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

Am 7. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:49 MESZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,43 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren bereits 218. Umlauf um den Ringplaneten beginnen.

Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von lediglich 0,3 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender untersucht werden. Außerdem passiert die Raumsonde auf dieser in der Äquatorebene des Saturn verlaufenden Flugbahn regelmäßig mehrere der inneren Saturnmonde in verhältnismäßig geringen Entfernungen.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses 18,9 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 217“ lautet, insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Teil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen zudem auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Den Höhepunkt des in Kürze beginnenden Saturnumlaufs stellt dabei ein für den 16. Juni 2015 vorgesehener dichter Vorbeiflug an dem Mond Dione dar.
Die ersten Beobachtungsziele: Titan und Saturn
Nur wenige Stunden nach dem Beginn dieses neuen Umlaufs um den Ringplaneten wird die ISS-Kamera auf den größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, gerichtet sein und diesen aus einer Entfernung von etwa 1,88 Millionen Kilometern abbilden. Unmittelbar darauf wird die Kamera direkt auf den Saturn ausgerichtet, um dort nach markanten Wolkenformationen Ausschau zu halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 14. Juni sind noch fünf weitere derartige ‚Wetter‘-Beobachtungen vorgesehen.

Der Mond Hyrrokkin
Am 10. Juni wird sich die ISS-Kamera schließlich auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – den Mond Hyrrokkin – richten. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,5 mag handelt es sich bei diesem nur etwa acht Kilometer durchmessenden und erst im Jahr 2006 entdeckten Mond um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser mehrere Stunden andauernden Kampagne soll Hyrrokkin aus einer Entfernung von etwa 14,7 Millionen Kilometern mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse noch besser als bisher bekannt ermitteln.

Astrometrische Beobachtungen
Für den 12. Juni sind diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. 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 Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Derartige Messungen sind außerdem dazu dienlich, um den exakten Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne soll am 14. Juni durchgeführt werden.

Weitere Monde
Ebenfalls noch am 14. Juni wird die ISS-Kamera dokumentieren, wie der Mond Enceladus vor der nördlichen Hemisphäre des Mondes Mimas vorbeizieht und diese dabei verdeckt. Die beiden Monde werden dabei 1,19 Millionen Kilometer beziehungsweise 1,46 Millionen Kilometer von der Raumsonde Cassini entfernt sein.

Für den folgenden Tag ist die Beobachtung eines weiteren äußeren Mondes – diesmal handelt es sich um den etwa 13 Kilometer durchmessenden Mond Tarvos – vorgesehen. Wie bereits einige Tage zuvor bei Hyrrokkin sollen auch hier Daten über die Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse gesammelt werden. Zum Zeitpunkt der mehrstündigen Beobachtungskampagne wird sich Tarvos in einer Entfernung von etwa 21,5 Millionen Kilometern zu Cassini befinden. Eine zweite Tarvos-Kampagne ist für die frühen Morgenstunden des 16. Juni eingeplant.

Zwischen diesen beiden Beobachtungssequenzen wird die ISS-Kamera jedoch zunächst auf den zweitgrößten Saturnmond – den 1.528 Kilometer durchmessenden Mond Rhea – gerichtet sein und zusammen mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (kurz „CIRS“) aus einer Entfernung von 220.000 Kilometern diverse Aufnahmen von dessen Oberfläche anfertigen.

Periapsis
Am 16. Juni 2015 wird Cassini schließlich um 14:44 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 218, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 188.520 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren. Bereits wenige Stunden zuvor – um 07:25 MESZ – wird die Raumsonde zudem den kleinen, inneren Mond Polydeuces mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von lediglich 34.744 Kilometern ‚überfliegen‘. Diese Gelegenheit soll genutzt werden, um die Oberfläche von Polydeuces mit dem ISS-Kamerasystem abzubilden. Aufgrund seines geringen Durchmessers von lediglich vier Kilometern wird Polydeuces auf diesen Fotos jedoch trotzt der dabei gegebenen relativ geringen Entfernung lediglich eine Fläche mit einen Durchmesser von etwa 14 Pixeln einnehmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Saturn soll das CIRS-Spektrometer zum Einsatz kommen. Mit den dabei zu gewinnenden Beobachtungsdaten soll erneut der Einfluss untersucht werden, welche die in den oberen Schichten der Saturnatmosphäre auftretenden Dunstschleier auf die in den tiefer gelegenen Schichten befindlichen Wolkenformationen ausüben. Diese CIRS-Messungen werden durch zusätzliche Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt.

Der Dione-Vorbeiflug D-4
Ebenfalls am 16. Juni steht zudem der Höhepunkt dieses 218. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 22:12 MESZ wird die Raumsonde den viertgrößten Saturnmond – den Mond Dione – im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 7,3 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 515,9 Kilometern passieren. Der am 21. März 1684 von dem italienischen Astronomen Giovanni Cassini entdeckte Mond Dione verfügt über einen mittleren Durchmesser von rund 1.123 Kilometern. Im Durchschnitt verläuft die Bahn von Dione in einer Entfernung von 377.420 Kilometern zum Saturn. Für einen Umlauf um den Ringplaneten benötigt der Mond etwa 2,7 Tage.

Die mit diesem mittlerweile vierten Vorbeiflug an Dione – das Manöver trägt deshalb die offizielle Bezeichnung „D-4“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung mit dem Einsatz des ISS-Kamerasystems. Die Kameras sollen dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche in einer hohen Auflösung abbilden. Diese Aufnahmen sollen den Planetologen dabei behilflich sein, die Entwicklungsgeschichte von Dione noch besser als bisher möglich zu beschreiben und Erkenntnisse über die Prozesse zu gewinnen, welche zu der Bildung der vielfältig gestalteten Oberfläche geführt haben.

