Autor: Star-Light.

Neptun ist von der Sonne aus gesehen der äußerste Planet unseres Sonnensystems. Sein Name stammt vom römischen Gott des Meeres und der Fließgewässer. Seine Existenz wurde bereits lange bevor ihn ein Astronom durch ein Fernrohr sah vermutet.

Durch die Beobachtung von Bahnstörungen der Uranus Bahn kam der französische Astronom Urbain Jean Joseph Leverrier zu dem Schluss, dass es einen weiteren Planeten geben müsse. Gottfried Galle sah Neptun schließlich an der berechneten Position am 23. September 1846 durch sein Teleskop. Neptun hat eine geneigte Achse etwa wie die Erde und damit Jahreszeiten, die aber rund 40 Erdjahre dauern. Er ähnelt am meisten Uranus und wird wie er als Eisriese bezeichnet, obwohl er wärmer als Uranus ist.

Beiden gemeinsam ist auch ein fester Kern im Inneren. Im Gegensatz zur Uranus hat Neptun eine viel aufregendere Atmosphäre mit Wetterphänomenen, wie einem Sturmsystem mit 2100 km/h Windgeschwindigkeit, das Voyager 2 bei seinem Vorbeiflug im August 1989 beobachtete. Auch hier ist die Voyager Sonde bisher der einzige Besucher. 13 Monde wurden entdeckt, von denen Triton der mit Abstand größte ist. Ebenfalls ist ein Ringsystem aus 5 Ringen nachgewiesen worden.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im Neptune Fact Sheet zusammengestellt

Der Beitrag Lexikon: Planet Neptun erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2014.

Jenseits der Umlaufbahn des Neptuns, des äußersten Planeten unseres Sonnensystem, erstreckt sich in einer Entfernung von etwa 30 bis 50 Astronomischen Einheiten zur Sonne – dies entspricht in etwa 4,5 bis 7,5 Milliarden Kilometern – der aus vermutlich mehreren zehntausend Objekten bestehende Kuipergürtel. Etwas näher an der Sonne – zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Saturn und Uranus – zieht der bereits am 15. Februar 1997 entdeckte Asteroid (10199) Chariklo seine Bahn.

Am 3. Juni 2013 bedeckte dieses als Zentaur klassifiziertes Mitglied unseres Sonnensystems den Stern UCAC4 248-108672. Diese als Sternbedeckung oder auch ‚Okkultation‘ bezeichnete astronomische Konstellation wurde von Astronomen genutzt, um (10199) Chariklo eingehender zu untersuchen. Bei der Auswertung der dabei gesammelten Daten stellte sich heraus, das Chariklo von einem aus zwei Einzelringen bestehenden Ringsystem umgeben ist.

In den folgenden Monaten haben mehrere Teams von Astronomen weitere Daten über Chariklo gesammelt und dabei unter anderem auch diverse Aufnahmen und Datensätze ausgewertet, welche bereits vor der Entdeckung des Ringsystems angefertigt wurden. Durch diese Daten konnten jetzt weitere Aussagen über die Größe des Asteroiden und über die Ausdehnung des Ringsystems sowie über deren Beschaffenheit und Zusammensetzung getätigt werden.

Aktuelle Forschungsarbeiten
Hierbei zeigte sich, dass die zuvor veröffentlichten Angaben über den Durchmesser des Asteroiden von 258 Kilometern sowie über die Entfernung, in der die beiden Ringe diesen umlaufen, im Wesentlichen zutreffen. Der innere Ring befindet sich demzufolge im Mittel etwa 391 Kilometer von dem Asteroiden entfernt und verfügt über eine Ausdehnung von 6,6 Kilometern. Der äußere, lediglich 3,4 Kilometer breite Ring, ist dagegen 405 Kilometer von der Oberfläche platziert. Zwischen den beiden Ringen befindet sich eine deutlich ausgeprägte Lücke mit einer Ausdehnung von 8,7 Kilometern.

Im Rahmen verschiedener spektroskopischer Analysen stellte sich zudem heraus, dass sich die Oberfläche von Chariklo zu etwa 60 Prozent aus Kohlenstoffverbindungen, zu rund 30 Prozent aus Silikaten und zu weiteren zehn Prozent aus organischen Bestandteilen zusammensetzt. Hinweise für Wassereis konnten dagegen auf der Asteroidenoberfläche nicht gefunden werden. Die Ringe scheinen dagegen zu einem erheblichen Anteil – vermutet werden bis zu 20 Prozent – aus Wassereis zu bestehen. Silikate sind mit 40 bis 70 Prozent vertreten und auch Kohlenstoffverbindungen kommen zumindestens in geringen Mengen vor.

