Ein Beitrag von Martin Knipfer. Quelle: JHU/APL, ESA, DLR.

Vor fast elf Jahren, am 3. August 2004, startete am Weltraumbahnhof in Cape Canaveral eine Delta II-Rakete. Bei ihrer Nutzlast handelte es sich um eine Raumsonde der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA mit einer Masse von etwa einer Tonne: MESSENGER (Mercury Surface, Space Environment, Geochemistry and Ranging). Ihr Ziel war Merkur, der sonnennächste Planet unseres Sonnensystems. Bei ihm handelt es sich um einen Gesteinsplaneten, der den extremen Bedingungen in der Nähe der Sonne ausgesetzt ist, nämlich hohen Temperaturen und starker Strahlung. Um sich hiervor zu schützen, verfügte MESSENGER über einen Sonnenschild mit dem Abmessungen 2 x 2,5 Metern, lediglich die Solarzellen und der Ausleger des Magnetometers ragten heraus. Die Sonde selbst verfügte neben den für Raumsonden üblichen Komponenten wie Kommunikationssystemen, einem Antrieb oder der Steuerelektronik über insgesamt sieben verschiedene wissenschaftliche Instrumente, um den Planeten näher zu erforschen:

– Mercury Dual Imaging System (MDIS): Hierbei handelte es sich um eine Weitwinkel- und Schmalwinkelkamera, mit der Nahaufnahmen einzelner, interessanter Gebiete und Stereobilder für eine topografische Erfassung der Oberfläche im sichtbarem Licht gemacht werden sollten. – Gamma-Ray and Neutron Spectrometer (GRNS): Mit diesem Instrument sollte die chemische Zusammensetzung des Merkur bestimmt werden. Dazu verfügte es über zwei Spektrometer, das eine erfasste Gammastrahlung, das andere Niedrigenergie-Neutronen.

– Magnetometer (MAG): Dieses Instrument war auf einem Ausleger angebracht, damit keine Störungen durch das Magnetfeld der Sonde auftreten. Mit ihm sollte die Magnetosphere des Merkur vermessen werden. – Mercury Laser Altimeter (MLA): Das MLA sollte Laserpulse aussenden, aus deren Laufzeit sich dann Rückschlüsse auf die Topografie der Oberfläche ergeben sollten. – Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer (MASCS): Mit diesem Spektrometer sollte die Zusammensetzung der Merkur-Atmosphäre analysiert werden. – Energetic Particle and Plasma Spectrometer (EPPS): Mit diesem Instrument sollte die Verteilung und Beschaffenheit von geladenen Teilchen in der Atmosphäre erforscht werden. – X-Ray Spectrometer (XRS): Elemente auf der Oberfläche des Merkur können durch die Strahlung der Sonne angeregt und dabei Röntgenstrahlung aussenden. Diese Röntgenstrahlung kann von XRS aufgespürt werden, wodurch erneut die chemische Zusammensetzung des Planeten genauer untersucht werden sollte. Daneben konnte noch die Kommunikationsantenne an Bord dazu verwendet werden, um mithilfe des Dopplereffekts auf minimale Geschwindigkeitsveränderungen der Sonde und so auf die Verteilung der Masse des Planeten zu schließen.

Nach dem Start wurde 2005 ein Swingby an der Erde durchgeführt, um Schwung für die Reise zum Merkur zu holen. Es folgten zwei Flybys an der Venus 2006 und 2007, während denen auch das erste Mal während des Fluges die Instrumente von MESSENGER aktiviert wurden. Dann, am 14. Januar 2008, erreichte die Raumsonde zum ersten Mal den Merkur. Dieses Mal flog sie noch an ihm mit einem Abstand von etwa 200 km vorbei, genauso wie im Oktober 2008 und im September 2009. Bei diesen Swing-Bys wurden nicht nur die Geschwindigkeit von MESSENGER abgebaut, sondern auch erste Messungen durchgeführt und die Oberfläche teilweise kartographiert. Lediglich bei dem letzten Swing-By konnten keine Daten gesammelt werden, weil die Sonde sich unerwartet in den abgesicherten Modus schaltete. Knapp zwei Jahre später, am 18. März 2011, war es dann soweit: MESSENGER zündete sein Haupttriebwerk. Durch diese Geschwindigkeitsänderung um 862,4 m/s gelang es der Raumsonde, in eine Umlaufbahn um den Merkur einzuschwenken. Im April begann dann die erste wissenschaftliche Untersuchungskampagne, die zunächst ein Jahr dauern sollte. Im März 2012 und 2013 wurde diese bis zum März 2015 verlängert.

Nach dieser äußerst erfolgreichen Mission stand diesen April das Ende bevor: Die Raumsonde sollte auf dem Merkur einschlagen. Mit den letzten Tropfen Treibstoff wurde die Umlaufbahn in insgesamt sieben Manövern ein letztes Mal angehoben. Nachdem das Hydrazin aufgebraucht war, begann man bei den letzten vier Manövern, stattdessen den Heliumvorrat zu verwenden. Die letzte dieser Bahnanhebungen wurde am 28. April durchgeführt. Da diese letzten Orbits nur noch in geringer Höhe (5 bis 35 Kilometer) über der Oberfläche stattfanden, gelang es den Wissenschaftlern, noch ein paar letzte Nahaufnahmen von Merkur zu machen. Allen Bemühungen zum Trotz war es dann in den Abendstunden des 30. Aprils soweit: Durch die Schwerkraft der Sonne wurde MESSENGERs Umlaufbahn so stark gestört, dass die Raumsonde planmäßig mit einer Geschwindigkeit von 3, 91 km/s auf die Oberfläche des Planeten stürzte, den sie so lange umrundet hatte. Dieser Einschlag fand auf der sonnenabgewandten Seite des Merkur statt, vermutlich entstand bei dem Aufprall ein neuer Krater mit einem Durchmesser von etwa 16 Metern.

