Quelle: Jet Propulsion Laboratory, 19. Mai 2026

Das Raumschiff steuert nun direkt auf den Asteroiden zu, der sich im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter befindet. Nach dem Vorbeiflug am Mars analysierte das Flugteam die Funksignale zwischen dem Raumschiff und dem Deep Space Network (DSN) der NASA – dem weltweiten Kommunikationssystem der Behörde für interplanetare Raumfahrzeuge –, um zu bestätigen, dass sich Psyche auf der richtigen Flugbahn befand.

„Obwohl wir von unseren Berechnungen und unserem Flugplan überzeugt waren, war es dennoch spannend, das Doppler-Signal des DSN während des Vorbeiflugs in Echtzeit zu überwachen“, sagte Don Han, Leiter der Navigation für Psyche am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Wir haben bestätigt, dass der Mars dem Raumschiff einen Schub von 1.600 Kilometer pro Stunde verliehen und seine Bahnebene um etwa 1 Grad relativ zur Sonne verschoben hat. Wir sind nun auf Kurs für die Ankunft am Asteroiden Psyche im Sommer 2029.“

Einzigartiger Blick auf den Mars

In den Tagen vor und während der nahen Annäherung wurden alle Instrumente von Psyche zur Kalibrierung eingeschaltet, darunter die Kameras, Magnetometer sowie das Gamma- und Neutronenspektrometer. Die Begegnung mit dem Planeten bot der Mission einen wertvollen Probelauf für die Ankunft am Asteroiden Psyche; als Bonus gelang es ihr, Bilder vom Mars aus einer seltenen Perspektive aufzunehmen.

Da sich Psyche dem Mars aus einem hohen Winkel näherte, erschien der Planet in den Tagen vor der größten Annäherung als dünner Halbmond, beleuchtet durch das von seiner Oberfläche reflektierte Sonnenlicht. In den Aufnahmen des Multispektral-Bildgebers des Raumfahrzeugs erschien der Halbmond heller und erstreckte sich weiter um die Planetenscheibe herum als erwartet, was auf die starke Streuung des Sonnenlichts durch die staubige Atmosphäre des Planeten zurückzuführen war. Als Psyche vom nächtlichen Himmel des Mars in den Tag überging, nahm es um den Zeitpunkt der größten Annäherung herum eine schnelle Bilderserie der Oberfläche auf.

„Wir haben Tausende von Bildern von der Annäherung an den Mars sowie von der Oberfläche und der Atmosphäre des Planeten bei der größten Annäherung aufgenommen. Dieser Datensatz bietet uns einzigartige und wichtige Möglichkeiten, die Leistung der Kameras zu kalibrieren und zu charakterisieren sowie die frühen Versionen unserer Bildverarbeitungswerkzeuge zu testen, die für den Einsatz beim Asteroiden Psyche entwickelt werden“, sagte Jim Bell, Leiter des Psyche-Imager-Instruments an der Arizona State University (ASU) in Tempe. „Während das Raumfahrzeug nach dem Vorbeiflug seine Reise fortsetzt, werden wir den Rest des Monats über die Kalibrierungsaufnahmen des Mars fortsetzen, während er sich in die Ferne entfernt.“

Bell leitet außerdem die Mastcam-Z-Bildgebungsuntersuchungen im Team der Perseverance-Marsrover-Mission der NASA, die zu den mehreren Missionen gehörte, die während des Vorbeiflugs ergänzende Oberflächen- und Atmosphärenbilder sowie Navigationsdaten lieferten, um die Kalibrierungsbemühungen zu unterstützen. Zu den weiteren beteiligten Missionen zählen der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, der Orbiter 2001 Mars Odyssey und der Rover Curiosity sowie Mars Express und der ExoMars Trace Gas Orbiter der ESA.

Neben dem Bildgeber könnten frühe Kalibrierungsmessungen der Magnetometer von Psyche den Stoßwellenbereich des Mars erfasst haben, als das Raumfahrzeug den Planeten passierte. Das Team für das Gamma- und Neutronenspektrometer sammelte ebenfalls zügig Daten zur Kalibrierung des Instruments, indem es seine Messungen mit der umfangreichen Sammlung vorhandener Marsdaten verglich.

Auf zum Asteroiden Psyche

Nachdem der Mars nun im Rückspiegel liegt, wird das Raumschiff bald wieder sein solarelektrisches Antriebssystem nutzen, um direkt auf den Hauptasteroidengürtel zuzusteuern. Bei seiner Ankunft im August 2029 wird es sich in eine Umlaufbahn um den Asteroiden Psyche einfügen, von dem angenommen wird, dass er der Teilkern eines Planetesimal ist, also eines Bausteins eines frühen Planeten. In einer Reihe von kreisförmigen Umlaufbahnen, die um den Asteroiden Psyche – der an seiner breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 280 Kilometern hat – zunächst tiefer und dann höher verlaufen, wird das Raumschiff den Asteroiden kartografieren und wissenschaftliche Daten sammeln. 

Sollte sich der Asteroid als metallischer Kern eines uralten Planetesimalen erweisen, könnte er einen einzigartigen Einblick in das Innere von Gesteinsplaneten wie der Erde bieten.

„Wir haben den Vorbeiflug am Mars schon seit Jahren erwartet, aber nun ist er geschafft. Wir können dem Roten Planeten dafür danken, dass er unserem Raumschiff einen entscheidenden Schwung gegeben hat, um weiter ins Sonnensystem vorzudringen“, sagte Lindy Elkins-Tanton, die leitende Forscherin für die Psyche-Mission an der University of California in Berkeley. „Auf zum Asteroiden Psyche!“

Mehr über Psyche

Die Psyche-Mission wird von der ASU geleitet. Das JPL, eine Abteilung des Caltech in Pasadena, ist für das Gesamtmanagement der Mission, die Systemtechnik, die Integration und Erprobung sowie den Missionsbetrieb verantwortlich. Intuitive Machines in Palo Alto, Kalifornien, lieferte das Chassis für das Raumfahrzeug mit hochleistungsfähigem solarelektrischem Antrieb. Der Betrieb des Bildgebungsinstruments wird von der ASU geleitet, die bei der Konstruktion, Fertigung und Erprobung der Kameras mit Malin Space Science Systems in San Diego zusammenarbeitet.

Psyche ist die 14. Mission, die im Rahmen des Discovery-Programms der NASA ausgewählt wurde, das vom Marshall Space Flight Center der Behörde in Huntsville, Alabama, verwaltet wird. Das Launch Services Program der NASA mit Sitz im Kennedy Space Center der NASA in Florida war für den Start verantwortlich.

Weitere Informationen zur Psyche-Mission der NASA finden Sie unter: https://science.nasa.gov/mission/psyche/

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• Psyche-Mission auf Falcon Heavy (B1064.4/B1079.1/B1065.4)

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Quelle: NASA, 15. Dezember 2025

Bislang waren die Versuche, den Kontakt zum Raumfahrzeug wiederherzustellen, nicht erfolgreich.

Obwohl seit dem 4. Dezember keine Telemetriedaten mehr vom Raumfahrzeug empfangen wurden, konnte das Team im Rahmen einer laufenden Kampagne zur wissenschaftlichen Auswertung des Funkverkehrs einen kurzen Ausschnitt der Tracking-Daten vom 6. Dezember wiederherstellen. Die Analyse dieses Signals deutet darauf hin, dass sich das MAVEN-Raumschiff auf unerwartete Weise drehte, als es hinter dem Mars hervorkam. Darüber hinaus lässt die Frequenz des Tracking-Signals vermuten, dass sich die Umlaufbahn von MAVEN verändert haben könnte. Das Team analysiert weiterhin die Tracking-Daten, um die wahrscheinlichsten Szenarien zu verstehen, die zum Signalverlust geführt haben könnten. Die Bemühungen, den Kontakt zu MAVEN wiederherzustellen, werden ebenfalls fortgesetzt.
Die NASA arbeitet auch daran, die Auswirkungen der MAVEN-Anomalie auf die Oberflächenoperationen der NASA-Rover Perseverance und Curiosity zu mildern. Vier Orbiter auf dem Mars, darunter MAVEN, leiten die Kommunikation zur und von der Oberfläche weiter, um die Rover-Operationen zu unterstützen. Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA, Mars Odyssey und der ExoMars Trace Gas Orbiter der ESA (Europäische Weltraumorganisation) bleiben weiterhin in Betrieb. Für die nächsten zwei Wochen der geplanten Oberflächenoperationen organisiert die NASA zusätzliche Überflüge der verbleibenden Orbiter, und die Teams von Perseverance und Curiosity haben ihre täglichen Planungsaktivitäten angepasst, um ihre wissenschaftlichen Missionen fortzusetzen.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

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Quelle: ESA.

20. Dezember 2021 – Das James-Webb-Weltraumteleskop wurde in fast 30-jähriger Zusammenarbeit zwischen der ESA, der NASA und der kanadischen Weltraumagentur entwickelt, um Licht in die Ursprünge des Kosmos zu bringen.

Das Webb-Teleskop soll frühestens am 24. Dezember mit einer Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana starten. Es wird in einem direkten Tansfer zu seinem Zielorbit in mehr als 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde fliegen. Die 10-Meter-Antenne in Malindi, Kenia, ist Teil des kooperativen Bodenstations-Netzes der ESA namens Estrack und wird vom Boden aus den ersten Kontakt mit dem Weltraumteleskop herstellen und das wichtige „erste Signal“ erfassen.

Ein Signal sagt mehr als tausend Worte
Die erste Botschaft, die das Webb-Teleskop nach Hause schickt, wird als Spitze im Spektrum auf einem Monitor in der Bodenstation in Malindi erscheinen – quasi Webb’s „erste Worte“. Solche Radiowellen-Signale sind unsere einzige Möglichkeit, Kommandos zu senden und Daten zur Erde zu schicken.

Nach diesem ersten Signal wird eine Flut von weiteren Informationen gesendet, die den Flugingenieur*innen Auskunft über den Zustand des Raumfahrzeugs nach der Belastung durch den Start geben und es dem Team im Kontrollzentrum der ESA in Deutschland und dem Team der Italienischen Raumfahrtagentur (ASI) in Malindi ermöglichen, Kommandos und wichtige Missionsinformationen an das Webb-Missionskontrollzentrum der NASA weiterzuleiten.

Das globale Netz von Bodenstationen der ESA, Estrack, stellt diese wichtige Verbindung sicher. Mit einem Durchmesser von 10 Metern und einer relativ flexiblen Ausrichtung wird die Malindi-Station von der ESA in Zusammenarbeit mit ASI für die Start- und frühen Betriebsphasen einer Mission genutzt, bei denen sich eine Rakete oder ein Satellit noch recht schnell in Erdnähe am Horizont bewegen.

