Joo Lee. „Doch möglicherweise war sie in der Vergangenheit bewohnbar und wies ähnliche Bedingungen auf wie die Erde. Wann sie aus diesem Zustand abdriftete, weiß man nicht genau.“

Die beteiligten japanischen Kolleg*innen forschen an der University of Tokyo, des Planetary Exploration Research Center (PERC), des Institute of Space and Astronautical Science (ISAS/JAXA) sowie der Hokkaido Information University.

Publikation:
Y. J. Lee, A. García Muñoz, T. Imamura, M. Yamada, T. Satoh, A. Yamazaki, and S. Watanabe
Brightness modulations of our nearest terrestrial planet Venus reveal atmospheric super-rotation rather than surface features
in: Nature Communications 11 (2020), DOI: 10.1038/s41467-020-19385-6

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Akatsuki / Venus Climate Orbiter PLANET-C auf H-IIA 202 F17
• BepiColombo auf Ariane 5 ECA
• Planet Venus

Der Beitrag Heiße Winde auf der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA.

Die BepiColombo-Mission der ESA und JAXA hat den ersten von zwei erforderlichen Vorbeiflügen an der Venus absolviert, um die Mission auf Kurs zum Merkur zu bringen – dem innersten Planeten unseres Sonnensystems.

Heute Morgen erreichte BepiColombo um 05:58 Uhr MESZ mit einer Entfernung von 10.720 km den kürzesten Abstand zur Planetenoberfläche.

Die am 20. Oktober 2018 gestartete Raumsonde benötigt insgesamt neun Vorbeiflüge – einen an der Erde, zwei an der Venus und sechs am Merkur, bevor sie 2025 schließlich in ihre Umlaufbahn eintritt. Während des Vorbeiflugs wurde die Gravitation des Planeten genutzt, um die Geschwindigkeit und Flugbahn der Raumsonde anzupassen. Sie hilft außerdem BepiColombo und seinem solarelektrischen Antriebssystem, soweit abzubremsen, um in eine Merkur-Umlaufbahn steuern zu können.

Der erste Vorbeiflug fand am 10. April dieses Jahres an der Erde statt und lieferte ergreifende Bilder von unserem Heimatplaneten, als die Welt aufgrund der COVID-19-Pandemie vor einer Abschottung stand.

Fliegen mittels Telearbeit
„Für den Vorbeiflug an der Venus haben wir den Großteil unserer Vorbereitungen in den letzten drei Monaten per Telearbeit durchgeführt, wobei während des Vorbeiflugs nur ein Minimum an Personal vor Ort erforderlich war, um den sicheren Betrieb des Raumfahrzeugs zu gewährleisten“, sagt Elsa Montagnon, Leiterin des BepiColombo-Flugkontrollteams bei der ESA.

Die kleine Gruppe im Missionskontrollzentrum der ESA in Darmstadt bestand aus vier Mitgliedern des Flugkontrollteams, die sich über einen Zeitraum von 36 Stunden in zwei Gruppen aufteilten. Sie schlossen sich mit einem Manager der Bodenstation und zwei Teammitgliedern zusammen, um die Bilder zu verwalten, während sie von der Raumsonde heruntergeladen wurden.

„Der Vorbeiflug selbst war sehr erfolgreich“, bestätigt Elsa. „Der einzige Unterschied zum normalen Betrieb in der Reisephase besteht darin, dass wir in der Nähe der Venus vorübergehend die Blende eines der Sterntracker schließen müssen, von denen erwartet wird, dass sie vom Planeten geblendet werden – vergleichbar damit, wenn man die Augen schließt, um den Blick auf die Sonne zu vermeiden.

Zwei der drei Überwachungskameras an Bord des Mercury Transfer Module wurden 20 Stunden vor der größten Annäherung aktiviert und blieben bis zu 15 Minuten nach dem Vorbeiflug aktiv. Aus der Ferne sieht man die Venus als kleine Scheibe im Sichtfeld der Kamera, die sich in der Nähe der Raumsonde befindet. Während der Annäherungsphase dominiert der Planet die Sicht.”

Wissenschaftliche Messungen
Sieben der elf wissenschaftlichen Instrumente an Bord des European Mercury Planetary Orbiter und seines Instruments zur Strahlungsmessung sowie drei von fünf an Bord des japanischen Merkur-Magnetosphärenorbiters waren während des Vorbeiflugs aktiv. Während die Sensoren für die Untersuchung der felsigen, atmosphärenfreien Umgebung am Merkur ausgelegt sind, bot der Vorbeiflug eine einzigartige Gelegenheit, wertvolle wissenschaftliche Daten von der Venus zu sammeln.