Auf Diones Oberfläche sind sowohl Gebirgsketten als auch stark verkraterte Regionen und ausgedehnte, flache Ebenen mit nur wenigen Kratern vertreten. Die verkraterten Regionen weisen zahlreiche Impaktkrater mit Durchmessern von teilweise mehr als 100 Kilometern auf. In den Ebenen erreichen die Krater dagegen nur selten Durchmesser von mehr als 30 Kilometern. Diese unterschiedliche Kraterverteilung weist auf ein unterschiedliches Alter der Oberfläche von Dione hin. Bei einem der am 16. Juni abzubildenden Oberflächenbereiche handelt es sich um eine Region namens „Eurotas Chasmata“ – einem offenbar tektonisch deformierten Gebiet, welches über eine Ausdehnung von fast 1.000 Kilometern verfügt und das erstmals in den Jahren 1980 und 1981 durch die NASA-Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 dokumentiert wurde.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings durch den Einsatz des Radio Science Subsystems (kurz „RSS“) der Raumsonde Cassini dominiert. Mit einem Wert von 1,47 Gramm pro Kubikzentimeter weist Dione nach Enceladus und Titan die drittgrößte mittlere Dichte aller Saturnmonde auf. Dione besteht zwar größtenteils aus Eis, dürfte allerdings auch über einen signifikanten Anteil an Silikatgesteinen verfügen, welches etwa ein Drittel der Gesamtmasse des Mondes ausmacht.

Durch die RSS-Messungen soll entschlüsselt werden, ob diese Gesteine undifferenziert verteilt sind, oder ob sie sich – wie bei einem terrestrischen Planeten – in einem Gesteinskern konzentrieren. Entsprechende Informationen lassen sich aus der hochgenauen und durch das RSS-Experiment durchzuführenden Vermessung des Schwerkraftfeldes von Dione ableiten.

Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch die von Dione ausgehenden gravitativen Einflüsse zwar minimal, aber doch deutlich registrierbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale, welche Cassini während des Vorbeifluges konstant zur Erde aussenden wird, bemerkbar. Hierzu sendet Cassini im Bereich des S-Bandes eine hochstabile Trägerwelle in Richtung Erde aus, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt.

Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse von Dione und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den inneren Aufbau dieses Mondes getätigt werden. Neben der Beantwortung der Frage, ob Dione über einen regelrechten Kern verfügt, erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler durch das RSS-Experiment weitere Erkenntnisse über einen eventuell existierenden unterirdischen Ozean (Raumfahrer.net berichtete) sowie über Heterogenitäten und Massekonzentrationen in dessen Inneren.

Die über einen Zeitraum von fünf Stunden durchzuführende RSS-Kampagne wird etwa 2,5 Stunden vor der dichtesten Annäherung an Dione beginnen. Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die vier Meter durchmessende Hauptantenne der Raumsonde allerdings exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Nur so können die von Cassini abgesetzten Radiosignale von den Empfangsstationen des Deep Space Network (DSN) der NASA mit einer ausreichenden Präzision empfangen werden. Da die wissenschaftlichen Instrumente starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit während der Hauptphase dieses Vorbeifluges nicht möglich, Fotoaufnahmen von der Dione-Oberfläche durch die ISS-Kamera zu gewinnen.

Erst nach dem Abschluss der RSS-Messungen können somit neben der ISS-Kamera auch verschiedene Spektrometer ihre Beobachtungen von Dione fortsetzen. So soll dann zum Beispiel das CIRS-Instrument die ‚Nachtseite‘ von Dione abtasten und Temperaturmessungen durchführen. Hierdurch erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler Informationen über die Mechanismen des Wärmetransports und der Wärmeabgabe auf der Oberfläche von Dione, woraus sich auch Rückschlüsse über deren mineralogische Zusammensetzung ableiten lassen.

Nicht von den RSS-Messungen betroffen ist dagegen ein weiteres Instrument der Raumsonde – das Ion and Neutral Mass Spectrometer (kurz „INMS“). Dieses Spektrometer wird auch während der Phase der dichtesten Annäherung versuchen, Gasmoleküle zu detektieren, welche von Dione entweichen und die eine äußerst dünne und laut dem bisherigen Erkenntnisstand hauptsächlich aus Sauerstoff bestehenden Atmosphäre um diesen Mond bilden (Raumfahrer.net berichtete).

Der Abschluss des Orbits Nummer 218
Nach dem Abschluss des Dione-Vorbeifluges wird sich ISS-Kamera am 17. Juni erneut auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde – diesmal handelt es sich um den rund 32 Kilometer durchmessenden Mond Albiorix – richten und über mehrere Stunden hinweg zwecks der Bestimmung der Rotationsdauer aus einer Entfernung von etwa 20,5 Millionen Kilometern abbilden. Für den 18. und 19. Juni sind mehrere Beobachtungen des Mondes Titan vorgesehen, welcher sich dabei 1,3 Millionen Kilometer von Cassini entfernt befinden wird.

Ebenfalls am 19. Juni wird die ISS-Kamera zudem wieder auf den Saturn gerichtet sein und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (kurz „UVIS“), im Bereich des dortigen Südpols nach dort eventuell gerade auftretenden Polarlichtern Ausschau halten.

