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

Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von mehr als drei Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um den Saturn, dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Saturn bis zum heutigen Tag 210 mal umkreist. Neben der Atmosphäre des Planeten, dessen komplexen Magnetfeld und dem Ringsystem gilt das Interesse der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler auch der Untersuchung der 62 bisher bekannten Monde des Saturn.

Bei einem dieser Monde handelt es sich um den am 17. September 1789 durch den Astronomen Wilhelm Herschel entdeckten Mond Mimas. Dieser mit einem Durchmesser von 396,6 Kilometern siebtgrößte Mond des Saturn umkreist seinen ‚Heimatplaneten‘ auf einer prograden, nahezu kreisförmig verlaufenden Umlaufbahn in einer Entfernung von 185.520 Kilometern zu dessen Zentrum innerhalb von 22 Stunden, 37 Minuten und 5,2 Sekunden. Die Umlaufbahn dieses Mondes weist dabei eine Exzentrizität mit einem Wert von lediglich 0,0202 auf und ist um 1,566 Grad gegen die Äquatorebene des Saturn und um 0,005 Grad gegenüber der eigenen Rotationsachse geneigt. Bedingt durch die niedrige Exzentrizität variiert die Umlaufbahn bezüglich der Entfernung zu Saturn um lediglich etwa 7.500 Kilometer. Aufgrund der sich durch diese Werte ergebenden gebundenen Rotation zeigt Mimas dem Saturn immer die gleiche Seite seiner Oberfläche.

Diese hier genannten Werte über die Umlaufbahn des Mondes Mimas, aber auch die entsprechenden Daten für die anderen inneren und zugleich größeren Saturnmonde sind den Astronomen bereits seit längerem bekannt – dabei aber keineswegs ‚in Stein gemeißelt‘. Speziell die Umlaufbahnen der inneren Monde des Saturn, welche über geringe Durchmesser verfügen und entsprechend wenig Masse aufweisen, unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und den anderen, mehr oder weniger in der unmittelbaren Nachbarschaft kreisenden Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Zwecks der Bestimmung ihrer präzisen Bahnparameter werden diese Monde deshalb bei sich ergebenden Möglichkeiten immer wieder mit der ISS-Kamera, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, im Rahmen von sogenannten ‚astrometrischen Beobachtungskampagnen‘ abgebildet.
Bei der Auswertung der Aufnahmen, welche in diesem Zusammenhang während der letzten Jahre von dem Mond Mimas angefertigt wurden, sind die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler auf eine Ungereimtheit gestoßen. Mimas weist bei der Umkreisung des Saturn ein eigentümliches Umlaufverhalten auf, welches sich in Form einer minimalen ‚Taumelbewegung‘, die auch als Libration bezeichnet wird, bemerkbar macht. Diese Taumelbewegung wurde jetzt mit Modellen, welche sich mit dem vermuteten inneren Aufbau von Mimas beschäftigen, abgeglichen.

„Unsere Daten deuten darauf hin, dass irgend etwas im Inneren von Mimas nicht ganz stimmen kann“, so Radwan Tajeddine von der Cornell University. „Die von uns beobachteten Taumelbewegungen fallen doppelt so stark aus, wie es die Modelle vorausgesagt haben.“

Um die gewonnenen Daten mit den Modellen in Einklang zu bringen sind zwei Szenarien denkbar. Zum einen könnte Mimas in seinem Inneren über einen in die Länge gezogenen und nicht etwa über einen – wie eigentlich zu erwartenden – mehr oder weniger kugelförmigen Kern verfügen. Dies wäre für die Wissenschaftler eine Überraschung, da man angesichts des Alters des Mondes, welches mehr als vier Milliarden Jahre betragen dürfte, eigentlich davon ausgeht, dass der Kern dieses Mondes bereits vor langer Zeit eine kugelförmige Gestalt angenommen haben sollte.

Ein verborgener Ozean unter der Oberfläche?
Wahrscheinlicher – und für die Planetenforscher zugleich auch faszinierender – ist dagegen die zweite Möglichkeit: Der Saturnmond Mimas könnte in einer Tiefe von etwa 24 bis 31 Kilometern unter seiner Oberfläche einen Ozean aus flüssigem Wasser beherbergen!

Auch dieses Szenario wäre allerdings eine Überraschung, da im Rahmen der bisherigen Untersuchungen auf der Oberfläche von Mimas keinerlei Hinweise auf irgendeine Form von geologischer Aktivität entdeckt wurden. Mit einem Durchmesser von weniger als 400 Kilometern ist Mimas zudem eindeutig zu klein, um in seinem Inneren eine Wärmequelle zu beherbergen, welche einen flüssigen Ozean möglich machen würde. Eine mögliche Erklärung für diesen Wiederspruch wäre, dass die Umlaufbahn von Mimas um den Saturn in der Vergangenheit deutlich langgezogener war als in der Gegenwart. Dies könnte dann zu erhöhten Gezeitenkräften und – dadurch bedingt – zu einer Freigabe von Wärmeenergie geführt haben. Ein vergleichbares Szenario dürfte für die gegenwärtig zu beobachtende Aktivität des Saturnmondes Enceladus verantwortlich sein.

