Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 10. September 2024.

10. September 2024 – Etwa vier Wochen nach dem erfolgreichen Doppelvorbeiflug der ESA-Raumsonde Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) an Mond und Erde haben die wissenschaftlich-technischen Teams des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen erste Messdaten ihrer beiden Instrumente an Bord ausgewertet. Die Daten verraten nicht nur, dass sowohl das Submillimetre Wave Instrument (SWI) als auch der Jovian Electron and Ion Sensor (JEI) des Particle Environment Package (PEP) wie erwartet funktionieren. Die Ergebnisse laden zudem zu einer Art kosmischem Kontrollexperiment ein: Was könnte eine außerirdische Raumsonde, ausgestattet wie JUICE und ohne Vorwissen über die Erde und ihre Bewohner, über unseren Planeten in Erfahrung bringen? Könnte sie die Struktur der Magnetosphäre, unseres magnetischen Schutzschildes, erkennen? Und würde sie die Erde für bewohnt halten?

Der Blick auf die Erde aus dem Weltall ist etwas Besonderes – ganz gleich, ob er durch die Augen von Astronauten oder durch die Messinstrumente einer unbemannten Raumsonde erfolgt. Entsprechende Aufnahmen, wie etwa die erste Farbaufnahme der gesamten Weltkugel durch die Mannschaft der Apollo 8-Mission im Jahre 1968 oder die Pale Blue Dot-Fotografie der Raumsonde Voyager 1 vor 34 Jahren, haben einen geradezu ikonischen Status erreicht. Gelegenheit zu einem ebensolchen Perspektivwechsel bot vor etwa vier Wochen der Vorbeiflug der ESA-Raumsonde JUICE an Mond und Erde.

Um auf ihrer acht Jahre währenden Reise zum Jupiter Fluggeschwindigkeit und -richtung anzupassen, war JUICE zunächst am 19. August 2024 in einem Abstand von 750 Kilometern am Mond, danach am 20. August 2024 in einem Abstand von 6840 Kilometern an der Erde vorbeigeflogen. Auch die wissenschaftlichen Messinstrumente, die unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut wurden, waren beim Doppel-Vorbeiflug eingeschaltet. Während SWI Zusammensetzung, Temperatur und Dynamik von Atmosphären untersucht, bestimmt PEP-JEI Energie und Verteilung geladener Teilchen in der Umgebung von Planeten.

Ein heißer Kandidat für die Existenz von Leben
Beim Erdvorbeiflug „horchte“ SWI nach den Signalen von mehr als hundert Molekülen in der Erdatmosphäre. Das Instrument suchte beispielsweise nach Wasserdampf, nach den als Grundbausteine für Leben geltenden Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel sowie nach Methan und anderen Molekülen, die als Stoffwechselprodukte auf Leben hinweisen. „Bisher haben wir nur einen kleinen Teil der Messdaten ausgewertet“, fasst MPS-Wissenschaftler Dr. Paul Hartogh, der das SWI-Team leitet, den aktuellen Stand zusammen. „Es spricht aber schon jetzt einiges dafür, dass die Erde ein heißer Kandidat für die Existenz von Leben ist“, fügt er schmunzelnd hinzu. Er erwartet, dass das SWI-Team zu einem ähnlichen Ergebnis kommen wird wie der Astronom Carl Sagan, der berühmte Vorreiter der Suche nach außerirdischem Leben. 1993 hatte der Forscher Messergebnisse des Erdvorbeiflugs der Raumsonde Galileo analysiert und darin deutliche Hinweise auf lebensfreundliche Umweltbedingungen und sogar Leben gefunden.

Anders als frühere Weltrauminstrumente setzt SWI auf eine neue Technologie. Das Heterodyn Spektrometer überlagert das empfangene Signal mit einer Referenzwelle und verschiebt es so in den Bereich klassischer Radiowellen. „SWI ist ein Pionier-Instrument, das so noch nie im tiefen Weltraum zum Einsatz gekommen ist“, so Hartogh. Entscheidend für die Leistungsfähigkeit des Instruments ist die sehr hohe spektrale Auflösung. So lassen sich auch Signale sehr seltener Spurengase in der Atmosphäre selbst aus großer Entfernung aufspüren.

Beim Erdvorbeiflug gelangen dem Team auf diese Weise erstmals spektroskopische Messungen der Erdatmosphäre in einem Wellenlängenbereich um 1200 Gigahertz. Darin finden sich beispielsweise typische Signale von Ozon und Sauerstoff. „Unsere Messungen aus der Südpolregion zeigen eine vergleichsweise geringe Konzentration von Ozon“, beschreibt Hartogh. Zudem konnte das Team erstmals Windgeschwindigkeiten in der Erdatmosphäre durchgängig im Höhenbereich von der Stratosphäre bis hin zur Thermosphäre bestimmen. Dies umfasst die gesamte Region von etwa 15 Kilometern Höhe bis hin zu über 100 Kilometern Höhe, der Grenze zum Weltraum.

Flug durch Magnetopause
Auch für das Göttinger Instrument PEP-JEI war der Heimatbesuch eine wichtige Bewährungsprobe. Das Instrument misst die Energie der Ionen und Elektronen, welche die Raumsonde vor Ort umgeben. Im Jupitersystem soll es unter anderem mehr über die Struktur und Dynamik der gewaltigen Jupiter-Magnetosphäre in Erfahrung bringen.

Während der vier Zeitfenster, in denen das Instrument während des Manövers eingeschaltet war, durchflog JUICE offenbar verschiedene Bereiche der Erdmagnetosphäre. Dies lässt sich anhand der Messdaten erkennen. So durchquerte die Raumsonde mindestens viermal die Magnetopause, die Grenzfläche zwischen der Erdmagnetosphäre und dem Sonnenwind, und passierte am 21. August 2024 die Bugstoßwelle. An der Bugstoßwelle wird der Sonnenwind, der die Erde mit Überschallgeschwindigkeit umströmt, auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst. Die Daten zeigen zunächst Teilchen aus dem Einflussbereich der Erdmagnetosphäre, dann abrupt Protonen und Helium-Ionen des Sonnenwindes.

Zudem drang JUICE während des Vorbeiflugs in den innersten Bereich der Magnetosphäre vor. Die so genannte Plasmasphäre schmiegt sich torusförmig um die Erde und reicht bis mindestens 25500 Kilometer ins All. Das vergleichsweise kühle Plasma, das dort vorherrscht, besteht aus Elektronen, Protonen sowie Helium- und Sauerstoff-Ionen. „Die Zusammensetzung der Plasmasphäre ist bisher nur selten gemessen worden“, so MPS-Wissenschaftler und PEP-Teammitglied Dr. Markus Fränz. „Die aktuellen Beobachtungen von PEP-JEI lassen sich am besten mit einem sehr hohen Anteil von Sauerstoff-Ionen erklären“, fügt er hinzu.

„Beim Erdvorbeiflug ist es uns mit nur wenigen Messungen gelungen, Grundzüge der Magnetosphärenstruktur der Erde aufzudecken. Damit wissen wir nun, dass unser Instrument gut vorbereitet ist für Messungen am Jupiter“, so MPS-Wissenschaftler Dr. Norbert Krupp aus dem PEP-Team. Im Jupitersystem wird JUICE deutlich länger verweilen und den Planeten auf vielen verschiedenen Umlaufbahnen umrunden. Die aktuellen Messdaten stimmen die Mitglieder des PEP-JEI-Teams deshalb hoffnungsfroh, dass so ein vollständiges Bild der Plasmaumgebung des Gasriesen entstehen wird.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

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Quelle: ESA 21. August 2024.

21. August 2024 – Die engste Annäherung an den Mond erfolgte am 19. August um 23:15 Uhr MESZ und führte Juice etwas mehr als 24 Stunden später, um 23:56 Uhr MESZ am 20. August, zur bisher engsten Annäherung an die Erde.

Als Juice gerade einmal 6840 km über Südostasien und dem Pazifik flog, nahm es mit seinen Überwachungskameras an Bord eine Reihe von Bildern auf und sammelte wissenschaftliche Daten mit acht seiner zehn Instrumente.

„Der Vorbeiflug mit Schwerkraftunterstützung war einwandfrei, alles verlief reibungslos, und wir waren begeistert, dass Juice der Erde so nahe kam“, sagt Ignacio Tanco, Raumfahrzeug-Betriebsleiter für die Mission.

Zweck des Vorbeiflugs war es, die Flugbahn von Juice im Weltraum umzulenken, indem die Schwerkraft zunächst des Mondes und dann der Erde genutzt wurden, um die Geschwindigkeit und Richtung des Raumfahrzeugs zu ändern.

Der Vorbeiflug am Mond erhöhte die Geschwindigkeit von Juice um 0,9 km/s relativ zur Sonne und lenkte Juice in Richtung Erde. Der Vorbeiflug an der Erde reduzierte die Geschwindigkeit von Juice um 4,8 km/s relativ zur Sonne und lenkte Juice auf eine neue Flugbahn in Richtung Venus.

Insgesamt wurde Juice durch den Vorbeiflug am Mond und an der Erde um einen Winkel von 100 °, im Vergleich zur Flugbahn vor diesem Vorbeiflug, umgelenkt.

Der von Natur aus riskante Vorbeiflug erforderte eine hochpräzise Echtzeitnavigation, spart der Mission dadurch aber rund 100-150 kg Treibstoff. Im Monat vor dem Vorbeiflug gaben die Betreiber der Raumsonde Juice leichte Anstöße, um sie auf genau die richtige Anflugbahn zu bringen. Danach verfolgten sie Juice zwischen dem 17. und 22. August rund um die Uhr.