Die Untersuchung solcher durch die Aktivität der Sonne verursachten Leuchterscheinungen innerhalb der Atmosphäre eines von einem Magnetfeld umgebenen Planeten im äußeren Sonnensystem erlaubt Rückschlüsse auf die dort auftretenden Auswirkungen der Sonnenaktivität und ist zugleich von Bedeutung für die zukünftig zu erstellenden Vorhersagen des in der Umgebung unseres Heimatplaneten zu erwartenden Weltraumwetters.

Am 26. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 01:56 MESZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 218. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 219 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 7. Juli 2015 in einer Entfernung von diesmal rund 11.000 Kilometern passiert werden soll.

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 (Raumfahrer.net berichtete).

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Der Beitrag Raumsonde Cassini – Der Saturnumlauf Nummer 218 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 25 Januar 2015 erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 19:42 MEZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystem. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,4 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 213. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 19,1 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses erneut 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 212“ lautet, insgesamt 44 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt des jetzt beginnenden Saturnumlaufs stellt allerdings ein für den 12. Februar 2015 vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Das erste Beobachtungsziel: Der Saturn
Unmittelbar nach den Beginn des neuen Umlaufs wird die Telekamera des ISS-Experiments zusammen mit einem weiteren der Fernerkundungsinstrumente der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), den Saturn abbilden. Die im Rahmen dieser Kampagne gewonnenen Beobachtungsdaten dienen in erste Linie der Kalibrierung des CIRS-Instruments.

Von wissenschaftlicher Relevanz sind dagegen die für den 26. Januar vorgesehenen Fotoaufnahmen des Ringplaneten. Hierbei soll die Weitwinkelkamera den Saturn abbilden und dabei nach markanten Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum Ende des jetzt beginnenden Saturnumlaufs sind 14 weitere derartige Beobachtungen vorgesehen.

Kleinere Monde
Ebenfalls noch am 26. Januar sind zudem diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde geplant. 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 Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sollen am 4. Februar durchgeführt werden.

In der Nacht zum 27. Januar beginnt dann eine mehrstündige Beobachtungskampagne, welche einen der kleinen, äußeren Saturnmonde – den Mond Siarnaq – zum Ziel hat. Mit einer scheinbaren Helligkeit von 20,1 mag handelt es sich bei diesem rund 40 Kilometer durchmessenden Mond um ein sehr lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser knapp 13 Stunden andauernden Kampagne soll Siarnaq aus einer Entfernung von etwa 23,1 Millionen Kilometern mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse noch besser als bisher bestimmen. Die bisherige Messungen von Cassini führten zu dem Resultat, dass Siarnaq für eine vollständige Drehung um seine Rotationsachse einen Zeitraum von etwa zehn Stunden und 12 Minuten benötigt. Eine weitere Siarnaq-Beobachtungskampagne soll bereits am 3. Februar erfolgen.

Das Ringsystem des Saturn, Minimonde und der Titan
Am 7. Februar steht der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal die dort erkennbaren diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe abgebildet werden. Frühere Aufnahmen des ISS-Kamerasystems von Cassini führten zu dem Schluss, dass in erster Linie gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Form des F-Ringes gestalten.

Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich (Raumfahrer.net berichtete). Aus diesen Aufnahmen soll nach einer entsprechenden Bildbearbeitung eine kurze Videosequenz erstellt werden.

Am darauffolgenden Tag soll die ISS-Kamera dagegen zunächst auf den äußeren A-Ring des Saturn gerichtet werden. Im Rahmen dieser Beobachtungskampagne sollen erneut die hier befindlichen ‚Propellerstrukturen‘ dokumentiert werden. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine ‚Hohlräume‘ innerhalb des A-Rings, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige hundert Meter bis wenige Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden. Durch die anzufertigenden Aufnahmen des A-Ringes sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Ebenfalls für den 8. Februar ist zudem eine Beobachtung des Saturnmondes Titan vorgesehen. Aus einer Entfernung von etwa 2,46 Millionen Kilometern soll die Telekamera des ISS-Kameraexperiments hierbei die nördliche Heimsphäre dieses Mondes abbilden. Wie bereits zuvor bei den am 26. Januar erfolgten Saturn-Beobachtungen sollen auch im Rahmen dieser Kampagne diesmal in der Titanatmosphäre befindliche markanten Wolkenformationen dokumentiert werden, aus deren Beobachtung sich Rückschlüsse über die dort gegebenen Windverhältnisse ziehen lassen. Eine vergleichbare Beobachtungssequenz soll am 10. Februar aus einer Distanz von dann 1,77 Millionen Kilometern durchgeführt werden.

Einen Tag später kommt dann ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), zum Einsatz. Das VIMS wird dabei die nördliche Hemisphäre des Saturn abbilden, welche derzeit in einem zunehmenden Maß von dem Schatten ‚abgedunkelt‘ wird, den das Ringsystem des Saturn auf den Planeten ‚wirft‘. Diese Messungen sollen dazu dienen, die dort aktuell gegebenen Temperaturen zu ermitteln.

Zwischenzeitlich wird Cassini zudem am 31. Januar und am 9. Februar zwei Kurskorrekturmanöver durchführen. Diese jeweils nur kurzzeitig erfolgenden Aktivierungen der Triebwerke sind notwendig, damit die Raumsonde auch in den kommenden Wochen den für die erfolgreiche Absolvierung des vorgesehenen wissenschaftlichen Programms notwendigen Kurs innerhalb des Saturnsystems einnimmt.

Periapsis
Am 10. Februar 2015 wird Cassini schließlich um 18:17 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 213, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 355.200 Kilometern passieren.

