Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: Aerojet Rocketdyne, Orbital ATK, ULA, USAF.

Für die Raketenvermarkterin United Launch Alliance (ULA) war es die erste im Jahr 2018 abgewickelte Mission einer von diesem Anbieterkonsortium betriebenen Trägerrakete. Seit Gründung der ULA hat das Konsortium damit nach eigenen Angaben 124 erfolgreiche Trägerstarts abgewickelt.

Für die Medium-Variante der Delta IV war es der drittletzte Flug insgesamt und der letzte von Vandenberg aus. Zugunsten der in Entwicklung befindlichen Vulcan-Rakete entschied sich die ULA, die Delta IV auslaufen zu lassen. Die deutlich schubstärkere Delta IV Heavy wird jedoch noch über einen längeren Zeitraum mit Missionen bedacht werden. Über alle Versionen sind jetzt inklusive des Jungfernflugs im Jahre 2008 insgesamt 36 Delta-IV-Raketen gestartet.

Der NROL 47 genannte, vermutlich mit der Tarnbezeichnung USA 281 zu versehene Satellit wurde von einer Delta IV in Medium+ (5,2)-Konfiguration transportiert. Das bedeutet, dass auf der common booster core genannten Zentralstufe mit dem flüssigen Wasserstoff mit flüssigem Sauerstoff verbrennenden RS-68A-Triebwerk von Aerojet Rocketdyne eine Oberstufe mit einem Aerojet Rocketdyne RL10B-2-Triebwerk aufgesetzt war, seitlich an der Zentralstufe zwei GEM60-Feststoffbooster von Orbital ATK angebracht waren und die Nutzlastverkleidung 5 Meter Durchmesser hatte.

Das Haupttriebwerk der Zentralstufe der Delta IV mit der Seriennummer D379 zündete rund vier Sekunden vor dem Abheben von der Startrampe 6 (Space Launch Complex 6, SLC 6) der Luftwaffenbasis Vandenberg (Vandenberg Air Force Base, VAFB) im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien.

Beim Anlaufen des RS-68A wurde erneut zündfähiges Gasgemisch auf der Startrampe in Brand gesetzt, ohne dass es, soweit bekannt ist, Auswirkungen auf den Ausgang der Mission hatte. Das Ereignis sorgte aber wieder einmal für spektakuläre Bilder und eine deutlich sichtbare Schwarzfärbung der Rakete noch vor dem Verlassen der Startrampe.

Das tatsächliche Abheben erfolgte dann exakt um 22:11 Uhr UTC (23:11 Uhr MEZ) am 12. Januar 2018 unmittelbar mit der Zündung der vier seitlich an der Zentralstufe angebrachten Feststoffbooster. Dabei war ein Teil des Startfensters bereits verstrichen, da es im Verlauf des Countdowns zu einer Kommunikationsunterbrechung gekommen war.

Einige Sekunden nach dem Abheben begann die Rakete, ihre Flugbahn in die erforderliche Richtung zu neigen. Rund 62 Sekunden nach dem Abheben passierte die Rakete den Bahnpunkt mit der höchsten dynamischen Druckbelastung (Max-Q).

Rund 90 Sekunden nach Beginn des Fluges waren die jeweils rund 16,15 Meter langen Feststoffbooster ausgebrannt. Sie wurden aus Sicherheitsgründen noch rund 20 Sekunden mitgeführt und dann abgeworfen.

Die Nutzlastverkleidung, die den Satelliten und die Oberstufe an der Raketenspitze beim Flug durch die dichten Schichten der Atmosphäre schützte, wurde anschließend nach etwa dreieinhalb Minuten Flugzeit abgetrennt.

Der BECO für Booster Engine Cutoff genannte Brennschluss der Zentralstufe dürfte etwas über vier Minuten nach dem Abheben erfolgt sein – die Liveübertragung im Internet zeigte zu diesem Zeitpunkt bereits keine bewegten Bilder oder Animationen zum Aufstieg der Rakete mehr.

Interessierte Beobachter gehen davon aus, dass der Einschuss der Nutzlast durch die Oberstufe nach zwei Brennphasen in einen annähernd kreisförmigen Orbit erfolgte. Die Oberstufe dürfte sich danach auf eine Bahn gebracht haben, die sie letztlich zu ihrer Zerstörung beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre über der Südhalbkugel südlich von Australien führte.

Die US-Luftwaffe gab mit Datum vom 12. Januar 2018 bekannt, dass die Mission der Delta-IV-Rakete ein Erfolg war. Die ULA berichtete mit gleichem Datum über einen erfolgreichen Start mit NROL 47, der der Unterstützung der Verteidigung der nationalen Sicherheit (der USA) gewidmet sei.