Ebenfalls interessant sind die Entdeckungen bezüglich der Entstehung der Einzelringe und der acht Kilometer breiten Lücke, welche diese voneinander trennt. Für die Entstehung der Ringe, so Felipe Braga-Ribas – einer der an den aktuellen Untersuchungen beteiligten Astronomen – kommen mehrere Szenarien in Frage, die jedoch alle das zumindestens kurzzeitige Vorhandensein einer den Asteroiden umgebenden Staubscheibe voraussetzen.

Für die Entstehung dieser Scheibe könnten wiederum permanente Einschläge von Meteoriten auf die Oberfläche von Chariklo verantwortlich gewesen sein, durch die Material von dessen Oberfläche in das umgebende All befördert wurde. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Kollision von zwei Monden, welche des Asteroiden in der Vergangenheit umrundet haben oder in einer früheren kometaren Aktivität, durch die Chariklo ebenfalls Material in das umgebende Weltall abgegeben haben könnte.

Verschiedene Computersimulationen führten zudem zu dem Ergebnis, dass die Lücke zwischen den beiden Ringen sich eigentlich immer weiter ausbreiten müsste. Dies sollte zur Folge haben, dass der äußere Ring sich innerhalb von wenigen tausend Jahren auflöst. Es scheint jedoch so, dass die aktuell zu beobachtende Konfiguration dadurch zu erklären ist, dass sich innerhalb dieser Lücke einer oder vielleicht sogar mehrere kleine, nur kilometergroße Monde befinden, welche dabei als eine Art Schäfermonde fungieren und dem Ringsystem eine gewisse Stabilität verleihen.

Zukünftige Untersuchungen
In Zukunft soll die Analyse der bisherigen Daten fortgesetzt werden. Zudem werden weitere Sternbedeckungen genutzt, um das bisher zur Verfügung stehende Datenmaterial zu verbessern und zu ergänzen. Dabei sollen auch weitere Informationen bezüglich der Größe und der Form des Asteroiden sowie über dessen Rotationsperiode und die Ausrichtung der Rotationsachse gewonnen werden. Alleine in diesem Jahr konnten drei weitere Stenbedeckungen beobachtet werden, bei denen unter anderem die Existenz des Ringsystems erneut bestätigt werden konnte.

Die hier lediglich nur kurz angerissenen Forschungsergebnisse wurden bereits in der vergangenen Woche auf dem European Planetary Science Congress, einer Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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• Kuiper-Gürtel und transneptunische Objekte (TNOs)

EPSC 2014:

• The ring system of the Centaur Object (10199) Chariklo (engl.)
• Indirect evidences of the ring system around Chariklo (engl.)

Der Beitrag Der Asteroid Chariklo und seine Ringe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 3. August 2014 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 08:57 MESZ 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 2,85 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 208. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 48,0 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 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 206“ lautet, insgesamt 48 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 21. August vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Zuerst im Fokus der Kamera: Das Wetter auf Saturn und Titan
Die erste Beobachtungssequenz der ISS-Kamera wird nur wenige Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits den Saturn zum Ziel haben. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich speziell aus größeren Entfernungen 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. Bis zum 15. August sind weitere zehn dieser jeweils nur wenige Minuten andauernden ‚Wetterbeobachtungen‘ vorgesehen. Mit der gleichen Zielsetzung ist für den 4. August eine Beobachtung des Titan vorgesehen, der sich zu diesem Zeitpunkt in einer Entfernung von etwa 3,81 Millionen Kilometern zu Cassini befinden wird.

Die kleineren Saturnmonde …
Für den 12. August sind diverse „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 13. und am 15. August erfolgen.

Zwischen diesen Beobachtungen wird die ISS-Kamera am 13. und 14. August in einem Zeitraum von 13 Stunden mehrfach den kleinen, äußeren Saturnmond Tarvos abbilden, welcher sich dabei in einer Entfernung von rund 30,9 Millionen Kilometern zu Cassini befinden wird. In Kombination mit bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll hierdurch die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche aufgrund der dabei gegebenen großen Entfernung allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, die Form und Gestalt dieses lediglich rund 15 Kilometer durchmessenden Mondes zu ermitteln.

… der Mond Titan
Ebenfalls noch am 13. August wird sich die Raumsonde dem Mond Titan im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges bis auf eine Entfernung von 959.146 Kilometern annähern. Dieser „non-targeted encounter“ soll genutzt werden, um erneut die dichte Atmosphäre dieses Mondes mit der ISS-Kamera abzubilden.