Nur wenige Stunden zuvor – um 07:46 MEZ des gleichen Tages – wird die Raumsonde den mit einem Durchmesser von 1.528 Kilometern zweitgrößten Mond des Saturn – den Mond Rhea – im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 46.943 Kilometern passieren. Während der Phase der Annäherung an Rhea soll die ISS-Kamera bei zwei Beobachtungssequenzen aus Entfernungen von 78.400 beziehungsweise 53.700 Kilometern diverse Aufnahmen der Rhea-Oberfläche anfertigen. Die am höchsten aufgelösten Bilder werden dabei über eine Auflösung von 305 Metern pro Pixel verfügen.

Am 11. Februar steht der D-Ring – der innerste der Hauptringe des Saturn-Ringsystems – auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Cassini wird während der letzten Monate der Mission im Jahr 2017 die Gelegenheit erhalten, speziell diesen Ring ausführlich und aus kürzester Distanz zu studieren (Raumfahrer.net berichtete). Durch die für den 11. Februar vorgesehenen Untersuchungen soll unter anderem die Partikeldichte im Bereich des inneren D-Rings ermittelt werden – eine Information, welche für den sicheren Betrieb der Raumsonde im Jahr 2017 von essentieller Bedeutung sein wird.

Der Titan-Vorbeiflug T-109
Am 12. Februar steht dann der Höhepunkt dieses 213. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 18:08 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 1.200 Kilometern passieren. Die mit diesem mittlerweile 110. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-109“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung. Neben dem ISS-Kamerasystem sollen dabei in erster Linie das VIMS-Instrument und ein weiteres Spektrometer, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), genutzt werden, um die Oberfläche und die Atmosphäre des Titan zu untersuchen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird dann auch das VIMS die wissenschaftlichen Beobachtungen dominieren. Das Instrument soll dabei unter anderem verschiedene Oberflächenstrukturen wie die Umgebung des Sinlap-Impaktkraters in der östlichen Fensal-Region und die im Bereich des Titan-Nordpols gelegenen, mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten SeenBolsena Lacus und Punga Mare abbilden.

Das VIMS wird auch in den Stunden nach dem Flyby aktiv sein. Zusammen mit den Instrumenten UVIS und CIRS sollen hierbei speziell Temperaturdaten von der Nachtseite des größten Saturnmondes gesammelt werden. Weitere Datensätze sollen Informationen über die chemische Zusammensetzung der Titanatmosphäre liefern und Reflektionen des Sonnenlichts zeigen, welches sich an den Oberflächen der bisher rund 400 auf dem Titan entdeckten Seen spiegelt.

Der Abschluss des Orbits 213
Nach dem Abschluss der Titan-Kampagne wird Cassini am 15. Februar ein weiteres Kurskorrekturmanöver durchführen. Außerdem wird sich die ISS-Kamera an diesem Tag auf die Cassini-Teilung richten und einen Teilbereich dieser etwa 4.800 Kilometer durchmessenden ‚Lücke‘ zwischen den Hauptringen „A“ und „B“ abbilden.

Am 18. Februar soll die ISS-Kamera dann zusammen mit dem UVIS-Spektrometer eine Sternbedeckungen dokumentieren. Hierbei wird der im Sternbild Orion gelegene Stern Kappa Orionis von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve des Sterns erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche Kappa Orionis bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle minimale Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche erst kürzlich durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch ‚Einschläge‘ von Meteoroiden verursacht wurden.

Am 22. und 23. Februar steht dann schließlich mit dem Mond Loge ein weiterer der kleinen, äußeren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm. Aus einer Entfernung von etwa 18,6 Millionen Kilometern soll auch bei diesem lediglich sechs Kilometer durchmessenden Mond im Rahmen einer 36 Stunden andauernden Beobachtungskampagne in Verbindung mit früheren Beobachtungsdaten dessen Rotationsdauer ermittelt werden.

Am 26. Februar 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 18:15 MEZ in einer Entfernung von rund 3,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 213. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 214 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 16. März 2015 in einer Entfernung von dann rund 2.300 Kilometern erneut passiert werden soll.

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 (Raumfahrer.net berichtete).

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• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.

Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von nahezu 3,5 Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um den Saturn ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Planeten mittlerweile 206 mal umkreist und dabei weitere mehr als drei Milliarden Kilometer zurückgelegt. Am morgigen Tag, dem 2. Juli 2014, wird Cassini um 08:52 MESZ 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 2,92 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren 207. Umlauf um den Ringplaneten.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während dieses 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 206“ lautet, insgesamt 54 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 20. Juli vorgesehener Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Wetterbeobachtungen auf Titan und Saturn
Der Titan wird dann auch lediglich eine Stunde nach dem Beginn des neuen Orbits das erste Ziel für die ISS-Kamera darstellen. Aus einer Distanz von 3,89 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre über der nördlichen Titan-Hemisphäre abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der dichten Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ‚Sturmbeobachtungskampagne‘ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ‚Großwetterlage‘ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete). Mit der gleichen Zielsetzung ist ebenfalls noch für den 2. Juli eine Beobachtung der Saturnatmosphäre angesetzt. Vergleichbare Saturn-Beobachtungen aus größeren Entfernungen sollen dann bis zum 2. August insgesamt 14 mal wiederholt werden.

Diverse Monde…

Am 6. Juli steht ein Teilbereich des G-Ringes des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Dieser anscheinend hauptsächlich aus feinen Staubpartikeln bestehende Ring wird aus Material gespeist, welches durch die Einschläge von Mikrometeoriten von der Oberfläche des erst im Jahr 2008 auf Cassini-Aufnahmen entdeckten und lediglich rund 600 Meter durchmessenden Mondes Aegaeon stammt.

