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

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile mehr als neun Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Bereits am 15. Januar 2015 – und somit sechs Monate vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – begann dabei eine systematische Beobachtungskampagne des Zwergplaneten und seiner Monde, bei der sieben verschiedene Instrumente zum Einsatz kommen. Erst vor wenigen Wochen war die LORRI-Kamera der Raumsonde in der Lage, erstmals alle fünf bisher bekannten Monde des Pluto abzubilden (Raumfahrer.net berichtete).

Kurskorrekturmanöver
Diese Aufnahmen werden unter anderem erstellt, um fortlaufend die exakte Flugbahn der Raumsonde zu bestimmen und zu ermitteln, ob zwecks der erfolgreichen Durchführung des für den 14. Juli 2015 vorgesehenen Vorbeifluges am Pluto ein weiteres Kurskorrekturmanöver notwendig ist. Auf den so gewonnenen Daten basierend wurde bereits am 14. Juni ein entsprechendes Manöver durchgeführt. Im Rahmen einer um 06:05 MESZ beginnenden und 45 Sekunden andauernden Aktivierung der Triebwerke wurde die Geschwindigkeit der Raumsonde dabei um einen Wert von 52 Zentimetern pro Sekunde verändert.

Ohne dieses Korrekturmanöver, so der „New Horizons Encounter Mission Manager“ Mark Holdridge vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland, von wo aus die Raumsonde kontrolliert und gesteuert wird, hätte New Horizons am 14. Juli den angestrebten Rendezvouspunkt mit Pluto rund 84 Sekunden früher erreicht als beabsichtigt. Um 12:23 MESZ erreichten erste Telemetriedaten das Kontrollzentrum am JHU/APL, welche Auskunft über den Zustand der Raumsonde nach dem Abschluss des Manövers gaben. Die Auswertung dieser Daten zeigte, dass das Manöver wie vorgesehen ausgeführt wurde. New Horizons befindet sich ‚auf Kurs‘ und alle Systeme und Instrumente der Raumsonde arbeiten wie vorgesehen. Abhängig von der weiteren Auswertung der aktuellen Flugbahn könnte ein weiteres Korrekturmanöver nötig sein, welches in diesem Fall am 24. Juni durchgeführt werden soll.

Suche nach potentiell gefährlichen Objekten
Zugleich dienen diese Aufnahmen jedoch auch der Suche nach weiteren, bisher unentdeckten Monden und der Klärung der Frage, ob dieser Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist, denn nicht nur die Gasplaneten unseres Sonnensystems, sondern auch verhältnismäßig kleine planetare Objekte können offensichtlich von solchen aus Staubpartikeln und Eiskristallen bestehenden Ringen umgeben sein (Raumfahrer.net berichtete). Sollte dies auch bei Pluto der Fall sein, so könnte dies eine ernsthafte Gefahr während der Durchführung des Pluto-FlyBys darstellen. Da sich New Horizons während der Passage des Plutosystems mit einer Geschwindigkeit von etwa 14 Kilometern pro Sekunde relativ zum Pluto bewegen wird, könnte bereits die Kollision mit nur millimetergroßen Staubpartikeln zu ernsthaften Beschädigungen und Systemausfällen führen. Eine auf die eventuelle Existenz eines solchen Ringsystems im Bereich des Pluto bezogene Studie wurde zum Beispiel im Jahr 2014 von P. M. Pires dos Santos et al. veröffentlicht.

Aktuelle Untersuchungen der Astronomen Mark R. Showalter und Douglas P. Hamilton deuten jedoch darauf hin, dass der Zwergplanet aufgrund des variablen Gravitationsfeldes und der dadurch bedingten Schwerkraftverhältnisse des Pluto-Charon-Systems sehr wahrscheinlich nicht von einem Ringsystem umgeben ist. Auch die Existenz weiterer Monde wird mittlerweile für eher unwahrscheinlich gehalten. Stabile Orbits für bisher unentdeckte Monde befinden sich demzufolge lediglich jenseits des äußeren Plutomondes Hydra oder aber in der unmittelbaren Nähe des Zwergplaneten.

Die bisherige Suche nach potentiell gefährlichen Objekten in der Umgebung des Pluto verlief allerdings ergebnislos. Sollten jenseits der Bahn des Mondes Charon – des innersten und mit Abstand größten Plutomondes – trotzdem bisher unentdeckte Monde existieren, so müssten diese rund vier mal lichtschwächer ausfallen als der Mond Styx – der kleinste Begleiter des Zwergplaneten. Auch über die Eigenschaften eines eventuellen Ringsystems kann das für die Suche nach für die Raumsonde potentiell gefährlichen Objekten zuständige „New Horizons Hazard Detection Team“ Aussagen tätigen.

Dieses Ringsystem müsste demzufolge über eine geringe Ausdehnung und Materialdichte verfügen und würde weniger als den fünfmillionsten Teil des einfallenden Sonnenlichts reflektieren. Ansonsten wäre die LORRI-Kamera bereits in der Lage gewesen, diese Ringe abzubilden. Am 15. Juni begann eine weitere Suchkampagne nach bisher unentdeckten Objekten. Die Resultate dieser Kampagne sollen nach dem Abschluss der Auswertungen der dabei gewonnenen und noch höher aufgelösten LORRI-Daten voraussichtlich am 25. Juni vorgestellt werden.

Eine erste Farbanimation
In der Zwischenzeit nähert sich New Horizons ihrem Ziel immer weiter an, so dass neben der LORRI-Kamera inzwischen auch das Kamerasystem RALPH zum Einsatz gebracht werden kann. Neben der Kartierung der Oberflächen von Pluto und Charon mit einer Auflösung von bis zu maximal 250 Metern pro Pixel kann dieses Kamerasystem auch dazu genutzt werden, um Farbaufnahmen anzufertigen. Zu diesem Zweck verfügt das Instrument über ein Sechs-Zentimeter-Teleskop, welches das Licht ‚einfängt‘ und anschließend zu zwei getrennten Subsystemen weiterleitet. Für die Anfertigung der Farbbilder ist die „Multispectral Visible Imaging Camera“ (kurz „MVIC“) zuständig, welche im sichtbaren und im nahinfraroten Lichtbereich bei 400 bis 975 Nanometern arbeitet. Eine ausführlichere Beschreibung der Ralph-Kamera finden Sie hier in englischer Sprache.

Aus neun Aufnahmen der RALPH-Kamera, welche zwischen dem 29. Mai und dem 3. Juni 2015 unter der Verwendung von „Blau“-, „Rot“- und „Nah-Infrarot“-Filtern erstellt wurden, hat das New Horizons-Team jetzt eine kurze Video-Sequenz erstellt, auf der auch erstmals in Farbe zu erkennen ist, wie der rund 2.310 Kilometer durchmessende Zwergplanet Pluto zusammen mit seinem größten Begleiter, dem etwa 1.212 Kilometer großen Mond Charon, ein gemeinsames Massezentrum umkreisen. Die Aufnahmen zeigen die beiden Objekte fast in Echtfarben, verfügen jedoch aufgrund der geringen Auflösung über eine extrem pixelige Form.

Dies soll sich jedoch in den kommenden Wochen ändern. „Die Farbaufnahmen werden in Zukunft noch viel besser werden und die Oberflächen von Pluto und Charon bis in den Kilometerbereich hinein auflösen“, so Cathy Olkin vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, die stellvertretende Projektwissenschaftlerin der Mission. „Diese Daten werden uns dabei helfen, die Natur der Oberflächen und die dort ablaufenden Prozesse zu entschlüsseln.“

„Es ist aufregend Pluto und Charon in Bewegung und zudem erstmals in Farbe zu sehen“, so Dr. Alan Stern vom SwRI, der für die New Horizons-Mission verantwortliche wissenschaftliche Projektleiter. „Selbst bei dieser geringen Auflösung können wir erkennen, dass beide Objekte unterschiedlich gefärbt sind. Pluto erscheint beige-orange während sich Charon in einem grauen Farbton präsentiert. Die möglichen Ursachen für diesen Unterschied werden derzeit von uns diskutiert.“

Aber auch die Aufnahmen der LORRI-Kamera von New Horizons enthüllen mittlerweile immer mehr Details von der Plutooberfläche. Die nebenstehend gezeigten Fotos wurden zwischen dem 29. Mai und dem 2. Juni 2015 aus Abständen zwischen rund 55 bis hin zu etwa 50 Millionen Kilometern angefertigt. Auf der gesamten dabei abgebildeten Oberfläche des Zwergplaneten lassen sich helle und dunkle Regionen erkennen. Speziell auf der nördlichen Pluto-Hemisphäre – hier im unteren Bereich der Aufnahmen erkennbar – scheint ein ausgedehntes dunkles Gebiet zu existieren. Die scheinbare ‚Deformation‘ des Pluto ist durch die Bildbearbeitung bedingt. In Wirklichkeit verfügt der Zwergplanet sehr wohl über eine kugelförmige Gestalt.

