Quelle: NASA Science Editorial Team, 5. Mai 2026

Mit einem Starttermin, der frühestens im September 2027 angesetzt ist, arbeiten Teams in den gesamten Vereinigten Staaten intensiv daran, die Komponenten des Raumfahrzeugs zu bauen, die Art der Beobachtungen und wissenschaftlichen Untersuchungen zu planen und die Software zu entwickeln, mit der die riesigen Datenmengen verarbeitet werden sollen, die die Mission generieren wird.

Im Jahr 2005 beauftragte der Kongress die NASA mit der Entdeckung potenziell gefährlicher erdnaher Objekte (NEOs), doch viele dieser Objekte sind mit bodengestützten Beobachtungen nur schwer zu finden. Einige sind so dunkel wie Holzkohle, andere sind winzig, und viele verbergen sich im gleißenden Licht der Sonne, wo bodengestützte optische Teleskope sie nicht sehen können. Um dem entgegenzuwirken, wird der NEO Surveyor speziell dafür gebaut, das Sonnensystem zu scannen und Objekte zu erkennen, die im Infrarotbereich leuchten, wenn sie von der Sonne erwärmt werden – im Gegensatz zu dem von ihnen reflektierten optischen Licht, das bei bodengestützten Beobachtungen gemessen wird –, um der Menschheit genügend Vorwarnzeit zu geben, damit sie gegebenenfalls Maßnahmen ergreifen kann.

Die Raumsonde wird sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von unserem Planeten in Richtung Sonne zu einem Bereich gravitativer Stabilität bewegen, der als Lagrange-Punkt Sonne-Erde (oder L1-Punkt) bezeichnet wird, und dort mindestens fünf Jahre lang ununterbrochen weite Teile des Himmels absuchen, um bisher unentdeckte NEOs aufzuspüren.

„NEO Surveyor ist eine einzigartige Mission, die darauf ausgelegt ist, eine ganz bestimmte Herausforderung zu bewältigen: Asteroiden und Kometen aufzuspüren, die das größte Risiko für die Erde darstellen“, sagte Jim Fanson, Projektleiter der Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Unser Fokus liegt auf dem Einsatz eines robusten Observatoriums am L1-Punkt zwischen Sonne und Erde, wo es eine kontinuierliche, mehrjährige Infrarot-Durchmusterung durchführen wird. Durch die Identifizierung von Objekten, die bodengestützte Teleskope übersehen können, wird diese Mission die entscheidenden Daten liefern, die wir benötigen, um unseren Planeten für die kommenden Jahre zu schützen.“

Modularer Ansatz

Das Infrarot-Teleskop des Raumfahrzeugs und sein Instrumentengehäuse wurden am JPL zusammengebaut und durchlaufen nun am Space Dynamics Laboratory (SDL) der Utah State University in Logan die Integrations- und Testphase. Das Instrumentengehäuse ist eine 3,7 Meter lange, eckige Konstruktion, die das Teleskop des Raumfahrzeugs schützt und Wärme ableitet, die andernfalls die wärmeempfindlichen Infrarotbeobachtungen beeinträchtigen könnte. Die Projektingenieure planen, Fokustests in einer Kammer am SDL durchzuführen, die die extremen Bedingungen des Weltraums simuliert, um sicherzustellen, dass das Instrument wie vorgesehen funktioniert und die Kamera auch bei sehr kalten Temperaturen und in der Schwerelosigkeit scharf bleibt.

Die Kamera besteht aus zwei Detektorarrays, die darauf ausgelegt sind, detaillierte Bilder von Asteroiden und Kometen in zwei Infrarotbereichen zu erzeugen. Jedes Array erstellt ein 16-Megapixel-Mosaik des Himmels. Durch die Abbildung desselben Himmelsabschnitts in den beiden Infrarotbereichen kann das Instrument die Temperatur eines Asteroiden oder Kometen messen und so eine Schätzung der Größe des Objekts liefern.

Die Raumsonde wird zudem mit einem 6 Meter langen Sonnenschutz ausgestattet sein, der es ihm ermöglicht, in der Nähe der Sonne zu beobachten, indem er verhindert, dass grelles Licht in die Öffnung des Teleskops gelangt. Diese Konstruktion ist das mit Abstand größte Bauteil des NEO Surveyor und verfügt auf ihrer der Sonne zugewandten Seite über Solarpaneele, die den Strom für die Systeme des Raumfahrzeugs erzeugen.

Bei BAE Systems Space & Mission Systems in Boulder, Colorado, wird der Sonnenschutz derzeit zusammen mit dem Raumfahrzeugbus getestet, der die Subsysteme für Energieversorgung, Antrieb, Avionik und Kommunikation beherbergt. Das integrierte Teleskop und das Gehäuse werden von SDL zu BAE Systems transportiert, wo das Raumfahrzeug fertiggestellt wird.

Wissenschaft, Daten, Beobachtungsstrategie

Unterdessen ist das wissenschaftliche Team der Mission damit beschäftigt, Wege zu finden, um das volle Potenzial dieses hochmodernen Raumfahrzeugs auszuschöpfen.

„Wir haben ein interinstitutionelles Team, das von erfahrenen Wissenschaftlern bis hin zu Studierenden reicht und über umfassende Fachkenntnisse im Bereich der Planung von Infrarotmissionen verfügt“, sagte Amy Mainzer, die Missionsleiterin an der University of California, Los Angeles (UCLA). „Wir arbeiten derzeit daran, die effizienteste Beobachtungsstrategie zu entwickeln, mit der die Mission einige der am schwersten zu findenden Asteroiden in unserem Sonnensystem sowie alle Kometen aufspüren kann, die möglicherweise auf uns zukommen.“

Wenn die Daten der Mission über das Deep Space Network der NASA zur Erde gelangen, werden sie an das NEO Surveyor Survey Data Center am IPAC des Caltech in Pasadena, Kalifornien, weitergeleitet. Das Zentrum ist für die Verarbeitung und Kalibrierung der riesigen Menge an Beobachtungsdaten verantwortlich, die das Raumfahrzeug liefert, und erstellt zudem Bilder und Quellenkataloge zur Archivierung im NASA/IPAC Infrared Science Archive.

Nachdem IPAC die sich bewegenden Objekte in den Daten identifiziert hat, meldet es diese an das Minor Planet Center (MPC), die internationale Clearingstelle für alle Positionsmessungen von Kleinplaneten in unserem Sonnensystem und die für die Benennung neuer Entdeckungen zuständige Stelle. Diese Daten können dann von Gruppen zur planetaren Verteidigung genutzt werden, darunter das Center for Near Earth Object Studies (CNEOS) des JPL, das die Umlaufbahnen aller bekannten Asteroiden und Kometen berechnet und gleichzeitig das Einschlagrisiko gefährlicher Objekte für viele Jahre in der Zukunft vorhersagt. Die Abteilung für Erd-, Planeten- und Weltraumwissenschaften der UCLA wird die Vermessung planen und alle sechs Monate Messungen der Größen von Asteroiden und Kometen sowie anderer physikalischer Eigenschaften an öffentliche Archive übermitteln.

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• Erdnahe Asteroiden (NEOs)

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Quelle: MPS/Aktuelles/Nachrichten/ESA-Raumsonde Vigil soll vor Sonnenstürmen warnen, 28. November 2025

• Die ESA-Ministerratskonferenz hat den weiteren Fahrplan für die Weltraummission Vigil beschlossen. Die Raumsonde soll ab 2031 gefährliches Weltraumwetter vorhersagen.
• Vigil schaut aus bisher ungenutzter Beobachtungsposition auf die Sonne. Die Vorwarnzeit vor Sonnenstürmen verlängert sich so um bis zu fünf Tage.
• Der Photospheric Magnetic Field Imager (PMI) von Vigil wird unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut. Arbeiten an dem Instrument haben bereits begonnen.
• PMI liefert beinahe ununterbrochen und in Echtzeit detaillierte Karten des Magnetfeldes an der sichtbaren Sonnenoberfläche. Das ist auch für wissenschaftliche Zwecke wertvoll.

Von der Erdoberfläche oder aus Erdnähe im All schauen mehrere Teleskope und Raumsonden unentwegt auf die Sonne. Wenn sich dort eine möglicherweise gefährliche Sonneneruption zusammenbraut, merken sie es als erste – jedoch mit einer recht kurzen Vorwarnzeit von höchstens drei Tagen. Denn ebenso wie die Planeten rotiert auch die Sonne um die eigene Achse. Die Regionen, die das künftige Weltraumwetter auf der Erde bestimmen, drehen sich erst nach und nach in unser Sichtfeld; die ersten Anzeichen eines gefährlichen Sonnensturms bleiben uns so verborgen. Ein effektiveres Vorwarnsystem benötigt deshalb in erster Linie einen Perspektivenwechsel.

Die Sonne im Blick mit dem Photospheric Magnetic Field Imager der Raumsonde Vigil
Die Raumsonde Vigil wird aus einzigartiger Beobachtungsperspektive vor gefährlichem Weltraumwetter warnen. Mit an Bord: der Photospheric Magnetic Field Imager vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Diesen soll die ESA-Sonde Vigil ermöglichen. Ihr Start ist für 2031 geplant. In einem Abstand von etwa 150 Millionen Kilometern wird die Sonde der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne folgen. Vigil schaut so auf die Seite der Sonne, die sich der Erde erst vier bis fünf Tage später zuwendet. Der anvisierte Beobachtungsposten zählt zu den so genannten Lagrange-Punkten. Dies sind insgesamt fünf Positionen im Sonne-Erde-System, an denen eine Raumsonde im Gleichtakt mit der Erde um die Sonne kreisen kann. Der Punkt L5 wurde in der Weltraumforschung bisher noch nicht genutzt.

Vigil wird die Sonne vom Lagrange-Punkt L5 beobachten. Die Sonde folgt der Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne und hat so Regionen der Sonne im Blick, bevor sie von der Erde aus sichtbar sind. Der Lagrange-Punkt L1 ist Arbeitsplatz des altgedienten Sonnenobservatoriums Solar and Heliospheric Observatory (SOHO); vom Langrange-Punkt L2 aus blickt das James-Webb-Teleskop (JWT) ins All.

Ein Instrument und sein Vorgänger
Vier Messinstrumente werden an Bord von Vigil in verschiedene Schichten der Sonne schauen: von der Oberfläche über die innere bis in die äußere Atmosphäre. Zudem misst die Sonde mit zwei Instrumenten den Sonnenwind, der die Raumsonde an Ort und Stelle umströmt. Vigils Photospheric Magnetic Field Imager (PMI), der derzeit am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) entsteht, hat die Oberfläche der Sonne im Blick und bestimmt Stärke und Richtung des dortigen Magnetfeldes. Wenn sich das Magnetfeld stellenweise umstrukturiert und Energie freisetzt, kann das eine Sonneneruption auslösen.

Erste Anzeichen für eine drohende Sonneneruption zeigen sich oftmals schon an der Oberfläche der Sonne. Solche Hinweise wird Vigil dank PMI früher als andere Sonnenspäher erkennen.
Sami K. Solanki, MPS-Direktor und wissenschaftlicher Leiter des PMI-Teams

Vorbild für PMI ist das Instrument PHI (Photospheric and Helioseismic Imager), das seit 2020 an Bord der ESA-Raumsonde Solar Orbiter um die Sonne kreist. Auch PHI wurde unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut. „Die Erfahrung, die wir in den vergangenen Jahren beim Bau von PHI gesammelt haben, sind für unseren Beitrag zu Vigil sehr wertvoll“, so PMI-Projektmanager Jan Staub vom MPS. Eine exakte Kopie von PHI ist das neue Instrument jedoch nicht. Anders als PHI soll PMI beinahe in Echtzeit und im Dauerbetrieb die Grundlage für Weltraumwettervorhersagen liefern.