Anschließend soll der lediglich etwa 1,8 Kilometer durchmessende Mond Anthe und ein in der unmittelbaren Umgebung verlaufender „Ringbogen“ fotografisch dokumentiert werden. Diese ringähnliche Struktur bildet keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter diesem Mond. Sehr wahrscheinlich wird dieser nur sehr lichtschwache Teil-Ring ebenfalls durch Staubpartikel und Eis gebildet, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberfläche des Mondes Anthe in das umgebende Weltall befördert wird.

Den 7. und 8. Juli wird die ISS-Kamera damit verbringen, um über einen Zeitraum von 24 Stunden den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq mehrfach aus einer Distanz von rund 14,9 Millionen Kilometern abzubilden. In Kombination mit den bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll hierdurch die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, die Form und Gestalt dieses lediglich rund 16 Kilometer durchmessenden Mondes zu bestimmen. Des weiteren soll mit den geplanten Aufnahmen auch die Farbe von dessen Oberfläche bestimmt werden, was wiederum Rückschlüsse über deren chemische und mineralogische Zusammensetzung ermöglicht.

Für den 13. Juli sind erneut diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. 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. Weitere astrometrische Beobachtungen werden am 25. Juli erfolgen.

Zuvor stehen jedoch am 14. Juli die Monde Tethys und Rhea auf dem Beobachtungsprogramm. Auf den vorgesehenen Aufnahmen wird zu sehen sein, wie verschiedene kleinere Monde vor diesen 1.065 beziehungsweise 1.530 Kilometer durchmessenden Monden vorbeiziehen. Auch aus diesen Aufnahmen lassen sich astrometrische Informationen ableiten.

… und Ringe
Weitere Beobachtungen an diesem Tag werden dagegen das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Aus den gewonnenen Aufnahmen soll unter anderem eine kurze Videosequenz des D-Ringes erstellt werden.

Am 16. Juli wird die ISS-Kamera Teilbereiche des äußeren A-Ringes des Saturn abbilden. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden. Durch die anzufertigenden Aufnahmen des A-Ringes sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Bei weiteren Beobachtungen der Saturnringe wird in den folgenden Stunden neben der ISS-Kamera auch eines der Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), eingesetzt. Das VIMS wird am 16., 17. und 25. Juli zudem auch drei Sternbedeckungen dokumentieren. Hierbei werden die Sterne Wega und R Lyrae – beide im Sternbild Leier (lateinischer Name Lyra) gelegen – sowie L2 Puppis (Achterdeck des Schiffs) von Teilen des Ringsystems bedeckt.

Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche die Sterne bei diesen Okkultationen bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche erst kürzlich durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch ‚Einschläge‘ von Meteoroiden verursacht wurden.

Die am 17. und 18. Juli zu gewinnenden Aufnahmen des B-Ringes und der im äußeren A-Ring gelegenen Encke-Teilung sollen ebenfalls zu kurzen Videosequenzen zusammengefügt werden. Am 18. Juli wird Cassini schließlich um 07:26 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 207, erreichen und den Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 839.900 Kilometern passieren.

Der Titan-Vorbeiflug T-103
Zwei Tage später, am 20. Juli 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 207. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 12:41 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 5.103,2 Kilometern passieren. Die mit diesem 104. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-103“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung mit diversen Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei zunächst mit verschiedenen Spektralfiltern die südliche Titanhemisphäre abbilden wird.

Unterstützt wird das Kamerasystem hierbei durch ein weiteres Instrument – das Composite Infrared Spectrometer (CIRS). Das Ziel der im mittleren Infrarotbereich durchzuführenden CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt auf der Oberfläche und in der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln und – in Kombination mit den zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Daten – zu einem Temperaturprofil zusammenzufügen. Durch dieses Profil sollen letztendlich die Temperaturveränderungen dokumentiert werden, welche sich durch den gegenwärtig erfolgenden Wechsel der Jahreszeiten – auf der nördlichen Titanhemisphäre geht der Frühling gerade in den Sommer über – ergeben.

Mit zunehmender Annäherung an den Mond wird die ISS-Kamera ein globales Mosaik der zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Titanoberfläche anfertigen. Die entsprechenden Aufnahmen sollen dabei eine Auflösung von etwa 1,5 Kilometern pro Pixel erreichen. Des weiteren soll erneut das VIMS eingesetzt werden, um ebenfalls die Atmosphäre und die Oberfläche des Titan zu dokumentieren.

Ebenfalls noch während der Annäherungsphase kommt ein weiteres Spektrometer, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), zum Einsatz. Dieses Instrument soll dokumentieren, wie der Stern Achernar, der Hauptstern des Sternbildes Eridanus, langsam von der ausgedehnten Atmosphäre des Titan verdeckt wird. Das UVIS wird durch die Beobachtung dieser Okkultation in der Lage sein, ein hochaufgelöstes Profil der Verteilung von Kohlenwasserstoffverbindungen und Staubschichten in der Titanatmosphäre zu erstellen und Informationen über die vorherrschenden Temperaturen und Druckverhältnisse bis hinunter zu einer Höhe von etwa 200 Kilometern über der Oberfläche zu liefern. Die geringe Geschwindigkeit, mit der die Titanatmosphäre von Cassini aus betrachtet vor dem Stern vorbeizieht, wird dabei eine hohe Auflösung und Qualität der zu gewinnenden Daten gewährleisten.