Zeitnahe Freigabe der LORRI-Aufnahmen
Die bisher von der LORRI-Kamera angefertigten Aufnahmen finden Sie auch 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.

Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 26,9 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 13,78 Kilometern pro Sekunde an. Die Distanz der Raumsonde zu unserem Heimatplaneten beträgt dagegen zur Zeit etwa 4.747 Millionen Kilometer. Funksignale, welche zwischen New Horizons und der Erde ausgetauscht werden, benötigen für die Überbrückung dieser Distanz eine Signallaufzeit von etwa 4,4 Stunden. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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Der Beitrag Pluto und Charon – Erstmals in Farbe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Der Beitrag New Horizons fotografiert auch Plutos kleinste Monde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile mehr als neun Jahren, in denen eine Distanz von rund fünf Milliarden Kilometern zurückgelegt wurde, immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Bereits am 15. Januar 2015 – und somit sechs Monate vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – begann dabei eine systematische Beobachtungskampagne des Zwergplaneten und seiner bisher fünf bekannten Monde. Neben der LORRI-Kamera, welche in regelmäßigen Abständen Aufnahmen des Pluto anfertigen wird, erfolgen dabei gegenwärtig auch Messungen und Analysen der interplanetaren Staubpartikel, der energiereichen Teilchen in dieser Region des Sonnensystems sowie des Sonnenwindes (Raumfahrer.net berichtete).

Bereits am 29. April 2015 veröffentlichte das für den wissenschaftlichen Betrieb der Raumsonde verantwortliche Team weitere Aufnahmen von Pluto und von Charon – dem größten der Monde des Zwergplaneten. Auf diesen Bildsequenzen ist zu erkennen, wie diese beiden etwa 2.310 beziehungsweise 1.212 Kilometer durchmessenden Objekte innerhalb von 6,4 Tagen ihr gemeinsames Baryzentrum umkreisen. Die entsprechenden Aufnahmen wurden von der LORRI-Kamera zwischen dem 12. und dem 18. April 2015 aus Entfernungen zwischen etwa 111 und 104 Millionen Kilometern zum Pluto angefertigt. Aufgrund der dabei verwendeten kurzen Belichtungszeit von jeweils einer Zehntelsekunde sind die restlichen vier Monde des Pluto, welche über deutlich geringere Durchmesser verfügen (Raumfahrer.net berichtete), auf diesen Aufnahmen nicht erkennbar.

Auf den nachträglich bearbeiteten Versionen dieser Fotos sind dafür jedoch zur Überraschung der beteiligten Wissenschaftler erstmals Helligkeitsunterschiede auf der Oberfläche von Pluto sichtbar. Eigentlich wurde erwartet, dass es noch vier weitere Wochen dauern würde, bis die LORRI-Kamera helle und dunkle Oberflächenregionen erfassen und unterscheiden kann. Durch eine spezielle Technik, dem Stacking mehrerer Aufnahmen der LORRI-Kamera, konnte diese ‚Wartezeit‘ jetzt jedoch deutlich verkürzt werden.

Einer der dabei allerdings nur unscharf erkennbaren hellen Flecken befindet sich direkt über einer der beiden Polarregionen des Zwergplaneten. Diese Struktur könnte ein Anzeichen dafür sein, dass sich hier eine aus gefrorenem Stickstoff bestehende Polarkappe befindet. Für eine genaue Analyse und Interpretation bedarf es jedoch noch besserer Aufnahmen. Und diese sollen bereits in Kürze angefertigt werden.

„Mit der fortschreitenden Annäherung an das Pluto-System werden jetzt immer mehr Oberflächenstrukturen wie etwa diese helle Region in der Nähe des Pols von Pluto sichtbar“, so John M. Grunsfeld, der für das Wissenschaftsprogramm der US-amerikanischen Weltraumbehörde zuständige NASA-Administrator. „Die Daten, welche New Horizons dabei sammeln wird, werden uns dabei helfen, die Geheimnisse von Pluto zu entschlüsseln.“

„Nach einer über neun Jahre andauernden Reise durch das Weltall ist es atemberaubend zu verfolgen, wie sich Pluto von dem kleinen, unscheinbaren Lichtpunkt, den er von der Erde aus betrachtet darstellt, vor unseren Augen in einen real existierenden Ort verwandelt“, so Dr. Alan Stern vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, der für die New Horizons-Mission verantwortliche wissenschaftliche Projektleiter. „Diese unglaublichen Bilder sind die ersten Aufnahmen, auf denen Details von Pluto erkennbar sind. Sie zeigen uns, dass Pluto über eine komplexe Oberfläche verfügen muss.“
Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 85 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 Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland. In den kommenden Wochen und Monaten wird sich die Qualität der Aufnahmen der Raumsonde somit immer weiter verbessern.

„Wir können derzeit nur Vermutungen darüber anstellen, welche Überraschungen wohl enthüllt werden, sobald New Horizons im Sommer [genauer gesagt am 14. Juli 2015] die Oberfläche von Pluto in einer Abstand von lediglich 12.500 Kilometern überfliegt“, so Hal Weaver, der zuständige Projektwissenschaftler der New Horizons-Mission vom JHU/APL. Eines dürfte jedoch sicher sein: Das Wissen der Menschheit über die im Kuiper-Gürtel unseres Sonnensystems befindlichen Himmelskörper wird sich dabei ungemein erweitern.

Zeitnahe Freigabe der Aufnahmen
Leider war es in der Vergangenheit üblich – und ist es stellenweise immer noch – dass die im Rahmen einer interplanetaren Forschungsmission erstellten Aufnahmen die interessierte Öffentlichkeit erst mit einer deutlichen Verzögerung von mehreren Monaten oder teilweise sogar erst Jahren erreichten. Diese Vorgehensweise wurde und wird von den beteiligten Wissenschaftlern damit begründet, dass sie einen gewissen Zeitraum benötigen, um anhand dieser Daten – welche ja immer wieder zuvor unbekannte Regionen unseres Sonnensystems offenbaren – wissenschaftliche Publikationen zu erstellen und zu publizieren. Sollten die entsprechenden Daten jedoch ‚zeitnah‘ freigegeben werden, so hätten auch nicht direkt an der Mission beteiligte Personen die Möglichkeit, diese Daten zu nutzen, auszuwerten und daraus resultierende Ergebnisse zu veröffentlichen.

Glücklicherweise sind die direkt in die Mission der Raumsonde New Horizons involvierten Wissenschaftler jedoch einer anderen Meinung. In der Regel lediglich maximal 48 Stunden nachdem die Aufnahmen der LORRI-Kamera die Erde erreichen, so eine kürzlich veröffentlichte Mitteilung, sollen diese Fotos zukünftig auf einer speziellen Internetseite der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Die entsprechende Seite kann hier aufgerufen werden.

Die dort veröffentlichten Aufnahmen sind nicht bearbeitet oder kalibriert und zeigen somit lediglich die Originalaufnahmen, welche dabei zudem in dem verlustbehafteten JPEG-Format dargestellt werden. Allerdings werden neben Informationen zu der Entfernung zu dem abgebildeten Zielobjekt, dem Aufnahmedatum und der Belichtungszeit auch kurze Beschreibungen zu dem Foto veröffentlicht. Ein entsprechendes Beispiel finden Sie hier.

