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

Bereits seit dem 1. Juli 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems und untersucht dabei die Atmosphäre, die 62 bisher bekannten Monde und das Ringsystem des Saturn mit 12 wissenschaftlichen Instrumenten. Durch gezielt herbeigeführte Veränderungen der Neigung der Cassini-Flugbahn gegen die Umlaufbahn des Saturn ergeben sich dabei für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment bei der Abbildung des Saturn und von dessen Monden und Ringen immer wieder unterschiedliche Perspektiven.

Während des derzeitigen Saturnumlaufs Nummer 199 verfügt die Flugbahn von Cassini über eine Inklination von 51,9 Grad. Dieser Verlauf der Umlaufbahn der Raumsonde um den Saturn ermöglicht den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern eine detaillierte Untersuchung der Polarregionen des Saturn. Zusätzlich kann dabei auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden Instrumenten der Raumsonde in seiner „Gesamtheit“ optimal erfasst werden.

Am 10. Oktober wurde die ISS-Kamera unter anderem dazu eingesetzt, um die Nordpolregion des Saturn und dessen Ringsystem abzubilden. Aus 33 der dabei angefertigten Aufnahmen wurde schließlich ein beeindruckendes Mosaik zusammengestellt. Durch die Verwendung von drei Farbfiltern erscheint die abgebildete Region in „Echtfarben“ und enthüllt unter anderem Details über das aktuelle Wettergeschehen auf dem Saturn.

Direkt über dem Saturn-Nordpol ist auf diesem Mosaik das dort befindliche Nordpol-Hexagon erkennbar. Hierbei handelt es sich um das Zentrum eines gigantischen Polarwirbels, welcher einem Durchmesser von fast 25.000 Kilometern aufweist. Der Zyklon rotiert mit einer Geschwindigkeit von 530 Kilometern pro Stunde innerhalb von etwa 10 Stunden und 40 Minuten einmal um sein Zentrum. Damit erreicht der Wirbelsturm eine mehr als doppelt so hohe Geschwindigkeit wie die auf der Erde auftretenden Zyklone.

Umgeben ist dieses Sturmgebiet von einer Wolkenstruktur, welche die Form eines nahezu regelmäßigen Sechsecks aufweist. Die dort befindlichen Wolken bewegen sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde. Das anscheinend mehrere 100 Kilometer tiefe Hexagon wurde erstmals in den Jahren 1980 und 1981 von den Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 abgebildet und konnte mittlerweile von der Saturnsonde Cassini ausführlicher untersucht werden. Im sichtbaren Licht erscheinen die Wolken innerhalb der Formation dunkler als außerhalb. Mehrere Wolkenbänder begrenzen das Sechseck.

Bei etwa 42 Grad nördlicher Breite ist ein helles Wolkenband erkennbar. Hierbei handelt es sich um die Überreste eines ausgedehnten Sturmgebietes, welches sich im Dezember 2010 entwickelte und das sich bis Mitte 2011 über weite Bereiche der nördlichen Saturnhemisphäre ausdehnte. Auch dieses Sturmgebiet wurde in der Vergangenheit eingehend mit den Cassini-Instrumenten analysiert.

Ebenfalls auf dieser Aufnahme erkennbar ist das Ringsystem des Saturn, welches hier teilweise von dem Schatten des Saturn verdunkelt wird. Das Ringsystem des Saturn setzt sich aus über 100.000 einzelnen Ringen zusammen, welche untereinander durch scharf abgegrenzte Lücken getrennt sind. Die einzelnen Ringe verfügen über unterschiedliche Zusammensetzungen, bestehen jedoch hauptsächlich aus Eis, Staub und Gesteinspartikeln, welche in ihrer Größe zwischen dem Millimeter- bis hin zum Meterbereich variieren. Trotz eines Durchmessers von fast einer Million Kilometer erreicht das Ringsystem in weiten Bereichen eine vertikale Ausdehnung von lediglich wenigen Dutzend bis hin zu einigen hundert Metern und fällt somit relativ „dünn“ aus.

Die markantesten erkennbaren Ringformationen werden als die Ringe „A“, „B“ und „C“ bezeichnet. „C“ und „B“ befinden sich direkt neben dem Saturn. Bei der darauf folgenden „dunklen Lücke“ handelt es sich um die „Cassini-Teilung“. Weiter außen befindet sich der „A“-Ring.