Während der Phase der dichtesten Annäherung sollen diese Messungen wiederholt werden. Allerdings wird es sich bei dem Stern, der dabei von dem Titan bedeckt wird, nicht um einen viele Lichtjahre entfernten ‚Fixstern‘, sondern um das Zentralgestirn unseres Sonnensystems handeln. Noch vor dem Beginn dieser ‚Sonnenbedeckung‘ sollen die Bereiche der Titanatmosphäre, welche dann das Sonnenlicht ‚dimmen‘ werden, zu Vergleichszwecken mit den im fernen und im extremen Ultraviolettbereich arbeitenden Kanälen des UVIS abgetastet werden.

Im Anschluss an diese Messungen werden zwecks des Studiums der Titanatmosphäre weitere Messungen durch das UVIS erfolgen. Außerdem wird die ISS-Kamera bis zum 22. Juli den Titan mehrfach aus unterschiedlichen Entfernungen abbilden und dabei weitere Daten über die Wolkenbewegungen über der nördlichen Hemisphäre sammeln.

Erneut Ringe und Monde
Am 25. Juli wird die ISS-Kamera eine radiale Erfassung der Saturnringe durchführen. Durch die Verwendung verschiedener Filter kann das Ringsystem dabei im Farbe wiedergegeben werden. Im Vergleich zu entsprechenden früheren Aufnahmen werden die Ringe dabei aufgrund der zu diesem Zeitpunkt gegebenen hohen Inklination der Raumsonde von 48 Grad aus einer ‚größeren Höhe‘ erkennbar sein. Trotz der großen Entfernung zu den Ringen werden die Aufnahmen zudem über eine höhere Auflösung verfügen.

Am 26. und 28. Juli steht der kleine, äußere Mond Ijiraq auf dem Beobachtungsprogramm. Außer dessen Durchmesser von etwa 12 Kilometern, den Daten seiner Umlaufbahn und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Herbst 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Durch die Beobachtungskampagne, welche aus einer Entfernung von etwa 11,2 Millionen Kilometern erfolgen wird, sollen anhand der Variationen in der sich aus diesen Beobachtungen ergebenden Lichtkurven Informationen über die Position von dessen Polen, die Ausrichtung der Rotationsachse und die Dauer der Rotationsperiode gewonnen werden. Ebenfalls noch am 28. Juli und dann nochmals am 2. August wird sich die ISS-Kamera erneut auf den Titan richten und dort befindliche Wolkenformationen dokumentieren.

Am 3. August 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 08:57 MESZ in einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 207. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 208 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie der Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 21. August 2014 in einer Entfernung von dann lediglich 964 Kilometern erneut passiert werden soll.

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: Der Saturnumlauf Nummer 207 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Vor wenigen Stunden hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 04:13 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreicht. 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 mittlerweile 185. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn 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 185 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 184“ – insgesamt 18 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Beobachtungen wird am 18. März erfolgen und den Saturn zum Ziel haben. Durch die hierbei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen.

Direkt im Anschluss an diese Beobachtungssequenz sollen dann 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 jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern.

Am 19. März wird schließlich das Ringsystem des Saturn in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses rücken. Zuerst sollen dabei die Speichenformationen im B-Ring des Saturn mit der WAC-Kamera abgebildet werden. 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 Phänomen 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.

Auch für die Entstehung dieser elektrischen Aufladungen gibt es einen Erklärungsansatz. In der Saturnatmosphäre auftretende Gewitter ziehen demzufolge zumindestens zeitweise nach außen gerichtete elektrische Entladungen nach sich, welche dabei zehntausendfach stärker ausfallen als die bei irdischen Gewittern auftretenden Blitze.

Zu solchen nach außen gerichteten Entladungen – so genannten Sprites – kommt es auch bei irdischen Gewittern. Während die meisten Blitze zu Entladungen zwischen Wolken und der „Oberfläche“ des Gasplaneten führen, können aus dem Weltall einfallende, hochenergetische Partikel eine in die Höhe gerichtete Entladung auslösen. Dabei „schießen“ Ströme von Elektronen in den Weltraum und laden die dort befindlichen Staubteilchen des B-Ringes elektrostatisch auf.

Anschließend soll der äußere Bereich des A-Ringes durch die ISS-Kamera abgebildet werden. Mit den geplanten Aufnahmen sollen zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ in diesem Ring dokumentiert werden. Bei diesen entfernt an Flugzeugpropeller erinnernden, lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringes, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannter Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete über den bei der Entstehung solcher „Propellerstrukturen“ zugrunde liegenden Prozess). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Am 22. März wird Cassini um 03:46 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 185, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 424.600 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Während der Annäherung an den Saturn wird sich das Hauptaugenmerk der an der Mission beteiligten Wissenschaftler auf das Magnetfeld des Ringplaneten konzentrieren.

In Zusammenarbeit mit einem der Spektrometer der Raumsonde, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), soll die ISS-Kamera hierbei die Südpolregion des Saturn abbilden. Neben der Suche nach Polarlichtern dienen diese Beobachtungen dazu, die Rotationsperiode des Saturn-Magnetfeldes näher zu bestimmen. Zusätzlich sollen markante Wolkenformationen und das direkt über dem Nordpol gelegene Nordpol-Hexagon abgebildet werden.

Am 28. März 2013 wird Cassini schließlich um 03:17 MEZ in einer Entfernung von rund 1,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 185. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 186 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn vorgesehen. Zusätzlich wird am 5. April ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Saturnmond Titan erfolgen. Dieser 5.150 Kilometer durchmessende Mond soll dabei in einer Distanz von rund 1.400 Kilometern passiert und erneut mit verschiedenen Instrumenten untersucht werden.