Mit einem gewissen zeitlichen Einsatz, einer guten Bildbearbeitungssoftware und etwas Übung und Geschick dürften sich aus diesen RAW-Aufnahmen jedoch trotzdem ansehnliche Wiedergaben des Pluto-Systems erstellen lassen. Weitere für die Dekodierung und Bearbeitung dieser Aufnahmen behilfliche Informationen finden Sie auf dieser Internetseite der Planetary Society in englischer Sprache.

Unabhängig davon sollen die dann kalibrierten Daten der Raumsonde New Horizons auch in Zukunft in regelmäßigen Abständen innerhalb von neun Monaten bis spätestens einem Jahr nach ihrem Eingang auf der Erde im Planetary Data System (abgekürzt PDS) der NASA veröffentlicht werden.

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Der Beitrag Verfügt Pluto über eine Polkappe? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile etwas über neun Jahren, in denen eine Distanz von mehr als fünf Milliarden Kilometern zurückgelegt wurde, immer weiter dem eigentlichen Ziel ihrer Reise. Bereits am 6. Dezember 2014 beendete die Raumsonde dabei ihre letzte Tiefschlafphase vor dem Erreichen des Zwergplaneten Pluto. In den folgenden Wochen führten die für den Betrieb der Raumsonde zuständigen Wissenschaftler und Ingenieure vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland einen ausführlichen Systemtest durch, bei dem unter anderem die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen Hardware-Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung und Kalibrierung unterzogen wurden (Raumfahrer.net berichtete).

Am 15. Januar 2015 begann schließlich die wissenschaftliche Beobachtungskampagne des Pluto und seiner derzeit fünf bekannten Monde, wobei derzeit mehrere der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde zum Einsatz kommen. Neben der LORRI-Kamera, welche in regelmäßigen Abständen Aufnahmen des Pluto anfertigen wird, sollen dabei auch Messungen und Analysen der interplanetaren Staubpartikel, der energiereichen Teilchen in dieser Region des Sonnensystems sowie des Sonnenwindes erfolgen (Raumfahrer.net berichtete).

Am 25. Januar begann die LORRI-Kamera mit der zweiten von insgesamt vier Beobachtungskampagnen, welche in erster Linie der optischen Navigation der Raumsonde dienen. Aus einer Entfernung von damals noch etwas mehr als 200 Millionen Kilometern erscheint der Pluto zwar immer noch lediglich als ein kleiner Punkt im Weltall – trotzdem können die beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure aus diesen Aufnahmen ableiten, ob New Horizons im Rahmen der weiteren Annäherung an den Pluto noch weitere Kurskorrekturmanöver durchführen muss. Eine erste Korrektur der Flugbahn ist auf der Grundlage dieser Beobachtungen aktuell für den 10. März 2015 geplant. Ein zweites Kurskorrekturmanöver wird dann voraussichtlich Mitte Mai erfolgen.

Die Monde des Pluto
Bereits jetzt ist die LORRI-Kamera zudem in der Lage, einige der derzeit fünf bekannten Monde, welche den Zwergplaneten umkreisen, abzubilden. Auf zwei der Aufnahmen, angefertigt am 25. und am 27. Januar 2015 aus Entfernungen von 203 beziehungsweise 200,5 Millionen Kilometern, ist – trotz der kurzen Belichtungszeit von lediglich 0,1 Sekunden – der größte und zugleich innerste der Plutomonde, der etwa 1.212 Kilometer durchmessende Mond Charon, erkennbar.

Die entsprechenden Aufnahmen wurden bereits am 4. Februar 2015, dem 109. Geburtstag des bereits am 17. Januar 1997 verstorbenen US-amerikanischen Astronomen Clyde Tombaugh, veröffentlicht, welcher Pluto am 18. Februar 1930 bei der Auswertung von Fotoaufnahmen entdeckte.

„Diese Aufnahmen sind unser Tribut an den Geburtstag von Professor Tombaugh und an dessen Familie. Wir ehren hiermit seine Entdeckung sowie sein Lebenswerk. Er war einer der Wegbereiter für die planetare Astronomie des 21. Jahrhunderts“, so Dr. Alan Stern vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, der für die New Horizons-Mission verantwortliche Wissenschaftler. „Diese Fotos von Pluto sind deutlich heller und näher als die Aufnahmen vom Juli des vergangenen Jahres aus doppelter Entfernung und sie sind unser erster Schritt, um den Lichtpunkt, den Clyde vor 85 Jahren am Lowell Observatory erblickte, vor den Augen der gesamten Welt bis zum Sommer in einen Planeten zu verwandeln.“

Erheblich komplizierter gestaltet sich dagegen derzeit noch die Abbildung der beiden deutlich kleineren Monde Nix (geschätzter Durchmesser zwischen 46 und 137 Kilometern) und Hydra (geschätzter Durchmesser zwischen 61 und 167 Kilometern), welche aufgrund ihrer geringen Größen und der damit verbundenen Helligkeit von lediglich 23,41 beziehungsweise 22,96 mag erst im Jahr 2005 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble entdeckt wurden.

Trotzdem konnten auch diese beiden Monde zwischen dem 27. Januar und dem 8. Februar aus Entfernungen von 201 bis hin zu 186 Millionen Kilometern erfolgreich abgebildet werden. Die für die Erstellung der Aufnahmen verantwortlichen Wissenschaftler verwendeten hierzu eine spezielle Technik, bei der jeweils fünf über je zehn Sekunden belichtete Einzelaufnahmen überlagert wurden. Durch diese Bearbeitung entstand auch der in den Aufnahmen erkennbare Blooming-Effekt, durch den Pluto überbelichtet und ‚verzerrt‘ erscheint.

Der Mond Nix, so die bisherigen auf den Beobachtungen mit dem Hubble Space Telescope basierenden Erkenntnisse der Astronomen, umläuft den Pluto in einer Entfernung von etwa 48.675 Kilometern innerhalb von 24,85 Tagen. Hydra benötigt in einer Entfernung von rund 64.780 Kilometern dagegen 38,2 Tage für einen kompletten Umlauf. Die jetzigen Beobachtungen dienen auch dazu, um diese Daten noch weiter zu präzisieren. Nur durch die genauen Kenntnisse der Bahnparameter der Monde kann das im Juli 2015 zu absolvierende Beobachtungsprogramm einen maximalen wissenschaftlichen Output liefern.

Die noch kleineren Plutomonde Kerberos (14 bis 40 Kilometer Durchmesser) und Styx (zehn bis 25 Kilometer), welche beide erst in den Jahren 2011 beziehungsweise 2012 entdeckt wurden, sind dagegen zu lichtschwach, um bereits jetzt mit der LORRI-Kamera abgebildet zu werden. Dies wird erst bei einer noch weiteren Annäherung der Raumsonde an ihr Ziel möglich sein. Dann werden die beteiligten Wissenschaftler die zu erstellenden Aufnahmen auch dazu nutzen, um in der Umgebung des Pluto nach weiteren, bisher unbekannten Monden zu suchen und zu ergründen, ob der Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist.

„Pluto ist allmählich mehr als nur ein Lichtpunkt“, so Hal Weaver, der Projektwissenschaftler der New Horizons-Mission am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland. „LORRI kann Pluto mittlerweile auflösen und der Zwergplanet wird jetzt immer größer erscheinen, während sich New Horizons ihrem Ziel immer weiter annähert. Die neuen LORRI-Aufnahmen zeigen auch, dass das Leistungsvermögen der Kamera seit dem Start der Raumsonde vor über neun Jahren nicht nachgelassen hat.“

Derzeit befindet sich New Horizons in einer Entfernung von noch etwa 1,13 Astronomischen Einheiten (abgekürzt „AE“) – dies entspricht in etwa 169 Millionen Kilometern – zum Pluto und nähert sich dem Zwergplaneten dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 52.546 Kilometern pro Stunde an. Die Entfernung zur Erde beträgt dagegen aktuell 32,38 AEs – die Entfernung zur Sonne liegt bei 31,73 AEs.