… und das Ringsystem

Im Anschluss an die Tarvos-Kampagne wird sich die ISS-Kamera dann zunächst auf das Ringsystem des Saturn konzentrieren. Am 14. August sollen dabei Teilbereiche von mehreren dünnen und nur sehr lichtschwachen Ringen abgebildet werden. Speziell handelt es sich dabei um Teile der Ringe „E“ und „G“. Der anscheinend hauptsächlich aus feinen Staubpartikeln bestehende G-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.

Weitere Beobachtungen an diesen Tag haben die Monde Methone und Pallene zum Ziel. Hierbei sollen die in derer unmittelbaren Umgebung verlaufenden „Ringbögen“ fotografisch dokumentiert werden. Diese ringähnlichen Strukturen bilden keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich lediglich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter den beiden Monden. Sehr wahrscheinlich werden diese nur sehr lichtschwache Teil-Ringe durch Staubpartikel und Eis gebildet, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberflächen der beiden Monde in das umgebende Weltall befördert werden.

Zwei Tage später steht der F-Ring auf dem Beobachtungsprogramm, wobei unter anderem zum wiederholten Mal die dort erkennbaren diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe abgebildet werden sollen. Frühere Aufnahmen des ISS-Kamerasystems von Cassini zeigten, 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 am 16. August anzufertigenden Aufnahmen soll eine kurze Videosequenz erstellt werden.

Der Saturn
Am 19. August 2014 wird Cassini schließlich um 07:26 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 208, erreichen und den Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 901.430 Kilometern passieren. In den vorherigen Tagen wird sich das Interesse der an der Cassini-Mission beteiligten Forscher in erster Linie auf die Saturnatmosphäre fokussieren.
Am 17. August wird dabei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt, um die Atmosphäre des Saturn im fernen und im extremen UV-Bereich zu scannen. Die UVIS-Messungen werden dabei durch Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt. Anschließend wird das Kameraexperiment eingesetzt, um über einen Zeitraum von sechs Stunden den Wolkenzug im Bereich der Äquatorregion des Saturn zu dokumentieren.

Am 18. August wollen die Wissenschaftler versuchen, eventuell im Bereich des Saturn-Südpols auftretende Polarlichter zu beobachten. Neben der ISS-Kamera wird dabei ein weiteres Spektrometer, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Die Südpolregion wird auch am folgenden Tag das Ziel der Untersuchungen sein, wobei diesmal ein drittes Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), zum Einsatz kommen wird.

Der Titan-Vorbeiflug T-104
Zwei Tage später, am 21. August 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 208. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 10:09 MESZ 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 964 Kilometern passieren. Die mit diesem 105. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die offizielle Bezeichnung „T-104“ – 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 das CIRS-Spektrometer. 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 hierfür geplanten acht Einzelaufnahmen sollen eine Auflösung von etwa 1,5 Kilometern pro Pixel erreichen. Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan werden dann zwei weitere Instrumente, das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) und das RADAR-Instrument, ‚übernehmen‘.

Das INMS soll dabei durch direkte Messungen die chemische Zusammensetzung der obersten Atmosphärenschicht des Titan ermitteln. Außerdem sollen Veränderungen der Titan-Ionosphäre registriert werden, welche sich durch örtliche und tageszeitliche Unterschiede sowie durch eine eventuelle Interaktion der Titanatmosphäre mit der Magnetosphäre des Saturn und durch Strahlungseinflüsse der Sonne ergeben. Neben der Wärmestrahlung der Sonne soll dabei in erster Linie – vergleichbar mit dem Messungen während des Titan-Vorbeifluges „T-100“ vom 7. April 2014 – erneut der Einfluss des Sonnenwindes auf den Titan untersucht werden.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das RADAR-Instrument von Cassini für mehrere Stunden die Beobachtungsabläufe dominieren. Unter anderem durch Scatterometrie- und Radiometriemessungen soll das RADAR weite Bereiche der in diesem Zeitraum zugänglichen Titanoberfläche abtasten und dadurch weitere Daten über die Gestalt und die Zusammensetzung der Oberfläche sammeln. Durch Beobachtungen im Synthetic Aperture Radar-Modus sollen zudem gezielt mehrere der mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen auf der Titanoberfläche abgebildet werden. Hierbei sollen speziell das Kraken Mare und das Ligeia Mare sowie eine ‚Flussmündung‘, welche diese beiden Seen anscheinend verbindet, in hoher Auflösung wiedergegeben werden.

Auch nach der Passage des Titan werden die Instrumente VIMS und CIRS – unterstützt von der ISS-Kamera – weitere Daten sammeln und dabei die Atmosphäre und die Oberfläche des Titan dokumentieren.