Dank eines einwandfreien Ariane-5-Starts im April 2023 hat Juice etwas mehr Treibstoff in den Tanks, um dem Jupiter-Mond Ganymed näher zu kommen als ursprünglich geplant. Der Erfolg des Vorbeiflugs am Mond und an der Erde hat diesen wissenschaftlichen Bonus gesichert.

„Dank der sehr präzisen Navigation durch das Flugdynamik-Team von ESA ist es uns gelungen, nur einen winzigen Bruchteil des Treibstoffs zu verwenden, der für diesen Vorbeiflug reserviert war. Dadurch haben wir mehr Reserven für unerwartete Ereignisse oder um die Wissenschaftsmission zu verlängern, sobald wir Jupiter erreicht haben“, ergänzt Ignacio.

Ein erster Vorgeschmack auf die Wissenschaft im Weltraum
Während das Hauptziel darin bestand, die Flugbahn von Juice zu ändern, bot der Vorbeiflug an Mond und Erde auch eine Gelegenheit, die wissenschaftlichen Instrumente von Juice im Weltraum zu testen: alle zehn Insturmente wurden während des Vorbeiflugs am Mond eingeschaltet, und acht während des Vorbeiflugs an der Erde.

Geplant ist, in den nächsten Wochen Bilder und Spektren zu veröffentlichen, die von einigen der Juice-Instrumente aufgenommen wurden, sobald diese von der Raumsonde heruntergeladen und von den Instrumentenwissenschaftlern ausgewertet wurden. Dazu gehören auch hochauflösende Bilder vom Mond und der Erde, die von Juice ’s wissenschaftlicher Kamera JANUS aufgenommen wurden.

„Der Zeitpunkt und Ort dieses doppelten Vorbeiflugs ermöglicht es uns, das Verhalten der Juice-Instrumente gründlich zu studieren“, erklärt Claire Vallat, Juice-Operationswissenschaftlerin.

„Das alles passierte früh genug auf Juice’s Reise, dass wir die Daten nutzen können, um die Instrumente auf die Ankunft am Jupiter vorzubereiten. Und angesichts dessen, wie gut wir die physikalischen Eigenschaften der Erde, des Mondes und der umgebenden Weltraumumgebung kennen, ist es auch der ideale Ort, um zu verstehen, wie die Instrumente auf ein reales Ziel reagieren.“

Nächster Schritt: Venus
Dieser Vorbeiflug am Mond und an der Erde reduzierte tatsächlich die Energie von Juice und leitete sie in Richtung eines Treffens mit dem Planeten Venus im August 2025 um. Der Vorbeiflug an Venus wird Juice wieder in Richtung Erde bringen; die Sonde wird im September 2026 und im Januar 2029 wieder an unserem Heimatplaneten vorbeifliegen und zwei weitere Boosts gewinnen, bevor sie im Juli 2031 am Jupiter ankommt.

Über Juice
ESA Jupiter-Eismonde-Entdecker, „Juice“, ist die nächste kühne Mission der Menschheit zum äußeren Sonnensystem. Sie wird detaillierte Beobachtungen des Gasriesen Jupiter und seiner drei großen ozeanhaltigen Monde – Ganymed, Kallisto und Europa – durchführen.

Diese ehrgeizige Mission wird diese Monde mit einer leistungsstarken Suite von Fernerfassung, geophysikalischen und in-situ-Instrumenten charakterisieren, um mehr über diese faszinierenden Ziele als potenzielle Lebensräume für vergangenes oder gegenwärtiges Leben zu erfahren.

Juice wird die komplexe Magnet -, Strahlen- und Plasmaumgebung des Jupiters und deren Zusammenspiel mit den Monden genauestens beobachten und dabei das Jupitersystem als Archetyp für Gasriesensysteme im gesamten Universum untersuchen.

Juice startete im April 2023 mit einer Ariane 5 vom Europäischen Weltraumbahnhof in Kourou. Sie hat eine achtjährige Reise mit Vorbeiflügen an der Erde und an Venus, um zum Jupiter zu gelangen. Sie wird 35 Vorbeiflüge an den drei großen Monden machen, während sie den Jupiter umkreist, bevor sie ihre Umlaufbahn zu Ganymed ändert.

Juice ist eine Mission unter ESA Führung mit Beiträgen von NASA, JAXA und der israelischen Raumfahrtagentur. Es ist die erste Großmission im Rahmen des ESA-Programms Cosmic Vision.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

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Quelle: ESA 15. Juli 2024.

15. Juli 2024 – Es ist eine doppelte Weltpremiere. Der erste Vorbeiflug an Mond und Erde sowie das erste Doppelmanöver zur Schwerkraftumlenkung. Dabei werden die Geschwindigkeit und Richtung von Juice geändert, um ihren Kurs durch den Weltraum zu modifizieren, doch es ist ein gewagtes Unterfangen; der kleinste Fehler könnte Juice vom Kurs abbringen und das Ende der Mission bedeuten.

Nach dem Start von Juice im April 2023 ist dieser Vorbeiflug an Mond und Erde der erste Schritt im „Walzer“ der Sonde durch das Sonnensystem auf ihrer Reise zum Jupiter.
Während des Vorbeiflugs wird die Anziehungskraft der Erde die Bahn von Juice durch den Weltraum krümmen, sie sozusagen „abbremsen“ und auf den Kurs für einen Vorbeiflug an der Venus im August 2025 umleiten. Von diesem Moment an werden die Energieschübe beginnen, Juice wird von der Venus und dann zweimal von der Erde beschleunigt – das Weltraum-Äquivalent zum Trinken von drei Espressi hintereinander.

Wozu braucht man das alles?
Jupiter ist im Durchschnitt „nur“ 800 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ohne eine riesige Rakete zur Verfügung würde der direkte Transport von Juice zum Riesenplaneten 60 000 kg Treibstoff an Bord erfordern, ein Ding der Unmöglichkeit. Darüber hinaus müsste Juice eine enorme zusätzliche Menge an Treibstoff mitführen, um sich selbst genug abzubremsen, damit sie nach ihrer Ankunft in eine Umlaufbahn um den Jupiter gelangen kann, anstatt einfach vorbeizuschnellen und ins Weltall hinauszutreiben.

Juice nimmt also die „touristische“ Route durchs Sonnensystem und nutzt die Schwerkraft anderer Planeten, um ihre Bahn durch den Weltraum sorgfältig anzupassen und sicherzustellen, dass sie mit der richtigen Geschwindigkeit und Richtung am Jupiter ankommt. Diese unglaublich komplexe, sich ständig weiterentwickelnde Route hat das engagierte Missionsanalyse-Team von Juice in den letzten 20 Jahren sorgfältig geplant.

Es erscheint kontraintuitiv, dass die Verlangsamung von Juice durch den Mond-Erde-Vorbeiflug an diesem Punkt der Reise effizienter ist als eine Beschleunigung durch den Vorbeiflug. Hätten wir diesen Vorbeiflug genutzt, um Juice einen Schub in Richtung Mars zu geben, hätten wir jedoch lange auf den nächsten planetaren Vorbeiflug warten müssen. Dieses erste „Brems“- Manöver ist also eine Möglichkeit, eine Abkürzung durch das innere Sonnensystem zu nehmen.

Wie funktioniert das Ganze?
Das Flugkontrollteam der Mission hat die Flugbahn von Juice bereits angepasst, um sicherzustellen, dass sie zuerst den Mond erreicht, dann einen Tag später die Erde und zwar genau zur richtigen Zeit, mit der richtigen Geschwindigkeit und in der richtigen Richtung. Obwohl alle zuversichtlich sind, dass das Manöver erfolgreich sein wird, ist es eine große Herausforderung, vor der bisher noch keine andere Weltraummission stand.

Der Flugdirektor von Juice, Ignacio Tanco, sagt: „Es ist, als würde man einen sehr schmalen Korridor sehr, sehr schnell durchqueren: auf Maximum zu beschleunigen, während die Fahrbahnkante gerade mal Millimeter entfernt ist.“

Juice wird sowohl dem Mond als auch der Erde extrem nahekommen, sodass bei allen Navigationsmanövern Genauigkeit in Echtzeit erforderlich ist. Vom 17.-22. August steht Juice in ständigem Kontakt mit Bodenstationen auf der ganzen Welt. In jeder Sekunde des Weges, bei Tag und Nacht, werden die Kontrollteams die Daten von Juice sorgfältig überwachen und auch kleinste Anpassungen vornehmen, wenn sie erforderlich sind, um die Sonde auf dem richtigen Kurs zu halten.

Bonus-Wissenschaft!
Als ob es nicht ausreichen würde, Juice um zwei enorme Hürden im All zu lenken, wird die ESA noch dazu zehn wissenschaftliche Instrumente an Bord des Raumfahrzeugs aktivieren, während es an Mond und Erde vorbeizieht.

Der Vorbeiflug an Mond und Erde bietet Instrumententeams eine erstklassige Testumgebung, um erstmals Daten von einer realen Oberfläche im Weltraum zu sammeln und zu analysieren. Für einige Instrumente ist dies die einzige Gelegenheit, während Juices gesamter achtjähriger Reise zum Jupiter bestimmte Messungen vorzunehmen. Sie wird Wissenschaftler*innen und Ingenieur*innen die Möglichkeit geben, ihre Instrumente zu kalibrieren, verbleibende Probleme zu lösen, und wer weiß, sie könnten sogar einige überraschende wissenschaftliche Entdeckungen machen.

Der Vorbeiflug an Mond und Erde ist besonders wichtig für das Radar zur Erforschung eisiger Monde (RIME) an Bord – die RIME-Daten werden durch ein elektronisches Rauschen an Bord gestört.