Die Station liegt in der Nähe des Äquators – wie auch der europäische Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana. Beim Start von diesem Ort aus erhalten die Raketen durch die dort herrschende schnellere Erdrotation einen zusätzlichen Schub.

Während das NASA-eigene System von Datenrelais-Satelliten in der Umlaufbahn – das Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS) – mit neu gestartete Missionen kommunizieren kann, können nur Bodenstationen wie die des Estrack-Netwerks der ESA und des entsprechenden Netzwerks der NASA den Webb-Flugingenieur*innen die wichtigen Informationen liefern, die am Starttag benötigt werden, nämlich sogenannte „Tracking-Daten“ wie Winkel-, Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessungen.

Vom Start bis zum L2
Etwa 23 Minuten nach dem Start wird die Ariane-5-Trägerrakete am Himmel über Malindi erscheinen, wobei sie über dem westlichen Horizont fliegt und weiterhin ihre wertvolle Fracht trägt. Nur fünf Minuten später trennt sich Webb von der Rakete und tritt seinen Alleinflug ins All an.

Anders als bei den meisten Missionen beginnt das Webb-Teleskop mit der Aussendung seines Signals nach dem Abwurf der Raketenverkleidung (des sog. Fairings), kurz vor der Abtrennung des Weltraumobservatoriums. Das bedeutet, dass das Estrack-Team der ESA bereits vor der Abtrennung von der Rakete mit dem Empfang von Signalen des Webb-Teleskops rechnen kann.

„Es kann sein, dass wir einige Minuten nach der Trennung des Raumfahrzeugs von der Ariane 5 das Signal kurzzeitig verlieren. Zu diesem Zeitpunkt schalten wir von der Verfolgung der Trägerrakete auf die Verfolgung des Weltraumteleskops um“, erklärt Daniel Firre, Leiter des Bodensegments der ESA.

„Die Malindi-Antenne hat sozusagen zwei Köpfe oder ‚Gehirne‘, von denen immer nur eines die Antenne steuern kann. Die jeweiligen Systeme erhalten ihre Befehle dann entweder vom Startbetreiber Arianespace oder vom Webb-Tracking-Computer. Um umzuschalten, halten wir die Antenne für ein paar Sekunden an und stecken das Kabel buchstäblich von einem Kontrollsystem auf das andere um, wobei die Bewegung für etwa 20 Sekunden unterbrochen wird.“

Ab dem Zeitpunkt der Trennung von der Raketen-Oberstufe wird Malindi drei Phasen der Kommunikation mit dem Raumfahrzeug haben; zunächst ist die ESA-Station in der ersten Stunde nach der Trennung in einer Art „Privatgespräch“ mit Webb. Danach schließt sich die Deep Space Antenna der NASA in Canberra an und Malindi dient als Backup. Wenn die Sonde von Canberra aus nicht mehr zu sehen ist, übernimmt Malindi noch einmal das Kommando, bevor die NASA-Station in Madrid weitermacht.

Immer ein Auge auf die Ariane 5
Auch nach der Abtrennung von Webb verfolgt die Station in Malindi weiterhin die Oberstufe der Ariane-Rakete, bis zu etwa einer Stunde und 20 Minuten nach dem Start. Die Antenne verfolgt die Rakete nicht primär – sie verfolgt in diesem Zeitraum Webb – allerdings schweben die beiden Objekte relativ nahe beieinander am Himmel. Da sich Webb in der Nähe der Raketenoberstufe befindet, verbleibt die Ariane bis zum Ende ihrer Mission innerhalb der „Antennenkeule“ von Malindi. Die Mission der Rakete endet mit der „vollständigen Entleerung des Raketenoberstufentanks“ – ganz im Sinne der globalen Richtlinien zur Vermeidung von Weltraummüll.

Vom Start bis zur Abtrennung, von der Signalerfassung bis zu den ersten wissenschaftlichen Daten, die von dieser außerordentlich spannenden Mission geliefert werden, ist die ESA dabei, um diese Mission zu unterstützen und dazu beizutragen, die geheimnisvollen Ursprünge des Kosmos zu ergründen.

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• James Webb Space Telescope (JWST) auf Ariane5 VA256

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Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Seit dem 4. Januar 2004 ist Opportunity auf dem Mars und hat schon so einiges überstanden. Gerade gilt es für den Rover, dessen ursprüngliche Einsatzdauer auf nur 90 Mars-Tage angesetzt war, im 15. Jahr seiner Mission auf dem roten Planeten eine neue Herausforderung zu meistern.

Ein planetarischer Staubsturm zwingt den Rover zu einer längeren Pause. Für die Wissenschaftler der NASA ist das nicht neu, schon 2007 gab es eine Unterbrechung durch einen Staubsturm. Allerdings veröffentlichte die NASA bereits Ende Juli 2018 ein Statement, dass der Staubsturm langsam nachlässt, aber noch ist der Rover stumm.

Durch Daten aus dem Orbit und vom Rover Curiosity, der für seine Stromversorgung nicht auf Sonnenenergie angewiesen ist, haben die Forscher der NASA eine Vorstellung vom Ausmaß der Verschleierung der Atmosphäre durch den Staubsturm. Sie können daher abschätzen wann der Rover wieder genügend Sonnenlicht bekommt, um über die Solarzellen die Akkumulatoren des Rovers laden zu können.

Das Ausmaß der Verschleierung wird in „Tau“ gemessen. Je kleiner der Tau-Wert ist, desto klarer ist die Atmosphäre. Ein durchschnittlicher Tau-Wert für den Standort von Opportunity auf dem Mars ist normalerweise 0,5. Die Forscher gehen davon aus, dass ein Wert von unter 2,0 notwendig ist, damit der Rover die Akkumulatoren wieder laden kann. Der letzte von Opportunity gemessene Wert war am 10. Juni 2018 10,8.
Man weiß, dass die Akkumulatoren des Rovers vor dem Sturm in recht gutem Zustand waren, so dass man zuversichtlich ist, dass sich der Rover wieder meldet.

Was kann man von der Erde aus tun?
Mehrmals pro Woche nutzen die Ingenieure das Deep Space Network (DSN) der NASA, um zu versuchen den Rover auf dem Mars zu „wecken“. Daneben durchsuchen Forscher des JPL (Jet Propulsion Laboratory) Radiosignale vom Mars nach Funksignalen des Rovers.

Wie reagiert der Rover auf dem Mars?
Der Rover kann auf Situationen wie sie der Staubsturm verursacht verschieden reagieren. Die Forscher der NASA sind auf folgende Szenarien vorbereitet:

• Der Rover versetzt sich in den Winterschlaf, da nicht mehr genug Sonnenlicht zum Laden der Akkumulatoren zur Verfügung steht. Dies ist der wahrscheinlichste Grund für den Kommunikationsausfall seit dem 10. Juli. Der Rover sollte selbständig erwachen, sobald wieder ausreichend Licht zur Verfügung steht.
• Seine Borduhr kann gestört sein, so dass der Rover nicht weiß wann es Zeit ist mit der Erde zu kommunizieren.
• Wenn der Rover lange Zeit nichts von der Erde gehört hat, kann es zu einem „Verbindungs-Fehler“ kommen. Eine Warnung, dass seine Kommunikationsausrüstung möglicherweise nicht funktioniert. Bei dieser Fehlermeldung beginnt Opportunity eine Diagnose seiner Systeme und versucht auf verschiedenen Wegen, mit der Erde zu kommunizieren.

Wenn sich der Rover wieder meldet, wird das Team der NASA erst einmal so viele Daten wie möglich über seinen Zustand sammeln, in der Hoffnung, daß er den Sturm gut überstanden hat. Dazu können mehrere Übertragungen vom Mars notwendig sein, bis ein vollständiges Bild vorliegt und man weiß, ob die Kapazität der Akkumulatoren z.B. durch eine möglicherweise zu tiefe Entladung abgenommen hat.

Bis sich der Rover meldet bleibt aber alles eine Spekulation. „Er hat sich als bemerkenswert widerstandsfähiger Rover erwiesen“, sagte NASA-Manager Jim Watzin. Raumfahrer Net drückt die Daumen.

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• Opportunity & Spirit

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Ein langer Weg zur Erde
Rund 5,5 Milliarden Kilometer legten die Daten auf ihrem Weg von der Sonde zu Erde zurück. Von New Horizons´ 2,1-m-Parabol-Hochgewinnantenne (High Gain Antenna, HGA) ausgestrahlt und mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs benötigten sie für die Strecke eine Zeit von rund fünf Stunden und acht Minuten.

Die letzten Datenpakete mit vom bildgebenden Instrument Ralph/LEISA gesammelten Informationen erreichten das Johns Hopkins Labor für angewandte Physik (Applied Physics Laboratory, APL) in Laurel im US-amerikanischen Bundesstaat Maryland um 11:48 Uhr MESZ am 25. Oktober 2016. Als Empfangsantenne für die Daten vom Infrarotspektrometer LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) kam eine des US-amerikanischen Tiefraumnetzwerks (Deep Speace Network, DSN) bei Canberra in Australien zum Einsatz.

Aus dem Pluto-Charon-System gelangten damit zum jetzigen Zeitpunkt insgesamt über 50 Gigabyte Informationen zur Erde. Sie wurden von New Horizons in einem Zeitraum von rund 15 Monaten zur Erde übertragen. Zu über 400 verschiedenen wissenschaftlichen Fragestellungen wurden Daten erfasst, die es jetzt auszuwerten gilt. Die Daten dürften in jeder Hinsicht einzigartig sein, insbesondere auch angesichts der Tatsache, dass heute überhaupt nicht abzusehen ist, wann wieder ein von der Erde geschicktes Raumfahrzeug im Pluto-Charon-System arbeiten wird.

Das Wichtigste zuerst
Wegen der hohen Vorbeifluggeschwindigkeit am Pluto-Charon-System, und weil man nur einen Versuch hatte, wurde New Horizons darauf programmiert, in kurzer Zeit so viel Daten aufzuzeichnen wie möglich. Dabei entstand eine Datenmenge, von der man annehmen musste, dass sie mehr als das einhundertfache der Menge betragen würde, die sich vor einem Weiterflug übertragen lassen würde.

Es war Aufgabe der Sonde, die mit der höchsten Priorität zu behandelnden Daten auszuwählen und zügig vor und sehr bald nach der größten Annäherung an das Pluto-Charon-System Richtung Erde auszustrahlen. Mit der Übertragung der verbliebenen – größeren – Restdatenmenge begann New Horizons im September 2015. Alice Bowman (Mission Operations Manager, MOM) vom Missionsbetrieb beim APL freut sich offensichtlich sehr über das erzielte Ergebnis. Sie wird von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) mit folgenden Worten zitiert: „Wir haben unseren Topf voll Gold“. New Horizons hat seine Primärmission erfolgreich absolviert!