Erneut der Saturn…
Nach dem Abschluss des Titan-Vorbeifluges werden sich die verschiedenen Instrumente von Cassini in erster Linie erneut auf den Saturn und dessen Atmosphäre konzentrieren. Am 22. August und am 1. September sollen VIMS und ISS zum Beispiel das Nordpol-Hexagon – ein direkt über dem Nordpol des Saturn gelegenes Wirbelsturmgebiet – dokumentieren. Des weiteren sind erneut diverse Beobachtungskampagnen vorgesehen, in deren Rahmen das UVIS zusammen mit der ISS-Kamera Wolkenbeobachtungen durchführen soll.

… und ein weiterer Mond
Am 30. und 31. August steht dann schließlich ein weiterer der kleinen, äußeren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Außer den Daten von seiner Umlaufbahn, seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter und seinem Durchmesser von etwa sechs Kilometern ist über den erst im Jahr 2000 entdeckten Saturnmond Thrymr bisher nur sehr wenig bekannt. Durch eine rund 40-stündige Beobachtungskampagne sollen jetzt weitere Daten gesammelt werden. Anhand der Variationen in den sich bei dieser aus einer Entfernung von 17,4 Millionen Kilometern erfolgenden Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode sowie die Ausrichtung der Rotationsachse dieses Mondes bestimmt werden.

Am 4. September 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 03:17 MESZ in einer Entfernung von rund 3,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 208. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 209 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 22. September 2014 in einer Entfernung von dann 1.400 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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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt Saturnumlauf Nummer 208 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von über drei Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 nach einem komplexen, 96 Minuten andauernden Bremsmanöver in eine Umlaufbahn um den Saturn, dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Ringplaneten bis zum heutigen Tag 206 mal umkreist und dabei weitere mehr als 3,5 Milliarden Kilometer im Saturnorbit zurückgelegt. Um die Raumsonde dabei auf dem vorgesehenen Kurs zu halten wurden bisher 291 Kurskorrekturmanöver durchgeführt.

Während der einzelnen Orbits wurden der Saturn, dessen 62 bisher bekannten Monde und das faszinierende Ringsystem ausführlich mit den 12 von Cassini mitgeführten wissenschaftlichen Instrumenten untersucht. Unter anderem absolvierte der Saturnorbiter hierzu bisher 132 dichte Vorbeiflüge an den größeren, inneren Saturnmonden. Damit die Raumsonde ihre Arbeit wie geplant verrichten konnte wurden von den für die Steuerung verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien in den letzten zehn Jahren rund zwei Millionen Kommandos verfasst und über das Deep Space Network (DSN) der NASA an Cassini übermittelt.

Insgesamt konnten in den letzten zehn Jahren 514 Gigabyte an wissenschaftlichen Daten gesammelt werden, welche unter anderem mehr als 332.000 Fotoaufnahmen enthalten. Die zuletzt an die Erde übermittelten, allerdings noch nicht kalibrierten Aufnahmen finden Sie über diese Internetseite. Durch die Auswertung dieser enormen Datenmenge konnten die an der Cassini-Mission beteiligten Forscher, welche von Instituten und Forschungseinrichtungen aus 26 Ländern stammen, bisher 3.039 wissenschaftliche Publikationen veröffentlichen.

Besonders erwähnenswert sind hierbei die folgenden Entdeckungen:

• Der Lander Huygens erreicht die Oberfläche des Saturnmondes Titan und sammelt anschließend etwa drei Stunden lang Messdaten
• Entdeckung und Untersuchung von aktiven Wassereis-Geysiren auf dem Mond Enceladus
• Untersuchung der Saturnringe, die sich als aktiv und dynamisch herausstellten und mittlerweile auch als ein „Feldlaboratorium“ zur Untersuchung der Planetenbildung dienen
• Auf dem Titan existiert ein aktiver Flüssigkeitskreislauf mit Regenfällen, Flüssen und Seen
• Innerhalb der Ringe existieren vertikale Strukturen
• Studie der präbiotischen Chemie des Titan und dessen Atmosphäre
• Untersuchung der zweigeteilten Oberfläche des Mondes Iapetus und Lösung des „Yin-Yang-Rätsels“
• Untersuchung des großen Saturn-Sturmes in den Jahren 2010 und 2011
• Untersuchung der vom Saturn ausgehenden Radiowellenmuster
• Untersuchung des Nordpol-Hexagons auf dem Saturn

Des weiteren gelang den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern die Entdeckung von sieben zuvor unbekannten Saturnmonden und der Nachweis von diversen zuvor unbekannten Einzelringen.