Trotz dieser Ungereimtheiten erscheint den Wissenschaftlern gegenwärtig das ‚Ozean-Modell‘ als die plausiblere Erklärung. Ein in die Länge gezogener Kern müsste sich eigentlich dadurch bemerkbar machen, dass der Mond Mimas eine andere, dann ebenfalls eher ovale Form einnimmt. Allerdings weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass durch zusätzliche Daten eventuell noch alternative Modelle entwickelt werden können, welche diese ungewöhnlich starke Taumelbewegung erklären könnten. Hierbei setzen die Wissenschaftler um Radwan Tajeddine speziell auf weitere Daten der Raumsonde Cassini, welche in den kommenden Monaten und Jahren gesammelt werden sollen.
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden von Radwan Tajeddine et al. unter dem Titel „Constraints on Mimas’ interior from Cassini ISS libration measurements“ am 17. Oktober 2014 in der Fachzeitschrift „Science“ publiziert.

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

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Fachartikel von Radwan Tajeddine et al.:

• Constraints on Mimas’ interior from Cassini ISS libration measurements (Abstract, engl.)

Der Beitrag Ein verborgener Ozean auf dem Saturnmond Mimas? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 17. Dezember 2013 wird die Raumsonde Cassini um 22:24 MEZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,64 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 201. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 51,3 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des diesmal 33 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 200“ – insgesamt 43 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt jedoch ein am 1. Januar 2014 erfolgender gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Der B-Ring des Saturn
Die erste Beobachtungskampagne der ISS-Kamera wird am 18. Dezember den B-Ring des Saturn zum Ziel haben. Aus den Aufnahmen der Kamera sollen anschließend kurze Videosequenzen erstellt werden, auf denen die im B-Ring angeordneten Speichenformationen erkennbar sind. Diese Strukturen wurden erstmals auf den Aufnahmen der Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 ausgemacht, welche den Saturn bereits Anfang der 1980er Jahre passierten. Diese auf Fotoaufnahme in hellen Farben erkennbaren Speichen sind im Durchschnitt lediglich etwa 100 Kilometer breit und erstrecken sich radial über eine Strecke von bis zu 20.000 Kilometer in das Ringsystem hinein.

Es handelt sich hierbei um lediglich vorübergehend auftretende Erscheinungen, welche sich innerhalb von wenigen Stunden ausbilden und dann wieder verschwinden. Die Planetenforscher sind sich mittlerweile weitgehend sicher, dass diese Speichenstrukturen durch elektrisch aufgeladenen Staub verursacht werden, welcher durch elektrischen Abstoßungskräfte vorübergehend aus dem B-Ring herausgedrückt wird. Es wird vermutet, dass die Speichen ein saisonales Phänome darstellen und sich nur zu bestimmten Zeiten während eines knapp 30 Jahre andauernden Saturnjahres bilden. Mit dem Fortschreiten der Jahreszeiten und dem Einsetzen des Sommers auf der nördlichen Planetenhemisphäre sollten sie dann nicht mehr auftreten. Bis zum 14. Januar 2014 sind vier weitere solcher Beobachtungssequenzen vorgesehen.

Mondbeobachtungen
Eine für den 19. Dezember eingeplante Beobachtung wird den Saturnmond Titan zum Ziel haben. Aus einer Entfernung von etwa 3,75 Millionen Kilometern soll dabei dessen ausgedehnte Atmosphäre studiert werden. Das Interesse der beteiligten Wissenschaftler wird sich bei dieser Gelegenheit auf die in den obersten Atmosphärenschichten enthaltenen Aerosole und Dunstschichten konzentrieren.

Am 20. und 21. Dezember erfolgen diverse Abbildungen der beiden kleineren, äußeren Saturnmonde Tarvos und Skathi. Außer den Daten von deren Umlaufbahnen um den Saturn und ihren Durchmessern von lediglich rund 15 beziehungsweise acht Kilometern ist über diese erst im Jahr 2000 entdeckten Monde bisher nur sehr wenig bekannt. Anhand der Variationen in den sich bei diesen aus Entfernungen von 21,2 beziehungsweise 17,1 Millionen Kilometern erfolgenden Beobachtungssequenzen ergebenden Lichtkurven und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf deren Oberfläche und die sich daraus ergebenden Rotationsperioden und die Ausrichtung der Rotationsachsen dieser beiden Monde bestimmt werden.

Am 22. Dezember steht erneut der Titan auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Die aus einer Entfernung von diesmal 2,82 Millionen Kilometern anzufertigenden Aufnahmen sollen erneut dessen Atmosphäre wiedergeben. Das Interesse wird sich dabei auf die Verteilung von Wolkenstrukturen und die verschiedenen in der Titanatmosphäre befindlichen Dunstschichten richten. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in den Titan-Atmosphäre lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Am darauffolgenden Tag sollen schließlich mehrere der kleineren, inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Vergleichbare Kampagnen sollen zusätzlich am 27. Dezember und am 3. Januar durchgeführt werden.

Ebenfalls am 23. Dezember wird die WAC-Kamera den Saturn abbilden. Im Rahmen dieser Beobachtung, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ ist, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden, welche sich durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen ergeben. Bis zum 14. Januar sind zehn weitere solcher Beobachtungen vorgesehen.

Am 29. Dezember erfolgen – verteilt über einen Zeitraum von rund 15 Stunden – mehrere Abbildungen des Saturnmondes Aegaeon, der als eine der Materialquellen für den G-Ring des Saturn angesehen wird (Raumfahrer.net berichtete). Am nächsten Tag soll ein weiterer äußerer Mond, diesmal handelt es sich um Siarnaq, abgebildet werden, um dessen Rotationsperiode zu bestimmen.