Der Einsatz für Weltraumwettervorhersagen stellt höchste Anforderungen an die Verlässlichkeit unseres Instruments.
Jan Staub, PMI-Projektmanager

Wissenschaftliche Anwendungen
Der ununterbrochene Datenstrom aus einzigartiger Perspektive ist nicht nur zur Vorhersage von Sonnenstürmen, sondern auch unter Forschenden gefragt. Besonders in Zusammenarbeit mit anderen Raumsonden ergeben sich neue Möglichkeiten:

• Ansichten der Sonnenrückseite:
  Durch Methoden der Helioseismologie könnte Vigil seinen Wissensvorsprung noch weiter vergrößern. Schallwellen durchlaufen die Sonne und verbinden so ihre erdabgewandte und ihre erdzugewandte Seite. Da sich solche Wellen unter dem Einfluss starker Magnetfelder schneller ausbreiten, ist es möglich, durch Beobachtungen der Schallwellen an der erdzugewandten Sonnenoberfläche auf Regionen hoher magnetischer Aktivität auf der Rückseite der Sonne zu schließen. Große und komplexe aktive Regionen sind oftmals potentielle Ausgangsorte zukünftiger Sonneneruptionen. „Vigils Perspektive vom Lagrange-Punkt L5 wird es uns erlauben, aktive Regionen auf der Rückseite der Sonne mit verbesserter Genauigkeit und Verlässlichkeit aufzuspüren“, so Laurent Gizon, Geschäftsführender Direktor des MPS.
• Magnetfeldmessungen:
  Das Magnetfeld der Sonne ist Motor vieler Prozesse auf unserem Stern – und Schlüssel zu seinem Verständnis. Doch bisher lässt sich nur die Magnetfeldkomponente in Blickrichtung eindeutig und routinemäßig messen. Für Abhilfe kann ein Stereo-Blick auf die Sonne aus zwei Perspektiven sorgen. So lässt sich auch die Magnetfeldkomponente senkrecht zur Blickrichtung zweifelsfrei bestimmen, wie Forschende des MPS bereits zeigen konnten. Dafür werteten sie gleichzeitig aufgenommene Daten der ESA-Raumsonde Solar Orbiter und der erdnahen NASA-Raumsonde Solar Dynamics Observatory (SDO) aus. Durch Vigil werden solche Daten erstmals ständig zur Verfügung stehen.
• Helligkeit von Sonnenfackeln:
  Um die Gesamthelligkeit der Sonne und ihre Schwankungen einzuschätzen, sind neben den dunklen Sonnenflecken auch Sonnenfackeln von maßgeblicher Bedeutung. Das sind besonders helle Gebiete auf der Sonnenoberfläche mit hohen magnetischen Feldstärken. Entscheidende Eigenschaften von Sonnenfackeln lassen sich nur unzureichend messen, wenn sie von der Erde aus betrachtet am Rand der Sonne liegen. „Mit einer Seitenansicht auf diese Regionen können wir die Magnetfelder der Fackeln besser bestimmen und mehr über ihre Helligkeit erfahren“, erklärt Kinga Albert vom MPS, die entsprechende Studien mit Daten der ESA-Raumsonde Solar Orbiter und SDO durchgeführt hat.

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• ESA Sonnenmission Vigil (früher Lagrange)

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Quelle: Blue Origin, NG-2Livestream, engl. Wikipedia, Raumfahrer.net Forum, 13. November 2025

Die New Glenn in Zahlen

Mit einer Gesamthöhe von 98 m ist die New Glenn eine der höchsten jemals gebauten Trägerraketen.

Die erste Stufe nimmt dabei 57,4 m ein. Die zweite Stufe 26,3 m, wobei allerdings davon über 7 m, zuunterst die Triebwerke, in die erste Stufe hineinragen. Der gemeinsame Durchmesser beider Stufen und des Fairings beträgt stolze 7 m. Angetrieben wird die erste Stufe der New Glenn von sieben, mit LOX und CH4 betriebenen BE-4 Triebwerken, ausgeführt mit gestufter Verbrennung, mit jeweils 2450 kN Schub welcher auf ca. 40 % rückregelbar ist. Der spezifische Impuls dieser Triebwerke beträgt 3300 m/s. Drei dieser Triebwerke sind +/- 5° schwenkbar. Die zwei, mit LOX und LH2 im Expander Cycle betriebenen BE-3U Triebwerke der zweiten Stufe liefern jeweils 778 kN Schub welcher auf ca. 75 % rückregelbar ist. Der spezifische Impuls dieser Triebwerke beträgt 4360 m/s.

Die Nutzlasten auf NG-2

Als Nutzlast befinden sich die beiden EscaPADE Raumsonden und ein Technologiedemonstrator von Viasat an Bord. Die EscaPADE-Sonden sollen so um die 60 Millionen Dollar gekostet haben und sind damit im Simplex-Programms der NASA in deren untersten Preissegment angesiedelt.

Die EscaPADE (Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorer) Raumsonden „Blue“ und „Gold“, für die als Ziel eine Umlaufbahn um den Mars vorgesehen ist, um dort das „Weltraumwetter“ zu untersuchen, hätten ursprünglich bereits beim Erststart von New Glenn an Bord sein sollen.
Die NASA nahm jedoch wegen des unsicheren Starttermines schon im September letzten Jahres davon Abstand, denn das günstige, alle ca. 26 Monate wiederkehrende Startfenster zum Mars hatte sich bereits seinem Ende genähert.
Nun sind sie, auch außerhalb eines solchen Startzeitrahmens Nutzlast des 2. Starts. Angesichts des geringen Gewichtes von 550 kg pro Sonde und des Schubes von 2 BE-3U Triebwerken würde man annehmen, dass die energiesparende Hohmann Transferbahn nicht zwingend erforderlich wäre. Aber tatsächlich nutzt man nun die mit ca. 20 Milionen Dollar sehr preiswerte Transportmöglichkeit eines Teststarts und kombiniert diese mit der Nutzung des nächsten Hohmann Transfersfensters, welches sich im Spätjahr 2026 öffnet. Zu diesem Zweck fliegen die Sonden den Langrange Punkt L2 des Erde-Sonne-Systems an, wo sie auf diesen Zeitpunkt warten.
Zu gegebener Zeit werden sie den L2 verlassen und, um Geschwindigkeit aufzubauen, mit einem zusätzlichen Swing-by Manöver an der Erde die endgültige Bahn Richtung Mars einschlagen. Statt der ursprünglichen Reisezeit von ca. 9 Monaten, wenn sie das Startfenster 2024 nicht verpasst hätten, kommen so fast 2 Jahre zusammen und sie werden damit erst im September 2027 den Mars erreichen. Die Wartezeit am Langrange Punkt L2 will man nun nutzen, um mit den vorhandenen Sensoren (Magnetometer, elektrostatische Analysatoren und Langmuir-Sonde) das dortige „Weltraumwetter“ zu vermessen.

Integration von NG-2

Der Erststart von New Glenn erfolgte am 16. Januer 2025. Ursprünglich war von einem zweiten Start noch im Frühling die Rede, aber auf was in der Raumfahrt wirklich Verlass ist, das sind nun mal Verschiebungen. Nach etlichen von diesen konnte am 8. Oktober der Booster aber zum Integrationsgebäude am LC-36 gerollt werden. Dort wurden die erste und zweite Stufe integriert.

Am 29. Oktober erfolgte der Transport der gesamten Rakete zum LC-36, wo sie aufgerichtet, und am 31. Oktober der Static Fire Test durchgeführt wurde. Alle 7 Triebwerke feuerten bei 100% Schub über eine Dauer von 22 Sekunden. Daraufhin ging es wieder zurück in das Integrationsgebäude, um die Nutzlasten in das voluminöse 7-m-Fairing der New Glenn zu installieren. Am 8. November wurde der Stack zum letzten Mal zum Launch Complex 36 transportiert und am Startplatz aufgerichtet. Die Landeplattform Jacklyn wurde derweilen ca. 375 Meilen östlich des Capes stationiert

Sonntag, 9. November 2025, Starttag 1

New Glenn stand aufrecht auf LC-36. Um 16:14 Uhr MEZ gab Blue Origin bekannt, dass die Betankung im Gange sei. Knapp zwei Stunden vor der vorgesehenen Startzeit zog dichte Bewölkung über das Cape. Es folgte schwerer Regen, aber da war ja noch Zeit.
Eine halbe Stunde vor dem Starttermin war der Himmel stellenweise wieder blau, aber es war weiterhin windig. Unbekannt war das Wetter am Landeort. Bei ca. T-20:00 min. wurde schließlich auf T-53:00 min. zurückgestellt, neue Startzeit damit 21:18 Uhr MEZ. Aber um 20:58 Uhr MEZ, 20 min vor dem geplanten Start wurde der Countdown gestoppt. Ein Schiff befand sich in der Sperrzone. Um 21:43 Uhr MEZ wurde der Countdown bei T-30:00 min. wieder aufgenommen, womit sich eine Startzeit genau am Ende des Startfensters um 22:13 Uhr MEZ ergab. Blue Origin meldete gutes Wetter, aber noch ein Problem an einer Bodeneinrichtung. Der Go-NoGo Poll um 21:56 Uhr MEZ war in mehreren Punkten negativ. Auch das Schiff befand sich weiterhin in der Sperrzone. Ein Start war nicht mehr möglich. Die abschließende Frage, die wohl verbleibt, ist, was es einem Seefahrzeug kostet in eine Sperrzone einzufahren. Nach dem Schließen des Startfensters gab Blue Origin übrigens noch bekannt das der Start wegen Cumulus Bewölkung abgesagt wurde, keine Erwähnung anderer Gründe, obwohl im Go/NoGo Poll etliche Starthindernisgründe vorlagen.
Neuer Starttermin sollte nach Absprache mit FAA und Range der 12. November sein.

Mittwoch, 12. November 2025, Starttag 2

Am diesem Tag galt schon das Tagesstartverbot, welches die FAA wegen dem US-Shutdown für die Raumfahrt erlassen hatte. Blue Origin konnte jedoch bei der FAA eine Ausnahmegenehmigung, möglicherweise wegen dem erforderlichen Startfenster dieser Planetenmission, erreichen. Jedoch veroffentlichte Blue Origin bereits im Lauf des Tages eine Startabsage des Startversuches. Die Verschiebung hatte jedoch die NASA veranlasst. Grund war das Wetter, jedoch nicht jenes auf der Erde.
Denn am Tag zuvor wurde ein schwerer koronaler Massenauswurf auf der Sonne beobachtet, der an diesem Tag spätabends oder etwas später die Erde erreichen sollte. Da die Auswirkungen des daraus resultierenden geomagnetischen Sturms als schwerwiegend eingeschätzt wurden, und man die EscaPADE-Sonden nicht einem Risiko, welches gar nicht erforderlich ist, aussetzen wollte, entschied sich die NASA für eine Verschiebung.
Bezüglich dieses Weltraumwetterereignisses siehe auch: „ESA überwacht schwerwiegendes Weltraumwetterereignis„
Schon früh am nächsten Morgen konnte man sich für einen weiteren Startversuch entscheiden.

Donnerstag, 13. November 2025, Starttag 3

Die Wetterbedingungen waren endlich ideal. Überall. Am Startplatz, am Landeplatz und auch über der Grenze zum All. Wieder im gleichen Zeitraum wie Sonntags erfolgte die Meldung von Blue Origin vom laufenden Betankungsvorgang. Zu T-17:00 min. erfolgte der Go/NoGo Poll. Diesmal war alles auf Go. Ein ganz ungestörter Countdown, bis der Startdirektor bei T-00:20 sec. den Countdown stoppte. Schon wieder wurde die Geduld auf die Probe gestellt. Nach einer knappen halben Stunde wurde der Countdown bei T-33:00 min. wieder aufgenommen. Neue Startzeit war damit 21:45 Uhr MEZ. Dabei blieb es auch nicht. Nächster Hold bei T-17:04 min.. Information über den Grund gab es keine. Mit Wiederaufnahme des Countdowns war die Startzeit auf 21:55 Uhr MEZ gerutscht.

Wieder wurde T-00:20 sec. erreicht. Dieses mal aktivierte sich zu diesem Zeitpunkt das Sound Suppression System. Bei ca. T-00:04 sec. liefen die Triebwerke an und nach T-00:00 hob der Träger vorerst sehr gemütlich ab. Er brauchte ca. 37 s für die ersten 1000 m. Das änderte sich bald. Nach gut eineinhalb Minuten wurde auf einer Höhe von ca. 12 km MaxQ erreicht. Nach gut 3 Minuten, auf knapp 72 km Höhe, hatten die Erststufentriebwerke ihren Dienst erfüllt. Ab hier ging es schnell. Es erfolgten Stufentrennung und Zündung der Zweitstufentriebwerke. Nach nicht einmal 4 Minuten im Flug wurde auf knapp 120 km Höhe das Fairing abgetrennt. Der Booster folgte in der Zwischenzeit seiner Flugparabel, wo er auf einer Höhe von 67 km, nach knapp 7 Minuten Flugzeit, den halbminütigen mit 3 Triebwerken ausgeführten Reentry-Burn einleitete.