Aber auch in den kommenden Jahren soll die bisher überaus erfolgreich verlaufene Mission der Raumsonde Cassini nach dem derzeitigen Planungsstand fortgesetzt werden. Bereits am 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 Ringplaneten erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde dann in einer Entfernung von rund 2,92 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 207. Umlauf um den Ringplaneten.

Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei gegenüber der Bahnebene des Saturn eine Inklination von 46,5 Grad auf. Diese Bahnneigung wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern letztendlich bis zum März 2015 ermöglichen, speziell die Polarregionen des Saturn und des 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 Kamerasystem an Bord von Cassini, dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, sind während des in Kürze beginnenden, diesmal 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 weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan dar, welcher von der Raumsonde am 20. Juli 2014 in einer Entfernung von 5.103 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.

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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
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Der Beitrag Raumsonde Cassini: Zehn Jahre im Saturn-Orbit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am heutigen Tag, dem 31. Mai 2014, wird die Raumsonde Cassini um 10:37 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 3,01 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 206. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 44,3 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des in Kürze beginnenden, diesmal 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 205“ lautet, insgesamt 37 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 18. Juni 2014 vorgesehener Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Titan und Erriapus aus der Ferne
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 3,92 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 dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen 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). Bis zum 8. Juni sind weitere sechs Titan-Beobachtungen eingeplant, wobei sich die Raumsonde diesem Mond bis auf eine Entfernung von 1,58 Millionen Kilometern nähern wird.

Am 12. und am 14. Juni 2014 steht der Mond Erriapus – einer der kleinen, äußeren Saturnmonde – auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,0 mag handelt es sich bei Erriapus um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von rund acht Kilometern und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond deshalb bisher nur sehr wenig bekannt. Die mittlere Dichte deutet allerdings darauf hin, dass sich dieser Mond vermutlich in erster Linie aus einer Mischung aus Wassereis und Gestein zusammensetzt.

Erriapus verfügt zudem über eine relativ dunkle Oberfläche, welche bei einem Albedo-Wert von 0,06 lediglich etwa sechs Prozent des einfallenden Sonnenlichtes wieder ins Weltall reflektiert. Während der entsprechenden Beobachtungskampagne soll die ISS-Kamera den Mond Erriapus aus einer Distanz von rund 13,1 Millionen Kilometern mehrfach abbilden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes näher bestimmt werden.

Periapsis
Am 16. Juni wird Cassini um 13:30 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 206, erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 752.340 Kilometern passieren. Bei dieser Gelegenheit sollen die ISS-Kamera und eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu eingesetzt werden, um eventuell zu diesem Zeitpunkt über der Südpolregion des Saturn auftretende Polarlichter abzubilden und zu untersuchen.

Der Titan-Vorbeiflug T-102
Am 18. Juni 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 206. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 15:28 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines herbeigesteuerten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von diesmal 3.658,6 Kilometern passieren. Aufgrund des vergleichbaren Flugverlaufes der Raumsonde relativ zum Titan weisen viele der dabei durchzuführenden Messungen starke Ähnlichkeiten mit dem vorherigen Titan-Vorbeiflug von Cassini auf, welcher erst am 17. Mai 2014 erfolgte.

Wie schon im Mai 2014 beginnen auch die mit diesem 103. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-102“ – assoziierten Beobachtungen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung an diesen Mond 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 CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln und – in Kombination mit zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Daten – zu einem Temperaturprofil zusammenzufügen.

In den zwei Stunden vor und nach der dichtesten Annäherung wird dann auch erneut das „Radio Science Subsystem“ (kurz „RSS“) von Cassini die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren und dabei neben einer Radio-Okkultations-Messung diverse bistatische Messungen durchführen.

Das RSS von Cassini besteht aus drei Sende-Empfangsanlagen, welche unter anderem die Veränderungen von Radiowellen messen können, sobald diese Signale die Atmosphäre des Titan (beziehungsweise bei alternativen Messkampagnen das Ringsystem des Saturn oder die dichte Saturnatmosphäre) durchdringen. Abhängig von dem hierbei verwendeten Frequenzband werden die ausgestrahlten Radiosignale durch Cassini selbst oder durch die Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA empfangen.

Durch die Auswertung der im Rahmen der Okkultationskampagne von Cassini ausgestrahlten Radiosignale, welche dabei die Atmosphäre des Titan durchdringen, wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler die Temperatur, die Dichte und die Zusammensetzung der oberen Schichten der Titanatmosphäre ermitteln. Des weiteren soll hierbei erneut ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Titan gewonnen werden. Außerdem werden Daten über die in der Troposphäre des Mondes vorherrschenden Winde erwartet.