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: Der Saturnorbit Nummer 185 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

In den Morgenstunden des heutigen Tages hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 05:02 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreicht. 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 mittlerweile 184. Umlauf um den Ringplaneten.

Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noch über eine Inklination von 57,1 Grad. Diese Bahnneigung wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern letztendlich bis zum März 2015 ermöglichen, speziell die Polarregionen des Saturn und des größten Mondes innerhalb des Saturnsystems, des etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Mondes Titan, im Detail abzubilden und zu untersuchen. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate in seiner „Gesamtheit“ erfasst werden können.

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 184 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 183“ – insgesamt 29 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Beobachtungen erfolgt bereits am heutigen Tag und wird den Saturn zum Ziel haben. Durch die hierbei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen.

Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz sollen dann 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 jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Weitere astrometrische Beobachtungen sind für den 6. und den 13. März vorgesehen. Die dazu vorgesehenen Fotoaufnahmen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können.

Bis zum 7. März wird die ISS-Kamera dann mehrfach Teile des Ringsystems des Saturn abbilden. Hierbei sollen die diversen dort befindlichen Kanäle, Speichen, Mini-Jets und Propellerformationen abgebildet werden, welche durch die gravitativen Einflüsse von kleineren Monden und in die Ringe eingebetteten Moonlets sowie durch eine Interaktion mit der Saturnatmosphäre hervorgerufen werden.

Am 8. und 9. März wird sich die ISS-Kamera schließlich auf den kleinen, äußeren Saturnmond Hyrrokkin richten. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von rund acht Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2004 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll den Mond über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 10 Millionen Kilometern mehrfach abgebildet.

Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes 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.

Ebenfalls am 9. März wird die Raumsonde Cassini schließlich im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges um 19:17 MEZ den zweitgrößten der Saturnmonde, den etwa 1.530 Kilometer durchmessenden Mond Rhea, in einer Entfernung von 997 Kilometern und mit einer Geschwindigkeit von 9,3 Kilometern pro Sekunde passieren. Während der Annäherungsphase soll die ISS-Kamera dazu eingesetzt werden, um die Oberfläche von Rhea abzubilden. Zusätzlich soll eines der Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) eine Temperaturkarte von der Südpolregion des Mondes erstellen.

Unmittelbar vor dem Zeitpunkt der dichtesten Annäherung an den Mond soll dann das Radio Science Subsystem (RSS) der Raumsonde für nähere Untersuchungen eingesetzt werden. Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch die von Rhea ausgehenden gravitativen Einflüsse minimal von der vorausberechneten Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichungen machen sich in einem von Cassini ausgestrahlten und von den Stationen des Deep Space Network (DSN) der NASA zu empfangenden Radiosignal durch eine Dopplerverschiebung bemerkbar. Durch die RSS-Vermessungen des Gravitationsfeldes von Rhea sollen nähere Informationen über den Aufbau und die innere Struktur dieses zweitgrößten Saturnmondes gewonnen werden. Speziell erhoffen sich die Wissenschaftler durch das RSS-Experiment weitere Erkenntnisse über eventuell existierende Heterogenitäten und Massekonzentrationen im Inneren von Rhea.

Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die für die Kommunikation mit dem DSN genutzte, vier Meter durchmessende HG-Antenne der Raumsonde allerdings exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Da die wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit in dieser Phase des Vorbeifluges nicht möglich, Aufnahmen des Mondes durch die ISS-Kamera zu gewinnen. Nach dem Abschluss der RSS-Kampagne wird die Kamera jedoch wieder dazu eingesetzt, um weitere Aufnahmen anzufertigen. Hierbei sollen im Bereich der Nordpolregion Auflösungen von bis zu 18 Metern pro Pixel erreicht werden.

Wenige Stunden nach der Passage von Rhea wird Cassini schließlich am 10. März um 04:40 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 184, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 424.310 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden.

Für die folgenden Tage sind weitere Beobachtungskampagnen vorgesehen, welche neben dem Mond Anthe – hierbei soll der diesen Mond umgebende Staubring im Rahmen einer mehrstündigen Beobachtungskampagne eingehend abgebildet werden – auch den Mond Titan zum Ziel haben. Aus Entfernungen von bis zu 2,6 Millionen Kilometern soll hier nach Wolkenformationen in dessen Atmosphäre gesucht werden. Wie bei der Beobachtung der Saturnatmosphäre dienen die vorgesehenen Abbildungen dazu, um Informationen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten zu gewinnen.

Am 16. März 2013 wird Cassini schließlich um 04:13 MEZ in einer Entfernung von rund 1,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 184. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 185 sind erneut diverse 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 184 hat begonnen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am heutigen 19. März 2012 hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 00:55 MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum Saturn, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,37 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 164. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde wird sich bis zum 22. Mai 2012 auch weiterhin auf einer Orbitbahn bewegen, welche fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie den Umlaufbahnen der größeren Saturnmonde verläuft.

Diese gegenwärtige 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 der entsprechenden Aufnahmen 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 ohne weitere Kurskorrekturen zu nähern.

Wie bereits die vorherigen Umläufe wird auch der jetzt begonnene Orbit, er trägt die Bezeichnung „Rev 163“, von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in erster Linie dazu genutzt werden, um den Ringplaneten und dessen größere, innere Monde 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), mittlerweile aber immer mehr an Stärke verliert. Außerdem sind verschiedene Beobachtungen der Monde Enceladus, Janus und Dione vorgesehen.