Die Fluglagesteuerung durch die Finnen war im Livestream, da nur Bilder von großer Entfernung vorhanden waren, leider nicht erkennbar. Nach ca. achteinhalb Minuten war die Flughöhe auf ca. 3 km abgesunken, als die kritische Phase des Landing-Burns nahte. Die 3 schwenkbaren Triebwerke konnten wieder gezündet werden, und verringerten die Sinkgeschwindigkeit für ca. 20 s.

Der Stream war leider nicht ganz durchgehend, unterbrochen von einem Buffering während des Landeanfluges. Gerade dieser war somit nicht in allen Details beobachtbar. Erkennbar war jedoch das Ausklappen der Landebeine und Triebwerkfeuern direkt auf die Landeplattform. Damit setzte der Booster auf… und er blieb stehen.

Nachtrag (selbiger Tag): Jeff Bezos hat auf X ein Video des Landesanfluges veröffentlicht. Auf diesem ist zu erkennen, das der Anflug des Boosters nicht „direkt“ Richtung Landeplattform führt, sondern Diese seitlich versetzt anfliegt. Dieses „Nichttreffen“ der Plattform kann für den Fall eines Kontrollverlustes auch so gewollt sein. Denn so wie New Shepard verfügt auch New Glenn über die Fähigkeit des Hooverns, und so fliegt der Booster die Plattform von der Seite her an. Allerdings verbraucht dieses lange Hoovern sehr viel Treibstoff.

Jubel war zu vernehmen und auch so wohl mancher Betrachter des Livestreams hatte diesen Moment gebannt verfolgt.

Auch wenn die Rückführung des Boosters wohl der spannendste Teil der Mission war, das Missionsziel mußte erst noch erreicht werden. Hier konnte man sich etwas entspannen, die Zeitabstände vergrößerten sich. Und ab hier konnte Blue Origin nur noch Animationen des Flugverlaufes anbieten.
Nach knapp 13 Minuten war der Zeitpunkt für die Deaktivierung der beiden BE-3U Triebwerke erreicht, die nach 25 Minuten Flugzeit für gut 100 s wieder aktiviert wurden. Damit war die Ausrichtung der Flugbahn geschafft.
Nach über 33 Minuten im Flug konnte das Aussetzen der EscaPADE-Sonden wieder Live beobachtet werden, 5 Minuten später wurde der Viasat Demonstrator aktiviert. Damit erreicht der Flug seine Missionsziele und die Beteiligten bei Blue Origin dürften wohl mit Zufriedenheit auf diesen Tag zurückblicken, der das Ergebnis vieler Jahre Arbeit ist.
Ein zweiter Betreiber von wiederverwendbaren orbitalfähigen ersten Stufen ihres Trägersystems steht am Start!

Weitere Bilder

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• ESCAPADE-Mission (Blue und Gold) auf New Glenn

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Unser kosmischer Vorgarten besteht aus Himmelskörpern, die kaum unterschiedlicher sein könnten: Da sind verschieden große Planeten und ihre Monde, von denen manche brav auf regulären und andere auf äußerst verschrobenen Bahnen kreisen. Da sind auch Asteroiden, die in Gürteln oder auf kräftefreien Punkten der Planetenbahnen herumlungern.

Karl erzählt in dieser Folge davon, wie Planeten, Monde, Asteroiden, Kometen und sonstiger planetarer Schutt an ihren heutigen Platz gekommen sind. Es geht um das Nizza-Modell, eine Simulation des Planetensystems vor rund 3,9 Milliarden Jahren, als die großen Gasplaneten sich gegenseitig in die Quere kamen und wahrscheinlich eine gewaltige Katastrophe auslösten. Dabei wurde das Planetensystem einmal durchgerührt und es entstanden gewaltige Einschlagskrater. Möglicherweise tauschten sogar einzelne Planeten ihre Plätze.

Am Ende sah es völlig anders aus als zuvor – unser kosmischer Vorgarten hatte seine heutige Form angenommen. Obwohl es einige Zweifel gibt – bis heute passt das Nizza-Modell recht gut zu unserem Sonnensystem.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban alle regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist der Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast

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Quelle: ESA.

1. Februar 2022 – Obwohl man schon seit vielen Jahren über die Existenz von Erdtrojanern spekuliert hatte, wurde die erste direkte Beobachtung eines solchen vor etwas mehr als einem Jahrzehnt bestätigt. Seitdem wurde kein zweiter Erdtrojaner mehr entdeckt – bis jetzt.

Toni Santana-Ros (TSR) von der Universität Alicante und dem Institut für Kosmoswissenschaften der Universität Barcelona und Laura Faggioli (LF) vom Koordinationszentrum für erdnahe Objekte (Near-Earth Object Coordination Centre; NEOCC) der ESA erörtern hier die Bedeutung und die Herausforderungen hinter der Entdeckung des zweiten Asteroiden vom Typ Erdtrojaner.

Santana-Ros ist der Hauptautor des am 1. Februar 2022 in Nature Communications veröffentlichten Artikels, in dem die Entdeckung des zweiten Erdtrojaners vorgestellt wird. Das NEOCC der ESA leistete wichtige Unterstützung bei dieser Forschung.

Was sind Trojaner-Asteroiden?
TSR: Die Trojaner sind Asteroiden, die in Regionen des Weltraums gefangen sind, wo die Anziehungskraft der Sonne und eines der Planeten ausgeglichen ist. Diese Regionen heißen Lagrange-Punkte.

Die Trojaner umkreisen die Sonne auf etwa derselben Bahn wie der Planet und bilden Gruppen in der Nähe der beiden stabilen Lagrange-Punkte: eine vor dem Planeten (L4) und eine dahinter (L5).

Wie viele trojanische Asteroiden gibt es?
TSR: Wir haben fast 10.000 Jupiter-Trojaner identifiziert und insgesamt einige Dutzend bei Venus, Mars, Uranus und Neptun. Aber der erste und bisher einzige Erdtrojaner wurde erst 2011 entdeckt: der 2010 TK7.

Diese zweite Entdeckung, 2020 XL5, bedeutet, dass wir nun insgesamt zwei entdeckt haben. Es gibt jedoch mit großer Wahrscheinlichkeit noch viele weitere Erdtrojaner, die nur auf ihre Entdeckung warten.

Warum sind Erdtrojaner wichtig?
TSR: Asteroiden sind Zeitkapseln aus den frühesten Tagen unseres Sonnensystems und können uns viel über die Phase der Planetenbildung beibringen.

Erdtrojaner sind besonders interessant, da sie Überbleibsel der Erdentstehung sein könnten. Selbst wenn diese Asteroiden von weit her stammen, könnten sie aufgrund ihrer relativ stabilen Umlaufbahnen um die Lagrange-Punkte der Erde ideale Ziele für eine Raumfahrtmission sein.

Warum haben wir so wenige Erdtrojaner gesichtet?
LF: Geometrie! Die relative Position der Lagrange-Punkte und der Sonne am Himmel sind fix und nicht allzu weit von der Sonne entfernt. Das hat zur Folge, dass die unglaubliche Helligkeit unseres Sterns immer aus einer ähnlichen Richtung wie die der Trojaner kommt und unsere Möglichkeiten zur Entdeckung solch kleiner, dunkler Objekte stark einschränkt.

Wie haben Sie diesen dann gefunden?
TSR: Zum Glück gibt es kleine Zeitfenster kurz vor Sonnenaufgang und kurz nach Sonnenuntergang, in denen einer der Lagrange-Punkte über den Horizont ragt, während die Sonne noch darunter verborgen ist. Diese Zeitfenster sind kurz, lassen keine langen Beobachtungen zu und zwingen die Astronominnen und Astronomen dazu, ihre Teleskope in eine Richtung in der Nähe des Horizonts auszurichten, wo die Sichtbedingungen am schlechtesten sind.

2020 XL5 war ein bekanntes Objekt, das jedoch nicht gründlich untersucht worden war. Unser Team hat mit Teleskopen gearbeitet, mit denen der Asteroid unter diesen schwierigen Bedingungen beobachtet werden konnte. Nach der Auswertung der Daten konnten wir bestätigen, dass es sich in der Tat um den zweiten bekannten Erdtrojaner handelt!

War er schon immer da? Wird er auf ewig da sein?
TSR: 2020 XL5 ist ein „transienter“ trojanischer Asteroid und wird somit nicht für immer ein Erdtrojaner bleiben. Wir erwarten, dass er den Lagrange-Punkt der Erde in etwa 4000 Jahren verlassen wird und möglicherweise wie viele andere Asteroiden auf einer stark elliptischen Umlaufbahn um die Sonne kreisen wird.

Dieser relativ kurze Zeitraum der Stabilität gegenüber dem unglaublichen Alter des Sonnensystems bedeutet wahrscheinlich, dass seine Existenz nicht während der Entstehung der Erde begann, sondern er viele Jahre später von unserem stabilen Lagrange-Punkt abgefangen wurde, als er an uns vorbeizog.

Wie groß ist er? Könnte er eine Bedrohung für die Erde darstellen?
LF: Der neue Erdtrojaner 2020 XL5 ist ca. 1 km groß. Das ist zwar für einen Asteroiden nicht gerade wenig, aber er befindet sich am Lagrange-Punkt etwa so weit von der Erde entfernt wie die Sonne, und seine Umlaufbahn wird ihn für Tausende von Jahren so weit weg halten.

Was ist das NEOCC der ESA?
LF: Das Koordinationszentrum für erdnahe Objekte ist Teil der Abteilung für Planetenverteidigung der ESA. Wir nutzen unser Netzwerk von Teleskopen zum Aufspüren und Untersuchen von erdnahen Objekten (NEOs) und bieten einen zentralen Zugangspunkt zu einem ganzen Netzwerk von anderen Datenquellen zum Thema NEOs.

Wir nutzen diese Daten jeden Tag, um die Umlaufbahnen von NEOs zu untersuchen und die Gefahr dieser NEOs für die Erde einzuschätzen.

Wie hat die ESA diese Forschung unterstützt?
LF: Meine Kollegen Marco Micheli und Luca Conversi haben den Asteroiden 2020 XL5 mit Teleskopen des NEOCC-Netzwerks beobachtet, u. a. auch mit dem Teleskop der optischen Bodenstation der ESA auf Teneriffa.

Sie haben anhand ihrer Beobachtungen die Position des Asteroiden zu verschiedenen Zeiten bestimmt, und meine Kollegin Ramona Cennamo und ich haben dann mithilfe dieser Daten die Umlaufbahn des Asteroiden analysiert. Unsere Ergebnisse haben ergeben, dass es sich um einen instationären Erdtrojaner handelt.

Was kommt als Nächstes?
TSR: Diese Entdeckung spornt uns an, weiter nach neuen Erdtrojanern zu suchen. Die Suche nach einem Trojaner aus Material, das von der Entstehung der Erde übriggeblieben ist, wäre für die Aufklärung vieler Geheimnisse des frühen Sonnensystems unglaublich hilfreich.

Wir führen derzeit in Zusammenarbeit mit dem NEOCC regelmäßige Himmelsbeobachtungen durch. Wir beobachten vor allem Objekte, die eine Gefahr für die Erde darstellen könnten. Doch diese Routinebeobachtungen bergen manchmal auch große Überraschungen.

In den vergangenen Jahren haben wir beispielsweise begonnen, Erkenntnisse über eine neue Gruppe sehr interessanter Objekte zu gewinnen: Asteroiden, die die Sonne innerhalb der Erdumlaufbahn umkreisen, die so genannten „Inner-Earth Objects“ (IEOs). Diese Objekte stehen in Zukunft ganz oben auf unserer Liste, da sie trotz ihrer relativen Nähe zur Erde noch immer Neuland für uns darstellen.

pdf: https://www.nature.com/articles/s41467-022-27988-4.pdf

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• Planet Erde

Der Beitrag ESA: Ein neu entdeckter Asteroid – der zweite seiner Art erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

15. Oktober 2021 – Am Samstag, dem 16. Oktober 2021, wird um 11.34 Uhr MESZ eine ungewöhnliche NASA-Mission mit einer Atlas-Trägerrakete von Cape Canaveral ins Sonnensystem aufbrechen. Ziel der Mission „Lucy“ sind die Trojaner-Asteroiden, die sich auf der Jupiterbahn befinden. Sie unterscheiden sich vermutlich deutlich von den Planetoiden im Asteroiden-Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter. Asteroiden gelten als Zeitzeugen der Entstehung von Planeten und können Aufschluss über die Entwicklung der Planeten unseres Sonnensystems geben. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist an der Mission wissenschaftlich beteiligt.