Bei den bistatischen Messungen werden dagegen die von der Raumsonde auszustrahlenden Radiowellen zunächst von der Oberfläche des Titan reflektiert und anschließend von den Empfangsstationen des DSN auf der Erde empfangen. Dieses Experiment dient dazu, um Aussagen über verschiedene physikalische Charakteristiken der Titanoberfläche – besteht diese aus festem Material oder ist sie eventuell von einer Flüssigkeit überzogen und wie „eben“ oder „rau“ fällt der zu untersuchende Oberflächenbereich aus – zu tätigen.

Im Anschluss an die RSS-Kampagne werden das CIRS und das ISS-Kameraexperiment weitere Daten über die Temperatur, die Struktur und den Aufbau der Titanatmosphäre sammeln beziehungsweise weitere Aufnahmen von verschiedenen Oberflächenformationen auf dem Titan anfertigen. Nach dem Abschluss der Titan-Kampagne wird die ISS-Kamera am 20. Juni schließlich auf den Saturn gerichtet sein und diesen mit der WAC-Optik abbilden. Diese beiden Beobachtungen sind Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ und dienen – wie auch die bereits Anfang des Monats beim Titan durchzuführenden Beobachtungen – der Dokumentation des dort gegenwärtig ablaufenden Wettergeschehens. Bis zum 30. Juni sind acht weitere Saturn-Sturmbeobachtungskampagnen vorgesehen.

Der Phoebe-Ring
Ebenfalls noch am 20. Juni wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Speziell soll dabei der Schatten dokumentiert werden, den der Saturn zum Zeitpunkt der Aufnahmen auf diesen nur schwer nachzuweisenden Ring wirft. Durch den Vergleich von den im Schatten des Saturn liegenden Bereichen dieses Ringes mit anderen, direkt von der Sonne beschienenen Bereichen soll dann die optische Dichte dieses Ringes ermittelt werden, was weitere Informationen über die in diesem Ring vorherrschende Materialdichte liefern dürfte. Aufgrund der bisher zur Verfügung stehenden Beobachtungsdaten wird diese Partikeldichte derzeit auf lediglich etwa 10 bis 20 Partikel pro Kubikkilometer geschätzt. Die zu gewinnenden Informationen könnten außerdem weitere Einzelheiten zu der Größe der Partikel liefern, aus denen sich der Ring zusammensetzt.

Zwischen dem 21. und dem 24. Juni stehen dann zwei Sternbedeckungen auf dem Beobachtungsprogramm von Cassini, wobei neben der ISS-Kamera auch ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen wird. Bei diesen beiden Okkultationen werden die im Sternbild „Taube“ (lateinischer Name Columba) und „Achterdeck des Schiffs“ (lateinischer Name Puppis) gelegenen Sterne Gamma Columbae und L2 Puppis von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt.
Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der beiden Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche diese Sterne bei den jeweiligen Okkultationen bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können im Rahmen dieser Beobachtungen eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte ‚Einschläge‘ von Meteoroiden verursacht wurden.

Weitere Ringe, Monde und erneut Titan
Weitere, am 22. Juni durchzuführende Beobachtungen werden Teile des F-Ringes des Saturn zum Ziel haben. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen führten zu dem Schluss, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur 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.

Am 24. Juni sind dann außerdem noch 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. Zwei weitere astrometrische Beobachtungskampagnen werden am 26. und am 30. Juni erfolgen.

Für ihre finale Beobachtungssequenz während des Orbits Nummer 206 wird sich die ISS-Kamera ebenfalls noch am 30. Juni erneut auf den Titan richten. Auch hierbei soll, diesmal aus einer Entfernung von 3,93 Millionen Kilometern, der Titan als Ziel dienen. Und wie bereits vier Wochen zuvor sollen auch diese Aufnahmen dazu dienen, um das aktuelle Wettergeschehen zu dokumentieren.

Am 2. Juli 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 08:52 MESZ in einer Entfernung von rund drei Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 206. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 207 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 20. Juli 2014 in einer Entfernung von dann 5.103 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 Saturnorbiter Cassini: Der Umlauf Nummer 206 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Jenseits der Umlaufbahn des Neptuns, des äußersten Planeten unseres Sonnensystem, erstreckt sich in einer Entfernung von etwa 30 bis 50 Astronomischen Einheiten zur Sonne – dies entspricht in etwa 4,5 bis 7,5 Milliarden Kilometern – der aus vermutlich mehreren zehntausend Objekten bestehende Kuipergürtel. Die vier größten der dort befindlichen Objekte wurden mittlerweile von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) offiziell als Zwergplaneten klassifiziert. Trotz ihrer relativ großen Durchmesser von jeweils deutlich über 1.500 Kilometern fällt es den Astronomen aufgrund der großen Entfernungen zur Erde jedoch sehr schwer, diese vier Zwergplaneten Pluto, Haumea, Makemake und Eris im Detail zu untersuchen.