„Nach dem erfolgreichen Vorbeiflug an der Erde, bei dem unsere Instrumente noch besser funktionierten als erwartet, sind wir nun gespannt, was beim Vorbeiflug an der Venus herauskommen wird“, sagt Johannes Benkhoff, ESA-Wissenschaftler des BepiColombo-Projekts.

„Wir müssen geduldig sein, während unsere Venus-Spezialisten die Daten sorgfältig prüfen, aber wir hoffen, einige Temperatur- und Dichteprofile der Atmosphäre, Informationen über die chemische Zusammensetzung und die Wolkendecke sowie über die Wechselwirkung der magnetischen Umgebung zwischen Sonne und Venus liefern zu können. Wir rechnen im nächsten Jahr mit mehr Ergebnissen, wenn die Mission beim Vorbeiflug eine kleinere Distanz erreicht.“

Beim Vorbeiflug 2021, der für den 10. August geplant ist, wird die Raumsonde in einem Abstand von nur 550 km an der Planetenoberfläche vorbeifliegen.

Teleskop-Teamarbeit
Die heutige Begegnung bot auch die Möglichkeit, simultane Messungen mit dem Akatsuki Venus Climate Orbiter, dem erdumkreisenden Hisaki Spectroscopic Planet Observatory der JAXA und mit bodengestützten Observatorien durchzuführen, um die Venus aus verschiedenen Blickwinkeln und mit unterschiedlichen Messtechniken zu untersuchen.

„Akatsuki ist derzeit die einzige Raumsonde in der Umlaufbahn der Venus, und aufgrund ihrer elliptischen Umlaufbahn war sie während des Vorbeiflugs 30 Mal weiter vom Planeten entfernt als BepiColombo, was bedeutet, dass wir die planetennahen Beobachtungen von BepiColombo mit Akatsukis Fernbeobachtungen vergleichen können“, sagt Go Murakami, JAXA’s BepiColombo Project Scientist.

„Zurzeit läuft eine groß angelegte Kampagne koordinierter Beobachtungen, an der sowohl professionelle Astronomen als auch Amateurastronomen beteiligt sind, die ein dreidimensionales Bild davon vermitteln werden, was im Laufe der Zeit in der Venusatmosphäre geschieht – etwas, das mit einer Raumsonde oder einem Teleskop allein nicht erreicht werden kann“, sagt Valeria Mangano, Vorsitzende der Venus-Flyby-Arbeitsgruppe.

Die nächsten Schritte
Während die Wissenschaftsteams mit der Analyse der neuen Daten des Vorbeiflugs beschäftigt sind, werden die Einsatzteams am 22. Oktober die Leistung des Venus-Vorbeiflugs bewerten und eine routinemäßige Flugbahnkorrektur der Raumsonde vornehmen. Der nächste dedizierte solare elektrische Antriebsbogen ist für Mai 2021 geplant.

BepiColombo wird im Oktober 2021 seinen ersten Merkur-Vorbeiflug in einer Entfernung von nur 200 km durchführen und damit einen ersten Vorgeschmack auf das liefern, was folgen wird, wenn die beiden wissenschaftlichen Orbiter der Mission in ihren speziellen Umlaufbahnen um den Planeten angekommen sind. Dort werden sie die Geheimnisse des Merkurs untersuchen und dabei zahlreiche offene Fragen der Planetenwissenschaft behandeln, wie beispielsweise: Wo im Sonnensystem ist der Merkur entstanden? Welcher Art ist das Eis in den schattigen Kratern des Merkurs? Ist der Planet noch geologisch aktiv? Wie kann ein so kleiner Planet noch ein Magnetfeld haben?

„Mit jedem abgeschlossenen Vorbeiflug kommen wir der Beantwortung einiger dieser rätselhaften Fragen über den geheimnisvollen Planeten Merkur einen Schritt näher“, fügt Johannes hinzu. „Mehr über Merkur zu erfahren, wird Licht in die Geschichte des gesamten Sonnensystems bringen und uns helfen, unseren eigenen Platz im Weltraum besser zu verstehen.“

„Während die Gravitationshilfen eine praktische Funktion haben, um uns auf Kurs zum Merkur zu bringen, sind diese kurzen Gelegenheiten zur Beobachtung der Venus wunderbar, während wir durch das Sonnensystem fliegen“, sagt Simon Plum, ESA-Missionsleiter.

„Vielen Dank an die Teams, die in den letzten Monaten hinter den Kulissen hart gearbeitet haben, um diesen Vorbeiflug zu einem Erfolg zu führen. Während wir bei der Navigation durch das Sonnensystem mit unglaublich großen Entfernungen und einer enormen Leere arbeiten, haben wir es erneut mit Sondereinsätzen unter Pandemiebedingungen zu tun, bei denen der Abstand und die Sicherheit zwischen unseren Kollegen weiterhin oberste Priorität genießen“.