„Lucy“ wird nach einer mehrjährigen Reise zum ersten Mal sogenannte „Trojaner-Asteroiden“ besuchen. Das sind kleine Planetoiden, die ihren Platz im Sonnensystem vor über vier Milliarden Jahren in zwei Regionen auf der Bahn des Jupiter gefunden haben. Im Gegensatz zu den vielen Hunderttausenden Asteroiden im Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter wird vermutet, dass es sich bei diesen Körpern in mehr als 700 Millionen Kilometern Entfernung zur Sonne um Asteroiden handelt, die ihren Ursprung jenseits der Jupiterbahn haben. „Das macht diese ‚Zeitkapseln‘ für eine genauere Untersuchung sehr interessant“, freut sich Dr. Stefano Mottola vom DLR-Institut für Planetenforschung auf die Mission, an der er wissenschaftlich beteiligt ist. „Wir erhoffen uns bedeutende neue Kenntnisse über die früheste Zeit des Sonnensystems und die Entstehung der Planeten.“

Allerdings benötigt das 14-köpfige wissenschaftliche Kernteam dafür einiges an Geduld. Denn nach dem Start wird Lucy, die „Wunderbare“ nach einem Wort in einem äthiopischen Dialekt und benannt nach dem „Urmenschen“, einem drei Millionen Jahre alten fossilen Skelett, das 1974 in Äthiopien ausgegraben wurde, auf einer verschlungenen Bahn durch das innere Sonnensystem erst 2027 die Trojaner-Asteroiden auf der Jupiterbahn erreichen. Zuvor wird sie im April 2025 den vier Kilometer großen Hauptgürtel-Asteroiden Donaldjohanson passieren, der den Namen von einem der beiden Entdecker des „Urmenschen“ Lucy trägt.

Die beim Start etwa anderthalb Tonnen schwere Raumsonde führt drei wissenschaftliche Instrumente mit sich, mit denen die Zielasteroiden fotografisch erfasst, sowie ihre chemischen-mineralogische Zusammensetzung und physikalische Parameter mit verschiedenen Spektrometern ermittelt werden.

Lucy ist die 13. Mission der sehr erfolgreichen NASA-Discovery-Klasse, spezialisierten und vergleichsweise kleinen und organisatorisch „schlanken“ Raumsonden. Die wissenschaftliche Leitung liegt bei Hal Levison und Cathy Olkin vom Southwest Research Institute in Boulder im US-Bundesstaat Colorado. Das Goddard Spaceflight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) steuert die Mission.

Das DLR ist mit Dr. Stefano Mottola vom Berliner Institut für Planetenforschung als Mitglied des Wissenschaftsteams von Lucy beteiligt. Mottola wirkte auch maßgeblich an den Missionen Rosetta, Dawn und Hayabusa2/MASCOT mit. „Während der Missionsvorbereitung zu Lucy war mein Schwerpunkt die Untersuchung der Zielkörper mit erdgestützten Teleskopen, um von ihnen Lichtkurven zu erhalten“, erklärt Mottola eine seiner Aufgaben im Team. „Durch diese Beobachtungen können wir die Vorbeiflüge optimieren“. Im Laufe seiner Karriere war Mottola an der teleskopischen Entdeckung von Hunderten von Asteroiden beteiligt. „Außerdem werden wir nach der Ankunft durch Berechnungen von Körperformen, Bildmosaiken, Atlanten und der Kartierung von Helligkeiten und Zusammensetzung die Mission begleiten. Aus den Daten der Navigationskameras wird dann die genaue Gestalt der Asteroiden abgeleitet.“ Ferner wird Dr. Martin Pätzold von der Universität Köln, gefördert von der Raumfahrtagentur im DLR, über die Auswertung des Funkverkehrs (Rot- und Blauverschiebung, also Dehnung und Stauchung der Funkwellen durch den Doppler-Effekt) Masse und Aufbau der Asteroiden untersuchen.

Jupiter, seine „Trojaner“ und die „Hellenen“
Bei den Trojanern handelt es sich um eine besondere Gruppe von Asteroiden, kleine Körper bis zu 250 Kilometer Durchmesser, die in Regionen angesiedelt sind, die auf der Jupiterbahn dem Planeten in einem festen Abstand vorauslaufen beziehungsweise nachfolgen. Es sind die Positionen im Raum eines Zweikörpersystems – wie hier eben Sonne und Jupiter –, an denen sich Anziehungs- und Fliehkräfte die Waage halten. Die insgesamt fünf Punkte, von Lagrange-1 (L1) bis Lagrange-5 (L5), sind nach dem italienisch-französischen Astronomen und Mathematiker Joseph-Louis de Lagrange (1736-1813) benannt.

Zwei dieser Lagrange-Punkte, L4 und L5, sind immer stabil und bilden ein gleichschenkliges Dreieck mit 60-Grad-Winkeln zu Sonne und Jupiter. In der realen Welt befinden sich die Trojaner beziehungsweise Hellenen nicht genau auf diesen beiden Punkten, sondern umkreisen sie in unterschiedlichen Entfernungen, sodass sie quasi eine Wolke von Asteroiden bilden. Heute sind knapp zehntausend dieser Objekte bekannt, es werden aber, wie im Asteroiden-Hauptgürtel, bis zu einer Million von ihnen vermutet. Diese sind aber wegen ihrer dunklen Oberfläche und geringen Größe sehr schwer mit Teleskopen zu entdecken. Die Internationale Astronomische Union (IAU) hat noch eine weitere Anleihe bei der Ilias, der berühmten antiken Sage des Homer, die den Kampf um Troja zum Inhalt hat, genommen: Sie bezeichnete die dem Jupiter vorauslaufenden Asteroiden als Lager der „Hellenen“ mit den Namen der griechischen Helden. Dementsprechend wurden die hinterherlaufenden Asteroiden als „Trojaner“ benannt, mit den Namen der Heroen aus der kleinasiatischen Stadt. Da inzwischen alle in der Ilias auftauchenden Namen an Trojaner-Asteroiden vergeben sind, werden neu entdeckte Körper von der IAU jetzt nach modernen ‚Helden‘ benannt, großen Athleten der Olympischen und Paralympischen Spiele der Neuzeit.

Es ist das erste Mal, dass Körper, die an Lagrange-Punkten entlang einer Planetenbahn um die Sonne kreisen, Besuch von einer Raumsonde bekommen. Jupiter selbst spielt bei der Mission keine Rolle: Er wird in beiden Missionsphasen viele hundert Millionen Kilometer von Lucy entfernt sein. In der Planetenforschung hatten die Trojaner-Asteroiden seit Jahren als neues Ziel höchste Priorität: Die Forscher vermuten, dass diese Trojaner im Gegensatz zu den Hauptgürtel-Asteroiden weniger mit den Körpern des inneren Sonnensystems gemein haben, sondern mehr mit den äußeren Regionen unseres Planetensystems.

Denn mit Jupiter, dem größten Planeten des Sonnensystems, beginnt das Reich der Gasplaneten und ihrer Eismonde. Noch weiter von der Sonne entfernt, jenseits des Neptun, erstreckt sich das Ursprungsgebiet der Kometen, jenen Körpern aus Staub und Eis, die ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems spielten. Es ist die Zone der „transneptunischen Objekte“, zu denen auch Pluto gezählt wird. So wie die Hauptgürtel-Asteroiden Reste der Bildung der vier erdähnlichen Planeten sind, dürften die Jupiter-Trojaner Überbleibsel des Ausgangsmaterials der äußeren Planeten sein, mit Ursprüngen in ganz unterschiedlichen Sonnenentfernungen.

Ins ‚Heerlager‘ der Hellenen, zurück zur Erde – und dann zu den Trojanern
Am Ziel angekommen im Reich der L4-Asteroiden, den ‚Hellenen‘, wird Lucy die Asteroiden Eurybates (August 2027) mit dem erst letztes Jahr vom Lucy-Team entdeckten Mond Queta, Polymele (September 2027), Leucus (April 2028) und Orus (November 2028) aus der Nähe untersuchen. Anschließend wird Lucy wieder zurück ins innere Sonnensystem zur Erde gelenkt – ein Novum in der Geschichte der Raumfahrt. Dort wird die Raumsonde mithilfe eines sogenannten „Gravity-Assist-Manövers“ zum L5-Punkt gelenkt, wo Lucy im ‚Trojanerlager‘ den Asteroiden Patroclus mit seinem binären Begleiter Menoetius erreichen wird. Die nominelle Mission ist dann zu Ende, doch wenn noch Treibstoff und für den Missionsbetrieb notwendige Ressourcen vorhanden sind, könnte die Mission verlängert werden: Lucy würde dann nochmal zur Erde zurückkehren um am Ende des Jahrzehnts erneut in die Asteroidenwolke am L4-Punkt zu fliegen.

Bedeutung der Asteroiden-Forschung
Die Untersuchung der kleinen Körper im Sonnensystem hat in den vergangenen Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung gewonnen. Asteroiden und Kometen sind in den meisten Fällen fast oder kaum veränderte Zeugen der Planetenentstehung vor etwas mehr als viereinhalb Milliarden Jahren. Je weiter sie von der Sonne entfernt entstanden sind und sich noch heute befinden, um so weniger waren sie dem Einfluss der Sonne ausgesetzt und haben sich deshalb nur wenig verändert. Viereinhalb Milliarden Jahre sind ein nach menschlichen Maßstäben nur schwer vorstellbarer langer Zeitraum, doch ist es der Planetenforschung in der letzten Zeit immer besser gelungen, die Vorgänge in den ersten Millionen Jahren, nachdem sich die Sonne vor 4,567 Milliarden Jahren gebildet hat, zu rekonstruieren. Die Planeten bildeten sich damals verblüffend schnell, in nur wenigen Millionen bis Zehnermillionen Jahren. Diese Zeit war entscheidend für ihre weitere Entwicklung und drückt sich in der Verschiedenartigkeit der Planeten und ihrer Monde aus. Weil sie sich aber seither allesamt stark verändert haben, ermöglichen nur noch Asteroiden und Kometen einen Blick zurück in jene Zeit, um die Vorgänge genau entschlüsseln zu können.

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Lucy auf Atlas V von CC SLC-41

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Quelle: ESA.

Das Space Gateway wird – ähnlich wie die ISS – ein Außenposten der Menschheit im All sein. Einen Unterschied wird es dann doch geben: anstatt seine Bahnen um die Erde zu ziehen, wird  die Station den Mond umkreisen und den Astronauten und Robotern damit als Basis zur Erforschung der Mondoberfläche dienen.

Darüber hinaus wird das Gateway als Zwischenstopp für weitere Missionen genutzt. So könnten Astronauten in der Mondumlaufbahn Pausen einlegen und ihre Vorräte aufstocken. Möglichkeiten für wissenschaftliche Experimente sollen mit einem Labor ebenso möglich sein wie die Weiterleitung von Kommunikationssignalen.

Die Missionsanalyse im ESOC arbeitet gemeinsam mit den internationalen Partnern an der Analyse des festgelegten Orbits und wie die Umlaufbahn vitale Aspekte der Mission beeinflussen wird.

Die Halo-Umlaufbahn
Das Gateway wird sich in einem „nahezu rechtlinigen Halo-Orbit“ (Englisch: near-rectilinear halo orbit, kurz NRHO) befinden.

Neue Umlaufbahn für den Lunar Gateway
Anstatt den Mond in einer niedrigen Mondumlaufbahn wie Apollo zu umkreisen, wird sich die Mondstation auf einem weiter entfernten, sehr „exzentrischen“ Orbit bewegen, wobei der nächste Punkt zur Mondoberfläche bei 3.000 Kilometern und der entfernteste Punkt bei 70.000 Kilometern liegt. Die Umlaufbahn wird sich im Prinzip im Gleichklang mit dem Mond bewegen. Von der Erde aus wird sie wie ein Mond-Heiligenschein erscheinen.