Der Titan-Vorbeiflug T-97

Am 1. Januar 2014 steht dann der Höhepunkt des 201. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 23:00 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 1.400 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Aufgrund eines vergleichbaren Flugverlaufes der Raumsonde während dieses Vorbeifluges weist das zu absolvierende wissenschaftliche Programm sehr große Ähnlichkeiten mit dem vorherigen Titan-Flyby, dem erst am 1. Dezember 2013 erfolgten Vorbeiflug „T-96“, auf. Die mit diesem 98. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-97“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits am 31. Dezember. Hierbei wird die ISS-Kamera vier Wolkenbeobachtungskampagnen durchführen.

Ab den Morgenstunden des 1. Januar und somit ebenfalls noch während der Annäherungsphase an den Titan soll neben der ISS-Kamera ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel dieser Messungen, welche sich auf die Nordhemisphäre konzentrieren werden, besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen soll die ISS-Kamera diverse Aufnahmen der zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Titanhemisphäre anfertigen und diese mit einer Auflösung von 1,5 Kilometern pro Pixel abbilden. Während das CIRS-Instrument zu diesem Zeitpunkt weitere Daten über die Atmosphäre sammelt, wird zudem ein weiteres Instrument, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt. Auch das UVIS wird diverse Scans durchführen, welche der Analyse der Titanatmosphäre dienen sollen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird das VIMS-Spektrometer die wissenschaftlichen Arbeiten dominieren. Dieses Instrument wird dabei diverse Aufnahmen der Seen in der Nordpolregion anfertigen und bei dieser Gelegenheit auch speziell jene Bereiche der Titanoberfläche abbilden, welche derzeit nicht mit zu früheren Zeitpunkten dort befindlichen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllt sind. Ein besonderes Interesse gilt dabei der Verteilung von Evaporit-Gesteinen, welche von der „Verdunstung“ der flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zeugen.

Des weiteren wird das Instrument diverse in der Äquatorregion des Titan befindliche ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Die unterschiedliche Helligkeit, in der sich die Regionen Shangri-La und Mindanao Facula auf den bisherigen Aufnahmen präsentierten, deuten auf eine unterschiedliche chemische und mineralogische Zusammensetzung dieser Oberflächenbereiche hin.

Nach dem Passieren des Titan wird das CIRS-Spektrometer erneut diverse Scans durchführen, welche sich diesmal allerdings auf die südliche Titan-Hemisphäre konzentrieren werden. Auch hierbei sollen die Struktur, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung der obersten Schichten der Atmosphäre analysiert werden. Zur gleichen Zeit wird das VIMS-Spektrometer einen umfassende Abtastung der Südhemisphäre durchführen.

Bei diesem Titan-Vorbeiflug handelt es sich um den ersten von insgesamt 11 im Jahr 2014 erfolgenden gesteuerten Vorbeiflügen der Raumsonde Cassini an dem Titan.

Periapsis
Am 3. Januar wird die Raumsonde um 12:34 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 201 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von 1,04 Millionen Kilometern passieren. Nur wenige Stunden später wird die ISS-Kamera zusammen mit dem VIMS-Spektrometer eine Sternbedeckung beobachten. Bei dieser Okkultation wird der rote Riesenstern R Lyrae von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von R Lyrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können so eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte „Einschläge“ von Meteoroiden verursacht wurden.

Am 5. Januar wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Speziell wollen die Wissenschaftler hierbei versuchen, den Schatten zu fotografieren, welchen der Saturn an diesem Tag auf den 12 Millionen Kilometer entfernt gelegen Ring werfen wird. Weitere Beobachtungen in den folgenden Tagen werden erneut das Ringsystem des Saturn und einen weiteren äußeren Mond, den etwa sieben Kilometer durchmessenden Tarqeq, zum Ziel haben.

Am 19. Januar 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 11:10 MEZ in einer Entfernung von rund 2,8 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 201. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 202 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 2. Februar 2014 in einer Entfernung von rund 1.235 Kilometern passiert werden wird.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 201 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Vor wenigen Stunden erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:17 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini in einer Entfernung von rund 1,47 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren 186. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noch über eine Inklination von 57 Grad.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 12 Tage andauernden Orbits Nummer 186 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 185“ – insgesamt 26 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Kampagnen hatte vor wenigen Stunden den kleineren, äußeren Saturnmond Hyrrokkin zum Ziel, welcher sich dabei in einer Distanz von rund 9,49 Millionen Kilometern zu der Raumsonde befand. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn und einem mittleren Durchmesser von rund acht Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2006 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt.

Anhand der Unterschiede in den sich bei den Beobachtungen ergebenden Lichtkurven und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungsdaten sollen die Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebenden Rotationsperiode von Hyrrokkin näher bestimmt werden. Diese Beobachtungssequenz ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus jeweils mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden.

Bis zum 31. März wird sich die ISS-Kamera dann mehrfach auf den Saturn und den größten von dessen bisher 62 bekannten Monden, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, richten und deren obersten Atmosphärenschichten abbilden. Durch diese Aufnahmen sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen.

Für den 1. April ist schließlich die Beobachtung einer Sternokkultation geplant. Hierbei wird der im Sternbild Kassiopeia gelegene veränderliche Rote Riesenstern R Cassiopeiae von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von R Cassiopeiae erhoffen sich die Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau und die Struktur der den Stern bedeckenden Ringe.