Während der bisher absolvierten 199 Umläufe um den Saturn hat das ISS-Kameraexperiment an Bord von Cassini eine Vielzahl von Bildern angefertigt. Die aktuellsten Aufnahmen können von der interessierten Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden. Eine größere Version (29 MB) der hier kurz vorgestellten Mosaik-Aufnahme finden Sie hier.

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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Verwandte Internetseiten:

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, JPL, SSI, Wikipedia.

Die NASA-Sonde Cassini umläuft den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems auf wechselnden elliptischen Bahnen. Diese verläuft derzeit so, dass man auch die Polregionen des Ringplaneten vor die Linse bekommt. Gestern wurden nun einige Bilder unter Verwendung verschiedener Filter angefertigt, auf denen zum einen direkt am Nordpol ein gewaltiger Wirbelsturm zu sehen ist, zum anderen eine geheimnisvoll wirkende, seit Jahrzehnten stabile hexagonale Struktur mit einer Seitenlänge von etwa 13.800 km. Eine Seite des Sechsecks ist damit etwas größer als der Durchmesser der Erde.

Die Strukur wurde bereits beim Vorbeiflug von Voyager 1 im November 1980 aufgenommen. Am Südpol hingegen findet sich weder ein derart kompakter Polwirbel noch eine ähnliche Struktur in den Wolken. Das Nordpol-Hexagon rotiert in 10 Stunden, 39 Minuten und 24 Sekunden einmal um seine Symmetrieachse, der Planet selbst hat eine Rotationsdauer von 10 Stunden und 47 Minuten, ist also etwas langsamer. Über die Ursache des Phänomens gibt es hingegen nur Spekulationen. Eine geht davon aus, dass ein irgendwie beschaffener Kern im Inneren mit derselben Umlaufzeit rotiert und daher diese Wirkung auf die obere Atmosphäre hat. Die Wolkenstrukturen, aus denen das Hexagon besteht, reichen allerdings einige Hundert Kilometer in die Tiefe. Bekannt ist zudem, dass Saturn Radiostrahlung aussendet, die ebenfalls in 10 Stunden, 39 Minuten und 24 Sekunden einen Zyklus durchläuft.

Saturn ist der sechste Planet unseres Sonnensystems und gleichzeitig der zweitgrößte. Er ist im Mittel fast 10 Mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Sein Äquatordurchmesser ist etwa das Neunfache des Durchmessers der Erde. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit ist der Planet aber deutlich abgeflacht. Seine Atmosphäre besteht fast ausschließlich (96%) aus Wasserstoff. Außerdem gibt es noch etwa 3% Helium und geringere Mengen Methan und Ammoniak. Die mittlere Dichte des Planeten liegt bei 0,687 Gramm pro Kubikzentimeter und ist damit deutlich geringer als die von Wasser. Die Rotationsachse des Saturn ist gegenüber der Symmetrieachse der Bahnebene um fast 27 Grad geneigt, weshalb es auch auf Saturn Jahreszeiten gibt. Gegenwärtig herrscht auf der Nordhalbkugel Sommer.

Cassini ist eine Erkundungssonde der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA. Sie umläuft Saturn seit 2004 und befindet sich mittlerweile auf ihrer 176. Runde um den Ringplaneten. Aufgaben der Sonde sind die Erforschung der Ringe und Monde des Gasplaneten sowie dessen Atmosphäre. Geplant ist der wissenschaftliche Forschungsbetrieb bis zum September 2017.

Raumfahrer.net besitzt einen sehr umfangreichen Sonderbereich zur Mission von Cassini, die mit dem ESA-Titanlander Huygens gemeinsam zum Ringplaneten flog.

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Die aus Sonnenflecken ausbrechenden Magnetfelder wandern durch Plasmaströme zu den Polen, wo sie in das Innere der Sonne absinken. ULYSSES wird in dieser Woche die Magnetfelder über dem Nordpol beobachten, um deren Verhalten während der Übergangsphase zwischen zwei Sonnenzyklen zu untersuchen.

Die vorhergehenden drei Überflüge (1994/1995, 2000/2001, 2007) erbrachten jedes Mal neue Ergebnisse. Bei diesem Überflug ist die zeitlich Nähe zum Überflug über den Südpol vom Februar 2007 interessant. Dies lässt zeitnahe Vergleiche zwischen beiden Polen zu. Vor allem scheint es zwischen beiden Polen einen Temperaturunterschied in der Sonne zu geben. Der Nordpol war während des letzten Sonnenzyklus´ ca. 8 % kälter als der Südpol.