Aktuelle Informationen über die bevorstehenden Aktivitäten und die Analyse wissenschaftlicher Daten erhalten Sie auf Twitter unter: @ESA_Bepi, @ESA_MTM und @BepiColombo.

Über BepiColombo
BepiColombo ist die erste europäische Mission zum Merkur. Sie wurde am 20. Oktober 2018 gestartet und befindet sich auf einer siebenjährigen Reise zum kleinsten und am wenigsten erforschten Planeten in unserem Sonnensystem. Die Mission ist ein gemeinsames Bestreben der ESA und der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Geleitet wird die Mission von der ESA.

BepiColombo besteht aus zwei wissenschaftlichen Orbitern: dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) der ESA und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (Mio) der JAXA. Das European Mercury Transfer Module (MTM) bringt die Orbiter zum Merkur. Nach der Ankunft auf dem Merkur Ende 2025 wird sich das Raumschiff trennen, die beiden Orbiter werden anschließend in ihre jeweiligen polaren Umlaufbahnen um den Planeten manövrieren und Anfang 2026 den wissenschaftlichen Betrieb aufnehmen. Dabei werden sie während einer einjährigen nominalen Mission – mit einer möglichen Verlängerung um ein Jahr – Daten sammeln.

Die Mission ist nach dem italienischen Mathematiker und Ingenieur Giuseppe (Bepi) Colombo (1920-84) benannt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag BepiColombo: Auf Weg zum Merkur Venus passiert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität Bern.

Am Samstag, 20. Oktober 2018 hat die Raumsonde BepiColombo vom Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana ihre Reise zum Merkur angetreten. Die 6,40 Meter hohe und 4,1 Tonnen schwere Raumsonde BepiColombo besteht aus zwei Raumfahrzeugen: dem von der europäischen Weltraumorganisation ESA konstruierten Mercury Planetary Orbiter MPO und dem von der japanischen Weltraumagentur JAXA konstruierten Mercury Magnetospheric Orbiter MMO. Die beiden Raumfahrzeuge fliegen in einem gekoppelten System gemeinsam zum Merkur, werden dort aber auf unterschiedliche Umlaufbahnen gebracht. Der MMO wird die magnetosphärische Wechselwirkung zwischen dem Planeten und dem Sonnenwind untersuchen. Der MPO wird auf eine tiefere Umlaufbahn abgesenkt werden, die optimal für die Fernerkundung der Planetenoberfläche ist.

Unumgängliche Manöver auf einer langen Reise
Sieben Jahre wird die Reise der europäisch-japanischen Raumsonde zum Merkur, dem kleinsten Planeten unseres Sonnensystems, dauern. Hat BepiColombo die Zielumlaufbahn einmal erreicht, wird die Datenübertragung zur Erde etwa 15 Minuten in Anspruch nehmen. Die wissenschaftlichen Untersuchungen und Experimente bei Merkur sollen schließlich ein bis zwei Jahre dauern. Mit an Bord von BepiColombo sind Instrumente, die am Physikalischen Institut der Universität Bern konzipiert und gebaut wurden.

Dabei muss die Reise über Umwege erfolgen: «BepiColombo fliegt auf ihrem Weg zum Merkur zweimal an der Venus und sechsmal am Merkur vorbei, um die Raumsonde gegen die Anziehungskraft der Sonne abzubremsen, damit die Raumsonde in die Umlaufbahn von Merkur gebracht werden kann», erklärt Peter Wurz, Professor am Physikalischen Institut der Universität Bern und Co-Leiter der Abteilung für Weltraumforschung und Planetologie. Am 15. Oktober in den frühen Morgenstunden wird die Raumsonde zum ersten Mal in einer Distanz von rund 11’000 km an der Venus vorbeifliegen; der zweite Vorbeiflug ist für August 2021 geplant.

Daten zur Venus erwartet
An Bord von BepiColombo befindet sich unter anderem das SERENA Experiment, welches aus vier Instrumenten besteht. «Zu SERENA gehört auch das neuartige Massenspektrometer STROFIO, für das wir den größten Beitrag geleistet haben», sagt Peter Wurz, der auch Projektleiter von STROFIO ist. «Wir werden mit STROFIO dereinst die sehr dünne Atmosphäre von Merkur – man spricht von einer Exosphäre – erfassen und deren chemische Zusammensetzung analysieren.»