Wahl der Umlaufbahn durch Zusammenspiel der Gravitationskräfte
Solche Bahnen sind durch das Zusammenspiel der Gravitationskräfte der Erde und des Mondes möglich. Der Tanz der beiden massigen Himmelskörper im All kann kleinere Objekte in unterschiedlichen stabilen oder fast-stabilen Positionen „einfangen“. Diese Positionen werden auch Librations- oder Lagrange-Punkte genannt.

Diese Punkte eignen sich deshalb hervorragend für die Planung langfristiger Missionen und  bestimmen sogar teilweise das Design eines Raumschiffs: was können die Raumschiffe bis zum Orbit und aus ihm heraus transportieren, wie viel Energie wird benötigt, um die Umlaufbahn zu erreichen und schließlich dort zu verbleiben?

Im Halo-Orbit braucht das Gateway etwa sieben Tage für eine Mondumkreisung. Mit diesem Zeitraum kann die Anzahl der Eklipsen beschränkt werden, also der Periode, in dem das Gateway durch den Schatten der Erde oder des Mondes fliegt.

„Den richtigen Mond-Orbit zu finden, war alles andere als einfach“, sagt Markus Landgraf, Architecture Analyst im ESA-Team für astronautische und robotische Exploration. „Wenn die Raumstation dort mehrere Jahre bleiben soll, ist die nahezu geradlinige Halo-Umlaufbahn etwas instabil und Objekte in dieser Bahn neigen dazu, abzudriften“.

Um das Gateway in der Umlaufbahn zu halten, müssen regelmäßig kleinere Korrekturmanöver durchgeführt werden.

Aufbau der Infrastruktur erfordert Zeit und mehrere Flüge
Warum haben sich die Experten also für diesen Orbit entschieden? Am Ende hat die Frage nach der Energie darüber entschieden, denn sie ist der fundamentale Grenzfaktor, wenn es darum geht, Objekte von der Erde zu einer potenziellen Mondstation sowie zur Mondoberfläche zu transportieren.

„In der astronautischen Raumfahrt funktioniert es nicht, dass wir ein Mal mit einem Raumschiff auf die Reise gehen und die komplett fertige Infrastruktur an Bord haben“, erklärt Florian Renk, Mission Analyst in der Abteilung Flugdynamik am ESOC.

„Eine Raumstation wird nach und nach aufgebaut, immer mehr Einzelteile werden in den Weltraum – und bald auch auf die Mondoberfläche – geflogen. Einige Teile verbleiben im All, andere bringen wir wieder zurück auf die Erde. So befinden sich die Konstruktionen im ständigen Wandel.“

Lunar Gateway als Basis
Der Schwerkraftanziehung der Erde zu entkommen, erfordert große Energie. Um danach auf dem Mond zu landen anstatt schlichtweg an ihm vorbeizurasen, muss die Geschwindigkeit wieder gedrosselt werden. Also muss man die dringend benötigte Energie wieder loswerden. Teile des Raumschiffs im Orbit zu lassen und nur das, was man wirklich braucht, mit zur Mondoberfläche zu nehmen, ist eine Möglichkeit.

Eine dauerhafte Basis im besagten Mond-Orbit wird als Stützpunkt fungieren, von dem aus Teile zurückgelassen, abgeholt und zusammengebaut werden können. Nach dem Start wird nur ein moderates Manöver nötig sein, um ein Raumschiff für eine Kopplung mit dem Gateway abzubremsen.

Wenn die Gateway-Station dem Mond am nächsten kommt, also etwa alle sieben Tage, wird der Lander Menschen, Roboter und Infrastrukturen auf die Mondoberfläche bringen. Umgekehrt ist ein Transport von der Mondoberfläche zurück zum Gateway ebenfalls etwa alle sieben Tage möglich.

Forward to the Moon
Die Station wird in den 2020ern zusammengesetzt und dann ihren Betrieb in der Nähe des Mondes aufnehmen. Dort wird sie zwischen verschiedenen Orbits hin- und herwechseln und astronautische Raumfahrtmissionen in nie erreichte Entfernungen ermöglichen.

Damit wird eine Plattform für wissenschaftliche Entdeckungen im fernen Weltraum sowie das Sammeln von Erfahrungen ermöglicht, die von unschätzbarem Wert für zukünftige astronautische Marsmissionen sind.

„Das geballte Fachwissen in Sachen Flugdynamik hier am ESOC ist einzigartig in Europa“ sagt Rolf Densing, ESA-Direktor für Missionsbetrieb.

„Unsere Analysten und Flugdynamik-Experten unterstützen eine ganze Bandbreite an Missionen. Darunter befinden sich auch äußerst komplexe und aufregende Projekte wie die Lunar Gateway-Station. Wir können es kaum erwarten, dieses ambitionierte internationale Projekt endlich in die Tat umzusetzen.“

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• Lunar Orbital Platform – Gateway (LOP-G)/ ehemals DSG

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: ESA.

Dabei haben alle Ergebnisse den Erwartungen entsprochen. Der Orbit liegt in einem Bereich von 263.000 x 707.000 x 370.000 km um L2 in etwa 1,5 Millionen Kilometern Entfernung von der Erde. In der nächsten Woche wird ein weiteres Korrekturmanöver durchgeführt, um die Position zu stabilisieren.

Zur Aktivierung der 7 Videosteuerungseinheiten und der 106 Detektorchips wurden mehr als 20.000 Einzelkommandos gegeben und die jeweiligen Resultate zwischenzeitlich ausgewertet. Die gesamte Prozedur nahm am 3. Januar vier bis 5 Stunden in Anspruch und war bis etwa 17 Uhr MEZ so weit abgeschlossen, dass Kalibrierungs- und Messdaten erzeugt wurden.

Zunächst stammten diese vom Basiswinkelsensor, mit dem der Winkel zwischen den beiden Hauptspiegeln mit großer Genauigkeit unter Zuhilfenahme eines durch einen Laser erzeugten sogenannten künstlichen Sterns, bestimmt wird. Über Veränderungen im Interferenzmuster des zuvor geteilten, über verschiedene Spiegel und Filter geleiteten und schließlich wieder vereinten Strahls lässt sich eine Winkelvarianz ermitteln, die einem Hunderttausendstel der Größe eines Pixels entspricht. Dies ist eine bisher unerreichte Präzision. Anschließend wurden auch erste Bilder übertragen, die aufgrund der noch fehlenden Rotation der Raumsonde aber nur Kalibrierungszwecken dienten und in erster Linie Störsignale durch auf die Sensoren auftreffende geladene Partikel zeigten. Diese müssen später aus den Daten herausgerechnet werden. Also ist auch deren genaue Kenntnis erforderlich.

Gaia soll im Laufe von gut 5 Jahren dem gesamten Himmel während einer langsamen Rotation 70 Mal abscannen und dabei die Positionen, Helligkeiten, Bewegungsrichtungen und -geschwindigkeiten sowie Spektren von etwa einer Milliarde Sternen unserer Galaxie mit höchter Präzision erfassen. Nebenprodukte sind dabei Asteroiden und Kometen in unserem Planetensystem sowie leuchtstarke Objekte außerhalb unserer Sterneninsel. Insgesamt verfügen die Sensoren des Weltraumteleskops über knapp 1 Milliarde Bildelemente (1 Gigapixel).

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Raumfahrer.net, Institut für Astronomie der Universität Wien, ArXiv, Wikipedia.

Bei einem Trojaner-Asteroiden handelt es sich um einen Vertreter einer speziellen Klasse von Asteroiden, welche einem Planeten auf dessen Bahn um die Sonne vorauseilen beziehungsweise folgen. Die Trojaner bewegen sich dabei auf der gleichen Umlaufbahn wie ihr jeweiliger Planet, befinden sich dabei aber immer im Bereich der 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Planeten gelegenen Lagrange-Punkte L4 und L5. Diese Lagrange-Punkte, welche auch als Librations-Punkte bezeichnet werden, stellen die nach dem italienischen Astronomen und Mathematiker Joseph-Louis Lagrange benannten Gleichgewichtspunkte des eingeschränkten Dreikörperproblems der Himmelsmechanik dar.

An diesen Punkten heben sich die Gravitationskräfte benachbarter Himmelskörper und die Zentrifugalkraft ihrer Bewegung gegenseitig auf, so dass jeder der drei beteiligten Körper (Sonne, Planet und Asteroid) in seinem Bezugssystem kräftefrei ist und bezüglich der anderen beiden Körper immer denselben Ort einnimmt. Auf diese Weise entstehen an den Lagrange-Punkten Zonen mit einem niedrigen Gravitationspotenzial. Drei der Lagrange-Punkte, nämlich L1, L2 und L3 sind dabei unstabil, so dass bereits leichte gravitative Wechselwirkungen zu einem Entweichen von eventuell dort befindlichen Objekten führen können.

Die Punkte L4 und L5, welche sich 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Planeten befinden, sind dagegen relativ stabil, so dass sich dort kleinere Himmelskörper sammeln und anschließend theoretisch über einen fast unbegrenzt langen Zeitraum aufhalten können. Da die Trojaner-Asteroiden dabei genauso lange für einen Sonnenumlauf benötigen wie der Planet, dem sie folgen beziehungsweise vorauseilen, nähern sie sich diesem nie an und können somit auch nicht mit ihm kollidieren.

Bisher konnten in unserem Sonnensystem lediglich bei vier Planeten solche „Trojaner-Asteroiden“ nachgewiesen werden. Das erste nachgewiesene Objekt dieser Klasse von Kleinkörpern in unserem Sonnensystem war der im Jahr 1906 von dem deutschen Astronomen Max Wolf in Heidelberg entdeckte Asteroid (588) Achilles, welcher die Sonne auf der gleichen Umlaufbahn wie der Jupiter, dem größten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, umrundet. Derzeit sind den Astronomen 5.846 Jupiter-Trojaner bekannt, von denen sich 3.848 am Lagrange-Punkt L4 befinden und dem Riesenplaneten somit vorauslaufen. Weitere 1.998 Trojaner befinden sich dagegen im Bereich des Lagrange-Punktes L5 und folgen dem Jupiter auf dessen Umlaufbahn um die Sonne (Stand vom 6. April 2013).

Seit dem Jahr 1990 gelang zudem der gesicherte Nachweis von bisher drei Mars-Trojanern, von denen sich zwei am Lagrange-Punkt L5 und einer am Lagrange-Punkt L4 befinden. Der äußerste Planet unseres Sonnensystems, der Gasplanet Neptun wird ebenfalls von mehreren kleinen Himmelskörpern begleitet. Seit dem Jahr 2001 konnten auf dessen Umlaufbahn neun Trojaner-Asteroiden nachgewiesen werden. Und seit dem Jahr 2011 ist zudem bekannt, dass auch unser Heimatplanet von mindestens einem Trojaner-Asteroiden begleitet wird (Raumfahrer.net berichtete). Bei den verbleibenden vier Planeten unseres Sonnensystems – Merkur, Venus, Saturn und Uranus – verlief die Suche nach Trojaner-Asteroiden dagegen bis vor Kurzem ergebnislos.

In einer im Jahr 2010 veröffentlichten Publikation stellten die Astronomen Rudolf Dvorak, A. Blazsò (beide von der Universität Wien) und L.-Y. Zhou (Departement of Astronomy der Universität Nanjing/China) ein Modell vor, welches zeigte, dass die auf den Umlaufbahnen der Planeten Saturn und Uranus gelegenen Lagrange-Punkte L4 und L5 überwiegend instabil sind, was das dortige Verbleiben von eventuell vorhandenen Trojaner-Asteroiden über längere Zeiträume hinweg ausschließt. Allerdings, so die Wissenschaftler, existieren demzufolge im Bereich der Umlaufbahn des Uranus sehr wohl einige Nischen, welche die dortige Existenz von Trojaner-Asteroiden über kürzere Zeiträume zulassen.

Diese Vermutung scheint sich jetzt zu bestätigen: In einer demnächst erscheinenden Publikation wird ein aus fünf kanadischen und französischen Astronomen bestehendes Team mit Mike Alexandersen von der University of British Columbia/Kanada als Erstautor von der Entdeckung eines Kleinplaneten namens 2011 QF99 berichten, bei dem es sich anscheinend tatsächlich um den ersten bekannten Trojaner des Uranus handelt. Die Auswertungen von 29 astrometrischen Messungen ergaben, dass sich der Asteroid in einer 1:1-Resonanz mit dem Planeten Uranus befindet.