Wegen der harschen Bedingungen in seiner Nähe stattete neben MESSENGER bisher nur eine andere Raumsonde Merkur einen Besuch ab: Mariner 10 1974. Anders als MESSENGER schwenkte diese nicht in eine Umlaufbahn um den Planeten ein, sondern flog nur dreimal an ihm vorbei. Dabei konnten lediglich 45 % seiner gesamten Oberfläche fotografiert werden. Auch eine Erforschung durch erdgebundene Teleskope gestaltet sich als schwierig. MESSENGER gelang es dagegen während seiner Mission, die gesamte Oberfläche des Merkur zu kartographieren. Fast 256.000 Bilder wurden zur Erde gesendet, zehn Terrabyte Daten gesammelt. Auch wurden Ende 2013 die beiden Kometen ISON und Encke vom Merkurorbit heraus beobachtet. Darüber hinaus gelang es MESSENGER, zahlreiche neue Erkenntnisse über den Merkur zu gewinnen:

Vulkanismus: Bisher ist man davon ausgegangen, dass Merkur wegen seiner geringen Größe geologisch weitgehend inaktiv war. Durch MESSENGER kam man nun zu einem anderen Schluss: XRS fand große Mengen Schwefel auf der Oberfläche, größtenteils auf der Nordhalbkugel. Auch konnten auf Bildern Gebiete erkannt werden, die offensichtlich durch vulkanische Aktivität geprägt wurden. Dort fanden sich große, glatte Flächen und sogar Vulkankrater. Der Grund dafür könnte darin liegen, dass Merkur über einen außergewöhnlich großen und dichten Kern aus Nickel und Eisen verfügt. Darüber existiert eine dünne Gesteinskruste. Da sich der Kern im Inneren des Planeten abkühlt und sich so zusammenzieht, „schrumpft“ Merkur jährlich um einige Kilometer.

Eis in Kratern: An dem Nordpol finden sich zahlreiche Krater, in die nie ein Sonnenstrahl trifft. Bereits bei ihrer Entdeckung wurde vermutet, dass sie aufgrund der Kälte in ihrem Inneren Wassereis enthalten könnten. Inzwischen gilt diese Theorie als bestätigt: Das Arecibo-Radioteleskop und das MLA-Instrument hat in den Kratern reflexierende Flächen ausfindig gemacht, mit dem GNRS konnte überschüssiger Wasserstoff in den Kratern gemessen werden und die Temperaturen sind niedrig genug. Über den Eisschichten existiert eine 10 bis 20 cm dicke Schicht aus dunklen, organischen Materialien, die das Eis isolieren. Sie ist wahrscheinlich durch Einschläge von Kometen und Asteroiden entstanden. Auch glaubt man mittlerweile, optische Aufnahmen des Wassereises gemacht zu haben. Insgesamt existieren wohl einer bis 100 Milliarden Kubikmeter Wassereis auf dem Merkur.

Magnetfeld: Bereits in den 70ern wies Mariner 10 ein Magnetfeld auf dem Merkur nach, das etwa ein Prozent der Stärke des Erdmagnetfelds besaß. Ungewöhnlich ist es, dass dieses Magnetfeld asymmetrisch ist: Es ist auf der Südhalbkugel wesentlich stärker als auf der Nordhalbkugel. Da ein Magnetfeld für gewöhnlich durch Zirkulationen geschmolzener Materialien in einem Metallkern entstehen, müsste Merkurs Magnetfeld wesentlich stärker sein. Der Ursprung von Merkurs Magnetfeld ist also weiterhin unklar, genauso wie für seine Asymmetrie.

MESSENGER wird nicht die letzte Mission zum Merkur darstellen: Es wird bereits an einer weiteren Raumsonde zu dem sonnennächsten Planeten gearbeitet, BepiColombo. Diese wird nicht mehr nur aus einer Raumsonde, sondern gleich aus zwei Orbitern und einer Transferstufe bestehen. Beide Orbiter werden auf der Transferstufe, die über einen chemischen und einen solar-elektrischen Antrieb verfügt, angebracht sein: Oben unter einem Sonnenschild der MMO-Magnetosphärenorbiter (Mercury Magnetospheric Orbiter, drallstabilisiert, Kaltgastriebwerke), darunter der MPO-Fernerkundungsorbiter (Mercury Planetary Orbiter, dreiachsenstabilisiert, Hydrazinantrieb). Die Transferstufe und der MPO werden von der europäischen Raumfahrtagentur ESA gebaut, der MMO von der japanischen JAXA. Nach mehreren Vorbeiflügen an der Erde, der Venus und dem Merkur wird die Transferstufe abgeworfen und beide Orbiter schwenken mithilfe ihres eigenen Antriebs in eine Merkurumlaufbahn ein. 2017 soll die Raumsonde auf einer Ariane 5-Rakete starten, 2024 sollen die Orbiter in den Orbit einschwenken. Wer weiß, vielleicht finden sie sogar den Einschlagskrater von MESSENGER?