Durch die zeitliche Abfolge der auftretenden Helligkeitsschwankungen und deren Intensität können so zum Beispiel Rückschlüsse über die Lichtdurchlässigkeit und somit über die Materialdichte der einzelnen Ringstrukturen gewonnen werden. Neben der ISS-Kamera ist für diese Beobachtung der Einsatz von einem der Spektrometer der Raumsonde, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), vorgesehen.

Am 3. April wird Cassini um 03:46 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 186, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 423.880 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Zwischen dem 2. und dem 4. April sind mehrere Beobachtungen der inneren Saturnmonde Enceladus und Mimas und des Ringsystems des Saturn vorgesehen. Außerdem sollen in diesem Zeitraum zwei weitere Sternokkultationen dokumentiert werden.

Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird Cassini am 5. April schließlich um 23:44 MESZ im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges den Saturnmond Titan in einer Entfernung von 1.400 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Bedingt durch diesen Vorbeiflug wird sich die Inklination der Raumsonde auf einen Wert von 61,7 Grad erhöhen. Dieser mittlerweile 91. gesteuerte Vorbeiflug am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung „T-90“, ist der zweite von insgesamt acht in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen am Titan. Der nächste aktiv gesteuerte Vorbeiflug wird am 23. Mai 2013 erfolgen.

Während der Annäherungsphase an den Titan wird das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) die Nachtseite dieses Mondes abtasten und dabei Daten über die in der Stratosphäre herrschenden Temperaturen sammeln. Außerdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung wird das VIMS-Instrument die wissenschaftlichen Aktivitäten der Raumsonde bestimmen. Das Spektrometer soll dabei speziell die Oberfläche des Titan untersuchen und im Rahmen dieser Arbeiten verschiedene ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Während der Abflugsphase wird dann das CIRS seine Temperaturmessungen fortsetzen. All diese Instrumentenaktivitäten sollen durch begleitende Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt werden, welche dabei zusätzlich die im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes erkennbaren Wolkenformationen in der Titanatmosphäre dokumentieren soll.

Am 7. April 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 19:49 MESZ in einer Entfernung von rund 1,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 186. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 187 sind erneut verschiedene Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn vorgesehen.

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

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Der Beitrag Cassinis Saturnorbit Nummer 186 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 28. Mai 2012 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 07:16 MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,2 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 168. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Den Höhepunkt dieses Orbits, er trägt die Bezeichnung „Rev 167“, bildet ein gesteuerter Vorbeiflug an dem Saturnmond Titan, welcher am 7. Juni in einer Entfernung von 959 Kilometern passiert werden wird.

Die für die Steuerung der Raumsonde verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) wollen diese nahe Mondpassage dazu nutzen, um die Inklination der Raumsonde zu verändern und Cassini in eine Umlaufbahn um den Saturn manövrieren, welche über eine deutlich größere Neigung gegenüber der Äquatorebene des Planeten verfügt. Die aktuelle Bahnneigung von rund 16 Grad wird dabei auf einen Wert von 21,1 Grad erhöht werden. Bis Mitte 2013 soll die Neigung der Umlaufbahn im Rahmen verschiedener weiterer Titan-Passagen in mehreren Schritten sogar auf fast 62 Grad erhöht werden. Dieser Flugverlauf ermöglicht den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in den kommenden Monaten eine detaillierte Untersuchung der Polarregionen des Saturn. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde zukünftig in seiner „Gesamtheit“ besser erfasst werden können als bisher.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 19 Tage dauernden Orbits insgesamt 51 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die ISS-Kamera wird den wissenschaftlichen Betrieb während des Orbits Nummer 168 am 29. Mai aufnehmen. Das Ziel der Beobachtung wird die nördliche Saturnhemisphäre und das immer noch dort befindliche, mittlerweile aber stark abgeschwächte Sturmgebiet sein. Bis zum 17. Juni sind insgesamt 24 solcher jeweils nur wenige Minuten andauernde Beobachtungssequenzen vorgesehen, mit denen die aktuelle Ausdehnung und Entwicklung des Sturmgebietes dokumentiert werden soll.

Ebenfalls am 29. Mai sollen zudem mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde Epimetheus, Telesto, Atlas, Calypso, Polydeuces und Daphnis besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne wird am 2. Juni die Monde Helene, Pallene, Janus, Pan und Polydeuces zum Ziel haben.

Im Anschluss an die Kampagne vom 29. Mai wird sich die ISS-Kamera auf den kleinen, äußeren Saturnmond Ymir ausrichten und diesen aus einer Entfernung von rund 15 Millionen Kilometern über einen Zeitraum von 10 Stunden und 30 Minuten mehrfach abbilden. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von etwa 18 Kilometern und seiner relativ hohen mittleren Dichte von 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter, welche auf eine Zusammensetzung aus Wassereis mit einem hohen Anteil an Silikatgestein hindeutet, ist über diesem erst im Jahr 2000 entdeckten Saturnmond bisher nur sehr wenig bekannt.

Anhand der Variationen in der sich bei der Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode näher bestimmt werden. Diese Beobachtungssequenz ist ein Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden.

Trotz der großen Distanz zwischen den Monden und der Raumsonde kann Cassini bei derartigen Beobachtungen neben den Rotationsgeschwindigkeiten der Monde wertvolle Daten über deren Ausdehnung, die sich daraus ergebende Gestalt und die Neigung der Rotationsachsen gewinnen. Entsprechende Ergebnisse wurden Anfang Oktober 2011 auf dem EPSC-DPS Joint Meeting 2011, einem internationalen Planetologen-Kongress, im französischen Nantes präsentiert.