Der Asteroid 2011 QF99 verfügt bei der Zugrundelegung einer Albedo von fünf Prozent über einen Durchmesser von etwa 60 Kilometern. Die Berechnungen der Astronomen ergaben, dass der Asteroid den Uranus allerdings erst seit wenigen Dutzend Millionen Jahren begleiten kann. Seine vorherige Umlaufbahn um die Sonne befand sich zwischen den Orbitbahnen der Planeten Jupiter und Neptun, was ihn zu einem sogenannten Zentauren machte. Dabei gelangte er vor in kosmischen Maßstäben betrachtet erst kurzer Zeit in den Einflussbereich des Uranus und wurde schließlich an dessen L4-Punkt „gefangen“. Der dortige Aufenthalt wird jedoch nur von relativ kurzer Dauer sein. Bereits in wenigen hunderttausend Jahren wird 2011 QF99 den Einflussbereich des L4-Punktes wieder verlassen und die Sonne anschließend erneut als Centaur-Asteroid umkreisen.

Die hier kurz vorgestellte Entdeckung gelang den beteiligten Astronomen in den Jahren 2011 und 2012 unter Verwendung des auf Hawaii befindlichen Canada-France-Hawaii Telescope (kurz „CFHT“). Das eigentliche Ziel der Astronomen bestand dabei in der Suche und Erforschung von bisher noch nicht bekannten Asteroiden, deren Umlaufbahnen sich jenseits der Umlaufbahn des Jupiters befinden. Durch diese Arbeit konnte jetzt auch nachgewiesen werden, dass auch der Uranus gegenwärtig von mindestens einem Trojaner begleitet wird.

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• Planet Uranus
• Asteroidengürtel
• Trojanischer Asteroid in Erdbahn entdeckt

Fachartikel von Mike Alexandersen et al.:

• The first known Uranian Trojan and the frequenzy of temporary giant-planet co-orbitals (engl.)

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: space.com.

Diesbezügliche Planungen existieren schon länger, sind aber bisher unter Verschluss gehalten worden, weil die NASA zunächst die Wahl des amerikanischen Präsidenten abwarten wollte. Unter einem Präsidenten Romney hätten sich vielleicht die Präferenzen verschoben. Nun, da Obama im Amt bestätigt wurde, geht die NASA davon aus, dass die einmal eingeschlagenen Wege weiter verfolgt werden können.

So ist der erste bemannte Flug mit der Kombination aus der neuen Trägerrakete SLS und der Mannschaftstransportkapsel Orion für das Jahr 2021 vorgesehen. Mit ihm sollen die Aktivitäten der NASA beginnen, die in den weiteren Raum hineinreichen. Zunächst soll dabei einer der 5 Lagrange-Punkte im Erde-Mond-System angesteuert werden. Die Lagrangepunkte sind Positionen im Weltraum, an denen sich der gravitative Einfluss zweier massereicher Körper mit Fliehkräften ausgleicht, so dass ein hier positioniertes Schiff relativ zu den Positionen der beteiligten Himmelskörper nahezu bewegungslos ist. Als weitere Schritte plant die amerikanische Raumfahrtagentur die Reise zu einem erdnahen Asteroiden (2025) und in weiterer Zukunft eine Landung auf Mond und Mars.

Der Flug zum über 440.000 Kilometer entfernten Lagrange-Punkt 2, der von der Erde aus gesehen hinter dem Mond liegt, dient dabei der Vorbereitung auf die letztgenannten Expeditionen.

Ob und inwiefern sich andere Nationen an den Projekten beteiligen, ist noch offen. Dies wird auch ein Thema beim nächsten Treffen der ESA auf Ministerebene am 20. und 21. November in Neapel sein.

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• Bemannte Station bei L2
• Künftige Strategie der bemannten US-Raumfahrt

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

Am morgigen 28. Oktober 2011 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum Saturn, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,37 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 157. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde wird sich auch in den kommenden rund sieben Monaten weiterhin auf einer Orbitbahn bewegen, welche fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie den Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde verläuft.

Wie bereits die vorherigen Umläufe wird auch der jetzt beginnende Orbit, er trägt die Bezeichnung „Rev 156“, von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in erster Linie dazu genutzt werden, den Ringplaneten und den größten seiner 62 bisher bekannten Monde, den etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen und aus unterschiedlichen Entfernungen mit der ISS-Kamera der Raumsonde abzubilden. Den Höhepunkt des gegenwärtigen Orbits bildet allerdings ein am 6. November erfolgender dichter Vorbeiflug am Saturnmond Enceladus.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, eines von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 18 Tage dauernden Orbits insgesamt 18 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Der überwiegende Teil dieser Beobachtungen wird dabei erneut das gewaltige Sturmgebiet zum Ziel haben, welches sich seit dem Dezember 2010 über der nördliche Hemisphäre des Saturn ausdehnt (Raumfahrer.net berichtete).

Die erste ISS-Kampagne während des in wenigen Stunden beginnenden Orbits hat allerdings den Mond Titan zum Ziel. Am 30. Oktober soll dazu aus einer Entfernung von rund 1,6 Millionen Kilometern im Rahmen einer 13stündigen Beobachtung die Atmosphäre dieses Mondes näher studiert werden. Das zu beobachtenden Gebiet befindet sich in den Regionen Adiri, Senkyo und Belet. In diesem Gebiet konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler im September 2010 ein ausgedehntes Sturmgebiet beobachten. Dessen bisherige Studie erbrachte neue Erkenntnisse über die Dynamik der Titanatmosphäre (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 3. November sind drei weitere Beobachtungen dieser Region vorgesehen. Die Cassini-Wissenschaftler erhoffen sich dabei auch Erkenntnisse über eventuelle Veränderungen auf der Oberfläche des Mondes, welche durch das Wettergeschehen der letzten Monate verursacht wurden.

Am 4. November stehen sogenannte astrometrische Beobachtungen von mehreren kleineren Saturnmonden auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde. Das wissenschaftliche Ziel der dabei erfolgenden Abbildungen der Monde besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können.

Ebenfalls am 4. November ist zudem ein weiteres Mal die nördliche Hemisphäre des Saturn und das dort aktive Sturmgebiet das Ziel der ISS-Kamera. Bis zum 8. November sind insgesamt 6 Beobachtungskampagnen vorgesehen, welche die Ausdehnung und Bewegung der Wolken in dem anscheinend langsam an Stärke verlierenden Sturm dokumentieren sollen. Dabei wird der Ringplanet bei einer Belichtungszeit von jeweils mehreren Minuten mit verschiedenen Filtern abgebildet. Die anschließende Kombination der verschiedenen Aufnahmen ermöglicht unter anderem die Erstellung von Farbbildern des Planeten.

Am 6. November wird die Raumsonde schließlich um 08:58 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn, während ihres 157. Orbits erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini 136.370 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits drei Stunden vorher wird die Raumsonde um 05:59 Uhr MEZ einen gesteuerten Vorbeiflug an dem 504 Kilometer durchmessenden Mond Enceladus durchführen. Cassini wird sich der Mondoberfläche dabei mit einer Geschwindigkeit von 7,4 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Entfernung von 496 Kilometern nähern. Bei diesem auch als „E-16“ bezeichneten Vorbeiflug handelt es sich um den letzten von insgesamt drei Enceladus-Vorbeiflügen, welche für den Oktober und November 2011 vorgesehen waren.

Während des Vorbeifluges am 6. November sind 3 Beobachtungskampagnen der ISS-Kamera geplant. In der ersten Bildsequenz, welche noch während der Anflugsphase der Raumsonde an den Mond angefertigt werden soll, wird sich Enceladus den Kameras der Raumsonde lediglich als eine schmale Sichel präsentieren. Die ISS-Kamera soll diese günstige Perspektive dazu nutzen, um speziell die von der Südpolregion ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abzubilden. Neben der Suche nach weiteren Plumes soll dabei eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen untersucht werden. Diese Beobachtungskampagne endet um 01:15 Uhr MEZ. Anschließend wird eines der Spektrometer der Raumsonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), die zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchteten Bereiche der Mondoberfläche abtasten. Zeitgleich soll die ISS-Kamera die schmale Mondsichel abbilden.

Während der dichtesten Annäherung an den Mond steht eine erneute Premiere auf dem Programm der Raumsonde. In dieser Phase sollen nicht etwa die ISS-Kamera oder eines der verschiedenen Spektrometer, sondern vielmehr das RADAR-Instrument auf Enceladus ausgerichtet werden und dessen Oberfläche dabei unter anderem im Rahmen einer Scatterometrie-Beobachtung und im Synthetic Aperture Radar-Modus abbilden.

In der Vergangenheit wurde das RADAR-Instrument in der Regel lediglich für die Untersuchung der Oberfläche des Mondes Titan eingesetzt. Bei dieser ersten Radarabtastung der Oberfläche von Enceladus wird sich die südliche Hemisphäre des Mondes im Fokus des RADAR-Instrumentes befinden. Der Pfad des Radarsignals wird dabei die Grenzregion des südpolaren Gebietes streifen. Er verläuft allerdings leider zu weit nördlich, um dabei auch die sogenannten „Tigerstreifen“ zu erfassen. Diese vier parallel verlaufenden Bruchzonen, welche jeweils eine Länge von rund 130 Kilometern aufweisen, sind die eigentlichen Quellregionen der am Südpol auftretenden Eisgeysire, von denen die bereits erwähnten Plumes ausgehen. Allerdings dürften die Radarmessungen unter anderem die bisherigen Forschungen zur Bestimmung der Schneefall-Rate auf Enceladus unterstützen.

Die dritte ISS-Observation wird erst mehrere Stunden nach der dichtesten Annäherung erfolgen. Mit verschiedenen Filtern soll dabei ein aus drei Einzelaufnahmen bestehendes Farbmosaik des Mondes angefertigt werden.

Nach dem Enceladus-Vorbeiflug wird die ISS-Kamera auf den Saturnmond Dione ausgerichtet, welcher sich dann in einer Entfernung von 132.000 Kilometern zu Cassini befinden wird. Hierbei soll die WAC-Kamera eine nahe Begegnung mit dem Mond Titan dokumentieren. Titan wird sich dabei etwa 1,1 Millionen Kilometer von der Raumsonde entfernt befinden und aus diesen Grund auf den Aufnahmen kleiner als der 1.123 Kilometer durchmessende Mond Dione erscheinen. Mit den anschließend geplanten ISS-Aufnahmen soll auch Dione in Farbe abgebildet werden.

Am 7. und 8. November wird Cassini die Suche nach weiteren und bisher noch nicht entdeckten Saturnmonden fortsetzen. Zu diesem Zweck soll die ISS- Kamera die Regionen um die Lagrange-Punkte L5 der Monde Enceladus und Rhea sowie L4 des Mondes Titan abbilden.

An den fünf Lagrangepunkten heben sich die Gravitationskräfte benachbarter Himmelskörper und die Zentrifugalkraft der Bewegung gegenseitig auf. Dadurch entstehen an diesen Punkten Zonen mit einem niedrigen Gravitationspotenzial. Drei der Lagrange-Punkte, nämlich L1, L2 und L3, sind dabei relativ instabil, so dass bereits geringe gravitative Wechselwirkungen zu einem Entweichen von eventuell dort befindlichen Objekten führen können. Die Punkte L4 und L5, welche sich 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Himmelskörper befinden, sind dagegen stabil, so dass sich dort kleinere Objekte sammeln und anschließend über einen nahezu unbegrenzt langen Zeitraum aufhalten können.

Im Mondsystem des Saturn befindet sich so zum Beispiel der kleine Mond Telesto in der L4-Region des größeren Mondes Tethys, während der Mond Calypso sich in der Region von dessen L5-Punkt befindet. Der L5-Punkt von Dione wird dagegen von dem Mond Polydeuces eingenommen. Die geplante Beobachtung der Lagrange-Punkte L4 und L5 bei Enceladus, Rhea und Titan dient der Suche nach einem oder mehreren eventuell dort befindlichen und bisher noch unentdeckten weiteren Begleiter des Ringplaneten.