Der Vorbeiflug an der Venus wird nicht nur zum Abbremsen, sondern auch für Messungen benutzt. Neben STROFIO ist die Universität Bern auch an zwei weiteren Instrumenten von SERENA beteiligt, dem MIPA und PICAM. «Von diesen beiden Instrumenten, die während des Vorbeifluges an der Venus eingeschaltet werden, erwarten wir Daten von den ionisierten Teilchen der Venus-Atmosphäre», erklärt Wurz. Die Sonne und der Sonnenwind tragen vom äußersten Rand der Venusatmosphäre ionisierte Teilchen ab. «Die Menge des Teilchenverlustes und dessen Zusammensetzung kann man mit den beiden Instrumenten bestimmen», so Peter Wurz weiter.

Gefragte Berner Expertise seit über 50 Jahren
Die Universität Bern habe über die Jahrzehnte immer wieder gezeigt, dass hier sehr hochwertige Instrumente für die Weltraumforschung gebaut werden können, sagt Peter Wurz. «Die Universität Bern war stets eine verlässliche Partnerin in diesen zahlreichen internationalen Zusammenarbeiten. Daher werden wir immer wieder für neue Missionen zu aufregenden Zielen im Sonnensystem angefragt.»

Berner Instrumente an Bord von BepiColombo
Mit an Bord von BepiColombo sind Instrumente, die am Physikalischen Institut der Universität Bern konzipiert und gebaut wurden: Das Laser Altimeter BELA und das neuartige Massenspektrometer STROFIO.

Das Massenspektrometer STROFIO ist Teil von SERENA an Bord des MPO. Zielsetzung von SERENA ist die vollständige Charakterisierung der Teilchenpopulationen, der Ionen und Neutralteilchen, im Umfeld von Merkur unter dem Einfluss der Sonneneinstrahlung und des Sonnenwindes. Projektleiter von STROFIO ist Peter Wurz vom Physikalischen Institut der Universität Bern.
Mehr Informationen zu STROFIO auf der ESA-Webseite: https://www.cosmos.esa.int/web/bepicolombo/serena

Das Laser Altimeter BELA ist eines der wichtigsten Experimente an Bord des MPO. Zielsetzung ist die Vermessung der Form, der Topographie und der Morphologie der Oberfläche von Merkur. BELA wurde von einem internationalen Konsortium unter der Leitung der Universität Bern und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR entwickelt. Beim jetzigen Vorbeiflug an der Venus wird BELA aber nicht eingeschaltet. Nicolas Thomas, Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Bern, ist der Co-Projektleiter von BELA.
Mehr Informationen zu BELA auf der ESA-Webseite: https://www.cosmos.esa.int/web/bepicolombo/bela

Peter Wurz und Nicolas Thomas waren von Anfang an in die BepiColombo-Mission involviert: Die beiden Berner Weltraumforscher waren Teil der ESA-Arbeitsgruppe (Science Advisory Group), die diese Mission konzipiert hat. «Zu den größten Herausforderungen der Mission zählt die Hitze, die uns beim Merkur aufgrund seiner Nähe zur Sonne erwartet», sagt Nicolas Thomas. Die Berner Forschenden mussten die Instrumente so konzipieren und bauen, dass diese die Hitze der Sonne aushalten können, die beim Merkur zehnmal so groß sein kann wie auf der Erde.

Förderung durch das SBFI / Abteilung Raumfahrt
Die Mission BepiColombo wäre ohne die Förderung des SBFI / Abteilung Raumfahrt und der Beteiligung der Schweiz an der ESA nicht möglich. Insbesondere hat das SBFI die Entwicklung der wissenschaftlichen Instrumente finanziell unterstützt. Bei allen Instrumenten, die in der Schweiz und unter der Leitung der Universität Bern entwickelt wurden, stammen wesentliche Beiträge und/oder Teillieferungen aus der Schweizer Industrie. Nicht weniger als 20 Unternehmen trugen zur Entwicklung, Design und Bau der wissenschaftlichen Instrumente bei. Das PRODEX-Programm, in dessen Rahmen wissenschaftliche Instrumente oder Teilsysteme bereitgestellt werden, verlangt eine industrielle Beteiligung von mindestens 50% am Gesamtprojekt. Diese Bedingung ermöglicht einen Wissens- und Technologietransfer aus der Industrie und in die Industrie und verschafft dem Werkplatz Schweiz einen strukturellen Wettbewerbsvorteil – nicht zuletzt auch dank Spill-over-Effekten auf andere Sektoren der beteiligten Unternehmen. Beteiligungen der Schweiz an Programmen der ESA erlauben es Schweizer Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft, sich ideal in entsprechenden Aktivitäten der ESA zu positionieren.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag BepiColombo: Daten zur Venus erwartet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Von der Tagseite kommend, an der Venus vorbei, mit der Schwerkraft des Planeten abbremsen und auf der Nachtseite weiter auf Kurs zum Ziel Merkur: Am Donnerstag, den 15. Oktober 2020, wird die ESA-Raumsonde BepiColombo um 5.58 Uhr MESZ in etwa 10.720 Kilometer Entfernung an der Venus vorbeifliegen und unserem Nachbarplaneten ein wenig ihrer Bewegungsenergie übertragen, um selbst an Geschwindigkeit zu verlieren. Zwei Jahre nach dem Start ist der Zweck des Manövers eine weitere Absenkung des sonnennächsten Punktes des Orbits von BepiColombo in Richtung der Umlaufbahn des Planeten Merkur. Den werden die beiden zu einem Gespann verbundenen Raumsonden der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der japanischen Raumfahrtagentur JAXA nach einem weiteren Venusvorbeiflug im August 2021 erreichen und sechs Nahvorbeiflüge später schließlich Merkur Ende 2025 umkreisen. Für Planetenforscher und Ingenieure am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Institut für Planetologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster eine weitere Gelegenheit das Spektrometer MERTIS zu testen.