Bis zum 2. Juni wird auch der größte der Saturnmonde, der 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan, mehrfach in den Fokus der ISS-Kamera geraten. Die Wissenschaftler wollen die aus mehreren Millionen Kilometern Distanz anzufertigenden Aufnahmen dazu nutzen, um auch hier das aktuelle Wettergeschehen zu dokumentieren. Aufgrund der Veränderungen in eventuell zu beobachtenden Wolkenstrukturen lassen sich so zum Beispiel die vorherrschenden Windströmungen und -geschwindigkeiten ermitteln.

Am 5. Juni wird Cassini um 06:53 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des 168. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 126.590 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Während dieser Phase gilt das spezielle Interesse dem Mond Mimas, welcher bereits wenige Minuten später im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 43.563 Kilometern passiert und durch die ISS-Kamera abgebildet werden wird. Parallel dazu wird das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) eingesetzt, um die nördliche Hemisphäre des Mondes zu untersuchen.

Außerdem soll bei dieser Gelegenheit der A-Ring des Saturn näher untersucht werden. Das besondere Interesse gilt hierbei den sogenannten „Propeller-Strukturen“, welche durch gravitative Anomalien innerhalb des Ringsystems erzeugt werden. Verantwortlich hierfür sind sogenannte „Moonlets“ – lediglich mehrere hundert Meter durchmessende Minimonde. Alleine im Bereich des A-Ringes befinden sich mehrere Tausend solcher Propellerstrukturen. Die Beobachtung am 4. und 5. Juni dient der Katalogisierung dieser Strukturen. Durch ihre Untersuchung erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Prozesse, welche zur Bildung der Saturnringe geführt haben.

Am 7. Juni wird Cassini den Mond Titan um 02:07 MESZ mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 959 Kilometern passieren und mit verschiedenen Instrumenten analysieren. Während der Anflugsphase werden dabei das CIRS-Spektrometer und das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) auf die Nachtseite des Titan ausgerichtet sein und die Oberfläche und die oberen Atmosphärenschichten des Mondes untersuchen. Die ISS-Kamera wird dabei unterstützende Daten im Bereich des sichtbaren Lichts liefern.

Während der Phase der dichtesten Annäherung wird das RADAR-Instrument der Raumsonde aktiviert und die Mondoberfläche abtasten. Durch diese Untersuchung wollen die Wissenschaftler eine bisher bestehende Datenlücke füllen und ihre Kenntnisse über die Topografie der nördlichen Titanhemisphäre vervollständigen. In der Abflugphase werden schließlich das CIRS und das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) auf Titan gerichtet. Diese Messungen dienen unter anderem der Ermittlung der vorherrschenden Oberflächentemperatur. Begleitend dazu soll die ISS-Kamera den Mond erneut abbilden und Wolkenformationen in dessen Atmosphäre wiedergeben. Die entsprechende ISS-Kampagne wird bis zum 8. Juni andauern.

Während der folgenden Tage sind verschiedenen weitere astrometrische Beobachtungen der inneren, kleineren Saturnmonde sowie meteorologische Beobachtungen des Titan und des Saturn vorgesehen, welche durchweg aus größeren Entfernungen erfolgen werden.

Am 16. Juni wird Cassini die Suche nach weiteren bisher noch nicht entdeckten Saturnmonden fortsetzen. Zu diesem Zweck soll die ISS- Kamera die Region um den Lagrange-Punkt L5 des Mondes Titan abbilden, welcher sich 60 Grad hinter dem Titan befindet.

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

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

Am 17. Juni 2012 wird Cassini um 03:46 MESZ in einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 168. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbits Nummer 169 sind diverse Beobachtungen des Ringsystems des Saturn vorgesehen. Außerdem wird am 28. Juni ein nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Tethys erfolgen, welcher dabei in einer Entfernung von rund 68.500 Kilometern passiert werden wird.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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Der Beitrag Cassinis Saturnorbit Nummer 168 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 1. März 2012 hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 04:51 MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum Saturn, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,38 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 163. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde wird sich auch in den kommenden zwei Monaten weiterhin auf einer Orbitbahn bewegen, welche fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie den Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde verläuft.

Diese äquatoriale Flugbahn der Raumsonde – während des jetzigen Orbits beträgt die Inklination lediglich 0,4 Grad – ermöglicht es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem, die Kanten der Saturnringe abzubilden. Durch die Auswertung dieser Bilder ist es zum Beispiel möglich, deren vertikale Ausdehnung zu ermitteln. Außerdem ergibt sich bei diesem Verlauf der Umlaufbahn die Möglichkeit, sich im Rahmen eines einzigen Orbits unter günstigen Umständen gleich mehreren Saturnmonden zu nähern, deren Bahnen ebenfalls in der Äquatorebene des Saturn verlaufen.

Wie bereits die vorherigen Umläufe wird auch der jetzt begonnene Orbit, er trägt die Bezeichnung „Rev 162“, von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in erster Linie dazu genutzt werden, um den Ringplaneten und den größten seiner 62 bisher bekannten Monde, den etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen und aus unterschiedlichen Entfernungen mit der ISS-Kamera der Raumsonde abzubilden.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 18 Tage dauernden Orbits insgesamt 38 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein großer Teil dieser Beobachtungen wird dabei erneut das gewaltige Sturmgebiet zum Ziel haben, welches sich seit dem Dezember 2010 über der nördliche Hemisphäre des Saturn ausdehnt (Raumfahrer.net berichtete). Außerdem sind verschiedene Beobachtungen der Monde Enceladus und Rhea vorgesehen, welche am 10. März im Rahmen von zwei nicht gesteuerten Vorbeiflügen passiert werden.