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• New Horizons: Suche nach Folgeziel war erfolgreich! (19.Oktober 2014)
• Kamera von New Horizons zeigt Plutomond Hydra (16.Oktober 2014)
• Kamera von New Horizons zeigt den Plutomond Charon (9. August 2014)
• New Horizons: Kurskorrektur auf dem Weg zum Pluto (17. Juli 2014)

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Der Beitrag New Horizons fotografiert mehrere Monde des Pluto erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile neun Jahren immer weiter dem eigentlichen Ziel ihrer Reise. Bereits am 6. Dezember 2014 beendete die Raumsonde dabei ihre letzte Tiefschlafphase vor dem Erreichen des Zwergplaneten Pluto. In den folgenden Wochen führten die für den Betrieb der Raumsonde zuständigen Wissenschaftler und Ingenieure vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland einen ausführlichen Systemtest durch, bei dem unter anderem die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen Hardware-Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung und Kalibrierung unterzogen wurden (Raumfahrer.net berichtete).

Ab dem 15. Januar 2015 – und somit sechs Monate vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – ist diese ‚Zeit des Testens‘ jedoch beendet. Obwohl sich die Raumsonde gegenwärtig immer noch rund 215 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt befindet, beginnt jetzt auch offiziell die wissenschaftliche Beobachtungskampagne des Pluto und seiner derzeit fünf bekannten Monde. Die dabei angestrebten Forschungsziele, deren Erfüllung letztendlich über den Erfolg dieser ambitionierten Mission entscheiden werden, können Sie in diesem PDF-Dokument in englischer Sprache nachlesen.

Hierbei kommen sieben Instrumente zum Einsatz, welche sich in zwei Gruppen – Fernerkundungsinstrumente und ‚In-situ‘-Instrumente – einteilen lassen. In diesem Bericht sollen diese Instrumente kurz beschrieben werden.

Die Fernerkundungsinstrumente von New Horizons
Zu den Fernerkundungsinstrumenten zählen die vier Instrumente Alice, LORRI, Ralph und Rex.

Bei dem Alice-Instrument handelt es sich um ein abbildendes UV-Spektrometer zur Untersuchung der extrem dünnen Atmosphäre des Pluto. Alice arbeitet im ultravioletten Lichtbereich bei 46,5 bis 188 Nanometern Wellenlänge und besteht aus einem kompakten Teleskop, einem Spektrografen und einem Sensor, der 32 getrennte Flächen mit je 1.024 spektralen Kanälen aufweist. Alice kann in zwei verschiedenen Modi betrieben werden.

Im „Airglow“-Modus können die Gase, aus denen sich die Plutoatmosphäre zusammensetzt, und deren Mengenanteile durch direkte Messungen ermittelt werden. Außerdem sollen diese Messungen dazu dienen, um zu bestimmen, in welchem Umfang diese Gase in das umgebende Weltall entweichen. Im „Occultation“-Modus wird das Instrument dagegen direkt auf die Sonne oder auf einen leuchtstarken Hintergrundstern gerichtet, welcher zu diesem Zeitpunkt von dem Zwergplaneten bedeckt wird. Da die Plutoatmosphäre das Sternlicht während einer solchen Okkultation teilweise absorbiert ergeben sich in den bei diesen Gelegenheiten gewonnenen Lichtkurven der Sterne minimale Helligkeitsschwankungen. Durch deren Auswertung erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Aufschlüsse über die Ausdehnung, die Dichte und die chemische Zusammensetzung der Plutoatmosphäre.

Durch weitere Messkampagnen soll zudem ermittelt werden, ob eventuell auch Charon – der mit einem Durchmesser von etwa 1.210 Kilometern mit Abstand größte Monde des Pluto – über eine Atmosphäre verfügt. Eine ausführliche Beschreibung des Alice-Instruments finden Sie hier in englischer Sprache.

Bei der LORRI-Kamera – so die Kurzform für den „LOng Range Reconnaissance Imager“ – handelt es sich um die Hauptkamera an Bord von New Horizons. Diese hochauflösende CCD-Kamera ist mit einem Ritchey-Chrétien-Cassegrain-Teleskop verbunden, dessen Primärspiegel über einen Durchmesser von 20,8 Zentimetern und über eine Brennweite von 2.630 Millimetern verfügt. LORRI ist für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts bei Wellenlängen von 350 bis 850 Nanometern ausgelegt und zudem für die im Bereich des Pluto vorherrschenden Lichtverhältnisse optimiert. Das Sichtfeld der Kamera verfügt dabei über eine Ausdehnung von 0,29 x 0,29 Grad. Da die Kamera über keine Farbfilter verfügt, werden lediglich Schwarz-Weiß-Aufnahmen erstellt, welche jedoch unter der Verwendung der Farbaufnahmen des weiter unten beschriebenen Kamerasystems Ralph nachträglich ‚colorisiert‘ werden können.

In den kommenden Monaten wird das Kamerasystem in regelmäßigen Abständen mehrere Hundert Aufnahmen des Pluto-Systems anfertigen, welche zunächst der optischen Navigation der Raumsonde dienen. Aus den Daten der am 25. Januar beginnenden zweiten von insgesamt vier Navigationskampagnen soll noch bis zum Februar 2015 abgeleitet werden, ob New Horizons in den folgenden Monaten ein weiteres Kurskorrekturmanöver durchführen muss, welches dann Mitte März beziehungsweise Mitte Mai ausgeführt werden müsste. Aus den Aufnahmen sollen zudem kurze ‚Annäherungsvideos‘ erstellt werden, auf denen Pluto und dessen Monde immer besser und besser zu erkennen sein werden. Im April 2015 sollen der Pluto und der Mond Charon dann auch erstmals ‚in Farbe‘ abgebildet werden. Ebenfalls ab dem April sollen es die LORRI-Aufnahmen ermöglichen, bei den vier kleineren Plutomonden Helligkeitsunterschiede auf deren Oberflächen zu erkennen.

Ungefähr ab Mitte Mai 2015 wird LORRI Fotos anfertigen können, welche über eine bessere Auflösung verfügen als die besten Pluto-Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble. Während der Plutopassage sollen Aufnahmen angefertigt werden, welche Teilbereiche der Plutooberfläche im Bereich der dort zu diesem Zeitpunkt gegebenen Tag/Nacht-Grenze mit einer Auflösung von bis zu 50 Metern wiedergeben. Die Oberfläche von Charon soll dagegen aufgrund der größeren Distanz während des Vorbeifluges mit Auflösungen von bis zu 250 Metern abgebildet werden können.

Da sowohl Pluto als auch Charon für eine vollständige Drehung um ihre Rotationsachsen einen Zeitraum von etwa sechs Tagen, neun Stunden und 17 Minuten benötigen und der eigentliche Vorbeiflug am 14. Juli 2015 innerhalb weniger Stunden erfolgt werden diese am höchsten aufgelösten Aufnahmen jedoch in beiden Fällen nur einen Teil der jeweiligen Oberflächen zeigen. Durch das Studium dieser Aufnahmen erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler trotzdem Erkenntnisse über die globale Form und Gestalt der Oberflächen dieser beiden Himmelskörper sowie über deren exakte Rotationsdauer. Die nicht während der dichtesten Annäherungen fotografierbaren Oberflächenbereiche dieser beiden Himmelskörper können drei Tage vor beziehungsweise nach dem Encounter aus Entfernungen von etwa drei Millionen Kilometern abgebildet werden. Selbst auf diesen Aufnahmen wird dabei immer noch eine maximale Auflösung von etwa 40 Kilometern pro Pixel erreicht.

Weitere Details zur LORRI-Kamera finden Sie – ebenfalls in englischer Sprache – in diesem PDF-Dokument.

Ein weiteres Kamerasystem trägt den Namen Ralph. Neben der Kartierung der Oberflächen von Pluto und Charon mit einer Auflösung von bis zu maximal 250 Metern pro Pixel kann dieses Kamerasystem auch dazu genutzt werden, um Farbaufnahmen anzufertigen. Zu diesem Zweck verfügt das Instrument über ein Sechs-Zentimeter-Teleskop, welches das Licht ‚einfängt‘ und anschließend zu zwei getrennten Subsystemen weiterleitet.
Für die Anfertigung der Farbbilder ist die „Multispectral Visible Imaging Camera“ (kurz „MVIC“) zuständig, welche im sichtbaren und im nahinfraroten Lichtbereich bei 400 bis 975 Nanometern arbeitet. Dank der Daten der MVIC können auch die deutlich höher aufgelösten Schwarz-Weiß-Aufnahmen der LORRI-Kamera in einen farblichen Kontext gesetzt werden.