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Der Beitrag Tschüss, MESSENGER! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Stephan Keller. Quelle: Johns Hopkins University / NASA.

Die MESSENGER Sonde hat vor wenigen Tagen ein Bahnmanöver zur Anhebung des Periels durchgeführt. Dies war das erste von insgesamt vier Manövern zur Verlängerung der Lebensdauer der Sonde. Die nächsten Manöver finden im September, Oktober und schließlich im Januar 2015 statt.
Dabei werden für einige Minuten am entferntesten Punkt von Merkur die Einstofftriebwerke gezündet. Dies hat eine Anhebung des planetennähesten Punktes zur Folge, was wiederum heißt, dass die Sonde länger um den Planeten kreisen kann, bevor sie auf der Oberfläche zerschellen wird. Leider reicht der Treibstoff nur noch für diese drei Manöver aus. Danach wird MESSENGER voraussichtlich im März 2015 auf Merkur einschlagen. Trotz dieser und anderer Schubmanöver ist im Laufe der Mission dabei der merkurnächste Punkt von etwa 200 Kilometer auf bis zu 50 Kilometer angesunken.

Was ein baldiges Ende für die Raumsonde bedeutet, ist aber gleichzeitig Glück für die Wissenschaftler, denn ja näher die Sonde und somit die Instrumente an die Oberfläche des Planeten kommen, desto höher ist deren Auflösung und sind die Daten entsprechend aussagekräftiger.

Durch die extreme Nähe der Sonde zur Oberfläche profitieren insbesondere drei Sparten: Geologie, Geochemie und planetare Gravimetrie sowie Magnetologie. Die Geologie kann die Daten der Instrumente Mercury Dual Imaging System (MDIS), Mercury Laser Altimeter (MLA) und das Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer (MASCS) am besten verwerten und dabei Rückschlüsse auf den Ursprung des Vulkanismus auf Merkur ziehen, vulkanischen Schmelzflussverläufe beobachten und auch tektonische Eigenschaften bestimmen. Darüber hinaus werden Phänomene wie die hohe Anzahl der Einschlagkrater untersucht oder die planetare Schrumpfung, welche Merkur in seiner frühen Phase durchlebte. Durch die geringere Höhe der Sonde kann all dies besser untersucht werden und selbst unerwartete Ergebnisse wie Permafrost in Kratern, der Schichtaufbau der Kraterwände und die Höhlenbildung können intensiver erforscht werden als bisher.

Der Beitrag Messengers Ende weckt Freude bei Forschern erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Derzeit bewegen sich zwei Kometen, der langperiodische Komet C/2012 S1 (ISON) und der kurzperiodische Komet 2/P Encke, durch das innere Sonnensystem und befinden sich dabei gegenwärtig nicht nur in einer sehr geringen Entfernung zur Sonne, sondern auch zu dem innersten Planeten unseres Sonnensystems – dem Planeten Merkur. Neben verschiedenen erdgebundenen Teleskopen und mehreren Satelliten und Raumsonden wird dabei auch der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Merkurorbiter Messenger dazu eingesetzt, um diese beiden Kometen näher zu untersuchen (Raumfahrer.net berichtete). Erst vor wenigen Stunden wurden neue Aufnahmen dieser Beobachtungskampagnen veröffentlicht.

Das nebenstehende Foto wurde am 17. November 2013 um 23:56 MEZ aufgenommen und zeigt den Kometen 2/P Encke. Zum Zeitpunkt der Aufnahme befand sich dieser kurzperiodische Komet bei einer Distanz von 52,6 Millionen Kilometern zur Sonne in einer Entfernung von lediglich rund 3,7 Millionen Kilometern zum Merkur. Die Aufnahme verfügt über ein Gesichtsfeld von 7 x 4,7 Grad. Der Schweif des Kometen zeigte zum Aufnahmezeitpunkt in die Richtung der Raumsonde und erstreckte sich über eine Länge von mehreren Grad in die von der Sonne abgewandte Richtung.

Diese Aufnahme wurde mit der Weitwinkelkamera (kurz „WAC“), einer der beiden Komponenten des Mercury Dual Imaging System (kurz „MDIS“), angefertigt. An diesem Tag wurden alle 12 Filter des MDIS-Experiments eingesetzt, um den Kometen abzubilden. Neben der WAC-Kamera kam dabei auch die hochauflösende NAC-Kamera zum Einsatz, welche den Kometen Encke etwa alle 10 Minuten abbildete. Das Ziel dieser Aufnahmen bestand in der Erstellung eines 360-Grad-Panoramas des Kometenkerns und der diesen Kern umgebenden Koma.

Die zweite Aufnahme, angefertigt am 20. November 2013 um 02:54 MEZ, zeigt dagegen den Kometen C/2012 S1 (ISON). Dieser Komet befand sich zum Aufnahmezeitpunkt in einer Entfernung von 67,8 Millionen Kilometern zur Sonne und war mit 36,2 Millionen Kilometern deutlich weiter vom Merkur entfernt als rund zwei Tage zuvor der Komet Encke. Auch diese Aufnahme verfügt über ein Gesichtsfeld von 7 x 4,7 Grad.