Die ISS-Kamera nahm ihren wissenschaftlichen Betrieb während des jetzigen Orbits bereits am gestrigen Tag auf. Das Ziel der Beobachtung des Mondes Titan, welche aus einer Entfernung von etwa 1,96 Millionen Kilometern erfolgte, war die Dokumentation der oberen Atmosphärenschichten und der dort befindlichen Wolkenstrukturen.

Nach dem Abschluss dieser Beobachtungskampagne wurde sich die ISS-Kamera auf den Mond Thrymr ausgerichtet, um diesen aus einer Entfernung von rund 9,5 Millionen Kilometern über einen Zeitraum von 18 Stunden mehrfach abzubilden. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von etwa 5,6 Kilometern und seiner im Vergleich zu den anderen kleinen Monden relativ hohen mittleren Dichte von 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter, welche auf eine Zusammensetzung aus Wassereis mit einem hohen Anteil an Silikatgestein hindeutet, ist über diesem erst im Jahr 2000 entdeckten Saturnmond bisher nur sehr wenig bekannt.

Anhand der Variationen in der sich bei der Beobachtung ergebenden Lichtkurve und dem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode näher bestimmt werden. Diese Beobachtung ist ein Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Vergleichbare Beobachtungen sind für den 8. und 9. März vorgesehen und werden die Monde Jarnsaxa und Mundilfari zum Ziel haben.

Trotz der großen Distanz zwischen den Monden und der Raumsonde kann Cassini bei derartigen Beobachtungen neben den Rotationsgeschwindigkeiten der Monde wertvolle Daten über deren Ausdehnung, die sich daraus ergebende Gestalt und die Neigung der Rotationsachsen gewinnen. Entsprechende Ergebnisse wurden Anfang Oktober 2011 auf dem EPSC-DPS Joint Meeting 2011, einem internationalen Planetologen-Kongress, im französischen Nantes präsentiert.

Zwischen dem 5. und dem 7. März steht der Saturn auf dem Beobachtungsprogramm. Die ISS-Kamera wird sich in diesem Zeitraum auf dessen südliche Hemisphäre ausrichten und in Zusammenarbeit mit dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) nach Polarlichtern Ausschau halten, welche eventuell in der Südpolregion auftreten, und diese abbilden. Für den 9. März ist eine kurze Zündung der Triebwerke der Raumsonde vorgesehen. Dieses als „Short Engine Burn“ (kurz „SEB“) bezeichnete Manöver dient einer notwendigen Kurskorrektur. Ein weiterer SEB ist für den 15. März eingeplant.

Am 10. März wird Cassini um 03:13 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während ihres 163. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 135.530 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Wenige Stunden zuvor erfolgt ein dichter, nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Saturnmond Enceladus, welcher um 00:22 in einer Entfernung von 9.176 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 7 Kilometern pro Sekunde passiert werden wird. Neben anderen Instrumenten soll dabei auch die ISS-Kamera eingesetzt werden, um die Oberfläche des Mondes aus verschiedenen Entfernungen und Blickrichtungen abzubilden.

Um 16:03 MEZ erfolgt anschleißend ein ebenfalls nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Rhea. Dieser zweitgrößte Mond des Saturn wird dabei in einer Entfernung von 41.858 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Kilometern pro Sekunde passiert werden. Im Rahmen des Vorbeifluges sind drei Beobachtungskampagnen der ISS-Kamera vorgesehen. Zuerst soll die Kamera während der Anflugsphase zusammen mit einem weiteren Spektrometer der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), den zu diesem Zeitpunkt nur teilweise von der Sonne beschienenen und deshalb lediglich als schmale Sichel erkennbaren Mond abbilden. Die CIRS-Beobachtung dient der Erstellung einer Karte der auf der Oberfläche von Rhea herrschenden Temperaturverteilung.

Während der dichtesten Annäherung soll die ISS-Kamera ein aus 30 Einzelbildern bestehendes Mosaik der Oberfläche anfertigen. Dabei werden unter anderem auch die beiden Impaktbecken Mamaldi und Tirawa in das Aufnahmefeld geraten. Während der Abflugphase soll die Kamera schließlich die nähere Umgebung des Mondes abbilden und dabei nach Hinweisen für ein eventuell existierendes Ringsystem suchen (Raumfahrer.net berichtete). Die Kamera, so die Berechnungen der an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler, könnte dabei Ringpartikel ab einer Größe von etwa fünf bis zehn Metern direkt nachweisen. Allerdings waren vergleichbare Beobachtungen in der Vergangenheit erfolglos, so dass die Wissenschaftler mittlerweile die Existenz eines solchen Ringsystems bezweifeln.

Zwischen dem 11. und dem 18. März wird schließlich der Saturn in den Fokus der Kamera rücken. Insgesamt sind in diesem Zeitraum 14 Beobachtungskampagnen vorgesehen, welche das immer noch auf der nördlichen Hemisphäre aktive Sturmgebiet zum Ziel haben. Mit diesen Aufnahmen soll dessen aktuelle Ausdehnung und Entwicklung dokumentiert werden.

Am 12. März sollen zudem mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann.

Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde Epimetheus, Helene, Pandora, Telesto, Anthe und Methone besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sind für den 13., 15. und 17. März vorgesehen.