Der Vorbeiflug am Mond am 19. August ist für das RIME-Team eine von nur wenigen Gelegenheiten vor der Ankunft am Jupiter, um zu überprüfen, wie sich dieses Rauschen auf die Leistung des Instruments auswirkt. Während der nächsten Annäherung an den Mond wird RIME acht Minuten Zeit haben, um alleine zu beobachten, während die anderen Instrumente entweder ausgeschaltet oder in den Ruhemodus versetzt werden. Basierend auf diesen Beobachtungen wird das RIME-Team an einem Algorithmus arbeiten, um das Rauschproblem zu beheben.

Wie können Sie alles mitverfolgen?
Ein paar Glückliche können Juice wahrscheinlich beobachten, während die Sonde direkt über Südostasien und den Pazifik fliegt. Ein leistungsstarkes Fernglas oder ein Teleskop geben Ihnen die beste Chance, das Raumfahrzeug zu sehen. Trajektoriendaten finden Sie hier.

Währenddessen werden die beiden Bordkameras von Juice während des gesamten Vorbeiflugs an Mond und Erde Fotos aufnehmen, die wir über die sozialen Medien und unseren Rocket Science-Blog veröffentlichen werden, sobald sie auf der Erde empfangen werden.

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• JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) auf Ariane 5 ECA

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Autor: Thomas Geuking, Quellen: ISRO (Indian Space ResearchOrganisation)

Mit der weichen Landung auf dem Mond des Landers „Vikram“ und dem erfolgreichen Betrieb des Rovers „Pragyan“ hatte die Mission Chandrayaan – 3 eigentlich schon alle Ziele der indischen Raumfahrtagentur ISRO erfüllt. Für das Antriebsmodul, dass die Chandrayaan-3 Mission bis auf 100 km zum Mond brachte war die Mission aber noch nicht zu Ende.

Kurz vor der Landung, am 17. August 2023 trennte sich der Lander vom Antriebs-Modul und dieses blieb mit noch rund 100 kg Treibstoff im Mondorbit zurück. Es wäre nach einiger Zeit auf die Mondoberfläche gestürzt und dabei wahrscheinlich explodiert. Dies wollte die indische Raumfahrtagentur verhindern und zündete daher die Triebwerke erneut für eine Rückkehr Richtung Erde.

Das erste Manöver wurde am 9. Oktober 2023 durchgeführt, um die Höhe der Umlaufbahn von 150 km auf 5112 km zu erhöhen und damit die Umlaufzeit von 2,1 Stunden auf 7,2 Stunden zu verlängern. Das Trans-Earth-Injection (TEI)-Manöver zum verlassen der Mondumlaufbahn wurde am 13. Oktober 2023 durchgeführt. Im Anschluss an dieses Manöver flog das Antriebsmodul vier Mal am Mond vorbei, bevor es am 10. November die Mondumlaufbahn verließ. Seit dem 22 November 2023 befindet es sich wieder in einem Orbit um die Erde. Die Umlaufzeit beträgt fast 13 Tage bei einer Neigung von 27 Grad. Die Flugbahn wurde so gewählt, dass eine Erdbeobachtung mit der SHAPE-Nutzlast (Spectro-polarimetry of HAbitable Planet Earth) des Antriebsmoduls fortgesetzt werden kann, wenn die Erde im Blickfeld ist, ohne Satelliten in der geostationäre Umlaufbahn, oder darunter zu gefährden (siehe Grafik). Die Daten der SHAPE-Nutzlast sollen einmal bei der künftigen Erforschung von Exoplaneten, insbesondere der Suche nach erdähnlichen Exoplaneten, helfen und nun aus einer Erdumlaufbahn fortgeführt werden.

Zusammenfassung der Ziele mit der Rückkehr des Antriebsmoduls in die Erdumlaufbahn im Hinblick auf zukünftige Missionen:

1. Planung und Durchführung von Manövern für die Rückkehr vom Mond zur Erde, inklusive der Entwicklung der dafür notwendigen Software.

2. Durchführung von Fly-bye Manövern am Mond.

3. Verhinderung eines Absturzes auf dem Mond und dem dabei entstehenden Trümmerfeldes.

Auch hier wurden alle gesteckten Ziele erreicht.

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• Chandrayaan 3 auf LVM3-M4

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Quelle: ESA.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

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Quelle: MPS.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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• BepiColombo auf Ariane 5 ECA

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

Autor: Roland Rischer. Quelle: NASA, JHUAPL, SWRI, Spaceflight Now, Raumcon

Die Jahre 2014/2015 waren aus Sicht der Planetologen, das kann man jetzt schon sagen, besondere Jahre. Gleich drei Langzeitmissionen – Rosetta/Philae, Dawn und New Horizons – kamen an ihren Zielen an und liefen dann nahezu perfekt nach Drehbuch ab. Nach jahrelanger Reisezeit im Weltraum ist das aus technischer Sicht keinesfalls selbstverständlich. Die von Rosetta gelieferten Bilder des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko bewiesen einmal mehr, dass man seiner Phantasie bezüglich des Formenreichtums dort draußen keine Grenzen setzen sollte. Der Asteroid Ceres überraschte aus der Distanz mit geheimnisvollen Details auf seiner Oberfläche. Beim Massenpublikum konnte man mit den von der Sonde Dawn gelieferten Bildern zwar nur kurz Interesse wecken. Dem Erkenntnisgewinn über den größten Himmelskörper im Asteroidengürtel tut das aber keinen Abbruch, zumal der Besuch von Dawn bei Ceres im Unterschied zu den Missionen Rosetta bei 67P und New Horizons zum Pluto noch länger andauern wird.

Zu den unerwarteten Überraschungen dieses Jahres zählen sicher die erstmaligen Nahaufnahmen des Pluto durch die Sonde New Horizons. Generationen weltraumbegeisterter Menschen wuchsen mit einem eng begrenzten Wissen über den neunten Planten auf. Die Krönung waren verwaschene Bilder wie etwa jenes des Weltraumteleskops Hubble (Bild 1) aus dem Jahr 2002. Dann wurde Pluto auch noch zum Zwergplaneten herabgestuft, unter anderem weil er die Neptun-Bahn kreuzt. Fehlte nur noch, dass einer behauptet hätte, da könne es aufgrund dieser und jener Annahmen nicht viel anderes aussehen wie auf dem Mond. Die einstige Nummer Neun wäre mittelfristig wahrscheinlich endgültig aus dem kollektiven Gedächtnis verschwunden und nur noch Spezialisten ein Begriff gewesen.

Das haben die Bilder von New Horizons nun aber für das erste verhindert. Ihr kurzer Pluto-Vorbeiflug am 14. Juli 2015 mit einer größten Annäherung von 12.500 Kilometer lieferte Bilder, wie sie sich selbst Science-Fiction-Illustratoren nicht besser hätten ausdenken können. Weil die Datenübertragungsrate von der Sonde zur Erde sehr gering ist, wurden die Daten an Bord der Sonde zwischengespeichert. Im Laufe der nächsten zwölf Monate werden wir noch viele weitere erstaunliche Bilder von Pluto und seinem Mond Charon bekommen.

Vorläufige Krönung im Bilderangebot der NASA ist ein 70 Megabyte-Bild (in bescheidenerer Auflösung siehe Bild 2). Es zeigt Strukturen ab einer Größe von 1,8 Kilometern. Bei der Aufnahme handelt es sich um die schärfe-optimierte und farbverstärkte Zusammensetzung von Einzelbildern der Multispektralkamera (Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC)) im Kamerasystem Ralph an Bord von New Horizons, welches unzählige Details wie Kanäle, Krater und ausgedehnte Eisfelder mit ihren eigenen Strukturen zeigt. Die Farbkontraste wurden erhöht. Dem menschlichen Auge würde Pluto daher erheblich matter erscheinen. Spaceflight Now zitiert John Spencer vom Geologie-, Geophysik- und Bilder-Team des Southwest Research Institute (SWRI) in Boulder, Colorado, USA: „Plutos Oberflächenfarben wurden verstärkt, um feine Details im blassen Blau, Gelb, Orange und in intensiven Rottönen sichtbarer zu machen. Viele der Landschaften haben ihre eigene eindeutige Farbe, die uns eine interessante komplexe geologische und klimatologische Geschichte erzählt, die wir aber noch zu entschlüsseln haben.“

Nicht weniger beeindruckend sind die Bilder des Pluto-Mondes Charon (Bild 3). Von den fünf Pluto-Monden ist er mit Abstand der größte und hat mit 1.214 Kilometern Durchmesser etwa den halben Pluto-Durchmesser, relativ gesehen Rekord im Sonnensystem und fast schon ein Doppel-Zwergplanetensystem. Im Gegensatz zu Pluto entspricht Charons Oberfläche eher dem, was man bei einem Gesteinshimmelskörper erwartet, bietet aber Extreme, wie tiefe und lange Schluchten am Äquator und vergleichsweise glatte, an die Mond-Mare erinnernde Ebenen im Süden, deren Entstehung noch der Erklärung bedürfen. Dazu dürfte der Bilddatenstrom von New Horizons in den nächsten zwölf Monaten ebenfalls beitragen. Der rote, circa 475 Kilometer durchmessende Fleck im Norden, entlehnt aus Tolkiens „Herr der Ringe“ inoffiziell Mordor Macula genannt, ist vermutlich auf Tholine zurückzuführen. Dabei handelt es sich um Kohlenstoffverbindungen, deren Herkunft vom nahen Pluto vermutet wird (ausführlicher zu den Tholinen, siehe im Raumcon-Forum „New Horizons Mission“ Beitrag #1374; zu den anderen Plutomonden ebenda ab Beitrag #1386; Dank an Forenmitglied Gertrud).