Bereits ausgewertete Daten sorgten bereits für interessante Erkenntnisse: In der außerordentlich dünnen Atmosphäre von Pluto könnte es Wolken geben. Möglicherweise handelt es sich bei dem gesichteten Phänomen aber auch um einen Art Nebel – oder etwas ganz anderes. Gleichzeitig sind die Verluste von Plutos Atmosphäre um den Faktor von etwa 100 geringer als vor dem Einsatz von New Horizons erwartet.

Geologische, wahrscheinlich auf Konvektion zurückgehende Aktivität sorgt für Veränderung in der Oberflächengestalt von Pluto. Dabei steigt Material von unten an die Oberfläche des Kleinplaneten. Ein riesiges annähernd herzförmiges Gebiet an der Oberfläche Plutos ist möglicherweise Folge solcher Aktivität.

Auf Plutos Begleiter Charon wurde in einem Canyon ein Phänomen beobachtet, bei dem es sich um alte Hangrutschungen handeln könnte. Auf Pluto fand man bisher keine Anzeichen für vergleichbare Hangrutschungen. Beide Himmelskörper kreisen um ein gemeinsames Baryzentrum. Methan aus Plutos Atmosphäre wird von Charon gravitationsbedingt eingefangen. In Charons Polregionen entsteht durch die Bestrahlung von Methaneis mit Sonnenlicht bzw. dessen UV-Anteil Tholin, welches auf Charon rötlich erscheinende Flächen hervorruft. Diese Flächen werden sichtbar, weil tauendes Methan sich nach einem über einhundert Jahre dauernden Winter nicht dauerhaft an der Oberfläche halten kann, die schweren Tholin-Moleküle aber schon.

Es gibt noch viel zu entdecken
Bevor die beiden digitalen, jeweils rund acht Gigabyte fassenden Datenaufzeichnungsgeräte an Bord von New Horizons vor der Speicherung neuer Daten gelöscht werden, wird man sie auf ihre Zuverlässigkeit hin überprüfen. Die nächste Beobachtungsaufgabe für New Horizons steht bereits fest – und ist rund 1,6 Milliarden Kilometer entfernt von Plutos Orbit um die Sonne. Am 1. Januar 2019 soll New Horizons einen kleinen, 2014 MU69 genannten, am 28. Juni 2014 im Rahmen der Suche nach einem geeigneten Ziel entdeckten Himmelskörper im Kuipergürtel in nur rund 3.000 Kilometern Abstand passieren (der geringste Abstand zwischen Pluto und der Sonde betrug etwa 12.500 Kilometer).

Beim Vorbeiflug an 2014 MU69 mit einem vermuteten Durchmesser zwischen 20 und 40 Kilometern will man im Rahmen der KEM für Kuiper Belt Extended Mission genannten Missionserweiterung Daten sammeln. Das Objekt könnte Überbleibsel der sogenannten primordialen Staub- und Gasscheibe sein, aus der sich unser Sonnensystem vor etwa 4,55 Milliarden Jahren gebildet hat. Dafür sprechen teleskopische Beobachtungen im Bereich des (für den Menschen) sichtbaren Lichts. Die Masse von 2014 MU69 liegt nach aktuellen Abschätzungen im Bereich des tausendfachen des Kometen 67P / Tschurjumow-Gerassimenko – etwa einem Zehntausendstel der Masse Plutos.

Im sogenannten Kuipergürtel gibt es nach aktuellem Forschungsstand vermutlich einige 100.000 Objekte, die sich im Sonnensystem außerhalb der Neptunbahn in Entfernungen zwischen 30 bis 50 Astronomischen Einheiten bewegen (eine Astronomische Einheit (AE) ist der mittlere Abstand zwischen Erde und Sonne, rund 149,6 Millionen Kilometer). Die Objekte werden daher als Kuiper-Belt-Objects (KBOs) bezeichnet.

Kurs gesetzt, Mission genehmigt
Zunächst bis 2021 ist der Betrieb von New Horizons finanziert. Ende Juni 2016 hatte die NASA grünes Licht für die Missionserweiterung bekommen. Notwendige Anpassungen ihrer Flugbahn hatte New Horizons bereits vorher abgeschlossen. Im Oktober 2015 begannen die Manöver, die die Sonde schließlich im November 2015 auf Kurs Richtung 2014 MU69 brachten. Die entsprechenden Triebwerkseinsätze erfolgten am 22., 25. und 28. Oktober 2015 sowie am 4. November 2015 und sorgten zusammen für eine Geschwindigkeitsänderung um rund 206 Kilometer pro Stunde.

Wenn beim Flug Richtung 2014 MU69 alles gut geht, und New Horizons dann wie bisher betriebsfähig ist, könnte Ende September 2018 eine 100 Tage dauernde Phase wissenschaftlicher Untersuchungen des KBOs beginnen, die bis in die erste Januarwoche 2019 andauern soll. Die Übertragung der dabei erfassten Daten zur Erde wird voraussichtlich rund 20 Monate dauern und Ende des Jahres 2020 abgeschlossen werden.

Alan Stern, Leiter der New-Horizons-Forschungsgruppe am US-amerikanischen Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im Bundesstaat Colorado, hatte mitgeteilt, dass man New Horizons im Dezember 2016 abschalten werde, wenn die Missionserweiterung nicht genehmigt werden würde. Dazu aber wird es zur Freude der Wissenschaftler und einer interessierten Öffentlichkeit jedoch so bald nicht kommen. Blicken wir gespannt nach vorne und freuen wir uns auf Daten aus dem Kuipergürtel!

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, NASA, The Planetary Society.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile fast neuneinhalb Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Am frühen Abend des 4. Juli 2015 – und somit fast genau zehn Tage vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – durchlebte das für die Kontrolle der Raumsonde verantwortliche Team am Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland jedoch einige Schrecksekunden.

New Horizons übermittelt seine bisher gesammelten Daten derzeit in regelmäßigen Abständen an ihr Kontrollzentrum. Um 19:54 MESZ verlor das Team jedoch den Kontakt zu der Raumsonde. Erst um 21:15 MESZ konnte das Deep Space Network (kurz „DSN“) der NASA wieder Signale von New Horizons empfangen und diese an das Kontrollzentrum der Raumsonde weiterleiten.

Sicherheitsmodus
Erste Analysen ergaben, dass das autonom arbeitende Diagnoseprogramm der Raumsonde offenbar ein unvorhergesehenes Computerproblem registriert hat. Dies führte dazu, dass die Betriebssoftware von New Horizons – wie für derartige Fälle vorgesehen – von dem Hauptcomputersystem auf das redundante „B-Side“-Computersystem umschaltete, welches als Backupsystem fungiert. Bedingt durch diesen Wechsel versetzte sich New Horizons zudem in einen abgesicherten Betriebsmodus. Anschließend nahm die Raumsonde die Kommunikation wieder auf und begann mit der Übertragung von Telemetriedaten, welche in diesem Zusammenhang aufgezeichnet wurden.

Diese Daten zeigten, dass sich die Raumsonde – abgesehen von dem Computerproblem – offenbar nach wie vor in einem guten Allgemeinzustand befindet. Eine noch in der vergangenen Nacht einberufene Expertengruppe ist derzeit damit beschäftigt, die Ursache für die Umschaltung auf das „B-Side“-System zu ergründen und einen Plan für die Wiederaufnahme des regulären Betriebes zu erstellen. Aufgrund der langen Signallaufzeiten – New Horizons befindet sich mittlerweile in einer Entfernung von rund 4,76 Milliarden Kilometern zur Erde und Radiosignale benötigen für die Überbrückung dieser Distanz mehr als 4,4 Stunden – wird es jedoch mindestens einen Tag dauern, bis die Raumsonde ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen und das wissenschaftliche Arbeitsprogramm fortsetzen kann.

Vorläufig keine wissenschaftlichen Daten
Gegenwärtig steht New Horizons mit der DSN-Station bei Canberra/Australien in Verbindung und überträgt weitere Daten. In dem derzeitigen abgesicherten Betriebsmodus sind die Funktionen der Raumsonde jedoch auf ein notwendiges Minimum reduziert. Wissenschaftliche Daten werden in dieser Zeit dagegen nicht gesammelt. Zumindestens für die aufzunehmenden Fotos von Pluto und seinen Monden hat dies derzeit keine signifikanten Auswirkungen, da das ‚Arbeitsprogramm‘ der Raumsonde für den gesamten gestrigen Tag keine weiteren Fotoaufnahmen vorsah. Am heutigen Tag sollten dagegen einige Fotos angefertigt werden, auf welche die Wissenschaftler jetzt allerdings verzichten müssen. Auch für den 6. Juli ist lediglich eine einzige Aufnahme vorgesehen.

Unabhängig von dem derzeitigen Problem wird der Vorbeiflug von New Horizons am Pluto zumindestens aus technischer Sicht wie vorgesehen erfolgen, da bis zu dem Encounter keine weiteren Kurskorrekturmanöver durchgeführt werden müssen. Für diesen Vorbeiflug ist die Raumsonde von vornherein so programmiert, dass sie sich in den neun Tagen rund um den eigentlichen Flyby beim Auftreten von unvorhergesehenen technischen Problemen nicht in einen Sicherheitsmodus versetzen wird.

Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 10,4 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ‚Treffpunkt‘ mit Pluto dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,8 Kilometern pro Sekunde an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, SwRI, The Planetary Society. Vertont von Peter Rittinger.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile mehr als neun Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Bereits am 15. Januar 2015 – und somit sechs Monate vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – begann dabei eine systematische Beobachtungskampagne des Zwergplaneten und seiner Monde. Erst kürzlich zeigten sich dabei auf den Aufnahmen der LORRI-Kamera Hinweise darauf, dass zumindestens einer der Pole des Pluto von einer Kappe aus gefrorenem Stickstoff bedeckt sein könnte (Raumfahrer.net berichtete).

Die Monde des Pluto
Bereits seit längerem war die LORRI-Kamera zudem in der Lage, drei der derzeit fünf bekannten Monde, welche den Zwergplaneten umkreisen, abzubilden. Der größte und zugleich innerste der Plutomonde, der etwa 1.212 Kilometer durchmessende Mond Charon, wurde von der LORRI-Kamera bereits erstmals im Juli 2013 fotografiert. Erheblich komplizierter gestaltete sich dagegen die Abbildung der beiden deutlich kleineren Monde Hydra (geschätzter Durchmesser zwischen 61 und 167 Kilometern) und Nix (geschätzter Durchmesser zwischen 46 und 137 Kilometern), welche aufgrund ihrer geringen Größen und der damit verbundenen niedrigen Helligkeit von lediglich 22,96 beziehungsweise 23,41 mag erst im Jahr 2005 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble entdeckt wurden.