Blick in die Venus-Gashülle mit Infrarotsensoren
Als Raumflugmanöver werden die bahntechnisch notwendige Passage an der Venus wie auch schon der Erde-Mond-Vorbeiflug im Frühjahr dazu genutzt, die Funktionsfähigkeit einiger Experimente an Bord beider Orbiter zu testen und mit den dabei gewonnen Daten die Sensoren und Signalketten zu eichen. „Aber es werden während des An- und Abflugs und bei der höchsten Annäherung an die Venus auch wissenschaftliche Messungen durchgeführt“, freuen sich die zwei Hauptverantwortlichen des MERTIS Instruments, Dr. Jörn Helbert vom Institut für Planetenforschung in Berlin und Prof. Dr. Harald Hiesinger vom Institut für Planetologie in Münster. „Unser gemeinsam mit der Industrie und internationalen Partnern gebautes abbildendes Spektrometer MERTIS kommt dabei wieder zum Einsatz und wird neue Daten zur Zusammensetzung und Struktur der Venusatmosphäre liefern“, unterstreicht Helbert. In erster Linie wurde MERTIS entwickelt, um Spektren von gesteinsbildenden Mineralen auf der atmosphärenfreien Oberfläche des Merkur zu messen. Aber mit seinen Infrarotsensoren kann es auch bis zu einer gewissen Tiefe in die dichte Gashülle der Venus blicken. „Wir erwarten schon jetzt, noch viel mehr aber 2021, wenn wir der Venus viel näherkommen werden, ausgesprochen interessante Erkenntnisse“, ergänzt Hiesinger.

MERTIS (Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer) ist ein bildgebendes Infrarot-Spektrometer und Radiometer mit zwei ungekühlten Strahlungssensoren, die für Wellenlängen zwischen 7 und 14 beziehungsweise 7 und 40 Mikrometern empfindlich sind. Während zweier Messzyklen, deren erster heute beginnt, werden fast 100.000 Einzelaufnahmen aufgezeichnet. Der erste Zyklus startet in einer Venusentfernung von etwa 1,4 Millionen Kilometer, dabei wird bis 23 Stunden vor dem Nahvorbeiflug und 670.000 Kilometer Entfernung gemessen. Nach einer Pause für die Überprüfung des Instruments beginnt 11 Stunden vor dem Venus-Vorbeiflug in 300.000 Kilometer Entfernung der zweite Zyklus, der bis fast 120.000 Kilometer Abstand zur Venus reicht, die vier Stunden vor dem Nahvorbeiflug passiert werden.

Die Venus im Blickpunkt der Planetenforschung
Die Venus ist fast so groß wie die Erde, hat sich aber ganz anders als diese entwickelt. Ihre Atmosphäre ist viel dichter, besteht fast ausschließlich aus Kohlendioxid und bewirkt dadurch einen sehr starken Treibhauseffekt, der zu einer dauerhaften Oberflächentemperatur von etwa 470 Grad Celsius führt. Die Existenz von Wasser und also auch Leben ist dort ausgeschlossen. Es ist gut möglich, dass es auf der Venus noch aktive Vulkane gibt. „Diese würden sich beispielsweise durch die von ihnen ausgestoßenen Schwefeldioxidgase verraten“, erklärt Helbert. „Wir haben nach den ersten Messungen in den 1960er- und 70er-Jahren vor etwa zehn Jahren mit der ESA-Sonde Venus Express eine massive Abnahme der SO₂-Konzentration um mehr als die Hälfte registriert. Das ‚riecht‘ förmlich nach aktiven Vulkanen! MERTIS könnte uns jetzt neue Hinweise liefern.“ Ergänzt werden die Experimente durch zeitgleiche Beobachtungen des japanischen Venusorbiters Akatsuki und von einem Dutzend professionellen Teleskopen sowie von Amateurastronomen auf der Erde.