Trotz der größeren Entfernung und der scheinbar geringeren Länge des Schweifes sind auch in dieser Aufnahme einige feine Strukturen erkennbar, deren Auswertung den Kometenforschern dabei behilflich sein wird, die Geheimnisse dieses aus den äußeren Regionen unseres Sonnensystems stammenden „Besuchers“ zu enträtseln. Auch bei der Untersuchung von ISON kam neben der WAC die NAC-Kamera zum Einsatz, welche diesmal allerdings lediglich etwa alle 30 Minuten eine Aufnahme anfertigte.

Neben dem MDIS-Kamerasystem wurden zur Untersuchung dieser beiden Kometen zwei weitere der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde – das „Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer“ (kurz „MASCS“) und das „X-Ray Spectrometer“ („XRS“) – eingesetzt. Gegenwärtig sind die beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, die gewonnenen Daten auszuwerten. Erste Analysen der durch das MASCS gewonnenen Daten zeigen, dass dabei der Nachweis verschiedener Moleküle und Atome wie zum Beispiel von Hydroxiden, Ammoniumverbindungen, Sauerstoff, Kohlenstoff, Schwefel und Wasserstoff gelang. Durch die Daten des XRS erhoffen sich die beteiligten Forscher zudem den Nachweis von Silizium, Magnesium und Aluminium. Allerdings wurden die damit verbundenen Messungen durch verschiedene Strahlungsausbrüche auf der Sonne kompliziert.

„Das von der NASA betriebene Weltraum-Röntgenteleskop Chandra hat die Kometen ISON und Encke bereits in der Vergangenheit beobachtet und dabei von diesen Objekten ausgehende Röntgenemissionen detektiert. Wir waren in der Lage, diese Beobachtungen zu einem Zeitpunkt zu wiederholen, an dem sich beide Kometen noch näher an der Sonne befanden und zu dem die Emissionen dementsprechend intensiver ausfallen sollten“, so Ron Vervack vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University (JHU) in Laurel, Maryland/USA, der für die Beobachtungskampagnen dieser beiden Kometen durch die Raumsonde Messenger verantwortlich ist.

Leider ereigneten sich zum Zeitpunkt der XRS-Messungen auf der Sonne mehrere intensive Strahlungsausbrüche, welche eventuell zu einer Verfälschung der durch das XRS gewonnenen Daten führten. „Wir haben keinen Einfluss auf die Sonnenaktivität, aber wir werden unsere gewonnenen Daten sorgfältig darauf hin überprüfen, ob sich darin trotz der störenden Einflüsse auswertbare Informationen finden lassen.“

Die Beobachtung des Kometen C/2012 S1 (ISON) wird bereits am 26. November eingestellt, das sich ISON ab diesem Tag von Messenger aus gesehen zu dicht an Sonne befindet und weitere Messungen, welche dann mehr oder weniger direkt in die Richtung der Sonne zielen würden, ein zu hohes Risiko für die Instrumente bedeuten. Die Beobachtungskampagne des Kometen 2/P Encke soll dagegen noch bis Anfang Dezember fortgesetzt werden.

Die Raumsonde Messenger trat am 18. März 2011 nach einem fast sieben Jahre dauernden Flug durch das innere Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Merkur ein und untersuchte diesen innersten Planeten unseres Sonnensystems in den folgenden Monaten eingehend mit den an Bord der Raumsonde befindlichen Instrumenten. Aufgrund des guten technischen Zustandes der Raumsonde und der hohen wissenschaftlichen Ausbeute wurde die ursprünglich auf 12 Monate ausgelegte Orbit-Mission von Messenger schließlich um ein weiteres Jahr verlängert.

Nach dem Ende dieser am 17. März 2013 abgelaufenen ersten Missionsverlängerung hat sich die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA mittlerweile für den Weiterbetrieb der Mission entschieden. Bisher hat Messenger mehr als 150.000 Aufnahmen der Merkuroberfläche angefertigt und an sein Kontrollzentrum übermittelt. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll die Erkundung des Merkur bis zum März 2015 fortgesetzt werden.

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Der Beitrag Weitere Kometenbilder vom Merkurorbiter Messenger erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Der am 21. September 2012 von den beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok mit einem der zehn Teleskope des International Scientific Optical Network entdeckte Komet C/2012 S1 (ISON) nähert sich auf seiner Bahn durch das innere Sonnensystem derzeit immer weiter der Sonne. Dabei wird er nicht nur von der weltweiten Community der Amateurastronomen sondern auch von professionellen Wissenschaftlern regelmäßig beobachtet, welche hierzu diverse erdgestützte Teleskope und verschiedene Raumsonden einsetzen (Raumfahrer.net berichtete).

Vor wenigen Tagen gelang es dabei auch erstmals, diesen Kometen mit dem Mercury Dual Imaging System (kurz „MDIS“) abzubilden, welches sich an Bord des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Merkurorbiters Messenger befindet. Die entsprechenden Aufnahmen wurden zwischen dem 9. und dem 11. November angefertigt.