Trotzdem konnten auch diese beiden Monde im Juli 2014 beziehungsweise im Januar 2015 erstmals mit dem LORRI-Kamerasystem abgebildet werden (Raumfahrer.net berichtete). Die noch kleineren Plutomonde Kerberos (zehn bis 40 Kilometer Durchmesser) und Styx (sieben bis 25 Kilometer), welche erst in den Jahren 2011 beziehungsweise 2012 ebenfalls mit dem Hubble Space Telescope entdeckt wurden, waren dagegen zunächst zu lichtschwach, um ebenfalls mit der LORRI-Kamera erfasst zu werden. Dies beiden kleinsten der bisher entdeckten Plutomonde sind nochmals deutlich lichtschwächer als Nix und Hydra.

Diese Situation hat sich jedoch mittlerweile aufgrund der zunehmenden Annäherung der Raumsonde New Horizons an ihr Ziel geändert. Auf verschiedenen Aufnahmen, welche von der LORRI-Kamera zwischen dem 25. April und dem 1. Mai 2015 aus einer Entfernung von etwa 88 Millionen Kilometern angefertigt wurden, sind jetzt auch diese beiden Monde erkennbar. Die für die Erstellung der Aufnahmen verantwortlichen Wissenschaftler verwendeten hierzu eine spezielle Technik, bei der zunächst jeweils fünf über je zehn Sekunden belichtete Einzelaufnahmen überlagert und anschließend bearbeitet wurden. Durch diese Prozessierung entstand auch der in den Aufnahmen erkennbare Blooming-Effekt, durch den der Zwergplanet Pluto und der unmittelbar rechts von diesem gelegene Mond Charon überbelichtet und ‚verzerrt‘ erscheinen.

Zeitnahe Freigabe der Aufnahmen
Die bei dieser Beobachtungskampagne angefertigten Aufnahmen finden Sie auch auf dieser Internetseite des Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland, von wo aus die Raumsonde kontrolliert wird. Die dort veröffentlichten Aufnahmen sind allerdings nicht nachträglich bearbeitet oder kalibriert und zeigen somit lediglich die Originalaufnahmen, welche dabei zudem nur in dem verlustbehafteten JPEG-Format dargestellt werden. Allerdings werden hier neben allgemeinen Informationen zu der Entfernung zu dem abgebildeten Zielobjekt, dem Aufnahmezeitpunkt und der Belichtungszeit auch kurze Beschreibungen zu dem jeweiligen Foto veröffentlicht. Auch weiterhin sollen auf dieser Internetseite die zukünftig anzufertigenden Aufnahmen der LORRI-Kamera der interessierten Öffentlichkeit innerhalb von lediglich maximal 48 Stunden zur Verfügung gestellt werden.

Datenübertragung zwecks ‚Housekeeping‘
Beginnend mit dem heutigen Tag wird die Raumsonde New Horizons ihre Fotokampagne des Pluto und seiner Monde jedoch zunächst erst einmal unterbrechen, denn während der kommenden 14 Tage wird die Hauptantenne der Raumsonde – eine 2,1 Meter durchmessende Parabol-Hochgewinnantenne – direkt auf die Erde gerichtet sein. Diese Orientierung der Raumsonde im Weltall erlaubt es, die im Verlauf der vergangenen Wochen gesammelten Daten mit einer möglichst effizienten Übertragungsrate an das Deep Space Network (kurz „DSN“) der NASA zu übermitteln und so den Speicherbereich des Bordcomputers für zukünftig zu gewinnende Bildaufnahmen und Messdaten zu leeren. In den kommenden Tagen dürften somit auch weitere Aufnahmen auf der zuvor erwähnten Internetseite des JHU/APL veröffentlicht werden.

Suche nach weiteren Monden und einem eventuellen Ringsystem
Am 28. Mai 2015 wird die LORRI-Kamera dann erneut auf den Pluto gerichtet und von diesem Tag an bis unmittelbar nach dem Pluto-Vorbeiflug fast täglich neue Aufnahmen von dem Zwergplaneten und von dessen Monden anfertigen, welche dabei eine immer höhere Auflösung erreichen werden. Durch diese Aufnahmen erhoffen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler zunächst bessere Angaben bezüglich der Durchmesser, der Bahnparameter und der Rotationsperioden der verschiedenen Monde des Pluto. Speziell die bisher zur Verfügung stehenden Parameter der vier kleineren Monde sind diesbezüglich immer noch mit großen Unsicherheiten behaftet. Durch genauere Angaben können zum einen die für die nächsten Monate vorgesehenen Beobachtungssequenzen dahingehend optimiert werden, dass dabei ein maximaler wissenschaftlicher Output ermöglicht wird.

Zusätzlich sollen diese Aufnahmen jedoch auch genutzt werden, um in der Umgebung des Pluto nach weiteren, bisher unbekannten Monden zu suchen und zu ergründen, ob der Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist, denn nicht nur die Gasplaneten unseres Sonnensystems, sondern auch verhältnismäßig kleine planetare Objekte können offensichtlich von solchen aus Staubpartikeln und Eiskristallen bestehenden Ringen umgeben sein (Raumfahrer.net berichtete). Sollte dies auch bei Pluto der Fall sein, so könnte dies eine ernsthafte Gefahr während der Durchführung des Pluto-FlyBys darstellen. Eine auf die eventuelle Existenz eines solchen Ringsystems im Bereich des Pluto bezogene Studie wurde zum Beispiel im Jahr 2014 von P. M. Pires dos Santos et al. veröffentlicht.

New Horizons wird den Pluto am 14. Juli 2015 mit einer Geschwindigkeit von etwa 14 Kilometern pro Sekunde beziehungsweise 50.400 Kilometern pro Stunde passieren. Sollte die Raumsonde dabei unvorhergesehenerweise mit Staubpartikeln kollidieren, so würde dies sehr wahrscheinlich bereits dann zu ernsthaften Beschädigungen oder eventuell sogar zu einem Totalverlust der Mission führen, wenn diese Partikel lediglich über Durchmesser von wenigen Millimetern verfügen. Durch eine rechtzeitige Entdeckung von solchen den Zwergplaneten umgebenden Ringen oder von kleineren Monden wäre es jedoch noch bis zum 4. Juli 2015 möglich, die derzeit für den Pluto-Vorbeiflug vorgesehene Flugbahn abzuändern und trotzdem die vorgesehenen Untersuchungen durchzuführen.

Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 71,8 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ‚Treffpunkt‘ mit Pluto dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,79 Kilometern pro Sekunde an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Am gestrigen Abend passierte der Asteroid 2004 BL86 unseren Heimatplaneten gegen 17:19 MEZ in einem sicheren Abstand von 1,2 Millionen Kilometern. Diese Gelegenheit wurde genutzt, um Radaraufnahmen von dem Himmelskörper anzufertigen (Raumfahrer.net berichtete).

Die Auswertung der ersten Radarbilder, welche mit der normalerweise für die Kommunikation mit Raumsonden genutzten 70-Meter-Antenne ‚DSS-14‘ des Deep Space Network (kurz „DSN“) der NASA in Goldstone/Kalifornien angefertigt wurden, zeigen, dass der Asteroid eine annähernd kugelförmige Form aufweist und über einen Durchmesser von rund 325 Metern verfügt. Er ist somit kleiner als zuvor angenommen. Anhand der Helligkeit des Objektes gingen die Astronomen ursprünglich von einem Durchmesser von etwa 500 Metern aus.

Außerdem zeigte sich, dass der Asteroid 2004 BL86 von einen weiteren Objekt begleitet wird, welches über einen Durchmesser von etwa 70 Metern verfügt. Diese Entdeckung bestätigt die früheren Beobachtungen der Astronomen Joe Pollock und Petr Pravec, welche die Existenz eines den Asteroiden umkreisenden Mondes bereits zuvor aus der Auswertung von Lichtkurvenbeobachtungen abgeleitet hatten. Etwa 16 Prozent aller bisher entdeckten erdnahen Asteroiden, welche über Durchmesser von mehr als 200 Metern verfügen, werden von einen oder sogar von zwei kleineren Monden begleitet.

Die am gestrigen Tag angefertigten Radarbilder verfügen über eine Auflösung von etwa vier Metern pro Pixel. Die 70-Meter-Antenne des Goldstone-Komplexes wird die Beobachtung des Asteroiden 2004 BL86 noch bis zum 1. Februar fortsetzen. Außerdem sind für den heutigen und morgigen Tag noch weitere Beobachtungen mit den Radioteleskopen in Arecibo und Green Bank vorgesehen. Unter anderem soll durch die dabei zu gewinnenden Daten die exakte Flugbahn berechnet werden, auf der sich der Asteroid um die Sonne bewegt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Seit ihrem Start am 19. Januar 2006 hat die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons auf ihrem Weg zu dem Zwergplaneten Pluto, welcher am 14. Juli 2015 erreicht und im Rahmen eines Fly-By-Manövers passiert werden soll, mittlerweile eine Distanz von mehr als 4,976 Milliarden Kilometern zurückgelegt. Fast zwei Drittel dieser Zeit, nämlich 1.873 Tage, befand sich die Raumsonde dabei in einem Hibernations-Modus – einem speziellen ‚Schlafmodus‘, in dem sämtliche nicht für den Betrieb der Sonde zwingend benötigten Instrumente und Systeme deaktiviert waren.

Eine Ausnahme stellte dabei lediglich das „Venetia Burney Dust Counter“-Experiment dar. Hierbei handelt es sich um ein Instrument zur Untersuchung von kosmischen Staubpartikeln entlang der gesamten Flugroute der Raumsonde, welches die auftreffenden Partikel zählt und zugleich deren Masse bestimmen kann. Das Venetia-Experiment ist das einzige der sieben von New Horizons mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente, welches während der meisten Zeit des Fluges aktiv ist und Daten sammelt.

Während der 18 einzelnen Hibernations-Phasen, welche jeweils zwischen 36 und 202 Tage andauerten, wurde von der Raumsonde lediglich einmal pro Woche ein kurzes Zustandssignal an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt, welches den für den Betrieb von New Horizons zuständigen Technikern und Ingenieuren vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland Aufschluss über den allgemeinen Gesamtzustand der Raumsonde gaben.

Zudem wurde die Raumsonde während der letzten Jahre in regelmäßigen Abständen für jeweils mehrere Wochen aus diesem Schlaf-Modus ‚aufgeweckt‘, um die Software der Raumsonde mit Updates zu versehen und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchzuführen. Zugleich wurden bei diesen als „Annual Checkouts“ (kurz „ACO“) bezeichneten Gelegenheiten die während der vorherigen Monate von dem Dust Counter Experiment gesammelten Daten sowie ausführliche Telemetriewerte der Sonde an das Kontrollzentrum übermittelt. Zusätzlich wurden diese Wachphasen dazu genutzt, um die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen Hardware-Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung und Kalibrierung zu unterziehen. Der letzte dieser ACOs begann am 15. Juli 2014 und endete sechs Wochen später am 29. August. Seitdem befand sich New Horizons erneut in einem Schlafmodus.