Die zweite Baugruppe im Kamerasystem Ralph ist LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) für Aufnahmen im Infrarot-Bereich. Bereits beim Anflug kurz vor dem 14. Juli 2015 wurde Pluto mit Hilfe des Ralph/LEISA Infrarot-Spektrometers auf Methanvorkommen untersucht. Die Ergebnisse zeigt Bild 4. Erfasst wurde lediglich die linke Hälfte der Pluto-Scheibe. Die Methan-Verteilung zeigt auffällige regionale Unterschiede. Die intensive Purpur-Färbung deutet auf eine hohe Methankonzentration hin. Die schwarzen Flächen zeigen eine niedrigere Methankonzentration. Die Überlagerung der Methan-Karte mit dem entsprechenden Bild der LORRI-Kamera (Long Range Reconnaissance Imager) zeigt eine auffällige Übereinstimmung mit Flächenformationen, insbesondere der vorläufig Sputnik Planum genannten Ebene.

Bild 5 sei stellvertretend für die vielen beeindruckenden Einzelbilder ausgewählt. Rund 15 Minuten nach der größten Annäherung blickte New Horizons zurück und machte aus 18.000 Kilometern Entfernung eine Gegenlichtaufnahme bei Sonnenuntergang von der Sputnik Planum getauften ebenen Fläche und den bis zu 3.500 Meter hohen Bergen im Westen. Das Bild erstreckt sich über eine Breite von 380 Kilometer. Die Berge im Vordergrund wurden vorläufig nach Tensing Norgay, jene im Hintergrund am Horizont nach Edmund Hillary benannt, den beiden Mount Everest-Erstbesteigern. Das Gegenlicht macht rund zwölf Dunstschichten in Plutos dünner Atmosphäre sichtbar.

Zu den überraschenden Details gehören auch Indizien für Gletscheraktivitäten auf Bild 6. Die Aufnahme erstreckt sich über 630 Kilometer. Ähnlich wie im Wasserkreislauf auf der Erde scheint sich auf dem Pluto bei Temperaturen um minus 230 Grad Celsius vermutlich verdunsteter Stickstoff aus dem Sputnik Planum in gefrorener Form in den höheren östlichen Regionen niederzuschlagen. Das Bild zeigt Hinweise darauf, dass Stickstoff-Gletscher langsam in das Sputnik Planum fließen. Die roten Pfeile deuten auf die drei bis acht Kilometer breiten Abflusstäler. Die blauen Pfeile zeigen den Verlauf der Eisfront im Sputnik Planum. Dazu Alan Howard vom New Horizons-Team für Geologie, Geophysik und Bilder der University of Virginia, Charlottesville, USA: „Wir haben angesichts der Tiefkühlbedingungen des äußeren Sonnensystems nicht mit einem Stickstoff-basierten Eiszyklus auf dem Pluto gerechnet. In Gang gehalten vom schwachen Sonnenlicht scheinen die Vorgänge direkt mit jenen im hiesigen Wasserkreislauf vergleichbar zu sein, durch den die Eiskappen der Erde gebildet werden. Wasser verdunstet aus den Ozeanen, fällt als Schnee und kehrt als Gletschereis in die Meere zurück.“

„Pluto ist in dieser Hinsicht überraschend Erd-ähnlich“, resümiert Alan Stern, Leiter des New Horizons Wissenschaftler-Teams am SWRI, „und keiner hat das vorausgesagt.“

Unweigerlich fragt man sich, wie diese tiefgekühlte Welt aussehen würde, wenn sie in einer habitablen Zone ihre Bahnen zöge.

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• New Horizons Mission

Der Beitrag Pluto – die Überraschung des Jahres 2015 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, NASA. Vertont von Peter Rittinger

Es begann mit einem ‚blinkenden‘ Punkt…
Am 18. Februar 1930 entdeckte der US-amerikanische Astronom Clyde W. Tombaugh auf zwei am 23. und am 29. Januar des gleichen Jahres belichteten Fotoplatten im Grenzbereich zwischen den Sternbildern Stier und Zwillinge ein winziges, lichtschwaches Objekt mit einer Helligkeit von lediglich etwa 15 mag, welches bei der Betrachtung dieser beiden Aufnahmen durch einen Blinkkomparator scheinbar ‚hin und her‘ sprang. Der von den Astronomen seit mehr als 80 Jahren gesuchte neunte Planet unseres Sonnensystems war entdeckt!

Allerdings kamen bereits nach kurzer Zeit aufgrund des geringen Durchmessers von rund 2.310 Kilometern, der dadurch bedingten geringen Masse und der ungewöhnlichen Orbitbahn Zweifel darüber auf, ob es sich bei dem Pluto – so der von Venetia Burney vorgeschlagene und letztendlich für dieses Himmelsobjekt gewählte Name – wirklich um einen ‚vollwertigen‘ Planeten handelt. Nach langen Diskussionen wurde dem Pluto schließlich am 24. August 2006 von der Internationalen Astronomischen Union (kurz „IAU“) der Planetenstatus aberkannt (Raumfahrer.net berichtete). Seitdem wird (134340) Pluto – so dessen neue Bezeichnung – der neu erschaffenen Kategorie der Zwergplaneten zugerechnet und gilt als deren ‚Vorreiter‘.

Bereits am 19. Januar 2006 hat die US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA mit der Raumsonde New Horizons eine Mission gestartet, deren primäres Ziel in der Erkundung des damals noch als Planet geltenden Pluto besteht. Und auch die zwischenzeitlich erfolgte ‚Degradierung‘ ihres Zielobjektes konnte New Horizons nicht davon abhalten sich ihrem Ziel immer weiter zu nähern. Nach einer Flugdauer von mittlerweile fast neuneinhalb Jahren hat die Raumsonde ihr Ziel jetzt fast erreicht. Am 14. Juli 2015 wird New Horizons um 13:50 MESZ die Oberfläche des Zwergplaneten Pluto in einer Entfernung von knapp 12.500 Kilometern passieren und in den Tagen und Stunden vor und nach diesem Vorbeiflug einzigartige Daten aus den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems sammeln und anschließend über einen Zeitraum von mehreren Monaten hinweg zu Erde übermitteln.

…der jetzt ‚Gestalt‘ annimmt
Die bisher angefertigten Aufnahmen zeigen, dass Pluto über eine abwechslungsreiche Oberfläche verfügt, welche diverse helle und dunkle Regionen aufweist. Dies sind zugleich Hinweise darauf, dass es sich bei diesem Zwergplaneten keineswegs um ein ‚langweiliges‘ Objekt handelt. Vielmehr scheint auch der Pluto über eine bewegte Vergangenheit zu verfügen.

Aus mehreren Aufnahmen, die bereits zwischen dem 27. Juni und dem 3. Juli angefertigt wurden, konnte auch eine vorläufige Oberflächenkarte erstellt werden. Eine in dieser Karte erkennbare sehr dunkle Region wurde aufgrund ihrer Form mit dem Namen „The Whale“ belegt. Es handelt sich dabei um die dunkelste Oberflächenstruktur, welche sich unmittelbar nördlich des Pluto-Äquators über eine Länge von etwa 3.000 Kilometern erstreckt. An dem in dieser Karte links erkennbaren Ende des ‚Walschwanzes‘ befindet sich dagegen ein ausgesprochen helles Gebiet.

Direkt östlich von dem ‚Maul‘ des Wals befindet sich zudem eine Region mit einer Ausdehnung von bis zu rund 1.600 Kilometern, welche zu den hellsten Oberflächenregionen gehört. Diese hellen Färbungen – so eine vorläufige Einschätzung der an der Mission beteiligten Wissenschaftler – sind eventuell darauf zurückzuführen, weil sich hier relativ ‚frische‘ Ablagerungen von gefrorenen Gasen konzentrieren. In erster Linie dürfte es sich dabei um Ablagerungen von Methan, Stickstoff und Kohlenstoffmonoxid handeln. Noch weiter östlich befinden sich vier weitere dunkle Bereiche, von denen jeder über einen Durchmesser von mehreren hundert Kilometer verfügt.

Trotz eines am vergangenen Wochenende erfolgten zwischenzeitlichen Übertritts in einen abgesicherten Betriebsmodus (Raumfahrer.net berichtete) konnte New Horizons während der vergangenen Tage einzigartige Aufnahmen von Pluto und von dessen größten Mond, den etwa 1.212 Kilometer durchmessenden Charon, anfertigen. Die Raumsonde konnte den wissenschaftlichen Betrieb bereits am 7. Juli um 18:27 MESZ wieder aufnehmen.

Am 8. Juli erreichte schließlich auch die erste nach dieser Wiederaufnahme des regulären wissenschaftlichen Betriebs angefertigte Aufnahme die Erde. Dieses Foto zeigt in etwa die gleiche Region, welche New Horizons am 14. Juli überfliegen und dabei in einer allerdings deutlich besseren Auflösung abbilden wird. Auch hier sind diverse helle und dunkle Bereiche erkennbar. Dabei zeigt sich, dass die helle Region östlich des ‚Wals‘ über eine herzförmige Struktur verfügt.