Erst vor kurzem stand die Venus im Blickpunkt von Wissenschaft und Medien, als eine Gruppe von Astronomen mit Teleskopen auf Hawaii und in Chile zweifelsfrei das Spurengas Phosphin (oder auch Monophosphan, chemische Formel PH₃) nachweisen konnte. Phosphin wird auf der Erde durch industrielle Fertigung zur Schädlingsbekämpfung hergestellt, entsteht aber auch durch biologische Prozesse in Faulschlamm oder im Verdauungstrakt von Wirbeltieren. Phosphin ist ein sehr kurzlebiges Molekül, so dass es also dafür aktuell eine Quelle auf der Venus oder in ihrer Atmosphäre geben muss, die das Phosphin erzeugt.

Bisherige Modellierungen von natürlichen Phosphinquellen wie Vulkanismus, Meteoriteneinschläge oder chemische Reaktionen infolge von Blitzentladungen haben die gemessenen Konzentrationen nicht erklären können. Nicht zuletzt deshalb wurde eine immer wieder unter Planetenforschern diskutierte Möglichkeit ins Spiel gebracht, das Phosphin könnte von Mikroorganismen hoch in der Venusatmosphäre stammen. Das bedeutet nichts anderes, als dass dort in 40-60 Kilometer Höhe auf den ‚fliegenden Teppichen‘ der Schwefelsäurewolken bei moderaten Temperaturen Leben existieren könnte – was die Autoren der Studie allerdings selbst in Frage stellen und auf notwendige zukünftige Messungen verweisen. Bereits in den 2020er-Jahren wird die Venus wieder das Ziel von zwei Raumsonden der ESA und NASA sein. Die Chancen, bei den BepiColombo Vorbeiflügen Phosphin (PH₃) mit MERTIS sehen zu können, halten beide Forscher aufgrund der großen Vorbeiflugentfernung und der geringen Konzentration für sehr unwahrscheinlich.

Die Venus, ein Exoplanet vor der Haustüre
Der Flyby ist auch aus anderer Perspektive wissenschaftlich interessant, denn mit der Raumsonde kann die Venus gewissermaßen wie ein ferner extrasolarer Planet, ein erdähnlicher Exoplanet mit fester Oberfläche und dichter Atmosphäre, untersucht werden. „Beim Erde-Vorbeiflug haben wir den Mond untersucht und dabei MERTIS das erste Mal im Flug unter realen Experimentbedingungen charakterisiert. Dabei haben wir gute Ergebnisse erzielt“, erläutert Gisbert Peter, MERTIS-Projektmanager vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme, das für die Konzeption und den Bau von MERTIS verantwortlich war. „Jetzt richten wir MERTIS zum ersten Mal auf einen Planeten. Daraus können wir Vergleiche mit Messungen vor dem Start von BepiColombo zur Optimierung des Betriebs und der Datenprozessierung machen und Erfahrungen für die Auslegung von zukünftigen Experimenten sammeln.“ Der Schwerpunkt aller Experimente liegt auf Messungen zur Zusammensetzung, Struktur und Dynamik der Venusatmosphäre, der Ionosphäre des Planeten und – mit den Instrumenten des japanischen MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) – der induzierten Magnetosphäre der Venus.

Treibstoff sparen mit Planetenvorbeiflügen
BepiColombo ist am 20. Oktober 2018 an Bord einer Ariane-5-Trägerrakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou gestartet. Das nun stattfindende zweite sogenannte Flyby-Manöver von BepiColombo, dieses Mal an der Venus (das erste fand am Karfreitag an der Erde statt), dient dazu, das Sondengespann weiterhin ohne den Einsatz von Treibstoff ein wenig abzubremsen, um die Bahnellipse der Raumsonde in Richtung einer Kreisbahn zu „stauchen“, um am Ende vom Gravitationsfeld des Merkurs eingefangen zu werden und in den Merkurorbit einzuschwenken. Während die Sonde auf ihrer spiralförmigen Bahn durchs innere Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von 37 Kilometer pro Sekunde (133.500 km/h) in Richtung der Venus ‚fällt‘, verlässt BepiColombo den inneren Nachbarplaneten der Erde nach einem leichten Richtungswechsel mit einer Geschwindigkeit von nur noch etwa 3,25 Kilometer pro Sekunde (11.700 km/h). Der Vorbeiflug findet in einer Entfernung von 116 Millionen Kilometer statt: Die Venus läuft der Erde gegenwärtig voraus und ist vor Einsetzen der Dämmerung als ‚Morgenstern‘ im Osten sichtbar.