Das „Linear Etalon Imaging Spectral Array“ (kurz „LEISA“) – ein abbildendes Spektrometer – sammelt seine Daten dagegen im infraroten Bereich des Lichts bei 1,25 bis 2,50 Mikrometern Wellenlänge. Hierdurch sollen Daten über die Temperatur sowie über die chemische und mineralogische Oberflächenzusammensetzung von Pluto und Charon gewonnen werden. Falls auf den Oberflächen dieser beiden Himmelskörper tiefere Krater existieren sollten, so könnte LEISA durch deren Beobachtung auch Daten gewinnen, welche Informationen aus dem Inneren dieser beiden Objekte enthüllen. Aber auch die kleineren Begleiter des Pluto stehen auf dem gegenwärtig gültigen Beobachtungsprogramm dieses Spektrometers.

Eine ausführlichere Beschreibung der Ralph-Kamera finden Sie hier in englischer Sprache.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Fernerkundungsinstrumenten handelt es sich bei Rex nicht um ein direkt abbildendes System. Rex ist vielmehr ein Radiowellenexperiment, welches mit dem Kommunikationssystem der Raumsonde durchgeführt wird und das auf dem Prinzip der Radio-Okkultation basiert.

Hierzu werden mit den Antennen des Deep Space Networks (kurz „DSN“) der NASA während der Plutopassage einfache Trägerwellensignale in Richtung New Horizons abgesetzt. Die Flugbahn von New Horizons ist so gewählt, dass sich der Zwergplanet Pluto rund 62 Minuten nach dem Vorbeiflug kurzfristig genau zwischen der Raumsonde und der Erde befinden wird. Die von dem DSN abgesetzten Signale müssen somit zuerst die Plutoatmosphäre durchdringen, bevor sie von der Raumsonde empfangen werden können. Hierbei werden sie jedoch minimal verändert. Diese Signale werden anschließend von New Horizons gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt zurück zur Erde übertragen. Durch die Auswertung der veränderten Signale lässt sich ebenfalls die Ausdehnung, Dichte, Temperatur und Zusammensetzung der Pluto-Atmosphäre studieren.

Ein vergleichbares Experiment ist nochmals 87 Minuten später auch bei dem Mond Charon vorgesehen. Hierbei wollen die Wissenschaftler jedoch in erster Linie erst einmal prinzipiell herausfinden, ob dieser größte Mond des Zwergplaneten überhaupt über eine Atmosphäre verfügt. Weitere Informationen und technische Details über das Rex-Experiment finden Sie hier in englischer Sprache.

Die ‚In-situ‘-Instrumente von New Horizons
Zu den für ‚direkte‘ Untersuchungen ausgelegten ‚In-situ‘-Instrumenten zählen dagegen die drei Instrumente PEPPSI, SWAP und Venetia.

Bei PEPSSI – kurz für „Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation“ – handelt es sich um ein Ionen- und Elektronenspektrometer, welches unter der Verwendung von 12 Empfangskanälen nach neutralen Atomen, die aus der Atmosphäre des Pluto entweichen, suchen soll.

Pluto ist von einer extrem dünnen, aber trotzdem vermutlich bis zu 3.000 Kilometer über die Oberfläche reichenden Atmosphäre umgeben, welche sich laut den bisherigen Studien zum größten Teil aus Stickstoff zusammensetzt. Des weiteren sind dort auch Kohlenstoffmonoxid und Methan in geringen Konzentrationen enthalten. Allerdings verfügt der Pluto mit seinem Durchmesser von etwa 2.310 Kilometern über deutlich zu wenig Masse, um diese Gase dauerhaft an sich binden zu können. Vergleichbar mit dem Planeten Mars – wo allerdings noch weitere Faktoren eine Rolle spielen (Raumfahrer.net berichtete) – verliert auch Pluto permanent einen Teil seiner Atmosphäre.

Dieser Verlust – und dabei speziell die auftretenden Fluchtraten der verschiedenen Gasmoleküle – soll durch das Instrument PEPPSI näher untersucht werden. Dabei werden aus der Pluto-Atmosphäre entweichende und anschließend in das Instrument eintretende Ionen mit Energien von 1 bis 1.000 keV und Elektronen mit Energien von 20 bis 700 keV erfasst, wobei die Masse und Energie jedes einzelnen Partikels gemessen werden kann.

Weitere Informationen zu PEPPSI finden Sie hier in englischer Sprache.

Das SWAP-Instrument – kurz für „Solar Wind Around Pluto“ – beschäftigt sich ebenfalls mit dem Atmosphärenverlust auf dem Pluto, dient dabei aber auch der Studie des Zentralgestirns unseres Sonnensystems. SWAP ist ein Instrument, mit dem geladene Teilchen mit Energien von bis zu 7,5 Kiloelektronenvolt, welche aus Plutos Atmosphäre entweichen und dabei vom Sonnenwind mitgerissen werden, gemessen werden können. Dadurch soll in erster Linie festgestellt werden, ob Pluto über eine Magnetosphäre verfügt. Weiterhin kann mit SWAP auch der Sonnenwind beziehungsweise dessen Auswirkungen in der Umgebung von Pluto studiert werden. Außerdem werden auf diese Weise ebenfalls grundlegende Daten über die Plutoatmosphäre gesammelt.

Weitere technische Informationen und Einzelheiten zu den wissenschaftlichen Zielsetzungen von SWAP finden Sie hier ebenfalls in englischer Sprache.

Bei dem Venetia Burney Dust Counter-Experiment (kurz „Venetia“) handelt es sich um ein Instrument zur Untersuchung von kosmischen Staubpartikeln entlang der gesamten Flugroute der Raumsonde. Das Instrument zählt hierzu die auf die Raumsonde auftreffenden Staubpartikel und bestimmt zugleich deren Masse. Es handelt sich dabei um das erste Instrument dieser Art, welches weiter als 18 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt – dies entspricht einer Entfernung von etwa 2,7 Milliarden Kilometern – betrieben wird. Durch das Instrument sollen in erster Linie Informationen zu der Menge und Verteilung von interplanetaren Staubpartikeln im Sonnensystem gesammelt werden, welche sich entlang der Flugbahn von New Horizons befinden. Aus diesen Daten lassen sich auch Aussagen über die Kollisionsraten von Asteroiden, Kometen und Kuipergürtelobjekten ableiten. Auch im Mini-System des Zwergplaneten Pluto wird Venetia nach den dort vermuteten Staubpartikeln Ausschau gehalten.

Neben dem in diesem Zusammenhang nur mit einer nicht nennenswerten Atmosphäre geschützten Pluto stellen auch dessen fünf bisher bekannten Monde ein ‚Ziel‘ für die Einschläge von Meteoroiden dar. Bei den Meteoroiden handelt es sich um kleine Objekte mit Durchmessern von wenigen Mikrometern bis hin zu einigen Metern, welche sich auf einer Umlaufbahn um unsere Sonne befinden und die dabei schließlich auch mit den Planeten, Asteroiden und Monden unseres Sonnensystems kollidieren können. Durch diese kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten werden vermutlich größere Mengen an Staubpartikeln in das den Pluto umgebende Weltall befördert. Aus diesen Partikeln, so die Vermutung von einigen Wissenschaftlern, könnte sich eventuell sogar ein den Zwergplaneten umgebendes Ringsystem gebildet haben.

Während ein solches Ringsystem – sofern es denn tatsächlich vorhanden ist – in den kommenden Monaten von den Kamerasystemen aufgespürt werden wird, soll Venetia allgemeine Informationen über die ‚freien‘ Staubpartikel liefern, welche viel zu klein sind, um sie mit optischen Systemen aufzuspüren. Venetia besteht aus einer 46 x 30 Zentimeter abmessenden Detektorplatte, welche auf der Außenhülle der Raumsonde angebracht ist, und einer im Inneren von New Horizons befindlichen Elektronikbox. Mit dem Instrument können noch Partikel aufgespürt werden, welche über die Masse von lediglich einem Picogramm – dies entspricht einem billionstel Gramm – verfügen.