„Das nächste Mal wenn wir diesen Teil des Pluto sehen, können wir einen Teil dieser Region in einer 500 mal besseren Auflösung darstellen“, so Jeff Moore vom NASA Ames Research Center, einer Mitarbeiter des LORRI-Teams. „Das wird unglaublich sein.“

Am 9. Juli hatte sich New Horizons dem Pluto bereits bis auf eine Entfernung von etwa 5,4 Millionen Kilometern angenähert. Die LORRI-Kamera konnte aus diese Distanz Bilder aufnehmen, welche eine Auflösung von 27 Kilometern pro Pixel erreichten. Dieser Wert war gut genug, um erstmals auch ‚grobe‘ geologische Oberflächenstrukturen aufzulösen. Der ‚Schwanz des Wals‘ scheint über eine komplexe geologische Vielfalt zu verfügen. Weiter nördlich befindet sich ein Gebiet, welches über eine polygonale Struktur verfügt. Dazwischen liegt eine über etwa 1.600 Kilometer ausgedehnte Zone mit komplexen, aneinander gereihten Strukturen, welche mit etwas Phantasie an eine sehr weit in die Länge gezogene Kraterkette erinnern.

Bei der weiteren Annäherung an Pluto konnte New Horizons am 11. Juli 2015 ein Foto von dem Bereich der Plutohemisphäre anfertigen, welcher sich am 14. Juli 2015 den direkten ‚Blicken‘ der sieben verschiedene Instrumente der Raumsonde entziehen wird. Dieses Foto ist besonders von daher von einem enormen wissenschaftlichen Wert, weil es die beste Auflösung dieser Region wiedergibt, welche während des jetzt erfolgenden Vorbeifluges erreicht wird.

Auch in den kommenden Stunden und Tagen werden die wissenschaftlichen Instrumente von New Horizons weiter Daten sammeln. Eine „Timeline“ für die zu übertragenden Daten finden Sie auf dieser Internetseite der Planetary Society in englischer Sprache. NASA-TV wird in den kommenden Tagen ebenfalls ausführlich über dieses historische Ereignis berichten. Hier der entsprechende und momentan vorgesehene Zeitplan. Zeitnahe Informationen und Kommentare können Sie zudem – wie gewohnt – auch auf den entsprechenden Seiten im Forum von Raumfahrer.net finden.

Mittlerweile ist die Raumsonde New Horizons weniger als 1,5 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ‚Treffpunkt‘ mit dem Zwergplaneten dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,8 Kilometern pro Sekunde relativ zu Pluto an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

Die bisher von der LORRI-Kamera angefertigten Aufnahmen finden Sie dagegen auf dieser Internetseite des JHU/APL. 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.

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• Mission New Horizons
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Der Beitrag Pluto – Ein einstmals kleiner Punkt nimmt Gestalt an erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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, dessen Oberfläche am 14. Juli 2015 um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern passiert werden wird.

Nur zehn Tage vor diesem historischen Ereignis versetzte sich die Raumsonde jedoch am 4. Juli in einen Sicherheitsmodus (Raumfahrer.net berichtete). Das autonom arbeitende Diagnoseprogramm der Raumsonde hatte an diesem Tag ein unvorhergesehenes Computerproblem registriert. 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 den besagten abgesicherten Betriebsmodus.

Eine kurzfristig einberufene Expertengruppe konnte mittlerweile den für die Umschaltung des Computersystems verantwortlichen Fehler identifizieren. Verantwortlich ist laut diesen Analysen weder ein Hardware-, noch ein signifikanter Softwarefehler, sondern vielmehr die fehlerhafte zeitliche Reihenfolge in einer speziellen Kommandosequenz, welche der Raumsonde erst unmittelbar vor dem Auftreten des Problems übermittelt wurde. Mit der entsprechenden Sequenz sollte New Horizons auf den Beginn des Pluto-Vorbeifluges vorbereitet werden. Bedingt durch die in der Sequenz enthaltenen fehlerhaften Zeitangaben kam es jedoch zu einem Programmkonflikt, welcher erst durch das bordinterne Diagnoseprogramm erkannt wurde.

Erneuter regulärer Betrieb ab dem 7. Juli 2015
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 ist gegenwärtig damit beschäftigt, die Beendigung des gegenwärtigen „Safe Mode“ und die damit verbundene Rückkehr zum normalen wissenschaftlichen Betrieb vorzubereiten. Der reguläre Betrieb soll bereits am morgigen 7. Juli wieder aufgenommen werden.

„Ich bin sehr glücklich darüber, dass unser Missionsteam den Fehler so schnell erkannt hat und versichern konnte, dass sich die Raumsonde in einem guten Zustand befindet“, so Jim Green, der Leiter der Abteilung für Planetenforschung der NASA. „Jetzt – mit Pluto im Visier – stehen wir kurz vor der Rückkehr zum normalen Betrieb.“

Durch den mehrtägigen Safe Mode – in diesem Betriebsmodus sind die Aktivitäten von New Horizons auf ein notwendiges Minimum beschränkt, weshalb in dieser Zeit auch keine wissenschaftlichen Messungen durchgeführt werden können – sind allerdings glücklicherweise keine signifikanten Daten verloren gegangen. Lediglich bei einigen in ihrer Priorität als weniger wichtig eingestuften Messungen und Fotoaufnahmen müssen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler mit dem Verlust von Daten rechnen. Die primären Ziele der Mission sind dagegen nicht betroffen und auch die wissenschaftliche Kampagne, welche die Zeit der dichtesten Annäherung der Raumsonde an den Pluto abdeckt, kann durch die Übermittlung der jetzt zeitkorrigierten Kommandosequenz wie geplant durchgeführt werden.

Kein Sicherheitsmodus während der kommenden Tage
New Horizons ist die erste und bis auf weiteres auch einzige Raumsonde, welche den Pluto und dessen fünf Monde erkunden wird. Von daher wäre es eine ‚wissenschaftliche Katastrophe‘, wenn sich die Raumsonde direkt während des Vorbeifluges an dem Zwergplaneten erneut in einen Sicherheitsmodus versetzten würde. 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. Aufgrund der Signallaufzeit von fast neun Stunden für eine ‚Zwei-Wege-Kommunikation‘ würde es somit selbst im günstigsten Fall mindestens einen Tag dauern, bis die Raumsonde ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen und das wissenschaftliche Arbeitsprogramm fortsetzen könnte.

Gegen dieses Horror-Szenario haben die an der Mission beteiligten Ingenieure jedoch bereits vor längerer Zeit entsprechende Maßnahmen ergriffen. Die Raumsonde New Horizons wurde von vornherein so programmiert, dass sie sich in den neun Tagen rund um den eigentlichen Flyby beim Auftreten von unvorhergesehenen technischen Problemen definitiv nicht in einen Sicherheitsmodus versetzen wird. Sollten in dieser Zeit Probleme auftreten, so würden trotzdem so viele Daten gesammelt und aufgezeichnet, wie nur irgendwie möglich.

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

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Der Beitrag Raumsonde New Horizons – Der Fehler ist behoben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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: JPL, CICLOPS.

Am 5. April 2013 wird die Raumsonde Cassini im Rahmen ihres 186. Umlaufs um den Planeten Saturn dessen Mond Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Zwecks der Einleitung dieses Vorbeifluges erfolgte bereits am 1. April eine kurze Aktivierung der Triebwerke, wodurch Cassini einen direkten Kurs auf den für den kommenden Freitag angepeilten Rendezvouspunkt mit dem Titan einnahm.

Dieser mittlerweile 91. gesteuerte Vorbeiflug der Raumsonde am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung „T-90“, ist der zweite von insgesamt acht in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen am Titan. Die dichteste Annäherung an den Titan, welche diesmal 1.400 Kilometer betragen wird, soll die Raumsonde dabei um 23.44 Uhr MESZ erreichen.

Bereits rund zehn Stunden zuvor und somit noch während der Annäherungsphase an den Titan wird das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), eines der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, damit beginnen, die Nachtseite dieses Mondes abzutasten. Hierbei sollen Daten über die zu diesem Zeitpunkt auf der Oberfläche und in der Stratosphäre vorherrschenden Temperaturen auf der nördlichen Hemisphäre gesammelt werden. Weitere Messungen des CIRS, welche im mittleren und Fern-Infrarotbereich erfolgen werden, dienen unter anderem dazu, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.
Während der Phase der dichtesten Annäherung wird in erster Linie ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), die wissenschaftlichen Aktivitäten von Cassini bestimmen. Das VIMS-Spektrometer soll dabei speziell die Oberfläche des Titan untersuchen und im Rahmen dieser Arbeiten verschiedene ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Als primäres Ziel wurde hierfür von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern der westliche Bereich des Dünenfeldes „Xanadu“ ausgewählt. Speziell werden dabei die dort gelegenen Formationen Menrva und Tui Regio durch das Spektrometer abgebildet. Hierbei soll dieses Instrument die Oberfläche mit einer Auflösung von bis zu fünf Kilometern pro Pixel erfassen.

Anschließende Observationen des VIMS werden den auf der südlichen Hemisphäre des Titan gelegenen, mit flüssigen Kohlenstoffverbindungen gefüllten See „Ontario Lacus“ zum Ziel haben. Weitere Aufnahmen dienen der Anfertigung eines Oberflächenmosaiks, welches auf die Region Adiri zentriert sein wird. Da sich Cassini zu dem hierfür vorgesehenen Aufnahmezeitpunkt bereits wieder vom Titan entfernt, wird das Instrument dabei allerdings lediglich noch Auflösungen von etwa 10 Kilometern pro Pixel erreichen können.

Des Weiteren soll das VIMS während des Vorbeifluges über den mittleren nördlichen Breiten des Mondes in der Titanatmosphäre nach dort eventuell befindlichen Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die langfristige Beobachtung von markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen. Entsprechende – und zudem langfristig ausgelegte – Beobachtungskampagnen bilden einen wichtigen Bestandteil der aktuellen und direkt auf den Titan bezogenen Forschungsarbeiten.