Naturgemäß geizen Hersteller, Betreiber und Nutzer von Spionagesatelliten mit Informationen zu ihren Geräten. Nach Starts von US-amerikanischen Raumfahrzeugen für Geheimdienste und Militär werden von offiziellen Stellen oftmals keine Bahnparameter veröffentlicht. Hinsichtlich des mutmaßlichen Orbits von NROL 47 liefern Vergleiche mit früheren Starts von Vandenberg, die bekanntgegebenen Sperrzonen im und unter dem Flugweg der Rakete und Beobachtungen von Amateurbeobachtern Hinweise. NROL 47 wurde auf einen retrograden Orbit, das heisst auf eine in Bezug auf die Erdrotation gegenläufige Erdumlaufbahn gebracht.

Allgemein vermutet wird, dass es sich bei NROL 47 um einen Radar-Satelliten zur wetterunabhängigen Aufklärung handelt, der NROL 45 alias USA 267 ähnelt oder gleicht. NROL 45 schreibt man zu, das vierte Exemplar einer Topaz genannten Satellitenserie darzustellen. Die Raumfahrzeuge der Topaz-Serie bewegen sich auf rund 123 Grad gegen den Erdäquator geneigten, also retrograden Bahnen in Höhen zwischen 1.000 und 1.200 Kilometern. NROL 47 könnte auf eine Bahn mit einer geringeren Neigung und in größerer Höhe gebracht worden sein.

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• NROL-47 auf Delta IV von Vandenberg

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Ein Beitrag von Lars-C. Depka. Quelle: Department of Geology, University of Maryland, Center for Scientific Computation and Applied Mathematical Modeling, University of Maryland, Applied Physics Laboratory, Johns Hopkins University, Laurel.

Großflächige, ja sogar globale liquide Ozeane unter der Oberfläche weit entfernter Himmelskörper des äußeren Sonnensystems rücken in den letzten Jahren immer weiter in den Fokus der Wissenschaftsgemeinde. Was vor etwa 10 Jahren noch undenkbar schien, hat sich hinsichtlich einiger Einsmonde wie Enceladus oder Europa zur aktuellen Lehrmeinung verfestigt, oder ist im Falle des Titans Gegenstand aktueller Diskussionen. Nun scheint es, als könne die Grenze der möglichen unterirdischen Flüssigkeitsansammlungen in unserem Sonnensystem noch weiter nach Außen verschoben werden.
Langsam wird es ein wenig heller über dem Horizont und ein neuer Tag beginnt auf Triton, dem mit Abstand größten Mond des Neptuns. Es wird wieder ein kalter Tag auf dem 2.700 km großen Mond werden, genauso wie der vorherige. Und der davor. Genauso, wie jeder Tag, seit Triton seinen Orbit um den Gasriesen Neptun eingenommen hat. Sogar die Vulkane auf der Mondoberfläche speien gefrorene Gase anstelle heißer Magmen. Doch es gibt ernst zu nehmende Anzeichen dafür, dass sich unter der mit -235°C kältesten Oberfläche des Sonnensystems etwas Überraschendes verbergen könnte: Ein flüssiger Ozean.

Auf den ersten Blick unterscheidet Triton vermutlich nichts von vielen anderen Eismonden der kalten Außenbereiche des Sonnensystems. Eine strukturlose, öde Welt, die den äußersten Planeten umkreist. Doch Triton scheint anderes. Er umkreist Neptun auf einer retrograden, fast perfekt kreisförmigen, jedoch mit 156° stark gegenüber dem Äquator des Planeten geneigten Umlaufbahn, in einem mittleren Abstand von 354.759 Kilometern.

Als rechtläufig oder prograd (lat. pro für „vor“ oder „vorwärts“ und gradus für„Schritt“) bezeichnet man in der Astronomie Objekte, die in einem rotierenden System der Hauptrotationsrichtung folgen. Entgegengesetzt umlaufende bzw. rotierende Objekte bezeichnet man als rückläufig oder retrograd (lat. retro „zurück“, „rückwärts“). Im Sonnensystem gelten solche Objekte als rechtläufig, die, aus Richtung des Nordpols der Ekliptik gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn rotieren bzw. ihren Zentralkörper umlaufen.

Als Folge der Entstehung des Sonnensystems bewegen sich alle Planeten, Pluto und der Asteroidengürtel auf einem rechtläufigen Orbit. Die Rotation der meisten größeren Körper des Sonnensystems erfolgt ebenfalls in rechtläufigem Sinn. Triton ist der einzige große Mond des Sonnensystems mit retrograder Orientierung. Dieses ungewöhnliche Verhalten lässt sich nur damit erklären, dass Triton ursprünglich nicht um Neptun kreiste. Aus entstehungsdynamischen Gründen können sich Satelliten nicht in retrograden Orbits um ihre Mutterkörper bilden.