ULYSSES ist eine Gemeinschaftsmission von NASA und ESA und wurde 1990 gestartet. Sie ist die einzige Sonde, welche in einem polaren Orbit um die Sonne fliegt und damit deren Pole beobachten kann.

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Ein Beitrag von Florian Stremmel. Quelle: NASA/JPL.

Als Teil der nun beginnenden Zusammenbau-, Test- und Start-Operations-Phase verbindet das Phoenix-Team komplexe Subsysteme wie zum Beispiel den Bordcomputer, Systeme zur Energieversorgung sowie wissenschaftliche Instrumente mit der Hauptstruktur des Raumflugkörpers. Die Arbeiten umfassen gemeinsame Anstrengungen von Lockheed Martin Space Systems, der University of Arizona und dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Kalifornien.

„Alle Untersysteme und Instrumente der großen Vielzahl von Zulieferern wurden separat getestet, doch nun beginnen wir mit der entscheidenden Stufe, die einzelnen Einheiten einzubauen und herauszufinden, wie sie miteinander funktionieren“, erläutert Barry Goldstein, der JPL-Projekt-Manager für Phoenix.
Einmal am Mars angekommen, soll Phoenix nahe der Eiskappe des Nordpols landen, um dort entnommene Stichproben des eisigen Bodens zu untersuchen. „Wir wissen, dass in der Oberfläche der hohen Breiten viel gefrorenes Wasser vorhanden ist. Darum haben wir Phoenix so ausgelegt, dass er uns mehr über diese Region als einen möglichen Lebensraum berichten kann“, so Peter Smith von der University of Arizona.

Bei dem Landegerät handelt es sich um die erste Mission von NASAs „Mars Scout Program“, das mehrere neue, relativ günstige Missionen zum Mars vorsieht. Zur Zeit holt man sich Vorschläge für eine weitere Mission im Jahr 2011 ein. Phoenix, ausgewählt 2003, spart insofern Geld, indem auf eine Struktur samt Subsystem-Komponenten und Hitzeschild zurückgegriffen wird, die eigentlich für eine Lander-Mission aus dem Jahre 2001 vorgesehen war, aber in der Entwicklungsphase gestrichen wurde. Das Budget für Phoenix beträgt, einschließlich seinem Start, annehmbare 386 Millionen US-Dollar.

Landen wird der Roboter mit Hilfe von Düsen, die vor dem Aufsetzen die Geschwindigkeit drosseln. Die zur Zeit die Marsoberfläche erkundenden Rover sind noch mit Hilfe von Luftpolstern gelandet. Während Phoenix im Mai 2008 mit Hilfe eines Fallschirms durch die Atmosphäre fliegt, wird eine Kamera an Bord Bilder vom Umfeld des Landeplatzes machen. Im Gegensatz zu seinen fleißigen aktuellen Kollegen auf unserem Nachbarplaneten wird Phoenix jedoch stationär sein und keine Möglichkeit zur Fortbewegung besitzen.

Ausgestattet wird er jedoch mit einem ca. zwei Meter langen zwei-gelenkigen Roboterarm, der wiederum über eine Kamera und eine Schaufel verfügen wird. Bis zu 50 Zentimeter tiefe Löcher soll er graben können, um Bodenproben zu entnehmen, die dann mit entsprechenden Instrumenten vor Ort hinsichtlich chemischer und physikalischer Zusammensetzung analysiert werden sollen. Eine Farbkamera wird des Weiteren das Terrain des Landeplatzes unter die Lupe nehmen und Positionierungs-Informationen für den Roboterarm liefern. Zudem wird mit kanadischen Wetterinstrumenten das lokale Klima untersucht werden.

„Das Antriebs-System und die Verkabelung wurden bereits in den Raumflugkörper integriert“, so Ed Sedivy, Phoenix-Programm-Manager für Lockheed Martin. „In den nächsten Tagen werden wir die Flugsoftware auf den Bordcomputer laden. Die Software ist sehr viel ausgereifter als sonst üblich für solch ein Programm in diesem Stadium. Sobald der Computer angepasst wurde, können wir dem Raumflugkörper Strom zuführen.“ Komponenten zur Navigation und Kommunikation werden in den nächsten Wochen integriert, darauf folgen im Sommer dann die wissenschaftlichen Instrumente.
Im Mai 2007 wird Phoenix dann zum Kennedy Space Center verschifft, um dort für den Start vorbereitet zu werden. Davor jedoch muss sich das Gerät in Colorado Simulationen unterziehen, bei denen der Lander, sofern dies möglich ist, auf die zu erwartenden Bedingungen hin getestet werden soll.

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