Cassini wird schließlich am 19. März 2012 um 00:55 MEZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 163. Orbit um den Ringplaneten beenden. Während des damit beginnenden Orbits Nummer 164 wird am 27. März ein gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Enceladus erfolgen. Enceladus wird dabei in einer Distanz von lediglich 74 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Kilometern überfolgen werden. Außerdem erfolgen am 27. und 28. März zwei nicht gesteuerte Vorbeiflüge an den Monden Janus und Dione.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturnorbit Nummer 163 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 20. Januar 2011 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt der größten Entfernung zum Saturn. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini etwa 2,61 Millionen Kilometer von der obersten Wolkenschicht des Saturn entfernt und begann zugleich ihren 145. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde befindet sich gegenwärtig in einem Orbit, welcher sich fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie der Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde befindet.

Der gegenwärtige Umlauf wird unter anderem dazu genutzt werden, um die Monde Mimas, Epimetheus, Calypso, Enceladus und Helene im Rahmen von nicht zielgerichteten Vorbeiflügen zu untersuchen. Bei diesen sogenannten „non-targeted flybys“ handelt es sich um Begegnungen mit größeren Saturnmonden, welche in Entfernungen von bis zu mehr als 100.000 Kilometern stattfinden, ohne dass hierfür eine Bahnkorrektur der Raumsonde durchgeführt werden muss.

Das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini nahm die wissenschaftlichen Beobachtungen während dieses auch als „Rev144“ bezeichneten Saturn-Umlaufs am 21. Januar auf. Das erste Beobachtungsziel der ISS-Kamera war der größte der 62 bisher bekannten Saturnmonde, der etwa 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan. Aus einer Entfernung von etwa 3,44 Millionen Kilometern wurde dabei die südlich des Äquators gelegenen Senkyo-Region abgebildet.

Direkt nach den Titanaufnahmen erfolgten verschiedene astrometrische Beobachtungen von mehreren kleineren Saturnmonden. Das wissenschaftliche Ziel der dabei angefertigten Abbildungen der Monde Polydeuces, Telesto, Janus, Pallene, Atlas, Calypso und Methone besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Diese Einzelbeobachtungen erfolgten allerdings durchweg aus größeren Distanzen und somit konnten keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden. Ebenfalls noch am 21. Januar erfolgten weitere Abbildungen des erst im Dezember 2010 entdeckten Sturmgebietes über der nördlichen Hemisphäre des Saturn und Aufnahmen des G-Ringes.

Für den heutigen 22. Januar ist eine längere Beobachtung des Mondes Ijiraq geplant. Insgesamt sollen dabei aus einer Entfernung von etwa 9,65 Millionen Kilometern 359 Einzelaufnahmen dieses lediglich etwa 12 Kilometer durchmessenden Mondes angefertigt werden. Die Beobachtung von Ijiraq ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Trotz der großen Distanz zwischen den Monden und der Raumsonde kann Cassini bei derartigen Beobachtungen wertvolle Daten über die Ausdehnung, die sich daraus ergebende Gestalt sowie die Dauer der Rotationsperioden der einzelnen Monde sammeln, welche sich aus Variationen in den beobachteten Lichtkurven ergeben. Zusätzlich werden bei diesen Beobachtungen auch Informationen über die Ausrichtung der Rotationsachsen und die Rotationsrichtung der Monde gewonnen.

Am 28. Januar wird eines der Spektrometer an Bord der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) eine Serie von Scans der südlichen Polarregion des Saturn durchführen. Ziel dieser Scans, welche durch weitere Aufnahmen der ISS-Kamera begleitet werden, ist die Abbildung von Polarlichtern über dem Südpol des Ringplaneten.

Diese beiden Instrumente werden auch am folgenden Tag zusammenarbeiten und dabei den Saturnmond Dione abbilden. Im Rahmen einer zwölfstündigen Beobachtungskampagne wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler nach Anzeichen für einen möglichen Kryovulkanismus auf diesem etwa 1.120 Kilometer durchmessenden Eismond des Saturn Ausschau halten. Dieser könnte sich in Form von Jets, welche von der Mondoberfläche ausgehen, bemerkbar machen. Dione wird während der Aufnahmen zwischen 440.000 und 980.000 Kilometer von Cassini entfernt sein.

Am 31. Januar wird Cassini um 03:50 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während ihres 145. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 154.420 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Um diesen Zeitpunkt herum werden auch mehrere nicht zielgerichteter Vorbeiflüge an verschiedenen der inneren Saturnmonde erfolgen, welche dabei von den wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde untersucht werden sollen.

Bereits um 02:55 Uhr MEZ wird ein Vorbeiflug an dem 397 Kilometer durchmessenden Mond Mimas erfolgen. Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung wird dieser 138.570 Kilometer von der Raumsonde entfernt sein. Bei dieser Gelegenheit wird die ISS-Kamera auf den rund 130 Kilometer großen Herschel-Krater ausgerichtet sein, welcher fast ein Drittel des Monddurchmessers ausmacht.

Anschließend wird sich die Raumsonde auf den Mond Enceladus konzentrieren, welcher um 06:52 Uhr MEZ etwa 60.000 Kilometer von der Raumsonde entfernt ist. Für diesen Vorbeiflug sind zwei Beobachtungskampagnen vorgesehen. Zuerst wird die ISS-Kamera die schmale Mondsichel abbilden und dabei die von dessen Südpol ausgehenden Fontänen aus Wasserdampf und Eis abbilden. Später wird der Mond unter besseren Beleuchtungsbedingungen erneut in den Fokus der ISS gelangen. Dabei soll ein Mosaik von dessen Oberfläche erstellt werden, welches sich besonders auf die Äquatorregion des Mondes konzentrieren wird.