Die letzte ‚Schlafphase‘ ist beendet
Diese Phasen des zeitweiligen ‚Tiefschlafs‘ sind jetzt jedoch beendet. Am Abend des 6. Dezember 2014 ‚erwachte‘ New Horizons zum letzten Mal vor dem Erreichen des Pluto um 21:00 MEZ aufgrund einer bereits im August 2014 an die Raumsonde übermittelten Kommandosequenz aus dem Hibernations-Modus. Rund 90 Minuten später wurde von der Raumsonde ein spezielles Signal in Richtung Erde abgesetzt, welches den erfolgten Aufwachvorgang und den damit verbundenen Übertritt in den aktiven Betriebsmodus bestätigte. Zu diesem Zeitpunkt befand sich New Horizons in einer Entfernung von mehr als 4,7 Milliarden Kilometern zur Erde. Bedingt durch diese Entfernung benötigte das entsprechende Signal etwa vier Stunden und 26 Minuten, um zunächst von der 70-Meter-Antenne DSS-43 des Deep Space Network bei Canberra/Australien empfangen zu werden. Um 03:53 MEZ am 7. Dezember wurde der Eingang dieses Signal dann auch von den Mitarbeiter des New Horizons-Kontrollzentrums am JHU/APL offiziell bestätigt.

Fünf Wochen ausführliche Tests
Obwohl sich New Horizons zu diesem Zeitpunkt immer noch rund 260 Millionen Kilometer von Pluto entfernt befand markierte dieses Ereignis zugleich auch den Beginn des eigentlichen Höhepunktes der Mission – den am 14. Juli 2015 erfolgenden Vorbeiflug der Raumsonde an dem Zwergplaneten. Die eigentliche wissenschaftliche Beobachtungskampagne des Pluto und seiner derzeit fünf bekannten Monde beginnt offiziell am 15. Januar 2015. Ab diesem Tag beginnen die sieben Instrumente der Raumsonde mit der systematischen Untersuchung des Pluto-Systems.

Zunächst sollen jedoch in den kommenden Tagen die aktuellen Navigations- und Telemetriedaten ausgewertet werden, wodurch sich für die an dieser Mission beteiligten Ingenieure ein Gesamteindruck über den allgemeinen Zustand der Raumsonde ergeben wird. Im Anschluss daran werden die verschiedenen Systeme und Instrumente der Raumsonde über mehrere Wochen hinweg weiteren ausführlichen Tests unterzogen. Im Rahmen dieser Überprüfungen wird unter auch erneut die komplette Kommandosequenz getestet, welche im kommenden Sommer während des Pluto-Vorbeifluges für die Steuerung der Raumsonde verantwortlich ist und die den Einsatz der Instrumente koordiniert.

Zudem soll in den kommenden Wochen ermittelt werden, ob New Horizons eventuell ein weiteres Kurskorrekturmanöver durchführen muss, um den Pluto am 14. Juli in der gewünschten Entfernung zu passieren. Die Auswertung der Daten über den gegenwärtigen Verlauf der Flugbahn führte im vergangenen Sommer zu dem Ergebnis, dass ein weiteres Korrekturmanöver – wenn überhaupt – wahrscheinlich frühestens im März 2015 notwendig sein wird.

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

Am 15. November 2014 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 00:04 MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 4,36 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 211. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 33,1 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses erneut 39 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 210“ lautet, insgesamt 30 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 10. Dezember vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Sonnenkonjunktion
In den nächsten Tagen wird jedoch die Kommunikation zwischen der Erde und der Raumsonde Cassini zunächst erst einmal nur noch sehr stark eingeschränkt möglich sein. Der Grund hierfür ist eine in diesen Tagen erfolgende „Sonnenkonjunktion“. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Saturn von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und der in einer Umlaufbahn um den Saturn operierenden Raumsonde stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und der Raumsonde hin und her gesandt werden, zu sehr stört.

Augrund der dadurch bedingten Begrenzung der Datenübertragungsraten wird Cassini in dem Zeitraum zwischen dem 16. und dem 20. November keine wissenschaftlichen Untersuchungen des Saturn oder von dessen Monden durchführen. Allerdings wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler diese Zeit dazu nutzen, um mit dem auf dem Kommunikationssystem der Raumsonde basierenden Radio Science Subsystem (RSS) den Einfluss zu studieren, welchen die Sonnenstrahlung auf die in mehreren Wellenbereichen ausgesandten Radiosignale von Cassini ausübt. Durch die Verzerrungen der Radiosignale sollen so zum Beispiel Erkenntnisse über den aktuellen Elektronengehalt in der Sonnenkorona gewonnen werden.

Wetterbeobachtungen auf dem Titan
Die erste ISS-Beobachtungssequenz nach dem Ende der gegenwärtigen Sonnenkonjunktion wird am 22. November den Saturnmond Titan zum Ziel haben. Hierbei soll die Weitwinkelkamera des ISS-Kameraexperiments den Titan aus einer Distanz von 5,17 Millionen Kilometern abbilden und dabei auf dessen nördlichen Hemisphäre nach markanten Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der dichten Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert. Bis zum 4. Dezember sind weitere fünf derartige Beobachtungen vorgesehen.

Kleine Monde
Für den 23. November sind diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen werden am 25. und 29. November sowie am 4., 5. und 21. Dezember erfolgen.

Am 24. November wird die ISS-Kamera schließlich aus einer Entfernung von etwa 9,81 Millionen Kilometern den Saturnmond Albiorix abbilden. Außer dessen Bahndaten, seinem Durchmesser von etwa 23 Kilometern und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. In Kombination mit den bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll bei dieser Beobachtungskampagne die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, dessen Rotationsdauer zu bestimmen. Eine weitere Albiorix-Beobachtungskampagne ist für den 26. November vorgesehen.

Periapsis
Am 8. Dezember 2014 wird Cassini um 22:22 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 211, erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 597.910 Kilometern passieren. Zu diesem Zeitpunkt soll eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu genutzt werden, um verschiedene Regionen der Saturnatmosphäre und der Ringe des Saturn ‚abzutasten‘. Ein spezielles Augenmerk wird dabei auf die Südpolregion des Saturn gerichtet. Die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler erhoffen sich dadurch weitere Erkenntnisse über eventuell zu diesem Zeitpunkt dort befindliche Polarlichter.

Der Titan-Vorbeiflug T-107
Zwei Tage später, am 10. Dezember 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 211. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 23:27 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 970 Kilometern passieren. Die mit diesem 108. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-107“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung.

Das hierbei zum Einsatz kommende Composite Infrared Spectrometer (CIRS) wird den Titan dabei mehrfach im mittleren und fernen Infrarotbereich abtasten. Die so gewonnenen Daten dienen der Bestimmung der aktuellen Temperaturen innerhalb der Atmosphäre dieses Mondes und sollen auch dabei helfen, dort eventuell durch den derzeitigen Jahreszeitenwechsel bedingte Veränderungen in deren chemischen Zusammensetzung zu erkennen. Zeitgleich wird auch die ISS-Kamera den Titan abbilden. Das aus 15 Einzelbilder bestehende Mosaik wird verschiedene Oberflächenstrukturen wie zum Beispiel die ausgedehnten Dünenfelder Tsegihi, Senkyo, Aztlan und Fensal und den Impaktkrater Nath umfassen.

Während der neun Stunden der dichtesten Annäherung von Cassini an den Titan gilt das Interesse der beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure der Atmosphäre des Titan. Zu diesem Zweck wird die Hauptantenne der Raumsonde während dieser Phase des Vorbeifluges direkt auf die Erde ausgerichtet sein und ein stabiles Radiosignal absetzen, welches nach dem Durchdringen der Titanatmosphäre – und einer dadurch bedingten leichten Veränderung, welche sich unter anderem durch eine Dopplerverschiebung dieses Signals bemerkbar macht – von den Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA empfangen werden wird. Die so gewonnenen Daten können anschließend mit zeitgleich erfolgenden Messungen eines weiteren Instruments der Raumsonde, dem Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), abgeglichen werden.

Durch die Auswertung der im Rahmen dieser Kampagne ausgestrahlten Radiosignale und dem Vergleich mit den entsprechenden INMS-Daten wollen die Wissenschaftler die gegenwärtige Temperatur und Dichte der oberen Schichten der Saturnatmosphäre ermitteln. Hierbei soll auch ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Saturn gewonnen werden.

Zudem erhoffen sich die für die Steuerung der Raumsonde verantwortlichen Mitarbeiter des Cassini-Navigationsteams vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA weitere Erkenntnisse darüber, inwieweit die Raumsonde bei einem dichten Vorbeiflug an dem Titan durch dessen selbst noch in einer Höhe von fast 1.000 Kilometern vorhandenen und ‚deutlich spürbaren‘ Atmosphäre abgebremst wird. Vergleichbare Messungen haben zu unterschiedlichen und teilweise deutlich voneinander abweichenden Resultaten geführt. Eine möglichst genaue Kenntnis dieses Effektes ist jedoch nötig, um zukünftige Vorbeiflüge der Raumsonde an dem Titan mit der dafür notwendigen Genauigkeit im Detail planen zu können.
Während der Endphase des Titan-Vorbeifluges T-107 wird schließlich ein weiteres Instrument, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Das VIMS soll hierbei speziell nach Reflektionen des Sonnenlichts Ausschau halten, welche ihren Ursprung auf den Oberflächen von einigen der größeren mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen auf der Titanoberfläche haben, die sich über größere Bereiche von dessen nördlichen Hemisphäre erstrecken. Das UVIS-Spektrometer soll zudem die Stickstoffemissionen untersuchen, welche sich in einer Höhe von etwa 800 Kilometern über der Oberfläche des Titan konzentrieren.

Der Phoebe-Ring, weitere Monde und der Saturn
Am 14. Dezember wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Hierbei soll auf den Aufnahmen der Weitwinkelkamera WAC der Schatten erkennbar sein, welcher der Saturn auf diesen Ring wirft.

Weitere Beobachtungen werden am 15. und am 22. Dezember die äußeren Saturnmonde Loge und Thrymr zum Ziel haben. Wie bereits am 24. November bei dem Mond Albiorix sollen auch diese aus Entfernungen von 17,3 beziehungsweise 11,4 Millionen Kilometern durchzuführenden Beobachtungssequenzen dazu dienen, deren Rotationsdauer sowie die Orientierung der Rotationsachsen zu ermitteln.

Am 17. Dezember steht zudem der Saturn auf dem Beobachtungsplan. Hierbei sollen auch hier – vergleichbar mit entsprechenden Beobachtungen beim Titan – Daten über Wolkenbewegungen und sich daraus abzuleitende Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten gewonnen werden. Bis zum 22. Dezember werden noch drei weitere solche ‚Sturmbeobachtungskampagnen‘ erfolgen.