Venetia ist das einzige der sieben von New Horizons mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente, welches auch während der zwischenzeitlichen Hibernationsphasen der Raumsonde aktiv war und somit fast während des gesamten Fluges Daten sammeln konnte. Auch nach dem Passieren des Pluto soll das Instrument weiterhin aktiv sein und während des Weiterfluges zum nächsten Ziel von New Horizons weitere Daten sammeln.

Das Venetia-Experiment wurde von Studenten der Universität Colorado entwickelt und ist das erste von Studenten entwickelte Instrument, welches von der NASA auf einer interplanetaren Forschungsmission mitgeführt wurde. Ursprünglich trug das Instrument den Namen „Student-built Dust Counter“ (kurz „SDC“). Im Juni 2006 wurde es jedoch zu Ehren von Venetia Burney, welche im Jahr 1930 für den erst kurz zuvor entdeckten Pluto den seitdem verwendeten Namen vorschlug, in „Venetia“ umbenannt.

Weitere Informationen zu dem Venetia-Experiment finden Sie hier erneut in englischer Sprache.

Die Wissenschaftskampagne

Für die kommenden Monate wurde von den beteiligten Wissenschaftlern ein detaillierter Plan ausgearbeitet, nach dem die verschiedenen Instrumente aktiv sein werden und Daten sammeln sollen. Die dabei erwünschten Daten sind auf die Möglichkeiten der einzelnen Instrumente ausgerichtet, welche sich mit den unterschiedlichen Entfernungen zum Pluto verändern werden.

Bis zum 4. April wird eine bereits am 6. Januar 2015 begonnene Kampagne andauern, bei der PEPPSI und SWAP zunächst aus großen Entfernungen die Fluchtraten der Gasmoleküle aus der Plutoatmosphäre untersuchen sollen, während die LORRI-Kamera im gleichen Zeitraum den Pluto vor dem Sternenhintergrund und die Bewegungen seiner Monde dokumentieren wird. Ab Anfang April – hier beginnt die „Approach Phase 2“ – werden die LORRI-Aufnahmen Auflösungen bieten, welche für die Suche nach weiteren Monden oder einem eventuell vorhandenen Ringsystem geeignet sein werden. Am 23. Juni beginnt schließlich die dritte und letzte Phase der Annäherung von New Horizons an den Pluto, welche bis zum 13. Juli andauern wird.

Immer höher aufgelöste Aufnahmen ermöglichen dabei eine immer besser werdende Kartierung der Oberfläche und auch die restlichen Instrumente- speziell PEPPSI und SWAP – werden immer bessere Daten liefern. LEISA und Alice werden dabei zudem im ultravioletten und infraroten Spektralbereich auftretende Veränderungen detektieren, welche in Verbindung mit den weiteren Daten der verschiedenen Instrumente dazu geeignet sein werden, den Pluto und dessen Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte eingehend zu untersuchen.

Unterstützt und ergänzt werden die jetzt in die ‚heiße Phase‘ eintretenden Untersuchungen von New Horizons in den kommenden Monaten zudem durch diverse Beobachtungen, bei denen die Wissenschaftler auf verschiedene erdgestützte und im Weltraum operierende Teleskope zurückgreifen wollen.

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

Am 14. Juli 2015 soll die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nach einem 9,5 Jahre dauernden Flug durch unser Sonnensystem den Zwergplaneten Pluto erreichen und dessen Oberfläche im Rahmen eines Vorbeifluges in einer Entfernung von rund 10.000 Kilometern passieren. Die meiste Zeit ihres Fluges verbringt die Raumsonde in einem ‚Hibernationsmodus‘, in dem alle nicht zwingend für den Betrieb benötigten Instrumente und Systeme deaktiviert sind. Im Rahmen von regelmäßig eingelegten ‚Wachphasen‘ werden allgemeine Systemüberprüfungen, Software-Updates, Kalibrierungen der sieben wissenschaftlichen Instrumente und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchgeführt.

Das letzte dieser Korrekturmanöver erfolgte am 15. Juli 2014 während der diesjährigen „Annual Checkout Phase“. Die Auswertung der aktuellen Daten über den gegenwärtigen Verlauf der Flugbahn von New Horizons führten zu dem Ergebnis, dass ein weiteres Kurskorrekturmanöver frühestens im März 2015 notwendig sein wird.

Ebenfalls während der diesjährigen ‚Wachphase‘ der Raumsonde konnte mit der LORRI-Kamera – der Hauptkamera an Bord von New Horizons – im Rahmen einer ‚optischen Navigationskampagne‘ der rund 1.200 Kilometer durchmessende Mond Charon – der größte der fünf zur Zeit bekannten Begleiter des Pluto – abgebildet werden.

Eine unerwartete Zugabe: Der Mond Hydra
Eine im September 2014 von zwei Mitarbeitern der New Horizons-Mission – John Spencer vom Southwest Research Institute (kurz SwRI) und Hal Weaver vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland – durchgeführte eingehende Analyse von weiteren Aufnahmen der LORRI-Kamera förderte dann noch etwas zu diesem Zeitpunkt noch nicht Erwartetes zutage. Auf den Aufnahmen war zur Überraschung der beteiligten Wissenschaftler der Mond Hydra, der zweitgrößte und zugleich am weitesten von Pluto entfernten Mond des Zwergplaneten, erkennbar.

Aufgrund seiner sehr geringen Helligkeit von lediglich 22,96 mag ist über den erst am 15. Juni 2005 entdeckten Mond Hydra bisher nur sehr wenig bekannt. Selbst sein Durchmesser kann – basierend auf den Werten der Entfernung zur Erde, der ’scheinbaren Helligkeit‘ und der angenommenen Albedo nur geschätzt werden. Hierbei kommen die Astronomen derzeit auf Werte zwischen 61 und 167 Kilometern. Erst durch die Daten, welche die Raumsonde New Horizons ab dem Januar 2015 über das Mini-System des Pluto zur Erde senden wird, werden sich weitere Aussagen über die kleinen Monde des Zwergplaneten ableiten lassen.

Eigentlich, so die Erwartungen der Mitarbeiter der New Horizons-Mission, sollte dieser Mond ebenfalls erst ab dem Januar 2015 auf den LORRI-Aufnahmen erkennbar sein, wenn die Distanz zwischen New Horizons und dem Pluto-System auf einen Wert von nur noch etwa 220 Millionen Kilometern gesunken ist. Die Aufnahmen, auf denen Hydra jetzt erstmals nachgewiesen werden konnte, wurden dagegen bereits am 18. und am 20. Juli 2014 angefertigt. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Entfernung von New Horizons zum Pluto immerhin noch rund 2,88 Astronomischen Einheiten, was in etwa einem Wert von 430 Millionen Kilometern entspricht.

An diesen beiden Tagen fertigte die LORRI-Kamera jeweils 48 Aufnahmen von Pluto an, welche dafür über einen Zeitraum von jeweils zehn Sekunden belichtet wurden. Die besten dieser Einzelbilder wurden anschließend überlagert. Auf den so erzeugten Bildprodukten ist eine deutlich erkennbare Bewegung eines Objektes erkennbar. Anschließende Analysen kamen zu dem Ergebnis, dass die jeweilige Position dieses Objektes mit der Position identisch ist, welche der Mond Hydra zu diesen Zeitpunkten einnehmen sollte.

„Ich bin sehr begeistern von diesem ersten Nachweis von Hydra durch unsere Raumsonde“, so Dr. Alan Stern vom SwRI, der wissenschaftliche Projektleiter der New Horizons-Mission. „Das hat ein bisschen was von einem unerwarteten Sonderbonus für unsere Sommeraktivitäten.“
Erneute Schlafphase
Bereits am 29. August 2014 wurde New Horizons nach einer elf Wochen andauernden Aktivitätsphase wieder in den Hibernationsmodus versetzt, welcher diesmal aber lediglich 100 Tage andauern wird. Bereits am 7. Dezember 2014 wird die Raumsonde den Schlafmodus beenden und wieder in den aktiven Modus übergehen, welcher dann nach dem bisherigen Planungsstand bis zum Sommer 2017 beibehalten werden soll.