„Wir sind begeistert, dass es uns gelungen ist ISON abzubilden“, so Ron Vervack vom Applied Physics Laboratory (APL) der Johns Hopkins University (JHU) in Laurel, Maryland/USA, der für die Beobachtungskampagne des Kometen durch die Raumsonde Messenger verantwortlich ist. „Die Helligkeitsentwicklung des Kometen verlief in der letzten Zeit unterhalb der zuvor erstellten Prognosen und so waren wir darauf gespannt, ob wir etwas erkennen würden.“ Die erfolgreiche Abbildung des Kometen ISON wird von den beteiligten Wissenschaftlern als ein gutes Vorzeichen für weitere Beobachtungskampagnen angesehen, welche neben C/2012 S1 (ISON) auch einen weiteren Kometen zum Ziel haben werden, der sich gerade in Sonnennähe bewegt.

Der Komet Encke
Unmittelbar vor der ISON-Kampagne konnte das MDIS zwischen dem 6. und dem 8. November den Kometen 2/P Encke abbilden. Im Gegensatz zu dem erst vor 14 Monaten entdeckten Kometen ISON ist der Komet Encke den Astronomen schon seit längerer Zeit bekannt. Obwohl er bereits am 17. Januar 1786 erstmals beobachtet wurde, stellte sich erst im Jahr 1819 heraus, dass es sich bei diesem Objekt um einen sogenannten kurzperiodischen Kometen handelt, dessen Umlaufbahn im Bereich des inneren Sonnensystems verläuft.

Mit einer Umlaufzeit um die Sonne von lediglich 3,3 Jahren verfügt der Enckesche Komet über die kürzeste Umlaufzeit aller bekannten periodischen Kometen innerhalb unseres Sonnensystems. Am 21. November 2013 wird dieser Komet auf seiner Bahn das Perihel, den Punkt der dichtesten Annäherung an die Sonne, durchlaufen. Hierbei handelt es sich um den mittlerweile 62. Periheldurchgang dieses Kometen, welcher seit seiner Einstufung als kurzperiodischer Komet zu beobachten ist.

Bessere Daten in der nächsten Woche
„Encke befindet sich bereits seit längerer Zeit auf unserem ‚Radar‘, da wir festgestellt haben, dass der Komet Mitte November die Bahn des Merkur kreuzen wird“, so Ron Vervack. „Der Komet wird die Bahn dabei aber nicht nur kreuzen, sondern sich dem Merkur auch sehr dicht annähern.“

Am 18. November wird die Entfernung zwischen Merkur – und somit auch Messenger – und 2/P Encke lediglich 3,7 Millionen Kilometer betragen. Lediglich einen Tag später wird auch der Komet C/2012 S1 (ISON) den Merkur in einer Entfernung von dann 36,2 Millionen Kilometern passieren. Zum gleichen Zeitpunkt wird dessen Entfernung zur Sonne nur noch 71 Millionen Kilometer betragen.

Auf den in der vergangenen Woche angefertigten MDIS-Aufnahmen erscheinen beide Kometen lediglich als kleine, „verwaschene“ Flecken. Bei zukünftigen Aufnahmen sollte sich dies jedoch deutlich erkennbar ändern. Die beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Komet Encke – vom Merkur aus gesehen – in der nächsten Woche um einen Faktor von etwa 200 heller erscheinen wird als noch vor zehn Tagen. Im Fall von ISON sollte die Helligkeitszunahme dagegen bei einem Faktor von immer noch 15 liegen. Aus diesem Grund bestehen hohe Erwartungen bezüglich besserer Fotoaufnahmen und aussagekräftigerer Daten, welche durch den Merkurorbiter Messenger gesammelt werden sollen.

„Wir werden den Kometen Encke nur einen Tag vor seiner größten Annäherung an die Sonne beobachten“, so Ron Vervack. „Somit werden wir ihn zu einem Zeitpunkt beobachten, wo er bereits eine hohe Aktivität entwickelt hat.“ Insgesamt soll 2/P Encke dabei über einen Zeitraum von 15 Stunden in das Zentrum der wissenschaftlichen Beobachtungen rücken. Die Beobachtungskampagne des Kometen C/2012 S1 (ISON) wird dagegen insgesamt 25 Stunden andauern. Der Beginn dieser erneuten Kometenbeobachtungen ist für den heutigen Tag angesetzt.

Hierzu sollen drei der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde – neben dem MDIS handelt es sich dabei um das „Mercury Atmospheric and Surface Composition Spectrometer“ (kurz „MASCS“) und das „X-Ray Spectrometer“ („XRS“) – eingesetzt werden. Alle drei Instrumente sollen während der dichtesten Annäherung der beiden Kometen so viele Daten wie nur irgend möglich und zugleich vertretbar sammeln.

Messenger in Sonnennähe
Unter allen Planeten unseres Sonnensystems besitzt der Merkur die Umlaufbahn mit der größten numerischen Exzentizität – der Abweichung von einer idealen Kreisbahn. Während eines Umlaufs um die Sonne schwankt die Entfernung des Merkur zu dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems zwischen 0,307 und 0,467 Astronomischen Einheiten. Dadurch bedingt empfängt der Merkur während eines Umlaufs um die Sonne deutlich variierende Mengen an der von der Sonne ausgehenden Strahlung, was sich auch in den Temperaturen bemerkbar macht, welche dabei auf dem Merkur und in dessen unmittelbaren Umgebung herrschen.