Speziell im Fall von Makemake gestaltet sich die Gewinnung neuer Erkenntnisse als besonders kompliziert. Wenn Himmelskörper von einem oder mehreren relativ massereichen Monden umkreist werden – und dies ist bei den anderen drei Zwergplaneten und vielen weiteren Kuipergürtel-Objekten der Fall – so kann anhand des Verlaufes und der Veränderungen in den Umlaufbahnen dieser Monde die ungefähre Masse der beteiligten Objekte abgeleitet werden.

Manchmal kommt den Astronomen bei der Untersuchung der Asteroiden und Zwergplaneten des Kuipergürtels jedoch auch eine spezielle, als Sternbedeckung oder auch „Okkultation“ bezeichnete astronomische Konstellation zu Hilfe. Hierbei zieht ein Planet oder Asteroid von der Erde aus betrachtet direkt vor einem Hintergrundstern vorbei und bedeckt diesen für einen kurzen Zeitraum. Aus dem Verlauf der sich dabei ergebenden Lichtkurven können die Astronomen verschiedene wichtige Daten wie zum Beispiel die Größe und Form eines Asteroiden oder die Existenz, die Ausdehnung und die Dichte einer eventuell vorhandenen Atmosphäre ableiten. Unter besonders günstigen Umständen lässt sich dabei sogar die Existenz eines den Asteroiden umkreisenden Mondes feststellen (Raumfahrer.net berichtete).

Die Sternbedeckung durch (10199) Chariklo im Jahr 2013
Am 3. Juni 2013 bedeckte der im Kuipergürtel beheimatete Zentaur (10199) Chariklo den Stern UCAC4 248-108672. Der bereits am 15. Februar 1995 entdeckte Asteroid verfügt über einen Durchmesser von etwa 258 Kilometern. In Kombination mit der während der Bedeckung gegebenen Entfernung zwischen (10199) Chariklo und der Erde konnten die Astronomen berechnen, dass diese Okkultation etwa 12 Sekunden andauern würde.

Diese sich im letzten Jahr ergebende Gelegenheit wurde deshalb von einem internationalen Astronomenteam für eine ausgedehnte Beobachtungskampagne genutzt. Die Astronomen beobachteten das nur von Südamerika aus sichtbare Ereignis mit sieben verschiedenen in Chile und Brasilien befindlichen Teleskopen. Zwei der dabei eingesetzten Teleskope, das 1,54-Meter-Danish-Telescope und das Teleskop TRAPPIST (kurz für „TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope“), befinden sich an dem Standort La Silla der Europäischen Südsternwarte (ESO) in den chilenischen Anden.

Ein Ringsystem um Chariklo
Bei der Auswertung der dabei gewonnenen Daten zeigten sich mehrfach deutlich erkennbare „Ausschläge“ in der während der Bedeckung gewonnenen Lichtkurve, welche sich einige Sekunden vor und nach der eigentlichen „Hauptbedeckung“ ereigneten. Die gewonnenen Daten werden dahingehend interpretiert, dass der Asteroid von einem aus zwei Einzelringen bestehenden Ringsystem umgeben ist.

Durch den Vergleich der von verschiedenen Beobachtungsstandorten aus gewonnenen Beobachtungsdaten konnte das Team nicht nur die Form und Ausdehnung der Objekte, sondern auch die Struktur, die Breite und Ausrichtung sowie weitere Eigenschaften der neu entdeckten Ringe rekonstruieren. Der innere Ring befindet sich demzufolge im Mittel etwa 391 Kilometer von der Asteroidenoberfläche entfernt und verfügt über eine Ausdehnung von sieben Kilometern. Der äußere, lediglich drei Kilometer breite Ring, ist dagegen 405 Kilometer von der Oberfläche platziert. Zwischen den beiden Ringen befindet sich eine deutlich ausgeprägte Lücke mit einer Ausdehnung von etwa acht Kilometern.

„Wir haben nicht nach einem Ring gesucht und haben es nicht einmal für möglich gehalten, dass solch kleine Himmelskörper wie Chariklo Ringe besitzen könnten. Somit war ihre Entdeckung – und die verblüffende Menge an Details, die wir in dem Ringsystem sehen – für uns eine vollkommene Überraschung“, so Felipe Braga-Ribas vom Observatório Nacional/MCTI im brasilianischen Rio de Janeiro, der die Beobachtungskampagne vorbereitet hat und auch Erstautor eines entsprechenden Fachartikels ist.