Wegen der starken Anziehungskraft der Sonne sind Planetenmissionen ins innere Sonnensystem nur mit sehr komplexen Flugbahnen zu meistern. Mit dem Manöver am Donnerstag wird die Relativgeschwindigkeit gegenüber Merkur auf 1,84 Kilometer pro Sekunde abgesenkt. Am Ende ihres Spiralflugs zwischen den Bahnen von Erde und Merkur wird BepiColombo mit fast derselben Geschwindigkeit wie der Merkur die Sonne umrunden und kann dann vom kleinsten Planeten des Sonnensystems am 5. Dezember 2025 leicht von dessen Schwerkraft eingefangen und mit etwas Düsenschub in eine polare Umlaufbahn einschwenken.

Zum ersten Mal wurden Flyby-Manöver entlang einer Planetenbahn bei der Mission Mariner 10 angewandt, um nach dem ersten Vorbeiflug am Planeten Merkur noch zwei weitere Nahvorbeiflüge zu ermöglichen. Die Berechnungen stellte der italienische Ingenieur und Mathematiker Giuseppe ‚Bepi‘ Colombo an. Colombo, Professor an der Universität seiner Heimatstadt Padua, war 1970 zu einer Konferenz zur Vorbereitung der Mariner-10-Mission an das Jet Propulsion Laboratory der NASA ins kalifornische Pasadena eingeladen. Dort sah er den ursprünglichen Missionsplan und erkannte, dass mit einem hoch präzise ausgeführten ersten Vorbeiflug zwei weitere Nahvorbeiflüge am Merkur möglich waren: Ihm zu Ehren wurde die nun fliegende große europäisch-japanische Merkur-Mission benannt.

Enge europäisch-japanische Zusammenarbeit
Die Gesamtleitung der Mission liegt bei der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die auch für Entwicklung und Bau des Mercury Planetary Orbiter zuständig war. Der Mercury Magnetospheric Orbiter wurde von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beigesteuert. Koordiniert und überwiegend finanziert wird der deutsche Beitrag zu BepiColombo vom DLR-Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Wesentlich finanziert wurden die beiden Instrumente BELA und MERTIS, die zu großen Anteilen an den DLR-Instituten für Planetenforschung und Optische Sensorsysteme in Berlin-Adlershof entwickelt wurden, aus Mitteln des DLR für Forschung und Technologie. Finanziell gefördert wird die Mission außerdem von der Westfälischen-Wilhelms-Universität Münster und der Technischen Universität Braunschweig und vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Der industrielle Teil der Sonde wurde von einem europäischen Industrie-Konsortium unter der Federführung der Firma Airbus Defence and Space realisiert.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag Be­pi­Co­lom­bo: Test an der dichten Venus-Gashülle erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: MPS.

Auf ihrem Weg zum sonnennächsten Planeten Merkur ändert die europäisch-japanische Raumsonde BepiColombo am kommenden Donnerstag, 15. Oktober, erneut ihren Kurs. Nach dem Erdvorbeiflug im April diesen Jahres steht zu diesem Zweck jetzt der erste von insgesamt zwei Venus-Vorbeiflügen an. Er führt die Raumsonde, die vor zwei Jahren ins All gestartet wurde, in einem Abstand von 10720 Kilometern an unserem Nachbarplaneten vorbei. Einigen der wissenschaftlichen Instrumente an Bord, zu denen auch das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen beigetragen hat, bietet sich dabei die Gelegenheit, Messungen in der Umgebung der Venus durchzuführen.

Als Nachbarplanet der Erde ist die Venus irdischen Besuch unbemannter Raumsonden gewohnt. Seit 1961 haben zahlreiche Missionen den Planeten angesteuert; die europäische Sonde Venus Express untersuchte ihn mehr als acht Jahre lang aus einer Umlaufbahn und seit 2015 ist die japanische Raumsonde Akatsuki vor Ort. „Trotz der erfolgreichen Langzeitbeobachtungen früherer Sonden ist ein Vorbeiflug nicht nur ein kritisches Flugmanöver, sondern auch von wissenschaftlichem Interesse“, erklärt Dr. Norbert Krupp vom MPS, der zum Wissenschaftsteam von BepiColombo gehört. Selbst eine Momentaufnahme wie die bevorstehende kann neue Erkenntnisse liefern oder zumindest ältere Messungen überprüfen oder verfeinern.