Nach einer allgemeinen Überprüfung der Systeme wird New Horizons ab dem 4. Januar 2015 mit der regelmäßigen und kontinuierlich erfolgenden Fernerkundung des Pluto-Systems beginnen. Hierbei soll unter anderem auch die LORRI-Kamera zu einer systematischen Suche nach bisher unbekannten Monden im Bereich des Pluto eingesetzt werden. Außerdem erhoffen sich die Mitarbeiter der Mission Hinweise darauf, ob der Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist.

Gegenwärtig befindet sich New Horizons in einer Entfernung von 30,08 Astronomischen Einheiten beziehungsweise rund 4,499 Milliarden Kilometern zur Erde. Bis zum Erreichen des Pluto müssen noch weitere 2,39 Astronomische Einheiten – dies entspricht in etwa 357 Millionen Kilometern – zurückgelegt werden.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Am 28. Februar 2007 näherte sich die von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Pluto-Sonde New Horizons dem Planeten Jupiter bis auf eine Distanz von etwa 2,25 Millionen Kilometern, um dort ein gravitationsunterstütztes Beschleunigungsmanöver durchzuführen. Durch den bei diesem FlyBy-Manöver erzielten Geschwindigkeitszuwachs konnte die Reisezeit zum eigentlichen Ziel der Mission, dem Zwergplaneten Pluto, um drei Jahre verkürzt werden. In der Zeit vor, während und nach der größten Annäherung an Jupiter konnten die verschiedenen wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde über 700 Beobachtungen des größten Planeten unseres Sonnensystems, seines Ringsystems und seiner vier größten Monde durchführen.

Während des anschließenden Weiterfluges in Richtung auf den Rendezvouspunkt mit dem Zwergplaneten Pluto und seinen drei Monden befindet sich New Horizons die meiste Zeit in einem Hibernations-Modus. Dies bedeutet, dass sämtliche nicht für den Betrieb der Sonde zwingend benötigten Instrumente und Systeme deaktiviert sind. Eine Ausnahme stellt das „Venetia Burney Student Dust Counter“-Experiment dar. Hierbei handelt es sich um ein Instrument zur Messung von Staubpartikeln entlang der gesamten Flugroute der Raumsonde, welches die auftreffenden Partikel zählt und zugleich deren Masse bestimmen kann. Einzig dieses Instrument ist während der meisten Zeit des Fluges aktiv.

Einmal pro Woche wird lediglich ein kurzes Zustandssignal an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt, welches den für den Betrieb von New Horizons zuständigen Technikern und Ingenieuren Aufschluss über den Gesamtzustand der Raumsonde gibt. Etwa zwei mal pro Jahr wird New Horizons allerdings für jeweils mehrere Wochen aus diesem Schlaf-Modus aufgeweckt, um die Software der Raumsonde mit Updates zu versehen und eventuell notwendige Kurskorrekturmanöver durchzuführen. Zugleich werden bei diesen Gelegenheiten die vom Dust Counter Experiment gesammelten Daten sowie ausführliche Telemetriewerte der Sonde an das Kontrollzentrum übermittelt. Zusätzlich werden diese Wachphasen außerdem dazu genutzt, um die wissenschaftlichen Instrumente und die verschiedenen elektronischen Komponenten von New Horizons einer eingehenden Überprüfung zu unterziehen.

Zwecks Kalibrierung und Überprüfung der Funktionalität wird dabei unter anderem auch die Hauptkamera der Raumsonde, die LORRI-Kamera (Long Range Reconnaissance Imager), auf verschiedene Ziele ausgerichtet. Bei der letzten Wachphase von New Horizons, dem sogenannten „ACO-4-Manöver“ (Raumfahrer.net berichtete), wurden dabei Ende Juni 2010 die Planeten Jupiter und Neptun sowie der offene Sternhaufen Messier 7 als Ziele ausgewählt.

Am 24. Juni 2010 nahm die LORRI-Kamera den Planeten Jupiter ins Visier. Aufgrund der enormen Distanz von 16,3 Astronomischen Einheiten, dies entspricht in etwa 2,4 Milliarden Kilometern, konnte die Kamera im Gegensatz zu dem im Jahr 2007 erfolgten Flyby diesmal keine Einzelheiten der Jupiteratmosphäre wie zum Beispiel die einzelnen Wolkenbänder oder die dort befindlichen Sturmgebiete auflösen. Deutlich erkennbar sind jedoch die Sichel des Planeten sowie die beiden Jupitermonde Ganymed und Europa.

Die an diesem Tag angefertigten drei Aufnahmen des Jupiters haben hierbei in erster Linie einen wissenschaftlichen Hintergrund. Zum Zeitpunkt der Aufnahmen befand sich die Sonne lediglich 17 Grad neben dem Jupiter. Die Wissenschaftler der New Horizons-Mission wollten anhand der gewonnenen Aufnahmen überprüfen, wieviel Streulicht der deutlich helleren Sonne aus einer derartigen Perspektive in die Optik der LORRI-Kamera eindringt. Die Belichtungszeiten der drei Jupiterbilder betrugen jeweils lediglich 0,009 Sekunden.
Laut Hal Weaver vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, einem der Projekt-Wissenschaftler der Mission, stellen diese Aufnahmen einen direkten Test des anstehenden Vorbeifluges der Sonde an Pluto dar, denn kurz nach der Plutopassage am 15. Juli 2015 wird New Horizons den Zwergplaneten aus einer sehr ähnlichen Perspektive mit einem vergleichbaren Sonnenstand im Blickfeld haben und auch abbilden.

„Im Allgemeinen bevorzugen wir für unsere Aufnahmen Ziele, welche sich in der von der Sonne abgewandten Richtung befinden. In der Tat wurde LORRI für die Lichtverhältnisse, welche im Pluto-System und im Kuiper-Gürtel herrschen, kalibriert“, so Weaver. „Aufnahmen, welche zu nahe an der Sonne erstellt werden, könnten die Kamera deshalb ernsthaft beschädigen. Wir gingen allerdings davon aus, dass diese Jupiter-Aufnahmen keine Gefahr für die Kamera darstellen würden und riskierten die Beobachtungen.“ Die am 24. Juni 2010 aufgenommenen Bilder belegen, dass die LORRI-Kamera gegen das Streulicht der Sonne gut abgeschirmt ist und nur relativ wenig Sonnenlicht den CCD-Sensor der Kamera erreicht.

Bereits einen Tag vor den erfolgten Jupiteraufnahmen nahm die LORRI-Kamera von New Horizons den äußersten Planeten unseres Sonnensystems, den Neptun, ins Visier. Mit diesen Aufnahmen sollte in erster Linie die Fokussierung der Kamera getestet werden. Neptun war zu diesem Zeitpunkt 23,2 Astronomische Einheiten, dies entspricht etwa 3,5 Milliarden Kilometern, von New Horizons entfernt. Trotz dieser Distanz gelang es, Neptun als eine zu drei Vierteln beleuchtete Scheibe aufzulösen. Im Gegensatz zu einer früheren Testaufnahme kann der größte der 13 bisher bekannten Neptunmonde, der Mond Triton, diesmal allerdings nicht erkannt werden.

Von besonderer wissenschaftlicher Relevanz ist bei diesen Aufnahmen die erkennbare Phase des Planeten. Mit erdgestützten Observatorien oder Weltraumteleskopen ist der äußerste Planet unseres Sonnensystems nur als „volle Scheibe“ erkennbar. Lediglich Aufnahmen von Raumsonden, welche sich im äußeren Bereich unseres Sonnensystems bewegen, können auch einen Blick auf die Dämmerungszone des Planeten erhalten. Durch solche Aufnahmen ist es trotz der geringen Auflösung der Bilder möglich, die Lichtstreuung der Neptunatmosphäre näher zu untersuchen.

Einen weiteren Test der LORRI-Kamera und deren Fokussierung stellte die Abbildung des offenen Sternhaufens Messier 7 im Sternbild Skorpion am 25. Juni 2010 dar. Bei der hierbei angefertigten Aufnahme zeigten sich die hellsten Sterne dieses Sternhaufens als deutlich erkennbare scharfe Punkte. Ein Vergleich mit einer im Jahr 2008 angefertigten Aufnahme zeigt keine Beeinträchtigungen oder negative Veränderungen der Kamera-Leistung.