Triton muss sein Dasein also an einem anderen Ort begonnen haben, bevor er durch Neptun eingefangen und in seinen aktuellen Orbit gezwungen wurde. Wohl ähnlich wie Pluto ist Tritons Oberfläche zu 55 % mit gefrorenem Stickstoff, zu 15–35 % mit Wassereis und zu 10–20 % mit Trockeneis bedeckt. Zudem konnte ein 0,1 % Methan- und 0,05 % Kohlenmonoxideis-Anteil bestimmt werden. Die Ähnlichkeit legt hinsichtlich des Entstehungsgebietes eine gewisse Verwandtschaft mit Pluto nahe. Vermutlich handelt es sich bei Triton also auch um ein Objekt vom inneren Rand des Kuiper-Gürtels.

Der Ablauf der Einbindung Tritons als Mond war über die Jahre Thema unterschiedlicher Theorien. Heute nimmt man an, dass er während einer Begegnung von drei Objekten an Neptun gebunden wurde. In diesem Szenario war Triton das Objekt eines Doppelsystems, das die heftige Begegnung mit Neptun überstanden hatte. Ein solches Szenario ist durchaus vorstellbar, denn Binäre Objekte, also gravitative Verbindungen von zwei Körpern, sind unter transneptunischen Objekten oft anzutreffen. Es wird vermutet, dass diese Eigenschaften auf weit mehr als 10 % aller Objekte dort zutreffen. Die bekanntesten Vertreter der Paarkonstellationen bei Transneptunobjekten sind sicherlich Pluto und Charon.

Eingefangene Körper wie Triton starten ihre Existenz am neuen Ort in hoch elongierten (langgezogenen) bzw. exzentrischen Orbits. Durch gravitative Interaktionen und Gezeitenreibung mit ihrem assoziierten Planeten verlassen Objekte von Tritongröße allerdings in astronomisch kurzen Zeiträumen diese Bahnen und werden durch Energieverlust in einen zunehmend kreisrunden Orbit geschleppt. Und tatsächlich umkreist Triton Neptun auf einer fast perfekt kreisförmigen Umlaufbahn. Ein Einschleifungsprozess wie dieser setzt beträchtliche Energie frei, die den eingebremsten Körper aufheizt.

Modellrechnungen legen den Schluss nahe, dass das zu erwartende Energieniveau ausreichend gewesen sein muss, um Triton nicht nur oberflächennah, sondern tief bis in den Kernbereich des Mondes hinein zu erwärmen, bevor er wieder zu seinem jetzt beobachteten starren Stadium abkühlte. Darüber hinaus umläuft Triton seinen Planeten innerhalb eines kritischen Abstandes, wodurch er auch heute noch stark den Gezeitenkräften des Gasplaneten ausgesetzt ist. Da sich Triton Neptun weiter annähert, wird er nach Berechnungen in 100 Millionen Jahren die Roche-Grenze nach innen passieren und zerrissen werden, da die Gravitationskräfte, die den Mond zusammenhalten den dann immer höher anwachsenden Gezeitenkräften nicht mehr standhalten können. Seine Bestandteile werden schließlich ein größeres Ringsystem, ähnlich dem des Saturns, um Neptun bilden.

Weiter verfeinerte Modelle berücksichtigen die durch die Gezeitenreibung noch heute erzeugte Wärme, sowie die Zerfallsenergie, die beim radioaktiven Zerfall von instabilen Atomkernen im Kern des Mondes frei wird. Sie ist um einige Größenordnungen höher, als die Energie, die durch die Gezeitenkräfte beigesteuert wird. Alleine war sie aber nicht in der Lage, die äußeren Kernschichten des Mondes über die vergangenen 4,5 Mrd. Jahre vor dem Gefrieren zu bewahren.

Den kleinen aber entscheidenden Unterschied – so zeigen die verfeinerten Modelle – liefert dann tatsächlich die räumliche Nähe des Mondes zum Planeten, die erst die notwendige Gezeitenreibung ermöglicht und den Berechnungen zufolge so einen großen Teil des Eismantels in flüssigem Zustand hält. Der unterirdische Tritonozean benötigt für sein Überleben einen kreisrunden Orbit, der in einem Radius von etwa 350.000 km stabil bleibt.

Durch große Mengen Ammoniak, die im Ozean gelöst sind, wird der Gefrierpunkt des Wassers substantiell auf etwa -90°C herabgesetzt. Im Vergleich mit den doppelt so niedrigen Temperaturen der Kohlenwasserstoffseen auf Titan ein fast schon angenehmer Wert. Während die Gewässer auf Triton also die vermeintlich sonnenfernsten sind, sind sie doch noch längst nicht die kältesten.

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• Planet Neptun

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