Die Möglichkeit dazu bietet sich BepiColombo in den nächsten Tagen. Der kleinste Abstand von 10720 Kilometern zwischen Venusoberfläche und Sonde wird am Donnerstag, 15. Oktober, um 5.58 Uhr (MESZ) erreicht; die Messkampagnen einzelner Instrumente beginnen bis zu zwei Tagen zuvor und dauern bis zu vier Tage.

Zehn der insgesamt 16 Messinstrumente von BepiColombo werden während des Vorbeiflugs Daten sammeln. Zu ihnen gehören das Plasma-Teilchen-Experiment MPPE (Mercury Plasma Particle Experiment), für das Forscherinnen und Forscher sowie Ingenieurinnen und Ingenieure des MPS Teile des Massenspektrometer MSA (Mass Spectrum Analyzer) entwickelt und gebaut haben, sowie das Instrument SERENA (Search for Exospheric Refilling and Emitting Natural Abundances Experiment), zudem das MPS Teile der Ionen-Kamera PICAM beigesteuert hat. Die übrigen sechs Instrumente von BepiColombo bleiben während des Vorbeiflugs ausgeschaltet. Die Raumsonde besteht aus zwei getrennten Sonden, dem Mercury Planetary Orbiter (MPO) und dem Mercury Magnetospheric Orbiter (MIO), sowie einem Transfermodul, die während der Anreise zum Merkur fest miteinander verbunden sind und so die Sicht einzelner Instrumente verdecken.

„BepiColombo wird sich der Venus von der Tagseite nähern und sich nach dem Vorbeiflug noch etwa acht Stunden im Ionenschweif der Venus aufhalten“, beschreibt Dr. Markus Fränz vom MPS die Flugbahn. „Für viele Fragestellungen, die die Magnetosphäre der Venus betreffen, ist das ausgesprochen günstig“, fügt der Wissenschaftler aus dem MPPE-Team hinzu.

Anders als die Erde besitzt die Venus kein starkes Magnetfeld, das tief in ihrem Innern entsteht und den Planeten wie eine Art Schutzschild umgibt. Allerdings wechselwirkt der Sonnenwind, der stetige Teilchenstrom von der Sonne, mit den geladenen Teilchen der Venus-Ionosphäre und erzeugt so ein vergleichsweise schwaches, induziertes Magnetfeld. Die geladenen Teilchen in der Umgebung der Venus sind darin nur schwach gebunden; auf der Nachtseite reichen sie in einer Art Ionenschweif weit ins All.

Die MPS-Forscher hoffen unter anderem darauf, dort Kohlenstoff-Ionen nachzuweisen. Sie dürften allenfalls in sehr kleinen Mengen vorkommen. „Die Messinstrumente von Venus Express konnten keine Kohlenstoff-Ionen identifizieren“, erklärt Fränz, der auch an der früheren Venus-Mission beteiligt war. Die möglicherweise vorhandenen Signale wurden von denen der deutlich häufigeren Sauerstoff-Ionen überdeckt. „BepiColombos Massenspektrometer MSA ist in der Lage, genauer zwischen Ionen ähnlicher Masse zu unterscheiden. Dieses Mal könnte es klappen“, so Fränz.

In welchen Mengen Kohlenstoff-Ionen in der Venus-Magnetosphäre auftreten, ist eine wichtige Information, die hilft, zahlreiche Prozesse in der Atmosphäre des Planeten zu verstehen. Der letzte und einzige Nachweis dieser Ionen gelang vor 24 Jahren dem Instrument CELIAS (Charge, Element and Isotope Analysis System), ebenfalls unter Mitwirkung des MPS, an Bord des erdnahen Sonnenspähers SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) der ESA und NASA. In einem ausgesprochen seltenen Ereignis erlaubte damals ein sehr konstanter Sonnenwind eine Ausdehnung des Ionenschweifes der Venus bis zur Erdbahn, sodass eine Konjunktion mit Venus die Beobachtung mit SOHO ermöglichte. „Wir sind sehr gespannt, ob wir die Kohlenstoff-Messungen von damals bestätigen können“, so Fränz.

Die Nacht des Vorbeifluges dürfte für die MPS-Forscher dennoch eine ruhige werden. „Alle Befehle für die Instrumente sind bereits programmiert, wir greifen während des Vorbeiflugs nicht mehr ins Geschehen ein“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Harald Krüger, Mitglied des Wissenschaftsteams von BepiColombo. Die Messdaten von SERENA und MPPE werden erst einige Tage später die Erde erreichen.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

Der Beitrag BepiColombo holt Schwung an der Venus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.