Bei einem weiteren im Rahmen des Vorbeifluges eingesetzten Instrument handelt es sich um das Dual Technique Magnetometer (MAG). Aufgrund der hohen während des Vorbeifluges gegebenen Inklination wird dieses Magnetometer in der Lage sein, die räumliche Ausdehnung des Saturn-Magnetfeldes, dessen Variationen und zudem erfolgende Interaktionen mit dem Titan im Detail zu analysieren.

Während des gesamten Vorbeifluges der Raumsonde am Titan soll das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment zusätzliche Aufnahmen anfertigen. Diese Aufnahmen sollen es ermöglichen, die parallel gewonnenen Daten der anderen Instrumente in einen größeren wissenschaftlichen Kontext zu versetzen. Die im Rahmen des FlyBys gewonnenen Daten werden zunächst im Bordcomputer der Raumsonde gespeichert und nach der Beendigung des Vorbeifluges ab dem 6. April zur Erde übermittelt. Die dabei gewonnenen Aufnahmen der ISS-Kamera sollten kurz danach auf der entsprechenden Internetseite des JPL auch für die interessierte Öffentlichkeit einsehbar sein.

Im Rahmen des Titan-Vorbeifluges wird sich die Inklination der Raumsonde von derzeit noch 57 Grad auf dann 61,7 Grad erhöhen. Diese Bahnneigung wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ermöglichen, die Polarregionen des Saturn und des Titan während der folgenden Saturn-Umläufe der Raumsonde im Detail abzubilden und zu untersuchen. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate in seiner „Gesamtheit“ erfasst werden können. Im Rahmen mehrerer weiterer Vorbeiflüge am Titan wird die Inklination von Cassini dann in den folgenden Monaten wieder auf etwa 40 Grad gesenkt.

Der nächste aktiv gesteuerte Vorbeiflug von Cassini am Titan, das Manöver „T-91“, wird am 23. Mai 2013 erfolgen.

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 und seine Monde 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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• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
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Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

FlyBy-Beschreibung:

• JPL (PDF, engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Plack-Institut für Kernphysik, Universität Heidelberg, JPL, University of Colorado at Boulder.

Seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer Umlaufbahn um den Saturn und untersucht die Atmosphäre, das Ringsystem und die Monde dieses zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Dabei konnte während eines nahen Vorbeifluges an dem Mond Enceladus am 14. Juli 2005 zur Verwunderung der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler die Existenz einer extrem dünnen Atmosphäre um diesen Himmelskörper nachgewiesen werden. Mit einem mittleren Durchmesser von lediglich 504 Kilometern verfügt der sechstgrößte Mond des Saturn über eine viel zu geringe Masse, um die Gaspartikel über einen längeren Zeitraum in seinem Gravitationsfeld festzuhalten. Die Gashülle müsste eigentlich bereits nach einer relativ kurzen Zeit in den Weltraum entweichen.

Die Tatsache, dass die Dichte der beobachteten Atmosphäre mit zunehmender Höhe stark abnimmt, wurde als ein Indiz dafür interpretiert, dass eine Quelle direkt auf der Oberfläche des Eismondes für deren Existenz verantwortlich sein muss. Hierfür, so die Wissenschaftler im Jahr 2005, käme unter anderem ein geothermaler Hotspot in Frage, welcher durch vulkanische Aktivität gespeist wird. Aufgrund von Messdaten, welche mit verschiedenen Magnetometern, Spektrometern und einem Gerät zur Staubanalyse gewonnen werden konnten, wurde dieser Hotspot im Bereich der Südpolregion von Enceladus vermutet.

Am 27. November 2005 gelang den Wissenschaftlern der Cassini-Mission dann schließlich auch tatsächlich dessen direkter Nachweis. Auf den an diesem Tag im Gegenlicht angefertigten Enceladus-Aufnahmen der ISS-Kamera, einem von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, waren eine Vielzahl von feinen Jets erkennbar, welche von der Südpolregion ausgingen und sich bis zu etwa 490 Kilometern über dessen Oberfläche erstreckten. Als Ausgangspunkt für diese feinen Strahlen aus Wasserdampf und Eispartikeln konnten bei späteren dichten Vorbeiflügen an Enceladus vier nahezu parallel verlaufende Einschnitte in der Mondoberfläche ausgemacht werden, welche sich direkt über dem Südpol befinden (Raumfahrer.net berichtete). Die „Tigerstreifen“, so die Bezeichnung dieser Formationen, erstrecken sich über eine Länge von jeweils 130 Kilometern und erreichen eine Breite von bis zu zwei Kilometern. Die von der Mondoberfläche ausgehende Jets sind die hauptsächlichen Materiallieferanten für den E-Ring des Saturn.

Woher stammt jedoch das Wasser, welches durch die von Enceladus ausgehenden Jets freigesetzt wird? Einige Wissenschaftler favorisierten die Existenz eines Ozeans oder eines großen Sees aus flüssigem Wasser unter der Oberfläche des Mondes. So zeigte eine im Jahr 2009 publizierte Studie der chemischen Zusammensetzung von Eispartikeln im E-Ring des Saturn, dass sich dort drei verschiedene Sorten von Eispartikeln befinden. Eine dieser Eissorten, vertreten mit einem Masseanteil von rund sechs Prozent, enthält verschiedene Salze, deren Menge und Zusammensetzung auf das Vorhandensein von einem Ozean zwischen der Eiskruste auf der Oberfläche von Enceladus und dessen felsigem Kern hindeutete. Andere Wissenschaftler lehnten diese Theorie eines Ozeans unter der Oberfläche von Enceladus ab und nannten als Materiequelle den Zersetzungsprozess von gefrorenem Eis (Raumfahrer.net berichtete). Die Auswertungsergebnisse von neu gewonnenen Messdaten zeigen nun nach Ansicht der beteiligten Wissenschaftler so deutlich wie keine Studie zuvor, dass die durch die Tigerstreifen ausgestoßenen Partikel anscheinend wirklich aus einem großräumigen Salzwasserreservoir stammen, welches sich unter der Oberfläche des Mondes befindet.

Für ihre Analysen verwendeten die Wissenschaftler die Messergebnisse des Cosmic Dust Analyzers (CDA), einem Instrument zur Untersuchung des interplanetaren Staubes in der Umgebung vom Saturn, welches sich an Bord der Raumsonde Cassini befindet. Die Daten wurden von dem CDA während dreier naher Vorbeiflüge an Enceladus in den Jahren 2008 und 2009 gesammelt. Während dieser Mond-FlyBys näherte sich Cassini der Mondoberfläche auf eine Entfernung von bis zu 21 Kilometern an und durchflog zugleich mehrere der von dort ausgehenden Ausbruchwolken der Jets. Die in den Jets enthaltenen Eispartikel trafen mit Geschwindigkeiten zwischen 6,4 und 17,5 Kilometern pro Sekunde auf den CDA und verdampften dabei sofort. Mittels elektrischer Felder innerhalb des CDA konnten die verschiedenen chemischen Bestandteile der dabei entstandenen Plasmawolken voneinander getrennt und analysiert werden.

Bei diesen Messungen konnte der Staubanalysator CDA die gleichen drei Sorten von Eispartikeln nachweisen, welche zuvor bereits im E-Ring des Saturn detektiert werden konnten. Allerdings zeigten die Daten des CDA, dass sich die Anteile der verschiedenen Eissorten mit dem Abstand und der Position zu den zugrunde liegenden Quellen auf der Oberfläche von Enceladus markant veränderten. Nahe an den jeweiligen Quellen dominieren eindeutig die salzhaltigen Teilchen. Mehr als 40 Prozent der hier detektierten Partikel sind besonders reich an Natrium- und Kaliumsalzen. In einer größeren Entfernung zur Mondoberfläche überwiegen dagegen – genauso wie auch im E-Ring – die reinen Eispartikel. Der Anteil der Partikel, welche Silikate oder organisches Material enthaltenden, ist in den Fontänen leicht erhöht. Außerdem sind die salzhaltigen Eiskörnchen größer und langsamer als die salzfreien Partikel.

Für das internationale Wissenschaftler-Team um Dr. Frank Postberg, Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Kernphysik und am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg, welches die Daten auswertete, ergibt sich für diese Befunde und für die Quellen der Fontänen nur eine einzige plausible Erklärung: zwischen der Eiskruste und dem felsigem Kern von Enceladus muss sich ein großes Reservoire aus flüssigem Wasser befinden. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich dieses in einer Tiefe von rund 80 Kilometern unter der Mondoberfläche befindet.

Bedingt durch die von dem Saturn ausgelösten Gezeitenkräfte und einer gravitativen Wechselwirkung mit anderen Monden befindet sich das in dem Reservoir enthaltene Wasser in einer ständigen Bewegung und wäscht die ursprünglich in dem Felskern gebundenen Salzverbindungen im Laufe der Zeit aus dem Gestein aus. Durch Risse im Eis steigt das salzhaltige Wasser in höher gelegene Schichten und sammelt sich in Kammern, welche sich direkt unterhalb der Oberfläche befinden. Sobald sich dort im Bereich der Tigerstreifen über dem Südpol weitere Risse bilden, verdampft das Wasser durch die plötzliche Druckabnahme und ein Teil entweicht in Form der zu beobachtenden Jets in das umgebende Weltall. Nach den Berechnungen der Wissenschaftler müssen die Wasserreservoire in den oberflächennahen Kammern über große Oberflächen verfügen, an denen die Verdampfungsprozesse stattfinden, da diese ansonsten zufrieren und die Jets versiegen würden.