New Horizons wird ihren „Annual Check Out 4“ am heutigen Freitag beenden. Die Mitglieder des Teams werden anschließend ihre bereits weit fortgeschrittenen Arbeiten zur Planung des Pluto-Vorbeifluges fortsetzen. Als nächster Termin für eine dann allerdings nur kurze Wachphase der Raumsonde ist die erste Novemberhälfte 2010 vorgesehen. Auch in den kommenden vier Jahren wird New Horizons ihre Reise überwiegend im „Hibernation Mode“ fortsetzen.

Zu Beginn des Jahres 2015 erwacht die Sonde dann schließlich endgültig aus ihrem „Schlaf“ und beginnt die Observations-Phase des Pluto-Charon-Systems. Die Wissenschaftler werden die dann immer höher aufgelösten Aufnahmen des Zwergplaneten und seiner Monde dazu nutzen, um die Bahnbewegungen der vier Körper innerhalb des Plutosystems noch genauer zu bestimmen und den exakten Ablauf des Vorbeifluges auf deren jeweilige Positionen zu optimieren.

Gegenwärtig ist die Raumsonde noch etwa 14,61 Astronomische Einheiten, dies entspricht etwa 2,186 Milliarden Kilometer, von Pluto entfernt. Die Distanz zur Erde beträgt 16,48 Astronomische Einheiten (2,466 Milliarden Kilometer) und die Entfernung zur Sonne liegt bei 17,356 Astronomischen Einheiten (2,596 Milliarden Kilometer). Die LORRI-Kamera kann Pluto derzeit lediglich als schwachen Lichtpunkt darstellen. Erst etwa 90 Tage vor der dichtesten Annäherung an Pluto wird sie aus einer Entfernung von etwa 100 Millionen Kilometern die Auflösung des Hubble Space Telescopes erreichen.

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

Zur Zeit bewegt sich New Horizons mit einer Geschwindigkeit von 16,48 Kilometern pro Sekunde und fünf Umdrehungen pro Minute auf einer spinnstabilisierten Flugbahn in Richtung auf den Rendezvouspunkt mit dem Pluto-Charon-System zu. Im Laufe des heutigen Tages wurde dabei zum ersten Mal auf dem Weg ein Punkt erreicht, auf welchem sich die Sonde näher an Pluto befindet als an der Erde. Während unser Heimatplanet aktuell 2,456 Milliarden Kilometer entfernt ist, dies entspricht einer Distanz von rund 16,417 Astronomischen Einheiten, beträgt die Entfernung zum Pluto „nur“ noch 2,454 Milliarden Kilometer (16,405 Astronomische Einheiten). Nach der Ansicht von Dr. Alan Stern vom Southwest Research Institute (SwRI), dem Leiter dieser Raummission, stellt dieses Ereignis einen schönen Schlusspunkt für das Jahr 2009 dar. Im Verlauf dieses Jahres konnte New Horizons die Entfernung zu Pluto um insgesamt rund 500 Millionen Kilometer verkürzen.

Während dieser Reise, so Dr. Alan Stern, entwickeln sich die Dinge für New Horizons gut. Nach einer zehntägigen Wachphase (Raumfahrer.net berichtete) wurde die Sonde am 20. November 2009 wieder in einen Schlafmodus, den sogenannte „Hibernation Mode“, versetzt, welcher diesmal bis zum 4. Januar 2010 aufrecht erhalten wird. Das Hauptziel der letzten Wachphase war eine Neupositionierung der Hauptantenne, welche, der Bewegung der Erde um die Sonne folgend, neu auf die Erde ausgerichtet werden musste. Außerdem wurden die über mehrere Monate angesammelten Daten des „Venetia Burney Student Dust Counter“-Experimentes an das Kontrollzentrum der Sonde übermittelt. Dieses Gerät zählt im Flugverlauf der Sonde die auftreffenden Staubpartikel und bestimmt dabei zusätzlich deren Masse. Durch die Bestimmung von Verteilung und Dichte der Staubpartikel entlang der Flugbahn von New Horizons wollen die beteiligten Wissenschaftler Daten über die Kollisionsraten von Asteroiden, Kometen und Objekten des Kuipergürtels im äußeren Sonnensystem gewinnen.

Zusätzlich wurde durch ein erfolgreiches Update ein Fehler in der Software der Sonde behoben und es erfolgte eine Verfeinerung der Tracking-Daten. Außerdem übermittelte man Kommandos, welche die weiteren Aktivitäten bis zum Januar 2010 festlegen sollen. Trotz der momentanen Schlafphase für die meisten Instrumente ist zum Beispiel der Staubzähler weiterhin aktiv und sammelt kontinuierlich seine Daten.

Das Boden-Team der Mission war in den letzten Wochen und Monaten damit beschäftigt, bereits jetzt den am 14. Juli 2015 erfolgenden Vorbeiflug an Pluto zu planen und an entsprechenden Simulatoren zu erproben. Außerdem plant man neben den Aktivitäten für die nächste 10-tägige Wachphase im Januar 2010 den nächsten „großen“ Wachzyklus im Frühsommer 2010, den sogenannten „Active Checkout No. 4“. Die zuletzt übermittelten Telemetriedaten der Sonde zeigen an, dass sich New Horizons in guter Verfassung befindet und im Großen und Ganzen „auf Kurs“ liegt. Allerdings wird im kommenden Sommer ein minimales Kurskorrekturmanöver durchgeführt werden müssen, da man Pluto ansonsten um mehrere 10.000 Kilometer verfehlen würde.

Zusätzlich ist für den Zeitraum vom Ende Mai bis Anfang Juli 2010 ein kompletter Check der Sonde und aller an Bord befindlichen Instrumente geplant. Bei dieser Gelegenheit soll unter anderem eine erneute Kalibrierung der wissenschaftlichen Experimente erfolgen, nachdem die letzte „Komplett-Kalibrierung“ aller Instrumente im Jahr 2008 durchgeführt wurde. Im Rahmen dieser Kalibrierungen wird zum Beispiel das LORRI-Kamerasystem erneut Fotos von Neptun und Uranus aufnehmen.

Das für die an der Mission arbeitenden Ingenieure und Wissenschaftler „spannendste“ Ereignis des kommenden Jahres wird jedoch eine Generalprobe des FlyBys an Pluto werden. In einer speziellen Simulations-Anlage will man im nächsten Sommer die kompletten Kommandos für den 2015er FlyBy einmal komplett durchlaufen lassen und dabei überprüfen, ob in den erstellten Kommandosequenzen Fehler auftreten.

Zusätzlich beginnen die Wissenschaftler langsam damit, sich ernsthaftere Gedanken über das weitere Vorgehen New Horizons nach dem Pluto-Charon-Encounter zu machen. Der an Bord befindliche Radioisotopengenerator, welcher für die Energieversorgung von New Horizons verantwortlich ist, kann die Sonde nach aktuellen Schätzungen aller Wahrscheinlichkeit nach bis zum Jahr 2025 mit genügend Energie versorgen, um sinnvolle wissenschaftliche Arbeiten durchzuführen. Daher war bereits vor dem Start der Sonde geplant, nach dem Vorbeiflug an Pluto ein oder vielleicht auch zwei Objekte des Kuipergürtels anzusteuern. Allerdings sind von den Astronomen bisher noch keine entsprechenden Objekte innerhalb der Reichweite von New Horizons entdeckt worden. Die gezielte Suche nach entsprechenden potentiellen Zielen soll im kommenden Sommer beginnen und dann bis vorerst 2012 anhalten. Damit man dabei wirklich die angestrebten vier bis zehn möglichen Ziele entdeckt, soll die Koordinierung der Suche auf einem weiteren Arbeitstreffen im Januar 2010 besprochen werden.

Der heute erreichte Meilenstein gibt allerdings nur die direkten Entfernungen zwischen New Horizons, der Erde und dem Pluto-Charon-System auf einer geraden Linie wieder. Aufgrund der hyperbolisch verlaufenden Flugbahn der Sonde wird New Horizons erst am 25. Februar 2010 auch die Hälfte der tatsächlich bis zum Vorbeiflug an Pluto zu absolvierenden Kilometer zurückgelegt haben.

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