Am 24. Dezember 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 20:16 MEZ in einer Entfernung von rund 3,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 211. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 212 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 11. Januar 2015 in einer Entfernung von dann rund 970 Kilometern erneut passiert werden soll.

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

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Verwandte Internetseiten:

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

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA/JPL.

Eigentlich war für den 11. September 2014 eine der regulären Kommunikationssitzungen über NASAs Deep Space Network (DSN) geplant, als Dawn in den Safe Mode wechselte. Besondere Aufgaben erledigte das Raumfahrzeug nach Angaben des Jet Propulsion Laboratory (JPL) aus Pasadena im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien nicht, als die Störung auftrat.

Nach Erhalt der Information über die Störung begannen die Spezialisten des JPL sofort mit der Wiederherstellung des normalen Betriebsregimes der Sonde. Man fand die Ursache der Probleme, behob die Probleme und konnte das drei maximal 92 Millinewton starke Triebwerke vom Typ NSTAR besitzende Ionentriebwerkssystem am 15. September 2014 wieder in Betrieb nehmen.

Die drei elektrischen Triebwerke (Ion Propulsion Thrusters, IPS) der Sonde sind jeweils so angebracht, dass sie um zwei Achsen geschwenkt werden können, um zum Beispiel Schwerpunktänderungen der Sonde durch allmählichen Treibstoffverbrauch im Missionsverlauf ausgleichen zu können. Ein einzelnes der bei Dawn verwendeten Triebwerke benötigt für 24 Stunden Dauerbetrieb nur 260 Gramm Xenon-Gas. Bei Missonsbeginn befanden sich im Xenon-Tank von Dawn 425 Kilogramm des Edelgases.

Zum Betrieb brauchen die Ionentriebwerke außerdem ausreichend Strom, der von zwei großen Solarpaneelen der Sonde bereitgestellt wird. Die je zehn Meter langen Paneele sollten direkt nach dem Start der Sonde zehn Kilowatt elektrische Leistung liefern können, angekommen beim Protoplaneten Ceres sollen sie noch 1.000 bis 1.400 Watt abgegeben.

Die Bewältigung der am 11. September 2014 aufgetretenen Anomalien war für die damit befasste Arbeitsgruppe eine vertrackte, arbeitsaufwändige Puzzlelei. Als solche jedenfalls bezeichnete DAWN-Projektmanager Robert Mase vom JPL die notwendig gewordenen Arbeiten.

Nach intensiver Untersuchung der möglichen Ursachen für den jüngsten Wechsel in den Sicherheitsmodus nimmt man beim JPL an, dass das Ereignis durch den selben Effekt ausgelöst wurde wie ein Wechsel in einen Sicherheitsmodus vor rund drei Jahren während Dawns Ankunft am Protoplaneten Vesta. Seinerzeit war vermutlich eine elektrische Komponente des Ionentriebwerkssystems durch hoch-energetische Teilchenstrahlung außer Gefecht gesetzt worden.

Bei der Bearbeitung des Problems folgte man der gleichen Strategie wie vor drei Jahren, berichtete der Missionsdirektor und leitende Ingenieur für die Sonde Dawn beim JPL Marc Rayman. Man schaltete auf ein anderes Triebwerk und eine andere elektronische Steuerungseinheit um, um so eine möglichst schnelle Wiederaufnahme der Schuberzeugung zu gewährleisten. Die stillliegenden Baugruppen will man in Verlauf des verbleibenden Kalenderjahres genauer unter die Lupe nehmen.

Verkompliziert wurde die Situation dadurch, dass es neben den Problemen mit dem elektrischen Antriebssystem auch solche mit der Hochgewinn-Hauptantenne (High Gain Antenna, HGA) von Dawn gab. Quasi gleichzeitig mit der Störung im Triebwerkssystem trat auch eine bei der Ausrichtung der Hauptantenne, die Dawn gewöhnlich zur Kommunikation mit der Erde benutzt, auf.

Weil die Nutzung der Hauptantenne wegen nicht funktionierender Ausrichtung nicht möglich war, musste man sich auf die schwächeren Signale eines anderen Antennensystems (Low Gain Antennas, LGAs) verlassen, das zudem nur geringere Datenübertragungsraten zulässt. Deshalb wurde die Wiederherstellung des Regelbetriebs zusätzlich verzögert.

Dawn ist so weit von der Erde entfernt, dass eine Funkübertragung zur Sonde und der Eingang der Empfangsbestätigung durch die Sonde auf der Erde zusammen rund 53 Minuten benötigen.

Der Grund für die Störung bei der Ausrichtung von Dawns Hauptantenne wurde noch nicht genau bestimmt. Eine Auswirkung energiereicher Teilchenstrahlung auf die Computersteuerung für die Ausrichtung und die Störung der in ihr laufenden Software ist nicht unwahrscheinlich. Ein Zurücksetzen (Reset) des entsprechenden Computers führte dazu, dass die Hauptantenne ihre Fähigkeit zur erforderlichen Ausrichtung wieder erhielt.

Die aufgetretene Unterbrechung des Regelbetriebs erforderte eine erneute Veränderung des Flugplans. Dawn wird nun voraussichtlich im April 2015 in einen Orbit um den Protoplaneten Ceres einschwenken – rund einen Monat später als nach dem vorherigen Planungsstand vorgesehen. Die vorgesehenen Untersuchungen Ceres´ durch die ihn dann umkreisende Sonde erfuhren nach den jüngsten Anomalien keine Planänderungen.

Am 27. September 2007 war Dawn an der Spitze einer Delta II 7925-H Rakete vom Kennedy Space Center (KSC) im US-amerikanischen Bundesstaat Florida gestartet worden. Zwischen Juli 2011 und September 2012 umkreiste Dawn den Protoplaneten Vesta, das drittgrößte Objekt im Asteroidenhauptgürtel.

Das Ionenantriebssystem der von der Orbital Sciences Corporation (OSC) gebauten Sonde ermöglichte es ihr, anschließend auf einer spiralförmigen Bahn Ceres anzufliegen, das massereichste Objekt im Asteroidenhauptgürtel. Für das Einschwenken in eine Bahn um Ceres werden Hydrazin katalytisch zersetzende, 0,9 Newton starke chemische Triebwerke (Reaction Control System Thrusters, RCS Thrusters) zum Einsatz kommen, derer es zwölf an Bord von Dawn gibt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Seit ihrem Start am 19. Januar 2006 hat die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons auf ihrem Weg zu dem Zwergplaneten Pluto mittlerweile eine Distanz von mehr al 4,76 Milliarden Kilometern zurückgelegt. Nach ihrem am 28. Februar 2007 erfolgten Vorbeiflug an dem Planeten Jupiter befand sich die Raumsonde dabei die meiste Zeit in einem Hibernations-Modus – einem „Schlafmodus“, in dem sämtliche nicht für den Betrieb der Sonde zwingend benötigten Instrumente und Systeme vorübergehend deaktiviert sind.

Eine Ausnahme stellt dabei lediglich das „Venetia Burney Dust Counter“-Experiment dar. Hierbei handelt es sich um ein Instrument zur Untersuchung von kosmischen Staubpartikeln entlang der gesamten Flugroute der Raumsonde, welches die auftreffenden Partikel zählt und zugleich deren Masse bestimmen kann. Venetia ist das einzige der sieben von New Horizons mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente, welches während der meisten Zeit des Fluges aktiv ist und Daten sammelt.

Lediglich einmal pro Woche wird von der Raumsonde ein kurzes Zustandssignal an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt, welches den für den Betrieb von New Horizons zuständigen Technikern und Ingenieuren Aufschluss über den Gesamtzustand der Raumsonde gibt.

Außerdem wird die Raumsonde in regelmäßigen Abständen für jeweils mehrere Wochen aus diesem Schlaf-Modus aufgeweckt, um die Software der Raumsonde mit Updates zu versehen und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchzuführen. Zugleich werden bei diesen als „Annual Checkouts“ (kurz „ACO“) bezeichneten Gelegenheiten die während der letzten Monate von dem Dust Counter Experiment gesammelten Daten sowie ausführliche Telemetriewerte der Sonde an das Kontrollzentrum übermittelt. Zusätzlich werden diese Wachphasen außerdem dazu genutzt, um die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen elektronischen Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung zu unterziehen.

Der achte und finale „Annual Checkout“ hat begonnen
Und genau dies ist jetzt wieder der Fall. New Horizons hat am 15. Juni 2014 den Hibernationsmodus verlassen und das für die Kontrolle der Raumsonde verantwortliche Team hat mit einem weiteren Annual Checkout begonnen. Dieser ACO-8 stellt dabei die letzte umfassende Systemüberprüfung vor dem Beginn der eigentlichen Anflugsphase an den Pluto dar. Eine erste Auswertung der an diesem Tag übermittelten Telemetriewerte ergab, dass alle Systeme der Raumsonde wie vorgesehen arbeiten.

„New Horizons befindet sich in einem guten Gesamtzustand und ist bereit für den letzten großen Sommer-Check vor dem Erreichen des Pluto“, so Alice Bowman vom Applied Physics Laboratory (JHU/APL) an der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland, von wo aus die Mission geleitet wird.

Während der letzten Tage wurden über das NASA-DSN zunächst weiterführende Kommandos an New Horizons übermittelt, durch welche die Raumsonde für den finalen Checkout konfiguriert werden sollte. Erste Checkout-Aktivitäten beinhalten dabei die intensive Überprüfung des Computersystems. Anschließend soll unter anderem auch der Zustand der Sternsensoren und der Sonnensensoren ermittelt werden, durch deren Einsatz es New Horizons möglich ist, die jeweilige aktuelle Position und Orientierung im Weltraum autonom zu bestimmen und gegebene Abweichungen durch den Einsatz von Lagekontrolltriebwerken selbstständig zu korrigieren. Eine solche Lageregelung ist zum Beispiel nötig, um die Instrumente der Raumsonde exakt auf ein zu untersuchendes Ziel ausrichten zu können.

Ende Juni soll dann im Rahmen einer viertägigen Kampagne die endgültige Version der New Horizons-Flugsoftware an die Raumsonde übertragen werden, durch die alle während des Vorbeifluges an Pluto durchzuführenden Aktivitäten autonom gesteuert werden sollen. Aufgrund der großen Entfernung zwischen dem Pluto und der Erde – obwohl New Horizons bis zum Erreichen des Pluto in den kommenden fast 13 Monaten noch mehr als 450 Millionen Kilometer zurücklegen muss beträgt die Signallaufzeit bereits jetzt drei Stunden und 58 Minuten – hat das für die Steuerung der Raumsonde verantwortliche Team keine Möglichkeit, um zeitnah aktiv in den vorgesehenen Arbeitsablauf einzugreifen.