Bei den durch die Jets ausgestoßenen salzhaltigen Eispartikel handelt es sich somit sozusagen um „schockgefrostetes Meerwasserspray“, welches den Großteil der durch die Jets ausgestoßenen Partikel stellt. „Wenn Salzwasser langsam gefriert, wird das Salz aus der Eisstruktur verdrängt, so dass reines Wassereis zurückbleibt. Wenn also die Fontänen aus Oberflächeneis bestehen würden, müssten wir von einem nur geringen Salzgehalt ausgehen. Gegenwärtig gibt es kein anderes plausibles Szenario, als den stetigen Auswurf salzreicher Eispartikel überall aus den Tigerstreifen mit Salzwasser unter der eisigen Oberfläche des Enceladus zu erklären”, so Dr. Postberg.

Das Wissenschaftler-Team um Dr. Postberg konnte diese Theorie mit Computersimulationen untermauern und die gemessenen Verteilung der Eispartikel auf die Ausbruchstellen auf der Mondoberfläche extrapolieren. Demzufolge stellen die salzhaltigen Partikel rund 70 Prozent der ausgeworfenen Teilchen und mehr als 99 Prozent der ausgeworfenen Masse. Die Ergebnisse der aktuellen Studie, so die Schlussfolgerung der Wissenschaftler, sprechen gegen „trockene“ Quellen wie zum Beispiel die Sublimation von Oberflächeneis. „Unsere Studie belegt, dass fast das gesamte durch die Jets ausgestoßene Material seinen Ursprung in einem großen, unterirdischen Salzwasserozean mit einer großen Oberfläche haben muss“, so Sascha Kempf von der University of Colorado at Boulder/ USA.

An der hier kurz vorgestellten Forschungsarbeit waren neben Wissenschaftlern vom Max-Plack-Instituts für Kernphysik und von der Universität Heidelberg auch Forscher der Universität Potsdam, der Universität Stuttgart, der Technischen Universität Braunschweig, der University of Colorado in Boulder/ USA und der Open University in Milton Keynes/ Großbritannien beteiligt. Die Arbeit wurde am 22. Juni 2011 in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der 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 für das Direktorat für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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Ein Beitrag von Daniel Maurat. Quelle: NASA, SFN. Vertont von Peter Rittinger.

Die Bodenkontrolle erhielt am 24. März um 7:33 EST (25. März um 0:33 MEZ) zum letzten Mal Telemetriedaten der Sonde. Nachdem nämlich der Hydrazintank am Dienstag planmäßig bei einer Zündung der Haupttriebwerke für 146 Sekunden entleert wurde, konnte Stardust seine Lage im Raum nicht mehr beibehalten, was dazu führte, dass die Solarkollektoren nicht mehr zur Sonne ausgerichtet werden konnten und somit die Energieversorgung nicht mehr gewährleistet werden.

Stardust hatte viel hinter sich: die Sonde startete am 7. Februar 1999 mit einer Delta II 7426 und erreichte die Erde nach einem zweijährigen Umlauf am 15. Januar 2001 wieder, um ein sogenannten Swingby-Manöver zurückzuführen, wobei man die Gravitation des Zielplaneten nutzte, um Geschwindigkeit zu gewinnen. Während dieses ersten Umlaufs kam es aber auch am 9. November 2000 zu einem Sonnensturm, wobei die Navigationssysteme gestört wurden und die Sonde in den Standby-Modus wechseln musste. Nachdem aber der Sonnensturm abklang, konnte man keine bleibenden Schäden an der Sonde entdecken und man konnte den Betrieb aufnehmen.

Beim zweiten Umlauf kam es auch zur Begegnung mit einem Asteroiden, nämlich 5535 Annefrank bei einer minimalen Entfernung von 3.300 km. Diese Begegnung diente dazu, die Systeme für das eigentliche Ziel der Mission, den Kometen Wild 2, zu kalibrieren.

Die Sonde flog schließlich am 2. Januar 2004 am Kometen Wild 2 vorbei, wobei Proben aus dem Schweif des Kometen gesammelt und in einer Kapsel verstaut wurden. Danach machte sich Stardust wieder auf dem Weg zur Erde. Diese erreichte sie zwei Jahre später, nämlich am 15. Januar 2006. Die Probenkapsel wurde von der Sonde abgetrennt und tauchte in die Erdatmosphäre ein. Die Kapsel landete bei einer Militärbasis in Utah. Damit war die Primärmission der Sonde beendet.

Die Raumsonde selbst war nach dem Ende der Primärmission aber noch in einem sehr guten Zustand, worauf man beschloss, sie zunächst in den Schlafmodus zu versetzten, um sie für eine spätere Nutzung zu reaktivieren. Dabei blieben nur wichtige Systeme wie die Energieversorgung oder die Antenne aktiviert. Aber bald kam ein neues Ziel für Stardust: der Komet Tempel 1, der schon Ziel der Sonde Deep Impact war und die einen Impaktor auf den Kometen schoss, sollte nochmals untersucht werden, um unter anderem die Auswirkungen des Impaktors zu untersuchen. Diese Verlängerung wurde Stardust-NeXT (Next Exloration of Tempel 1, nächste Erkundung von Tempel 1) genannt. Also wurde die Sonde aus dem Schlafmodus geholt und auf Kurs zu Tempel 1 gebracht.

Stardust-NeXT erreichte am 15. Feburar 2011 Tempel 1 und untersuchte unter anderem auch den zu diesem Zeitpunkt sechs Jahre alten Einschlagskrater des Deep-Impact-Impaktors. Danach wusste die NASA nicht mehr, was man mit der nun zwölf Jahre alten Sonde machen sollte und somit beschloss man, sie abzuschalten.

Im Resümee war Stardust eine der erfolgreichsten Kometensonden der NASA. Mit ihr kamen die ersten Proben der Partikel eines Kometenschweifes zur Erde zurück und man konnte die Auswirkungen eines Einschlags auf einem Kometen nach einer bestimmten Zeit beobachten.

Raumcon:

• Die Stardust-Mission

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Ein Beitrag von Thomas Wehr und Klaus Donath. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Die Raumsonde Messenger startete am 03. August 2004 auf einer Delta II 7925H zu ihrer Mission ins Innere des Sonnensystems. Ziel ist es, die Sonde in einem hoch-elliptischen Orbit um den sonnennächsten Planeten Merkur zu plazieren.

Das Projekt, eine Raumsonde zum Merkur zu bringen, stand bereits 1997 auf der sogenannten Discovery-Liste, konnte sich zunächst aber nicht durchsetzen. Erst im Juli 1999 wurde das Messenger Projekt finanziell freigegeben.

Technische Gründe mussten die Startfenster im März 2004 (19 Tage) und Mitte Mai 2004 (12 Tage) verstreichen lassen. Das dritte, 15-tägige, Startfenster 2004, welches sich am 30. Juli öffnete, konnte zuversichtlicher angegangen werden. Erzwang schlechtes Wetter am Cape Canaveral AFS Launch Complex 17 am 02. August 2004 noch eine eine Startverschiebung, hob am 3. August 2004 um 02:15:56 Uhr Ortszeit (EDT) die Sonde schließlich auf einer Trägerrakete vom Typ Delta II 7925H ab.

Die Startverschiebungen hatten ihren Preis. War ursprünglich das Eintreffen der Sonde am Merkur für 2009 geplant, musste aufgrund der Startverschiebung und des zur Verfügung stehenden Treibstoffes eine, neue zwei Jahre länger dauernde Flugbahn gerechnet werden.

Ein langer Weg ohne Tankstelle
Von der Erde zum Merkur zu gelangen, bedeutet eine große Geschwindigkeitsänderung. Diese nur mittels des Antriebs der Sonde durchzuführen, sprengt einfach die Treibstoffmenge, die jetzt noch fast 60% des Gesamtgewichts ausmacht. Also mussten andere Lösungen gefunden werden, um Gewicht und Treibstoff zu sparen.

Die Himmelskörper Venus und Merkur, aber auch die Erde wurden genutzt, um, durch sogenannte Flyby- oder Swingby-Manöver, die Sonde abzubremsen. So wurde ein Jahr nach dem Start die Erde benutzt, um ins Innere des Sonnensystems abgelenkt zu werden. Zwei Vorbeiflüge an der Venus (24.10.2006 und 05.06.2007) ließen die Messenger erstmals am 14.01.2008 am Merkur vorbeifliegen. Doch zu diesem Zeitpunkt war die Sonde noch zu schnell.

Erst zwei weitere Vorbeiflüge am Merkur (06.10.2008 und 29.09.2009) bremsten die Sonde so weit ab und brachten sie so nahe zum Merkur, dass es nur noch eines kontrollierten 15-minütigen Bremsmanövers (Geschwindigkeitsänderung 862,4 m/s) bedarf, um sie in einen 12 Stunden dauernden Orbit mit minimaler Annäherung von 200 km über 60 Grad Nord des Merkurs zu bringen. Das Sparen des Treibstoffes ging so weit, dass Anomalien im Flug durch Ausrichtungsänderung der Solarzellenpaneele ausgeglichen wurden.

Heute um 1:45 Uhr MEZ war es soweit – die fast 8 Milliarden Kilometer und 2.417 Tage lange Reise war an einem weiteren kritischen Missionspunkt angelangt. Nachdem das Erwärmen der Tanks und der Systeme erfolgreich war, zündeten die Triebwerke der Sonde, um sie soweit abzubremsen, damit sie in den Orbit „fiel“.

Nach dem Einschwenken und der erfolgreichen Übertragung mit der Hochgewinnantenne wurden die Star-Tracker (Sternenausrichtung) in Betrieb genommen, um die weitere Ausrichtung der Raumsonde zu gewährleisten.