Derzeit befindet sich der Merkur in der Nähe des sonnennächsten Punktes seiner Umlaufbahn. Sowohl Merkur als auch Messenger sind deshalb in diesen Wochen erhöhten thermalen Belastungen ausgesetzt. Die Phasen der dichtesten Annäherungen der beiden Kometen ereignen sich somit zu einer Zeit, welche auch als „Hot Season“ bezeichnet wird. Um zu verhindern, dass die empfindliche Elektronik der Raumsonde dabei überhitzt wird müssen gegenwärtig Teile eines jeden Orbits von Messenger um den Merkur in einem ‚thermally safe mode‘ absolviert werden. Während dieses speziellen Modus ist die Sammlung von Daten durch die Instrumente der Raumsonde stark limitiert beziehungsweise zu bestimmten Zeitpunkten von vornherein nicht vorgesehen.

Außerdem dürfen die geplanten Beobachtungen das eigentliche wissenschaftliche Ziel der Messenger-Mission, nämlich die Beobachtung und Untersuchung des Planeten Merkur, nicht beeinträchtigen. „Wir dürfen den Datenspeicher der Raumsonde nicht mit zu vielen Kometen-Daten füllen, da dies die primären Aufgaben der Mission, nämlich die Beobachtung des Merkur, beeinträchtigen würde“, so Ron Vervack. Nach der Zwischenspeicherung der Daten im Computersystem der Raumsonde müssen diese Daten also schnellstmöglich zur Erde übermittelt werden, wobei allerdings auch die derzeitige Auslastung des für die Kommunikation mit der Raumsonde benötigten Deep Space Network der NASA berücksichtigt werden muss.

Das Messenger-Team ist jedoch zuversichtlich, dass die geplanten Beobachtungen wertvolle Erkenntnisse über diese beiden Kometen liefern werden. Erste Aufnahmen von Encke und ISON sollen der Öffentlichkeit bereits wenige Tage nach deren Merkur-Passagen präsentiert werden. „Ich kann nichts garantieren, aber ich bin auf diese Aufnahmen wirklich sehr gespannt“, so Ron Vervack.
Messenger-Mission bis 2015 verlängert
Die Raumsonde Messenger trat am 18. März 2011 nach einem fast sieben Jahre dauernden Flug durch das innere Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Merkur ein und untersuchte diesen innersten Planeten unseres Sonnensystems in den folgenden Monaten mit den sieben an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten eingehend. Aufgrund des guten technischen Zustandes der Raumsonde und der hohen wissenschaftlichen Ausbeute wurde die ursprünglich auf 12 Monate ausgelegte Messenger-Mission schließlich um ein weiteres Jahr verlängert. Nach dem Ende dieser am 17. März 2013 abgelaufenen ersten Missionsverlängerung hat sich die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA mittlerweile für den Weiterbetrieb der Mission entschieden. Nach dem derzeitigen Planungsstand soll die Erkundung des Merkur demzufolge bis zum März 2015 fortgesetzt werden.

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Der Beitrag Messenger beobachtet die Kometen Encke und ISON erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 19. Juli 2013 wurde das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kameraexperiment, eines der insgesamt 12 an Bord der Raumsonde Cassini befindlichen wissenschaftlichen Instrumente, dazu eingesetzt, um das Ringsystem des Saturn im Gegenlicht der Sonne abzubilden. Hierbei geriet auch unser Heimatplanet in das Aufnahmefeld der Kamera (Raumfahrer.net berichtete).

Insgesamt fertigten die beiden Kameras von Cassini 323 Aufnahmen an, welche derzeit von den Mitarbeitern der Mission bearbeitet und zu einem Gesamtporträt zusammengefügt werden. Aufgrund der Komplexität dieser Arbeit – das Mosaik teilt sich in 33 einzelne Aufnahmebereiche auf, welche jeweils mit verschiedenen Spektralfiltern abgebildet wurden – werden voraussichtlich noch mehrere Wochen vergehen, bis das gesamte Porträt des Saturn-Systems der Öffentlichkeit präsentiert werden kann. Der Teilausschnitt, auf dem die Erde erkennbar ist, wurde jedoch bereits am gestrigen Tag von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA veröffentlicht.

Erde und Mond vom Saturn
Zeitgleich mit der Weitwinkelkamera wurde auch die nochmals deutlich höher auflösende NAC-Kamera dazu eingesetzt, um speziell die Erde abzubilden. Hierbei gelang es den für den Betrieb der ISS-Kamera verantwortlichen Wissenschaftlern vom Cassini Imaging Central Laboratory for Operations (kurz „CICLOPS“) erstmals, auch den Erdmond aus dem Saturnorbit heraus erfolgreich wiederzugeben.