Am 15. November wird Cassini schließlich in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und den 157. Orbit um den Ringplaneten beenden. Während des damit beginnenden Orbits Nummer 158 werden diesmal keine dichten Vorbeiflüge an den Monden des Saturn erfolgen. Vielmehr wird sich das Augenmerk von Cassini erneut hauptsächlich auf den Titan und den Saturn richten, welche dabei aus unterschiedlichen Entfernungen mit den verschiedenen Instrumenten untersucht werden sollen.

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 Johannes Amann. Quelle: NASA.

Als Trojaner bezeichnet man Objekte, die einem Planeten auf dessen Bahn vorrauslaufen oder nachfolgen. Trojaner halten sich ungefähr 60° vor oder hinter dem Planeten auf, an den sogenannten Lagrange-Punkten L4 und L5, wo sich die Anziehung von Planet und Sonne aufheben und somit ein ziemlich stabiler Orbit um diese Punkte möglich ist.

Bei Jupiter wurden schon über 4.000 Trojaner entdeckt, ebenso konnte man bei Neptun und Mars einige Begleiter finden. Zwar ging man lange Zeit davon aus, dass die Erde auch Trojaner-Asteroiden besitzen müsse, nachweisen konnte man bis jetzt allerdings keine. Das ist mitunter der Tatsache geschuldet, dass die L4- und L5-Punkte der Erde schlecht beobachtbar sind, da diese aus unserem Blickwinkel immer verhältnismäßig nahe an der Sonne stehen und man so kaum eine Möglichkeit hat, die lichtschwachen Objekte aufzuspüren.

Da der entdeckte Trojaner aber eine um fast 21° gegenüber der Ekliptik geneigte Bahn hat, entfernt er sich etwas weiter von der Sonne und gab dem Infrarotteleskop WISE so die Gelegenheit ihn zu entdecken. Entdeckt wurde das Objekt zwar schon im Oktober 2010, da es aber so schwer zu beobachten ist, konnte erst im April mithilfe des Canada-France-Hawaii-Teleskops bestätigt werden, dass es sich um einen Trojaner handelt.

Auch wenn sich 2010 TK7 am L4-Punkt aufhält, ist der Asteroid kein potentielles Ziel für zukünftige bemannte Missionen. Durch seine gegenüber der Erdbahn gekippte Umlaufbahn pendelt der Asteroid ober- und unterhalb der Erdbahn und ist somit nur mit hohem Treibstoffeinsatz erreichbar.

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• Trojanischer Asteroid in Erdbahn entdeckt

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

Unbeeinträchtigt von einem fehlerhafter Programm-Code im „Command and Data System Computer“, welcher dafür verantwortlich war, dass sich die Raumsonde am 2. November 2010 in einen vorsorglichen Sicherheitsmodus versetzte (Raumfahrer_net berichtete), erreichte Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn am 20. November 2010 erneut die Apoapsis, den Punkt der größten Entfernung zum Planeten. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini etwa 2,63 Millionen Kilometer von der obersten Wolkenschicht des Saturn entfernt und begann zugleich ihren 142. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde befindet sich gegenwärtig in einem Orbit, welcher sich fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn befindet. Der gegenwärtige 20 Tage dauernden Umlauf soll unter anderem dazu genutzt werden, um mehrere Saturnmonde zu untersuchen. Dabei steht auch ein zielgerichteter Vorbeiflug am Saturnmond Enceladus auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde.

Das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini wird die wissenschaftlichen Beobachtungen während dieses auch als „Rev141“ bezeichneten Saturn-Umlaufs am 26. November aufnehmen und an diesem Tag die ersten Bilder seit dem Versetzen der Sonde in den Sicherheitsmodus anfertigen. Als Beobachtungsziel wird dabei der größte der Saturnmonde, der etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dienen. Aus einer Entfernung von 1,94 Millionen Kilometern soll dabei die oberste Dunstschicht der Mondatmosphäre abgebildet werden. Anhand dieser Aufnahmen wollen die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler eventuell erkennbare Veränderungen, welche aufgrund des gerade stattfindenden Wechsels der Jahreszeiten auf Titan auftreten, untersuchen. Ebenfalls am 26. November wird man eines der Spektrometer der Sonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), auf die Südpolregion des Saturn richten, um die dortigen Polarlichter abzubilden.
Anschließend wird Cassini am 28. November um 04:29 MEZ den Mond Hyperion im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges in einer Distanz von 71.702 Kilometern passieren. Im Rahmen dieses FlyBys sind drei Bildaufnahmesequenzen vorgesehen, wobei die ISS-Kamera die Oberfläche des Mondes aus verschiedenen Entfernungen und mit unterschiedlichen Filtern abbilden soll.

Am 30. November wird die Raumsonde schließlich um 10:33 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während ihres 142. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini 154.920 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Gleichzeitig wird die Raumsonde dabei einen gezielten Vorbeiflug an dem Eismond Enceladus einleiten. Die dichteste Annäherung an Enceladus soll um 12:53 MEZ erfolgen. Cassini wird den Mond dabei in einer Höhe von lediglich 47,9 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 6,3 Kilometern pro Sekunde passieren. Im Rahmen der Annäherungsphase an Enceladus wird die ISS-Kamera auf die Südpolregion des Mondes und die von dort ausgehenden Jets aus Wasserdampf und Eispartikeln ausgerichtet sein. Zeitgleich soll ein weiteres Spektrometer der Sonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), die Oberflächentemperatur des Mondes auf dessen Nachtseite ermitteln.

Die dichteste Annäherung an Enceladus erfolgt anschließend über der nördlichen Mondhemisphäre. Zu diesem Zeitpunkt wird die Antenne der Raumsonde auf die Erde ausgerichtet sein. Gravitative Einflüsse des Mondes werden in dieser Flugphase zu minimalen Geschwindigkeitsschwankungen der Sonde führen. Daraus ergeben sich wiederum minimale Verschiebungen in der Trägerfrequenz des von der Raumsonde ausgestrahlten Radiosignals. Durch die Messung dieser Verschiebungen mittels auf der Erde stationierter Radioteleskope erhoffen sich die Wissenschaftler Rückschlüsse über den Aufbau des Gravitationsfeldes dieses lediglich etwa 504 Kilometer durchmessenden Eismondes.

In Kombination mit einer topografischen Karte des Mondes lassen sich auf diese Weise außerdem Rückschlüsse auf unter der Oberfläche des Mondes befindliche Strukturen und Massekonzentrationen ziehen (Raumfahrer_net berichtete bereits früher über vergleichbare Experimente). Begleitet wird dieses Gravitationsmessungsexperiment durch verschiedenen Aufnahmen der beiden Kameras des ISS-Instruments der Raumsonde.

Nach der dichtesten Annäherung werden das UVIS, das CIRS sowie das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) der Raumsonde die weiteren wissenschaftlichen Aktivitäten während dieses auch als „E12“ bezeichneten Enceladus-Vorbeifluges bestimmen, welche dann zusammen mit der ISS-Kamera die vom Saturn abgewandte Seite des Mondes abbilden sollen. Von besonderem Interesse für die Missionswissenschaftler ist dabei die Übergangszone zwischen der in geologischen Zeiträumen betrachtet noch relativ jungen Oberfläche auf der Südhemisphäre und dem älteren Gelände auf der Nordhälfte des Mondes. Die südliche Mondhemisphäre unterliegt, bedingt durch den dort gegenwärtig herrschenden Kryovulkanismus, einer permanenten Veränderung. Die nördliche Hemisphäre, obwohl in der Vergangenheit ebenfalls durch tektonische Aktivitäten beeinflusst, weist dagegen eine in den letzten Jahrmillionen nur geringfügig veränderte Oberfläche auf.

Im Anschluss an den Enceladus-FlyBy wird man mit der ISS-Kamera die Region um den Lagrange-Punkt L4 des Mondes Rhea abbilden. An den fünf Lagrangepunkten heben sich die Gravitationskräfte benachbarter Himmelskörper und die Zentrifugalkraft der Bewegung gegenseitig auf. Dadurch entstehen an diesen Punkten Zonen mit einem niedrigen Gravitationspotenzial. Drei der Lagrange-Punkte, nämlich L1, L2 und L3, sind dabei relativ unstabil, so dass bereits leichte gravitative Wechselwirkungen zu einem Entweichen von eventuell dort befindlichen Objekten führen können. Die Punkte L4 und L5, welche sich 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Himmelskörper befinden, sind dagegen stabil, so dass sich dort kleinere Objekte sammeln und anschließend über einen nahezu unbegrenzt langen Zeitraum aufhalten können.

Im Mondsystem des Saturn befindet sich so zum Beispiel der kleine Mond Telesto in der L4-Region des größeren Mondes Tethys. Der L5-Punkt von Dione wird dagegen von dem Mond Polydeuces eingenommen. Die geplante Beobachtung des L4-Punktes von Rhea dient der Suche nach einem eventuell dort befindlichen und bisher noch unentdeckten weiteren Begleiter des Ringplaneten. Die entsprechende Beobachtungssequenz war eigentlich bereits für den vorangegangenen Cassini-Orbit vorgesehen, konnte aber aufgrund des zwischenzeitlichen Übertritts in den Sicherheitsmodus nicht durchgeführt werden.

Für den 4. Dezember ist dann eine Untersuchung des E-Rings vorgesehen, welcher durch die Geysire des Mondes Enceladus mit einem steten Materialnachschub in Form von kleinen Eispartikeln versorgt wird. Zusätzlich sollen am 4. und 5. Dezember weitere astrometrische Beobachtungen von mehreren kleineren Saturnmonden durchgeführt werden. Das wissenschaftliche Ziel der dabei erfolgenden Abbildungen der Monde Polydeuces, Telesto, Epimetheus, Anthe, Calypso, Atlas, Prometheus und Pandora besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt werden, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können.

Eine weitere Beobachtungskampagne am 5. Dezember wird sich erneut dem Mond Titan widmen. Dabei sollen die Studien der Meteorologie dieses Mondes fortgesetzt werden, wobei sich die Wissenschaftler in diesem Fall speziell auf die Äquatorregion des Titan konzentrieren wollen. Für den 6. Dezember steht eine weitere Mondbeobachtung auf dem Programm. An diesem Tag soll dokumentiert werden, wie der Mond Dione vor dem Mond Tethys vorbeizieht. Dione wird dabei 2,05 Millionen Kilometer von Cassini entfernt sein. Die Distanz zwischen Tethys und der Raumsonde wird dagegen 2,19 Millionen Kilometer betragen.

Am 10. Dezember wird Cassini schließlich erneut die Apoapsis erreichen und damit den 142. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Der dann beginnende Orbit Nummer 143 beinhaltet unter anderem vier ungerichtete Vorbeiflüge an den Monden Dione, Pan, Pandora und Daphnis, welche alle am 20. Dezember erfolgen werden. Für den 21. Dezember ist zudem ein weiterer gezielten Vorbeiflug an dem Saturnmond Enceladus vorgesehen. Cassini wird diesen äußerst interessanten und geologisch aktiven Mond dabei mit einer Geschwindigkeit von 6,2 Kilometern pro Sekunde überfliegen. Wie bereits am 30. November wird der Abstand zur Mondoberfläche während der geringsten Annäherung lediglich etwa 48 Kilometer betragen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Carnegie Institution for Science, Subaru-Teleskop, Minor Planet Center, Wikipedia. Vertont von Peter Rittinger.

Bei den Trojaner-Asteroiden handelt es sich um Asteroiden, welche einem Planeten auf dessen Bahn um die Sonne vorauseilen beziehungsweise folgen. Die Trojaner kreisen dabei um die 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Planeten gelegenen Lagrange-Punkte L4 und L5. Die Lagrange-Punkte, auch Librations-Punkte genannt, sind die nach dem italienischen Astronomen und Mathematiker Joseph-Louis Lagrange benannten Gleichgewichtspunkte des eingeschränkten Dreikörperproblems der Himmelsmechanik.

An diesen Punkten im Weltraum heben sich die Gravitationskräfte benachbarter Himmelskörper und die Zentrifugalkraft der Bewegung gegenseitig auf, so dass jeder der drei Körper (Sonne, Planet und Asteroid) in seinem Bezugssystem kräftefrei ist und bezüglich der anderen beiden Körper immer denselben Ort einnimmt. Auf diese Weise entstehen an den Lagrange-Punkten Zonen mit einem niedrigen Gravitationspotenzial. Drei der Lagrange-Punkte, nämlich L1, L2 und L3 sind dabei relativ unstabil, so dass bereits leichte gravitative Wechselwirkungen zu einem Entweichen von eventuell dort befindlichen Objekten führen können.