Der erste Besucher schoss nur Standbilder
Mariner 10, die letzte der Mariner-Serie der NASA, war der erste Besucher des Merkurs. Nach dem Start am 03. November 1973 passierte sie erstmals am 29. März 1974 in einer Entfernung von rund 705 km den Merkur und schwenkte in eine 176-tägige Umlaufbahn um die Sonne ein. Merkur, der mit rund 4.880 km Äquatordurchmesser selbst die Sonne in 88 Tagen umrundet, und Mariner 10 trafen nach rund 176 Tagen wieder, am selben Punkt der Merkurumlaufbahn aufeinander. Merkur, der sich in 59 Tagen um die eigene Achse dreht, wendete aus diesem Grund Mariner 10 die bereits bekannte Seite zu. Somit konnte Mariner 10 nur rund 45% der Merkur-Oberfläche erfassen.

Der heute geglückte Einschuss der Raumsonde Messenger, in die Umlaufbahn um Merkur wird somit dazu beitragen, weitere Ansichten vom direkten Begleiter der Sonne zu erlangen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, DLR, FU Berlin.

Die von der europäischen Weltraumorganisation ESA betriebene Raumsonde Mars Express umrundet den Mars gegenwärtig in einem langgezogenen polaren Orbit alle sechs Stunden und 54 Minuten. Diese Umlaufbahn führt den Orbiter dabei bis auf 350 Kilometer an die Planetenoberfläche heran. Der entfernteste Punkt der Umlaufbahn ist dagegen rund 10.300 Kilometer von der Oberfläche entfernt. Im Gegensatz zu den beiden gegenwärtig aktiven Marsorbitern der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, den Sonden Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter kreuzt die ESA-Sonde somit auch regelmäßig die Umlaufbahn des inneren Marsmondes Phobos. Hierbei kommt es etwa alle fünf Monate zu mehreren aufeinanderfolgenden und relativ dichten Begegnungen zwischen Mars Express und Phobos.

Die letzte dieser FlyBy-Phasen begann bereits am 20. Dezember 2010. Bis zum 16. Januar 2011 hat sich die Raumsonde dabei dem inneren und größeren der beiden Marsmonde insgesamt achtmal auf eine Entfernung von weniger als 1.400 Kilometer angenähert. Der dichteste dieser Vorbeiflüge erfolgte am 9. Januar, wobei Mars Express den Mond während des Orbits Nummer 8.974 um 15:09 Uhr MEZ mit einer Geschwindigkeit von rund 2,3 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 111 Kilometern zu dessen Mittelpunkt passierte.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler nutzten diese Gelegenheit, um den unregelmäßig geformten und im Mittel nur etwa 20 Kilometer durchmessenden Mond mit der HRSC-Stereokamera des Orbiters abzubilden. Für die Planung der Aufnahmen waren die Mitarbeiter des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof verantwortlich. Da die HRSC-Kamera fest auf dem Orbiter montiert ist und nicht auf Phobos ausgerichtet werden kann, musste während des Rendezvous die gesamte Raumsonde „nachgeführt“ werden. Nur so war es möglich, trotz der hohen Geschwindigkeit der Sonde während des Vorbeifluges möglichst scharfe Aufnahmen des Mondes zu erstellen.

Für die Berechnung dieses komplizierten Manövers berücksichtigten die Wissenschaftler die Bahn des Mondes ebenso wie den exakten Verlauf der Umlaufbahn von Mars Express. Dabei durfte den Wissenschaftlern kein Fehler unterlaufen, denn eine Kurskorrektur während der Aufnahmen war nicht möglich. Zum Zeitpunkt der Annäherung betrug die Entfernung zwischen Erde und Mars mehr als 355 Millionen Kilometer, so dass die Kommandosignale von den Bodenstationen der Erde zur Raumsonde im Marsorbit 19 Minuten und 47,4 Sekunden benötigt hätten.

Das Manöver am 9. Januar verlief jedoch problemlos. Und dennoch gab es einen kleinen Wermutstropfen: „Die maximale Geschwindigkeit, mit der die ESA den Marsorbiter während des Vorbeifluges drehen kann, beträgt 0,15 Grad pro Sekunde. Idealerweise hätte man die Sonde jedoch bei der hohen Vorbeiflug-Geschwindigkeit mit 0,26 Grad pro Sekunde drehen müssen“, so Klaus-Dieter Matz vom DLR-Institut für Planetenforschung, welcher für die Planung der Aufnahmen zuständig war. Der dadurch verursachte Effekt konnte anschließend bei der Bilddaten-Prozessierung ausgeglichen werden.

Die Prozessierung der Bilder konnte allerdings erst am 19. Januar beginnen, denn es dauerte neun Tage, um alle während des Phobos-Vorbeifluges gesammelten Bilddaten zur Erde zu übermitteln. „Der Grund für die lange Dauer der Datenübertragung war, dass neben der Beobachtung von Phobos auch andere Bildaufnahmen der HRSC-Kamera vom Mars und Untersuchungen durch die anderen Instrumente der Raumsonde erfolgten“, so Olivier Witasse, der ESA-Projektmanager der Mars Express-Mission. Zuerst musste sichergestellt werden, dass die Daten der anderen Instrumente fehlerfrei an das Kontrollzentrum übermittelt wurden. Erst danach begann man mit der Übermittlung der Phobos-Bilder.
Mit den während dieses Vorbeifluges angefertigten Aufnahmen konnten die Wissenschaftler große Teile der Südhemisphäre des Mondes erstmals in einer Auflösung von 3,8 Metern pro Pixel abbilden. Dazu scannte die HRSC-Kamera die Mondoberfläche mit fünf der neun Sensoren, welche auf der Kamera hintereinander angeordnet sind. Insgesamt waren die Sensoren lediglich etwa einen Minute lang aktiviert, so dass jeder Sensor Phobos nur für die Dauer von neun Sekunden im Blickfeld hatte. Da nicht alle Sensoren der Kamera für die Bildaufnahmen eingesetzt werden konnten, stehen von diesem Phobos-Vorbeiflug keine Farbaufnahmen zur Verfügung.

Trotzdem kann man die gewonnenen Aufnahmen als spektakulär bezeichnen. So sind zum Beispiel die zahlreichen Krater und die sogenannten „Grooves“ von Phobos deutlich erkennbar. Hierbei handelt es sich um Rillen, welche die Mondoberfläche überziehen und deren Entstehung bisher noch nicht eindeutig geklärt ist. An einer Stelle konnte sogar ein etwa hausgroßer Felsblock entdeckt werden, der auf der Oberfläche von Phobos liegt und dort einen markanten Schatten wirft.

Aus dem senkrecht auf den Mars blickenden Nadirkanal der HRSC-Kamera und einem der vier schräg auf die Marsoberfläche gerichteten Stereokanäle lassen sich sogenannte Anaglyphenbilder erzeugen, welche bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermitteln. Die Aufnahmen am linken Rand des nebenstehenden Anaglyphenbildes wurden leicht geometrisch angepasst. Außerdem wurden am rechten Bildrand vier schmale Datenlücken durch Interpolation geschlossen.

„Mit jeder Phobos-Aufnahme der Stereokamera können wir das dreidimensionale Modell des Marsmondes verbessern“, so Prof. Jürgen Oberst vom DLR-Institut für Planetenforschung. „Vor allem helfen uns die neuen Bilddaten, das globale Bildermosaik des Marsmondes ständig weiter zu entwickeln, um am Ende daraus einen Atlas von Phobos ableiten zu können“.

Wichtig ist die Auswertung der Aufnahmen auch für die russische Mission Phobos Grunt, welche im November 2011 zu Phobos starten soll. Diese Mission sieht unter anderem vor, dass ein Landemodul auf dem Marsmond aufsetzt, anschließend Gesteins- und Staubproben mit einem Roboterarm einsammelt und diese dann in einer Rückkehrkapsel zurück zur Erde transportiert. Das Phobos Grunt-Landemodul selbst soll dann noch ein Jahr lang von der Phobos-Oberfläche aus wissenschaftliche Messungen in der Marsumgebung vornehmen.
Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Sonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Freien Universität Berlin geleitet. Dieser hat auch die technische Konzeption dieser hochauflösenden Stereokamera entworfen. Das für die Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 45 Co-Investigatoren von 32 Institutionen aus zehn Ländern. Die HRSC-Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung des PI Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Daten erfolgt am DLR. Die Darstellungen wurden vom Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.

Dieser Phobos-Vorbeiflug erfolgte sozusagen „gerade noch rechtzeitig“, denn in den kommenden Wochen wird Mars Express vorläufig keine Daten mehr liefern können. Im Zeitraum um den 4. Februar 2011 befindet sich der Mars in einer Position am Himmel, welche auch als Sonnenkonjunktion bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine Konstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von weniger als fünf Grad von der Sonne befindet. Aufgrund des dabei gegebenen geringen Abstandes von der Sonne ist die Datenübertragung zwischen dem Kontrollzentrum auf der Erde und der Raumsonde im Marsorbit seit dem 19. Januar für einen Zeitraum von fünf Wochen stark eingeschränkt. Um den 4. Februar herum wird eine Kommunikation mit dem Orbiter für einige Tage sogar gänzlich unmöglich sein. In diesen fünf Wochen wird Mars Express alle anstehenden Aktivitäten voll automatisch durchführen. Wissenschaftliche Untersuchungen mit den verschiedenen Messinstrumenten oder weitere Fotoaufnahmen von Phobos oder der Marsoberfläche durch die HRSC-Kamera sind dabei in diesem Zeitraum nicht vorgesehen.

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