Vielmehr müssen die Kommandos für die durchzuführenden Beobachtungssequenzen bereits im Vorfeld an New Horizons übermittelt, zunächst im Speicher des Bordcomputers abgelegt und anschließend autonom durchgeführt werden. Außerdem beinhaltet diese Software verschiedene Szenarios, mit denen New Horizons selbstständig auf während des Vorbeifluges auftretende Probleme reagieren kann.

Des weiteren sollen in den kommenden Wochen sowohl das Primär- als auch das Backupsystem der Raumsonde sowie die verschiedenen Instrumente intensiv getestet werden. Letztere sollen bei dieser Gelegenheit ebenfalls mit Software-Updates versehen und erneut kalibriert werden. Durch diese Updates sollen die Instrumente in die Lage versetzt werden, auch bereits aus größeren Entfernungen wissenschaftlich verwertbare Daten von dem Zwergplaneten Pluto und seinen derzeit fünf bekannten Monden zu sammeln.

Außerdem soll die LORRI-Kamera, die wissenschaftliche Hauptkamera der Raumsonde, erstmals eingesetzt werden, um eine optische Navigationskampagne durchzuführen, welche dem verantwortlichen Team dabei helfen soll, den Kurs der Raumsonde zu verfolgen und den Verlauf der Flugbahn zu verfeinern.

Sollte es sich als nötig erweisen, so ist für den 15. Juli 2014 außerdem ein zusätzliches Kurskorrekturmanöver vorgesehen, durch welches die Raumsonde auf einen exakten Kurs zu dem Rendezvouspunkt gebracht werden soll, an dem New Horizons am 14. Juli 2015 den Pluto gegen 14:50 MESZ passieren wird.

Zuvor wird die Raumsonde jedoch am 25. August 2014 die Umlaufbahn des Neptun, des sonnenfernsten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems überschreiten. Am 29. August 2014 soll New Horizons dann zum letzten Mal vor dem Erreichen des Pluto in den Tiefschlafmodus versetzt werden, welcher dann allerdings bereits im Dezember 2014 wieder beendet werden soll. Ab diesem Zeitpunkt sind regelmäßige Beobachtungen des Zwergplaneten vorgesehen, welche ab dem April 2015 täglich erfolgen werden. Ab etwa 90 Tage vor dem Vorbeiflug wird die LORRI-Kamera in der Lage sein, Aufnahmen der Plutooberfläche zu erstellen, welche über bessere Auflösungen als das Weltraumteleskop Hubble verfügen.

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

Am heutigen Tag, dem 31. Mai 2014, wird die Raumsonde Cassini um 10:37 MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,01 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 206. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 44,3 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des in Kürze beginnenden, diesmal 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 205“ lautet, insgesamt 37 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 18. Juni 2014 vorgesehener Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Titan und Erriapus aus der Ferne
Der Titan wird dann auch lediglich eine Stunde nach dem Beginn des neuen Orbits das erste Ziel für die ISS-Kamera darstellen. Aus einer Distanz von 3,92 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre über der nördlichen Titan-Hemisphäre abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 8. Juni sind weitere sechs Titan-Beobachtungen eingeplant, wobei sich die Raumsonde diesem Mond bis auf eine Entfernung von 1,58 Millionen Kilometern nähern wird.

Am 12. und am 14. Juni 2014 steht der Mond Erriapus – einer der kleinen, äußeren Saturnmonde – auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,0 mag handelt es sich bei Erriapus um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von rund acht Kilometern und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond deshalb bisher nur sehr wenig bekannt. Die mittlere Dichte deutet allerdings darauf hin, dass sich dieser Mond vermutlich in erster Linie aus einer Mischung aus Wassereis und Gestein zusammensetzt.

Erriapus verfügt zudem über eine relativ dunkle Oberfläche, welche bei einem Albedo-Wert von 0,06 lediglich etwa sechs Prozent des einfallenden Sonnenlichtes wieder ins Weltall reflektiert. Während der entsprechenden Beobachtungskampagne soll die ISS-Kamera den Mond Erriapus aus einer Distanz von rund 13,1 Millionen Kilometern mehrfach abbilden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes näher bestimmt werden.

Periapsis
Am 16. Juni wird Cassini um 13:30 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 206, erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 752.340 Kilometern passieren. Bei dieser Gelegenheit sollen die ISS-Kamera und eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu eingesetzt werden, um eventuell zu diesem Zeitpunkt über der Südpolregion des Saturn auftretende Polarlichter abzubilden und zu untersuchen.

Der Titan-Vorbeiflug T-102
Am 18. Juni 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 206. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 15:28 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines herbeigesteuerten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von diesmal 3.658,6 Kilometern passieren. Aufgrund des vergleichbaren Flugverlaufes der Raumsonde relativ zum Titan weisen viele der dabei durchzuführenden Messungen starke Ähnlichkeiten mit dem vorherigen Titan-Vorbeiflug von Cassini auf, welcher erst am 17. Mai 2014 erfolgte.

Wie schon im Mai 2014 beginnen auch die mit diesem 103. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-102“ – assoziierten Beobachtungen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung an diesen Mond mit diversen Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei zunächst mit verschiedenen Spektralfiltern die südliche Titanhemisphäre abbilden wird. Unterstützt wird das Kamerasystem hierbei durch ein weiteres Instrument – das Composite Infrared Spectrometer (CIRS). Das Ziel der CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln und – in Kombination mit zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Daten – zu einem Temperaturprofil zusammenzufügen.

In den zwei Stunden vor und nach der dichtesten Annäherung wird dann auch erneut das „Radio Science Subsystem“ (kurz „RSS“) von Cassini die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren und dabei neben einer Radio-Okkultations-Messung diverse bistatische Messungen durchführen.

Das RSS von Cassini besteht aus drei Sende-Empfangsanlagen, welche unter anderem die Veränderungen von Radiowellen messen können, sobald diese Signale die Atmosphäre des Titan (beziehungsweise bei alternativen Messkampagnen das Ringsystem des Saturn oder die dichte Saturnatmosphäre) durchdringen. Abhängig von dem hierbei verwendeten Frequenzband werden die ausgestrahlten Radiosignale durch Cassini selbst oder durch die Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA empfangen.

Durch die Auswertung der im Rahmen der Okkultationskampagne von Cassini ausgestrahlten Radiosignale, welche dabei die Atmosphäre des Titan durchdringen, wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler die Temperatur, die Dichte und die Zusammensetzung der oberen Schichten der Titanatmosphäre ermitteln. Des weiteren soll hierbei erneut ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Titan gewonnen werden. Außerdem werden Daten über die in der Troposphäre des Mondes vorherrschenden Winde erwartet.

Bei den bistatischen Messungen werden dagegen die von der Raumsonde auszustrahlenden Radiowellen zunächst von der Oberfläche des Titan reflektiert und anschließend von den Empfangsstationen des DSN auf der Erde empfangen. Dieses Experiment dient dazu, um Aussagen über verschiedene physikalische Charakteristiken der Titanoberfläche – besteht diese aus festem Material oder ist sie eventuell von einer Flüssigkeit überzogen und wie „eben“ oder „rau“ fällt der zu untersuchende Oberflächenbereich aus – zu tätigen.

Im Anschluss an die RSS-Kampagne werden das CIRS und das ISS-Kameraexperiment weitere Daten über die Temperatur, die Struktur und den Aufbau der Titanatmosphäre sammeln beziehungsweise weitere Aufnahmen von verschiedenen Oberflächenformationen auf dem Titan anfertigen. Nach dem Abschluss der Titan-Kampagne wird die ISS-Kamera am 20. Juni schließlich auf den Saturn gerichtet sein und diesen mit der WAC-Optik abbilden. Diese beiden Beobachtungen sind Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ und dienen – wie auch die bereits Anfang des Monats beim Titan durchzuführenden Beobachtungen – der Dokumentation des dort gegenwärtig ablaufenden Wettergeschehens. Bis zum 30. Juni sind acht weitere Saturn-Sturmbeobachtungskampagnen vorgesehen.

Der Phoebe-Ring
Ebenfalls noch am 20. Juni wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Speziell soll dabei der Schatten dokumentiert werden, den der Saturn zum Zeitpunkt der Aufnahmen auf diesen nur schwer nachzuweisenden Ring wirft. Durch den Vergleich von den im Schatten des Saturn liegenden Bereichen dieses Ringes mit anderen, direkt von der Sonne beschienenen Bereichen soll dann die optische Dichte dieses Ringes ermittelt werden, was weitere Informationen über die in diesem Ring vorherrschende Materialdichte liefern dürfte. Aufgrund der bisher zur Verfügung stehenden Beobachtungsdaten wird diese Partikeldichte derzeit auf lediglich etwa 10 bis 20 Partikel pro Kubikkilometer geschätzt. Die zu gewinnenden Informationen könnten außerdem weitere Einzelheiten zu der Größe der Partikel liefern, aus denen sich der Ring zusammensetzt.

Zwischen dem 21. und dem 24. Juni stehen dann zwei Sternbedeckungen auf dem Beobachtungsprogramm von Cassini, wobei neben der ISS-Kamera auch ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen wird. Bei diesen beiden Okkultationen werden die im Sternbild „Taube“ (lateinischer Name Columba) und „Achterdeck des Schiffs“ (lateinischer Name Puppis) gelegenen Sterne Gamma Columbae und L2 Puppis von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt.
Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der beiden Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche diese Sterne bei den jeweiligen Okkultationen bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können im Rahmen dieser Beobachtungen eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte ‚Einschläge‘ von Meteoroiden verursacht wurden.

Weitere Ringe, Monde und erneut Titan
Weitere, am 22. Juni durchzuführende Beobachtungen werden Teile des F-Ringes des Saturn zum Ziel haben. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen führten zu dem Schluss, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als Schäfermonde fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich.

Am 24. Juni sind dann außerdem noch erneut diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Zwei weitere astrometrische Beobachtungskampagnen werden am 26. und am 30. Juni erfolgen.

Für ihre finale Beobachtungssequenz während des Orbits Nummer 206 wird sich die ISS-Kamera ebenfalls noch am 30. Juni erneut auf den Titan richten. Auch hierbei soll, diesmal aus einer Entfernung von 3,93 Millionen Kilometern, der Titan als Ziel dienen. Und wie bereits vier Wochen zuvor sollen auch diese Aufnahmen dazu dienen, um das aktuelle Wettergeschehen zu dokumentieren.

Am 2. Juli 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 08:52 MESZ in einer Entfernung von rund drei Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 206. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 207 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 20. Juli 2014 in einer Entfernung von dann 5.103 Kilometern erneut passiert werden soll.