Die Punkte L4 und L5, welche sich 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Planeten befinden, sind dagegen stabil, so dass sich dort kleinere Himmelskörper sammeln und über einen unbegrenzt langen Zeitraum aufhalten können. Da die Trojaner-Asteroiden dabei genauso lange für einen Sonnenumlauf benötigen wie der Planet, dem sie folgen beziehungsweise vorauseilen, nähern sie sich diesem nie an und können daher auch nicht mit ihm kollidieren.

Bisher konnten in unserem Sonnensystem lediglich bei drei Planeten Trojaner-Asteroiden nachgewiesen werden. Das erste nachgewiesene Objekt dieser Klasse von Kleinkörpern in unserem Sonnensystem war der im Jahr 1906 von dem deutschen Astronomen Max Wolf in Heidelberg entdeckte Asteroid (588) Achilles, welcher die Sonne auf der Umlaufbahn des Jupiters umrundet. Derzeit sind den Astronomen 4.076 Jupiter-Trojaner bekannt, von denen sich 2.603 am Lagrange-Punkt L4 befinden und dem Riesenplaneten vorauslaufen. Weitere 1.473 Trojaner befinden sich am Lagrange-Punkt L5 und folgen dem Jupiter auf dessen Umlaufbahn um die Sonne (Stand vom Februar 2010).

Seit dem Jahr 1990 gelang der Nachweis von bisher vier Mars-Trojanern, wobei sich drei am Lagrange-Punkt L5 und einer am Lagrange-Punkt L4 befinden. Und auch der äußerste Planet unseres Sonnensystems, der Gasplanet Neptun wird von mehreren kleinen Himmelskörpern begleitet. Seit dem Jahr 2001 konnten auf dessen Umlaufbahn sechs Trojaner-Asteroiden nachgewiesen werden, welche sich alle am Lagrange-Punkt L4 aufhalten. Am Lagrange-Punkt L5 konnten dagegen keine Begleiter nachgewiesen werden. Auf der Suche nach nachlaufenden Neptun-Trojanern durchmusterten die Astronomen Scott S. Sheppard von der Carnegie Institution of Science in Washington/USA und Chadwick A. Trujillo vom Gemini-Observatorium auf Hawaii im Jahr 2008 den Himmelsbereich um den Lagrange-Punkt L5 des Neptun.

Dabei mussten die beiden Wissenschaftler, welche bereits drei der bisher bekannten Neptun-Trojaner entdeckt hatten, eine besondere Herausforderung bewältigen, denn gegenwärtig befindet sich dieser Punkt von der Erde aus betrachtet unmittelbar vor dem Zentrum unseres Milchstraßensystems mit Millionen von Hintergrundsternen. Mit diesen unzähligen Lichtpunkten im Sichtfeld der Teleskope ist es überaus schwierig, einen lichtschwachen Asteroiden auszumachen, welcher sich nur äußerst langsam gegenüber dem Sternenhintergrund bewegt. Die beiden Astronomen griffen daher bei ihren Beobachtungen zu einem Trick.

Für ihre Suche wählten die Astronomen mehrere Himmelsregionen im Bereich um den Lagrange-Punkt L5 aus, wo sich zwischen dem Zentrum unserer Heimatgalaxie und unserem Sonnensystem dichte Staubwolken befinden und so im sichtbaren Licht die meisten Hintergrundsterne ausblenden. In diesen Bereichen des Himmels begannen sie dann mit dem japanischen 8,2-Meter-Subaru-Teleskop auf dem Mauna Kea/Hawaii die Suche nach Neptun-Trojanern und wurden schließlich auch fündig. Die Entdeckung des neuen Trojaners, welcher mit der Bezeichnung 2008 LC18 versehen wurde, konnte anschließend durch weitere Beobachtungen mit den 6,5-Meter-Magellan-Teleskopen in Chile bestätigt werden.

„Wir schätzen, dass der neu entdeckte Neptun-Trojaner über einen Durchmesser von rund 100 Kilometern verfügt und dass sich etwa 150 weitere Trojaner mit einer vergleichbaren Größe am L5-Punkt befinden“, so Scott S. Sheppard. „Dies entspricht auch den Schätzungen bezüglich der Anzahl und Größe der Objekte auf dem Lagrange-Punkt L4. Somit wären die Neptun-Trojaner der 100-Kilometer-Klasse zahlreicher vertreten als vergleichbar große Objekte im Hauptasteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.“

Dass bis zum jetzigen Zeitpunkt insgesamt lediglich sieben Neptun-Trojaner nachgewiesen werden konnten, so Scott S. Sheppard weiter, liegt in der großen Entfernung von 30 Astronomischen Einheiten – dies entspricht rund 4,5 Milliarden Kilometern – der geringen Größe der Objekte und der daraus resultierenden geringen Helligkeit der Trojaner begründet, wodurch diese lediglich mit den größten Teleskopen sichtbar werden.

Die Untersuchungen von Sheppard und Trujillo legen nahe, dass die Neptun-Trojaner in einer sehr frühen Phase unseres Sonnensystems an den beiden Lagrange-Punkten eingefangen wurden, als Neptun die Sonne noch auf einem Orbit umlief, welcher sich von dem jetzigen grundsätzlich unterscheidet. Eventuell war dabei ein langsamer und stetig ablaufender Migration-Prozess des Gasplaneten für die Ansammlung der Trojaner verantwortlich. In seiner Entstehungsphase stellte das Sonnensystem einen chaotischen Ort dar, wo sich Planeten und Planetesimale vielfach auf ungewöhnlichen Bahnen bewegten.

Erst mit der Zeit erreichten die Planeten ihre gegenwärtigen Umlaufbahnen um die Sonne. Die Untersuchung der verschiedenen Planeten-Trojaner und die Analyse von deren Umlaufbahnen hilft den Astronomen zu verstehen, wie sich unser Sonnensystem mit seinem Planeten einst gebildet hat und wie die Planeten ihre jetzigen Umlaufbahnen erreichten. Mit diesen Erkenntnissen lassen sich auch Rückschlüsse auf die Bildung von extrasolaren Planetensystemen ziehen.

Die Arbeit der beiden Astronomen wurde am 13. August 2010 in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

Fachzeitschrift Science:

• Abstract der Originalveröffentlichung (engl.)

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Ein Beitrag von Michael Stein, bearbeitet von Star-Light. Quelle: NASA.

Schon seit den Anfängen der interplanetaren Raumfahrt macht man sich bei der Planung von Flugrouten für Raumsonden durch unser Sonnensystem die Schwerkraft zunutze, um Richtung und Geschwindigkeit von Raumfahrzeugen auf ihrem Weg zum Ziel durch nahe Vorbeiflüge an Planeten und Monde zu ändern. Diese so genannten „Swing-by-Manöver“ sparen oft enorme Mengen von Treibstoff, was entweder Kostenersparnisse durch Gewichtsreduzierung (= Verwendung kleinerer und kostengünstigerer Raketen) oder aber längere Missionszeiten durch größere Treibstoffreserven bei der Zielankunft ermöglicht. So konnte beispielsweise die auf einem polaren Orbit um die Sonne kreisende Raumsonde Ulysses nur mit Hilfe der Gravitation des Jupiters die Bahnebene der Erde verlassen.
 
Der am Jet Propulsion Laboratory (JPL) beschäftigte Ingenieur Martin Lo hat nun ein System von Interplanetary Superhighways erarbeitet, was auf deutlich komplexere und raffiniertere Weise die Gravitationsfelder im Sonnensystem ausnutzt: Während bei der bisher üblichen Berechnung „einfacher“ Swing-by-Manöver nur das Schwerefeld eines Himmelskörpers berücksichtigt wurde, bezieht Lo in seine Berechnungen auch die gravitativen Wirkungen der Sonne auf die Planeten und der Planeten auf ihre Monde mit in die Berechnungen ein. Geht man so vor dann offenbart sich sehr schnell, dass Gravitationskräfte aus verschiedenen Richtungen auf ein Raumfahrzeug einwirken und sich verstärken, abschwächen oder sogar gegenseitig aufheben können. Lo hat nun eine Vielzahl von Gebieten berechnet, an denen sich die verschiedenen Gravitationskräfte gegenseitig annähernd neutralisieren, die zusammengenommen Pfade durch die Gravitationsfelder bilden – die von Lo so genannten Interplanetary Superhighways.
 
Zu jedem Planeten und jedem Mond unseres Sonnensystems gehören fünf Punkte im Weltraum, an denen die Gravitationskräfte dieses Himmelskörpers mit denen der anderen Himmelskörper ausbalanciert sind. Raumfahrzeuge können sich dauerhaft in einem Orbit um diese so genannten Lagrange’schen Punkte L1 bis L5 bewegen und benötigen dabei nur sehr geringe Treibstoffmengen für gelegentliche Kurskorrekturen. Lo hat nun alle möglichen Flugbahnen durch die Lagrange’schen Punkte berechnet und damit ein System „interplanetarer Autobahnen“ erstellt. Seine Theorie hat er zusammen mit Kathleen Howell, einer Professorin für Aeronautik und Astronautik an der Purdue University (Indiana, USA), in ein Tool zur Berechnung von Missionsverläufen namens „LTool“ umgesetzt.
 
Die erste Mission, bei der seine Berechnungen zum Einsatz gekommen sind, ist die zurzeit laufende Genesis-Mission der NASA, die um den Lagrange-Punkt L1 kreisend Partikel des „Sonnenwindes“ auffangen und am Ende der Mission zurück zur Erde bringen soll. Nach der Ankunft beim L1-Punkt soll die Raumsonde ihn fünf Mal umkreisen, anschließend von alleine den Orbit verlassen und an der Erde vorbei zu dem auf der gegenüberliegenden Seite unseres Planeten liegenden Lagrange-Punkt L2 fliegen, um von dort aus schließlich zur Erde zurückzukehren und einen Behälter mit der Sonnenwind-Probe über der Wüste von Utah (USA) abzuwerfen. „Genesis würde in einer perfekten Welt [für diese Manöver] keinen Treibstoff benötigen“, so Lo. „Aber da wir die vielen Variablen, die während der Mission auftreten, nicht kontrollieren können müssen wir einige [Kurs-]Korrekturen vornehmen, während Genesis seine Runden um einen der Lagrange-Punkte der Erde vollendet. Die Treibstoffersparnisse führen zu einer besseren und billigeren Mission.“
 
Ein weiterer Vorteil, den das von den beiden Forschern entwickelte „LTool“ mit sich bringt, ist die drastisch verkürzte Berechnungszeit des Missionsverlaufs für alle Missionen, deren Ziel ein Lagrange-Punkt ist. „Die Flugbahn von Genesis zu entwerfen benötigt mit traditionellen Methoden acht Wochen, aber nun können wir eine neue Flugbahn in weniger als einem Tag entwerfen – wir haben eine komplette Mission in einer Woche redesigned“, erläutert Lo. Eine mögliche Verwendung der Ergebnisse seiner theoretischen Überlegungen sieht Lo selbst in wissenschaftlichen Plattformen, die rund um einen der Lagrange-Punkte des Mondes stationiert werden könnten. Da sie sich auf den Interplanetary Superhighways befinden könnten Raumfahrzeuge die Forschungsplattformen einfach erreichen, um dort Wartungs- und Reparaturarbeiten durchzuführen.
 
Tatsächlich nutzen nicht nur Raumfahrzeuge den Interplanetary Superhighway: Auch Asteroiden und Kometen reisen entlang dieser Routen. Wissenschaftler vermuten sogar, dass der Asteroid, dessen Einschlag auf der Erde vor rund 65 Millionen Jahren das Ende der Dinosaurier herbeigeführt hat, sich auf einer Flugbahn wie die Genesis-Raumsonde bewegt hat. Ein Iridium-Vorkommen an der Einschlagsstelle belegt eine relativ geringe Geschwindigkeit des Asteroiden beim Auftreffen auf die Erde. Und genau das, so Lo, würde man von einem Asteroiden auf dem Interplanetary Superhighway erwarten.

Der Beitrag Autobahnen durch das Sonnensystem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.