Die ISS-Kamera nahm ihren wissenschaftlichen Betrieb während des jetzigen Orbits bereits am heutigen Tag auf. Das Ziel der heutigen Beobachtung war die nördliche Saturnhemisphäre und das dort befindliche Sturmgebiet. Bis zum 3. April sind insgesamt 16 solcher jeweils nur wenige Minuten andauernde Beobachtungssequenzen vorgesehen, mit denen die aktuelle Ausdehnung und Entwicklung des Sturmgebietes dokumentiert werden soll.

Ebenfalls am heutigen Tag wurden zudem mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet. 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 angefertigten Aufnahmen der Monde Calypso, Helene, Methone, Anthe, Epimetheus und Pandora besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen wurden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden konnten. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sind für den 23. und 24. März sowie für den 3. April vorgesehen.

Am 20. März wird der größte Begleiter des Saturn, der 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan, in den Fokus der ISS-Kamera rücken. Das Ziel der Beobachtung, welche aus einer Entfernung von etwa 1,32 Millionen Kilometern erfolgen wird, besteht in der Dokumentation der oberen Atmosphärenschichten des Titan und der eventuell zu diesem Zeitpunkt dort befindlichen Wolkenstrukturen.

Am 21. März wird Cassini die Suche nach weiteren bisher noch nicht entdeckten Saturnmonden fortsetzen. Zu diesem Zweck soll die ISS-Kamera an diesem Tag die Region um den Lagrange-Punkt L4 des Mondes Titan abbilden.

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 L4 bei Titan dient der Suche nach einem oder mehreren eventuell dort befindlichen und bisher noch unentdeckten weiteren Begleiter des Ringplaneten. Am 26. März soll mit der gleichen Zielsetzung auch der Lagrange-Punkt L5 des Titan abgebildet werden.

Am 27. März wird Cassini um 23:32 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des 164. Orbits, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 135.950 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits wenige Stunden zuvor erfolgt ein dichter Vorbeiflug an dem Saturnmond Enceladus, welcher um 20:30 MESZ in einer Entfernung von lediglich 74 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 7,5 Kilometern pro Sekunde passiert werden wird.

Während der Annäherungsphase soll die ISS-Kamera aktiviert werden, um die südliche Hemisphäre des Mondes aus Entfernungen von 335.000 Kilometern bis hin zu 113.500 Kilometern abzubilden. Die Kamera soll hierbei speziell dazu eingesetzt werden, um die von der Südpolregion ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abzubilden. Neben der Suche nach weiteren Plumes soll dabei eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen untersucht werden.

Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz soll ein weiteres wissenschaftliches Instrument von Cassini, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), die zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchtete Nachtseite des Mondes im mittleren und fernen Infrarotbereich abbilden und Temperaturvariationen auf der Mondoberfläche analysieren. Während der zwei Stunden um die dichteste Annäherung an Enceladus soll schließlich ein weiteres Spektrometer, das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), dazu eingesetzt werden, um die Zusammensetzung der von der Südpolregion ausgehenden Plumes zu untersuchen.
Die Flugbahn der Raumsonde wird während des Vorbeifluges entlang der Region „Baghdad Sulcus“, einem der vier „Tigerstreifen“ im Bereich der Südpolregion – den Austrittsregionen der Enceladus-Geysire – erfolgen. Durch den Flugverlauf wird es dem INMS-Spektrometer möglich sein, die einzelnen im Bereich des Baghdad Sulcus gelegene Auswurfzonen aufzulösen und dabei im Detail zu untersuchen.

Während der Abflugphase der Raumsonde soll schließlich erneut die ISS-Kamera auf den Mond ausgerichtet werden und ein aus mehreren Einzelaufnahmen bestehendes Mosaik der Mondoberfläche aufnehmen.

Noch am gleichen Tag wird sich Cassini um 23:34 MESZ dem kleineren, lediglich rund 179 Kilometer durchmessenden Saturnmond Janus im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges bis auf eine Entfernung von 43.851 Kilometern nähern. Für diesen Vorbeiflug sind insgesamt 29 Aufnahmen der NAC-Kamera vorgesehen, welche hierbei verschiedene der zur Verfügung stehenden Filtersysteme einsetzen wird. Am 28. März erfolgt zudem um 07:07 MESZ ein ebenfalls nicht zielgerichteter Vorbeiflug an dem Mond Dione. Aus einer Entfernung von rund 44.000 Kilometern soll die ISS-Kamera auch hier ein aus diversen Einzelaufnahmen bestehendes Oberflächenmosaik erstellen.

Für die folgenden Tage sind zudem verschiedene Beobachtungssequenzen vorgesehen, welche speziell die Monde Titan und Rhea zum Ziel haben sollen. Neben diesen beiden größten Monden des Saturn werden bei diesen Gelegenheiten auch verschiedene weitere Saturnmonde in den Aufnahmebereich der Kamera gelangen.

Am 3. April soll die ISS-Kamera schließlich auf den Mond Thrymr ausgerichtet werden, um diesen aus einer Entfernung von rund 10,3 Millionen Kilometern über einen Zeitraum von neun 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.

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.

Für den 5. April ist eine Beobachtung des G-Ringes des Saturn vorgesehen, welcher bei dieser Gelegenheit durch die ISS-Kamera und das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) abgebildet werden soll. Cassini wird nur wenige Stunden später um 21:17 MESZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 164. Orbit um den Ringplaneten beenden. Während des damit beginnenden Orbits Nummer 165 wird am 14. April ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Enceladus erfolgen. Enceladus wird dabei erneut in einer Distanz von lediglich rund 74 Kilometern überfolgen werden. Außerdem erfolgt am 15. April in einer Entfernung von etwas über 9.000 Kilometern ein nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Tethys.

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 Cassinis Saturnorbit Nummer 164 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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