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

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Der Beitrag Saturnorbiter Cassini: Der Umlauf Nummer 206 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 20. Februar 2014 wird die Raumsonde Cassini um 17:45 MEZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,84 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 203. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 48,1 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während dieses 32 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 202“ – insgesamt 32 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 6. März 2014 vorgesehener gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Mondbeobachtungen
Die ersten Beobachtungen der ISS-Kamera während dieses neuen Orbits, welche am 22. und 24. Februar erfolgen sollen, werden dann auch den Titan zum Ziel haben. Aus Entfernungen von mehr als drei Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre des Mondes abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen lässt sich dadurch auch die „Großwetterlage“ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete).

Ebenfalls am 24. Februar soll sich die ISS-Kamera auf den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq richten. Mittels der aus einer Entfernung von rund 8,06 Millionen Kilometern angefertigten Aufnahmen – hierbei handelt es sich um eine der dichtesten Annäherungen an diesen Saturnmond während der gesamten Cassini-Mission – soll die Ausrichtung von dessen Rotationsachse und die Position des Nordpols bestimmt werden.

Für den 26. Februar sind diverse sogenannte astrometrische Beobachtungen vorgesehen. Hierbei sollen mehrere der kleineren, inneren Saturnmonde abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Eine weitere Astrometrie-Kampagne soll am 28. Februar durchgeführt werden.

Ebenfalls an diesem Tag wird sich die ISS-Kamera auf den Saturn richten und dessen Atmosphäre abbilden. Die entsprechenden WAC-Aufnahmen sind Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ und sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen liefern. Vergleichbar mit den Beobachtungen der Titan-Atmosphäre lassen sich auch hier Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Bis zum 28. Februar sind insgesamt drei weitere vergleichbare Beobachtungen vorgesehen.

Am 1. März soll die ISS-Kamera dann verschiedene Teilbereiche des F-Ringes des Saturn abbilden. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen führten zu dem Schluss, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als Schäfermonde fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich.

Der Titan-Vorbeiflug T-99
Am 6. März 2014 steht dann der Höhepunkt des 203. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 17:27 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 1.500 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Die mit diesem 100. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-99“ – assoziierten Beobachtungen beginnen mit Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei mit verschiedenen Spektralfiltern ein globales Mosaikbild des Titan erstellen wird.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings durch den Einsatz des „Radio Science Subsystem“ (kurz „RSS“) der Raumsonde Cassini dominiert. Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch von Titan ausgehende gravitative Einflüsse zwar minimal, aber doch deutlich spürbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale, welche Cassini während des Vorbeifluges konstant zur Erde aussenden wird, bemerkbar. Hierzu sendet Cassini im Bereich des S-Bandes eine hochstabile Trägerwelle in Richtung Erde aus, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt.

Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse von Titan und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den inneren Aufbau dieses Mondes getätigt werden. Speziell erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler durch das RSS-Experiment weitere Erkenntnisse über einen eventuell existierenden unterirdischen Ozean sowie über Heterogenitäten und Massekonzentrationen innerhalb der Lithosphäre des Titan.

Die über einen Zeitraum von 24 Stunden durchzuführende RSS-Kampagne wird etwa 12 Stunden vor der dichtesten Annäherung an den Titan beginnen. Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die vier Meter durchmessende Hauptantenne der Raumsonde exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Nur so können die von Cassini abgesetzten Radiosignale von den Empfangsstationen des Deep Space Network (DSN) der NASA mit einer ausreichenden Präzision empfangen werden. Da die wissenschaftlichen Instrumente starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit während der Hauptphase dieses Vorbeifluges nicht möglich, Aufnahmen des Mondes durch die ISS-Kamera zu gewinnen.

Nach dem Abschluss der RSS-Messungen soll neben der ISS-Kamera zudem ein weiteres Instrument des Saturnorbiters, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans des Titan durchzuführen. Das Ziel dieser Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zudem sollen durch Abtastungen, welche im mittleren Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmen.

Periapsis und Untersuchung des Ringsystems
Am 8. März wird Cassini um 20:26 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 203 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von etwa 800.000 Kilometern passieren. Nur wenige Stunden zuvor stehen zwei Sternbedeckungen auf dem Beobachtungsprogramm von Cassini, wobei neben der ISS-Kamera auch ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen wird.
Bei diesen beiden Okkultationen werden die im Sternbild Leier (lateinischer Name Lyra) gelegenen Sterne Wega und R Lyrae von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der beiden Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche die Sterne bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte „Einschläge“ von Meteoroiden verursacht wurden.

Auch im Anschluss an diese Beobachtungen wird sich das Interesse zunächst weiter auf das Ringsystem konzentrieren. Dabei soll die WAC-Kamera ein Mosaik des gesamten Ringsystems erstellen. Die NAC-Kamera wird sich dagegen auf die Bereiche konzentrieren, wo der Schattenwurf des Saturn die Ringe verdunkelt. Anschließend wird die ISS-Kamera Teile des äußeren A-Ringes abbilden. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen des A-Ringes sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Am 9. März wird das ISS-Kamerateam schließlich im Rahmen einer zehn Stunden andauernden Beobachtungskampagne versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden.

Weitere Beobachtungen in den folgenden Tagen werden dann primär die Atmosphäre des Saturn zum Ziel haben. Durch den Einsatz der Instrumente CIRS und VIMS sowie des Ultraviolet Imaging Spectrometers (UVIS) soll die Struktur der oberen Atmosphärenschichten analysiert werden. Außerdem soll versucht werden, eventuell gerade über der Südpolregion des Planeten aktive Polarlichter nachzuweisen.

Am 14. und 15. März steht zudem einer der kleinen, äußeren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von lediglich rund sechs Kilometern ist über den erst im Jahr 2005 entdeckten Mond Fornjot bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Fornjot über einen Zeitraum von 36 Stunden aus einer Distanz von rund 18,8 Millionen Kilometern wiederholt abbilden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes bestimmt werden.

Am 24. März 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 19:02 MEZ in einer Entfernung von rund drei Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 203. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 204 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 7. April 2014 in einer Entfernung von dann lediglich 963 Kilometern erneut passiert werden wird.

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

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA.

Nachdem am gestrigen Abend um 19:18 MEZ das ersehnte Kommunikationssignal der von der Europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Raumsonde Rosetta das Raumsondenkontrollzentrum am ESOC in Darmstadt erreichte (Raumfahrer.net berichtete live) konnte das Kontrollteam in einem nächsten Schritt zunächst eine stabile Kommunikation etablieren und die volle Kontrolle über die Raumsonde gewinnen.

Die dabei von Rosetta übermittelten Telemetriedaten zeigen, dass sich die Raumsonde in einem guten Allgemeinzustand befindet und die 31 Monate andauernde Phase der Hibernation offenbar gut überstanden hat. Zum Beispiel herrscht im Inneren der Treibstofftanks eine Temperatur von etwa sieben bis neun Grad Celsius, was zwar etwas unter dem erwarteten Wert von 10 bis 15 Grad liegt, sich aber immer noch im vorhergesagten Temperaturbereich bewegt. Auch die für die Energieversorgung benötigten Solarpaneele der Raumsonde arbeiten zuverlässig und liefern aktuell eine Energiemenge, die in etwa dem Wert entspricht, welcher auch vor der Hibernation erreicht wurde. Dies weist darauf hin, dass die Paneele keine nennenswerten Degradationserscheinungen zeigen.

Der Eingang des Signals von Rosetta erfolgte am gestrigen Tag etwa 18 Minuten später als von dem Kontrollteam erwartet, aber noch innerhalb des veranschlagten Zeitraums. Der Grund für diese Verzögerung war, dass der Bordcomputer nach der Beendigung der Hibernationssequenz zunächst einen zweiten automatischen Neustart durchführte. Der Anlass für diesen zusätzlichen Neustart ist bisher nicht bekannt, wird aber analysiert. Andrea Accomazzo, der Spacecraft Operations Manager der Rosetta-Mission betont jedoch, dass dieser zusätzliche Reboot kein Problem darstellt.
Rosetta sendet mittlerweile im X-Band-Bereich, wodurch eine größere Downloadrate von neun Kilobit pro Sekunde erreicht wird. Für die Kommunikation mit der Raumsonde werden derzeit die 70-Meter-Antenne des NASA-DSN-Komplexes in Goldstone/USA (die Antenne DSS-14) und die 35-Meter-Antenne des ESA-Komplexes in New Norcia/Australien (DSA-1) eingesetzt. Die 70-Meter-Antenne des NASA-DSN-Komplexes bei Canberra/Australien (DSS-43) steht dabei als zusätzliches Backupsystem zur Verfügung.

Die Arbeiten am heutigen Tag haben sich in erster Linie auf eine Konfiguration des „Solid-State Mass Memory“-Systems (kurz „SSMM“) des Bordcomputers beschränkt. In einem nächsten größeren Schritt sollen jetzt in einem über mehrere Tage andauernden Zeitraum die Reaktionsräder der Raumsonde zunächst auf Betriebstemperatur erwärmt und anschließend bezüglich ihrer Funktionalität überprüft werden.

„Wir sind sehr glücklich“, so Andrea Accomazzo. „Der Austritt aus der Hibernation und der anschließende Aufwachvorgang verlief genau so wie wir es uns erwünscht haben.“

In den kommenden Wochen und Monaten sollen zunächst sämtliche Hardwarekomponenten und Instrumente der Raumsonde und des mitgeführten Kometenlanders Philae ausführlich getestet, kalibriert und anschließend aktiviert werden. Die erste Aufnahmen von dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko werden im Mai erwartet. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde immer noch rund zwei Millionen Kilometer von dem Kometen entfernt befinden. Für Ende Mai ist schließlich ein größeres Bahnkorrekturmanöver vorgesehen, durch das Rosetta auf den exakten Kurs gebracht wird, um wenige Wochen später in eine Umlaufbahn um den Kometen einzuschwenken und diesen auf seinem weiteren Weg durch das innere Sonnensystem bis zum Ende des Jahres 2015 zu begleiten. Im November 2014 soll schließlich – sozusagen als Höhepunkt der Mission – der mitgeführte Lander Philae auf der Oberfläche des Kometen niedergehen und mit seinen zehn Instrumenten „vor Ort“-Untersuchungen und Analysen durchführen.

„Unser Kometenjäger ist wieder da“, so Alvaro Giménez, der ESA-Direktor für Wissenschaft und robotische Exploration. „Mit Rosetta werden wir in der Kometenforschung neue Maßstäbe setzen. Diese faszinierende Mission steht in einer Reihe mit unseren früheren Pionierleistungen auf diesem Gebiet. Sie baut auf den technologischen und wissenschaftlichen Erkenntnissen unserer ersten interplanetaren Weltraummission Giotto auf, die 1986 bei ihrem Vorbeiflug am Halleyschen Kometen die ersten Nahaufnahmen eines Kometenkerns vornehmen konnte.“

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