„Auf diesem Porträt der Erde können wir zwar keine einzelnen Kontinente oder gar Menschen erkennen. Dieser kleine blaue Punkt ist jedoch eine bündige Zusammenfassung und zeigt, wo wir alle uns am 19. Juli aufgehalten haben“, so Linda Spilker, die Projektmanagerin der Cassini-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/USA. „Die Cassini-Aufnahme erinnert uns daran, wie klein unser Heimatplanet in der Unendlichkeit des Alls ist und ist gleichzeitig ein Zeugnis für den Erfindungsreichtum ihrer Bewohner, welche in der Lage sind, eine Raumsonde in die Weiten des Weltalls zu schicken, den Saturn zu untersuchen und von dort aus ein Bild von der Erde anzufertigen.“
Die jetzt angefertigten Aufnahmen werden in ihrer finalen Fassung das dritte im Gegenlicht der Sonne erstellte Mosaik des Saturnsystems ergeben und dürften nicht nur für die interessierte Öffentlichkeit einen spektakulären Anblick bieten. Auf diesen Aufnahmen können die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler besonders gut die Dichte, die Struktur und die Zusammensetzung der einzelnen Ringe analysieren, welche in der Regel aus lediglich millimetergroßen Partikeln aus Eis und Staub bestehen. Auf früher angefertigten Gegenlichtaufnahmen konnten zum Beispiel zuvor nicht bekannte Ringe entdeckt werden.
Erde und Mond vom Merkur
Aber nicht nur aus dem Saturnorbit heraus wurden am vergangenen Wochenende Aufnahmen von der Erde erstellt. Auch von der anderen Seite des Sonnensystems konnte das Erde-Mond-System erfolgreich abgebildet werden.

Bereits am 18. März 2011 trat die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Messenger nach einem fast sieben Jahre dauernden Flug durch das innere Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Planeten Merkur ein und untersuchte diesen innersten Planeten unseres Sonnensystems in den folgenden Jahren mit den sieben an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten eingehend. Seit dem Februar 2013 wird das Kamerasystem des Orbiters, das Mercury Dual Imaging System (kurz „MDIS“) neben der Abbildung der Merkuroberfläche gelegentlich auch dazu eingesetzt, um in der Umgebung des sonnennächsten Planeten in unserem Sonnensystem nach bisher nicht entdeckten Merkur-Monden zu suchen.

Im Februar 2013 befand sich der Merkur auf seiner stark elliptischen Umlaufbahn um die Sonne im Bereich seiner größten Sonnenentfernung. Dadurch bedingt waren die Sensoren der Kamera relativ niedrigen Umgebungstemperaturen ausgesetzt, was wiederum dazu führte, dass sich das „Rauschen“ auf den Aufnahmen der MDIS-Kamera auf einen minimalen Wert beschränkte. Ein solches Rauschen vermindert die Qualität der angefertigten Aufnahmen und führt dazu, dass eventuell vorhandene Monde, welche über einen nur geringen Durchmesser verfügen dürften, auf den Aufnahmen nicht erkennbar wären. Die Kehrseite der Medaille besteht darin, dass eventuell vorhandene Merkur-Monde im Bereich des sonnenfernsten Punktes der Merkurbahn entsprechend weniger Licht von der Sonne reflektieren und somit auf Kameraaufnahmen dunkler erscheinen dürften.

Das von Clark Chapman vom SwRI geleitete Team für die Mondsuche musste deshalb entscheiden, ob man ein „Rauschen“ auf den Bildern in Kauf nimmt oder bei einem minimalen Rauschen in einer größeren Entfernung zur Sonne nach lichtschwächeren Objekten Ausschau hält. Letztere Option hat dabei den Zuschlag bekommen, führte bisher aber noch zu keinem positiven Beobachtungsergebnis. Die im Februar 2013 gesammelten Daten werden gegenwärtig immer noch von den Mitarbeitern der Messenger-Mission ausgewertet.
Inzwischen wurde die Suchmethode allerdings noch weiter verfeinert. Die MDIS-Kamera nimmt bei entsprechenden Beobachtungskampagnen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes mehrere Bilder in unterschiedlichen Zeitintervallen auf, wobei eine möglichst lange Belichtungszeit verwendet wird. Abhängig von der Entfernung zwischen Merkur und Messenger – die Suche erfolgt bei Entfernungen, welche zwischen dem 2,5-fachen und dem 25-fachen Merkurradius liegen – beträgt der Zeitintervall zwischen den einzelnen Bildern mehrere Sekunden bis hin zu fast einer Stunde. Theoretisch, so die beteiligten Wissenschaftler, kann die Kamera auf ihrer Suche nach Merkurmonden auf diese Weise Objekte auflösen, welche über einen Durchmesser von lediglich etwa 100 Metern verfügen.

Derzeit findet eine weitere Suchkampagne nach Merkur-Monden statt. Im Rahmen dieser Kampagne bildete die Kamera von Messenger am 19. und 20. Juli auch mehrfach einen Bereich des Weltalls ab, in dem sich zu diesem Zeitpunkt die Erde befand. Aus einer Distanz von rund 98 Millionen Kilometern konnte dabei auch die MDIS-Kamera die Erde und den Mond räumlich trennen und in Schwarz-Weiß wiedergeben. Beide Objekte nehmen dabei weniger als eine Pixel ein. Aufgrund der langen Belichtungszeit wurden Erde und Mond dabei allerdings überbelichtet, weshalb die beiden Himmelskörper deutlich größer und zudem „verzerrt“ erscheinen.