Das nächste Ziel von Cassinis Instrumenten stellt der Mond Helene dar, welcher um 11:17 Uhr MEZ lediglich 27.766 Kilometer von der Raumsonde entfernt sein wird. Da sich Cassini zu diesem Zeitpunkt etwas oberhalb der Ringebene des Saturn befindet, wird bei diesem nicht zielgerichteten Vorbeiflug die nördliche Mondhemisphäre in den Aufnahmebereich der ISS-Kamera gelangen. Unter unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen sind eine Vielzahl von Fotoaufnahmen mit verschiedenen Filtern vorgesehen.

Zum Abschluss der Mond-Tour wird sich die Raumsonde dem Mond Mimas widmen. Die ISS-Kamera wird zusammen mit dem UVIS und einem weiteren Instrument, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), die Region westlich des Kraters Herschel abbilden. Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke am 31. Januar, dieses als „short engine burn“ bezeichnete Manöver dient einer Kurskorrektur der Sonde, wird die ISS am 3. Februar abbilden, wie der zu diesem Zeitpunkt 1,94 Millionen Kilometer entfernte Mond Dione hinter dem 1,19 Millionen Kilometer entfernten Mond Rhea vorbeizieht. Rhea war erst am 11. Januar 2011 Gegenstand eines zielgerichteten Vorbeifluges der Raumsonde.

Am 4. Februar wird schließlich erneut der Titan abgebildet werden, welcher sich dabei in einer Entfernung von 1,94 Millionen Kilometern befinden wird. Diese Aufnahmen werden es den Wissenschaftlern ermöglichen nach Wolkenformationen in der Mondatmosphäre zu suchen. Gleichzeitig erhoffen sich die Forscher einen Blick auf die Oberfläche des Mondes. Dabei soll nach eventuellen Veränderungen gesucht werden, welche durch einen Sturm verursacht wurden, der im September und Oktober 2010 zwischen den Regionen Senkyo und Okavango aktiv war.

Anschließend sind erneute astrometrische Beobachtungen vorgesehen, welche sich diesmal auf die Monde Atlas, Methone, Telesto und Helene konzentrieren. Unmittelbar danach werden der Saturn und das Sturmgebiet auf der Nordhalbkugel in den Fokus der ISS geraten. Für den 5. Februar ist eine weitere Beobachtung des Mondes Ijiraq geplant. Die dabei geplanten Fotos dienen als unterstützende Aufnahmen der Beobachtungskampagne vom 22. Januar.

Am 10. Februar wird Cassini schließlich erneut die Apoapsis erreichen und damit den 145. Orbit um den Ringplaneten beenden. Der damit beginnende Orbit Nummer 146 wird von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern als die „Saturn-und-Titan-Show“ bezeichnet, da sich die ISS-Beobachtungen in erster Linie auf diese beiden Objekte konzentrieren werden. Unter anderem wird es im Verlauf dieses Orbits auch wieder zu einem gezielten Vorbeiflug am Titan kommen, welcher am 18. Februar 2011 stattfinden wird. Cassini wird den Mond dabei in einer Höhe von 3.651 Kilometern überfliegen.

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Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: new scientist space. Vertont von Dominik Mayer.

Cassini traf mit ihrer Schwestersonde Huygens nach fast siebenjähriger Reise im Juli 2004 im Saturnsystem ein und durchquerte in einem riskanten Manöver die Ringe. Huygens landete wie geplant am 14. Januar 2005 auf der Titanoberfläche und schickte vom Sinkflug und vom Landeplatz über mehrere Stunden hinweg Bilder, während Cassini weiterhin seine Bahn im Saturnsystem zieht.

Die Schmalwinkelkamera des Orbiters Cassini schoss am 21. März ein überwältigendes Bild des winzigen Mondes Janus vor den Saturnringen mit dem planetengroßen Mond Titan im Hintergrund. Aufgenommen wurde das Bild des unregelmäßig geformten und kraterübersäten Mondes Janus aus einer Entfernung von 724.500 Kilometern. Gegen den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan im (fernen) Hintergrund mutet Janus mit seinen 194 Kilometern Durchmesser geradezu zwergenhaft an.

Ein weiteres Bild aus dem selben Datenbündel, das am 22. März weitergeleitet wurde, zeigt den Mond Mimas mit dem Mutterplaneten Saturn im Hintergrund. Mimas hat einen Durchmesser von etwa 418 Kilometern. Das neue, aus einer Entfernung von 190.700 Kilometern aufgenommene Bild, zeigt sehr detailreich die bombardierte Mondoberfläche. Hier können Oberflächenmerkmale ab einem Kilometer Größe bereits erkannt werden.

Nur wenige Tage vor diesen Aufnahmen führte der Orbiter während des dreizehnten Vorbeifluges an Titan ein spezielles Radarexperiment durch. Er sendete Radiowellen aus, die Titans diesige Atmosphäre auf dem Weg von der Sonde zur Erde durchquerten. Aus den daraus gewonnenen Daten erwarten die Wissenschaftler, mehr über die Struktur und die physikalischen Eigenschaften der Atmosphäre zu erfahren. Bereits im Jahre 1980 verwendete die Raumsonde Voyager I eine ähnliche Technik

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