Die nebenstehende Aufnahme zeigt einen Teilbereich des Himmels, welcher die Grenzregion zwischen den beiden Sternbildern Schütze und Schild bildet. Ebenfalls im Aufnahmebereich befindet sich dabei der Zwergplanet Pluto, welcher allerdings viel zu lichtschwach ist, um durch die MDIS-Kamera aufgelöst zu werden.

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Verwandte Internetseiten:

CICLOPS (engl.)

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Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: sciencemag.org. Vertont von Peter Rittinger.

Die Raumsonde Messenger umkreist seit dem 18. März diesen Jahres den innersten Planeten unseres Sonnensystems, den Merkur. Er gehört zu den bisher am wenigsten erforschten Planeten des Sonnensystems. Dies liegt vor allem an den für Raumsonden sehr unwirtlichen Bedingungen in der Nähe der Sonne, wie der hohen Temperatur und intensiver Strahlung, sowie an zahlreichen technischen Schwierigkeiten, die bei einem Flug zum Merkur bewältigt werden müssen. Nach nunmehr 6 Monaten wissenschaftlichen Betriebs kommen immer mehr Details an die Oberfläche.

Unsymetrisches Magnetfeld
Merkur und Erde sind die einzigen Gesteinsplaneten mit einem Magnetfeld inneren Ursprungs. Im Vergleich zum Erdmagnetfeld ist das des Merkur aber sehr schwach. Messenger fand bei der Vermessung des Magnetfeldes eine nördliche Verschiebung des magnetischen Dipols vom geografischen Äquator, was auf eine beträchtliche Nord-Süd-Asymmetrie schließen lässt. Und in der Tat, das Magnetfeld vom Nordpol ist um den Faktor 3,4 stärker als das am Südpol. Dazu kommt, dass die Fläche der offenen Feldlinien in der südlichen Hemisphäre etwa 4-mal so groß ist wie die vom Nordpol. Das vergleichsweise schwache Feld im Süden lässt die Pulverisierung der Oberfläche durch Ionenbeschuss (sputtering) zu, wo sich Plasma vorzugsweise auf der Oberfläche absetzt.

Die große Axensymmetrie und äquatoriale Asymmetrie von Merkurs Magnetfeld unterscheidet es von dem Feld der Erde oder anderen Planeten. Eine axial gegenläufig leitende Schicht zwischen einem noch tiefer gelegenen, intern gedrehten Feld und dem äußeren mag eine Erklärung für das axial ausgerichtete Feld vom Saturn sein. Ob es einen ähnlichen Mechanismus auch bei Merkur gibt, ist bisher noch unbekannt.

Erosion auf dem Merkur findet bis heute statt

Hochauflösende Bilder von Merkurs Oberfläche zeigten helle Stellen innerhalb von Kratern, welche man sich als randlose, seichte Geländesenken vorstellen kann. Diese Senken haben Durchmesser zwischen wenigen Metern bis zu mehreren Kilometern. Viele der Krater zeichnen sich durch eine stark reflektierende Oberfläche aus. Die wahrscheinlichste Erklärung für die Existenz dieser Senken ist ein kürzlichen Verlust von flüchtigen Anteilen durch eine Art von Sublimation, Weltraumwetter, Ausgasungen oder pyroklastischer Vulkanaktivität. Das hell reflektierende Material wurde „bright crater-floor deposits“ (BCFD’s) genannt. Seine Entdeckung unterstützt die These, dass Merkurs Inneres aus deutlich mehr flüchtigem Material besteht als bisher angenommen.

Messenger fotografiert den gesamten Merkur mit einer Auflösung von 250 Metern pro Pixel. Details lassen sich mit der MDIS-Kamera erkennen, die bis zu 10 Meter Auflösung pro Pixel bei monochromen Aufnahmen zulässt. Am höchsten ist die Auflösung bei Regionen nördlich von 20° Breite, wo die Raumsonde aufgrund Ihres Orbits der Oberfläche am nächsten ist.

Beispielhaft für die Entwicklung der hellen Stellen sei Bild E. Es zeigt einen sehr nördlich gelegenen Krater mit weißen Ablagerungen am nördlichen Hang. An diesem südwärts gerichteten Hang ist die Aufheizung der Oberfläche maximal, was auf einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Substanz und der Oberflächentemperatur schließen lässt. Die steilen Gefälle am Kraterand sollten zu Oberflächenbewegungen führen, so dass das helle Material und die hellen Senken auf dem Merkur sehr wahrscheinlich neueren Ursprungs sind.

Die Errosionsrate auf der Oberfläche schätzt man auf etwa einen Zentimeter in 70.000 Jahren. Auch wenn noch vieles ungewiss ist, kann man den Prozesses, der die Oberfläche auf dem Merkur schneller verändert als die Mikrometeroiten-Erosion auf unserem Mond aber langsamer als die Trockeneissublimation auf dem Mars, als Erklärung für die deutlich jüngere Oberflächen innerhalb sehr alter Krater nehmen.

Indizien für zurückliegende vulkanische Aktivität

Messenger fand auch direkte Indizien für zurückliegende vulkanische Aktivität. Ganze 6% der Oberfläche sind von großen, glatten Flächen bedeckt, die wenige oder keine Einschlagkrater aufweisen. Deshalb liegt nahe, dass es nach dem großen Bombardement noch aktiven Vulkanismus auf der Oberfläche von Merkur gab.

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