Die bisherigen Untersuchungen des Ringsystems führten zu dem Schluss, dass es sich bei dem Material, aus dem sich die Ringe zusammensetzen, zumindestens teilweise um Wassereis handelt. Entsprechende Signaturen, so Dr. Colin Snodgras vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, konnten nachgewiesen werden. Unklarheit besteht dagegen noch darüber, ob solche Ringsysteme um Asteroiden im Bereich des Kuipergürtels die Regel sind oder doch eher die Ausnahme darstellen. Auch der Entstehungsprozess konnte bisher nicht zweifelsfrei nachvollzogen werden.

„Wir können derzeit nicht sagen, ob Ringe um kleine Objekte aus einem generischen, bisher unbekannten Prozess herrühren, oder ob es sich dabei um außergewöhnliche Einzelfälle handelt“, so Dr. Colin Snodgras weiter.

Am wahrscheinlichsten ist derzeit allerdings, dass die den Asteroiden Chariklo umgebenden Ringe aus einer „kosmischen Kollision“ hervorgegangen sind. Ein anderer Kleinkörper des Sonnensystems kollidierte demnach mit Chariklo, wobei ein Teil des auf der Asteroidenoberfläche abgelagerten Wassereises in den umgebenden Weltraum befördert wurde. Das so freigelegte Material wurde anschließend – zusammen mit dem Material des verursachenden Impaktors – durch die gravitativen Einflüsse von einem oder mehreren massereicheren Objekten, welche sich in der unmittelbaren Nähe von Chariklo bewegen, zu Ringen „geformt“.

„Deshalb ist es sehr wahrscheinlich, dass Chariklo nicht nur über die Ringe, sondern auch mindestens über einen kleinen Mond verfügt, der derzeit noch auf seine Entdeckung wartet“, so Felipe Braga-Ribas weiter.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse werden am heutigen Tag unter dem Titel „A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo“ von Felipe Braga-Ribas et al. in der Fachzeitschrift „Nature“ publiziert.

In diesem Zusammenhang erwähnenswert ist, dass auch das den Planeten Uranus umgebende Ringsystem durch die Beobachtung einer am 10. März 1977 erfolgten Sternbedeckung entdeckt wurde.

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• Der Zwergplanet Makemake besitzt keine Atmosphäre (24. November 2012)
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• Kuiper-Gürtel und transneptunische Objekte (TNOs)

Der Beitrag Das erste Ringsystem um einen Asteroiden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Am 29. August 2013 wird die Raumsonde Cassini um 16.49 Uhr MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,03 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 198. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 53,4 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 29 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 197“ – insgesamt 38 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt jedoch ein gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan dar.

Die ersten Beobachtungen sollen bereits fünf Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits erfolgen, wobei die ISS-Kamera den Saturn abbilden wird. Mittels der dabei 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 kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Saturn lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Bis zum 20. September sind neun weitere solcher Beobachtungen vorgesehen.

Monde und Ringsystem

Zunächst wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler jedoch auf verschiedene Saturnmonde konzentrieren. Am 30. August wird sich die ISS-Kamera nach einer kurzen Beobachtung des durchschnittlich 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmondes Iapetus dabei auf den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq richten. Mittels der aus einer Entfernung von rund 12,4 Millionen Kilometern angefertigten Aufnahmen soll die Ausrichtung von dessen Rotationsachse und die Position des Nordpols bestimmt werden.

Am 4. September wird die Raumsonde den Mond Titan in einer Entfernung von 531.399 Kilometern passieren. Im Rahmen dieses nicht gesteuerten Vorbeifluges soll die ISS-Kamera diverse Aufnahmen von dem Mond anfertigen, mit denen in erster Linie die Titanatmosphäre und eventuell dort vorhandene Wolkenformationen abgebildet werden sollen. Vergleichbare Beobachtungen werden nochmals zwei Tage später erfolgen. Zuvor wird sich die Kamera jedoch am 5. September auf einen weiteren kleinen Mond, den lediglich etwa 15 Kilometer durchmessenden Mond Tarvos, richten. Auch bei diesem soll aus einer Entfernung von diesmal rund 14,4 Millionen Kilometern die Position von dessen Nordpol ermittelt werden.

Am 7. September steht dann der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Frühere Beobachtungen zeigten, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur 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.

Am 10. September wird Cassini schließlich um 15.48 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 198 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von rund einer Million Kilometern passieren. In dieser Phase des Orbits sollen mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrischer Beobachtungen sind für den 14. und 19. September vorgesehen.

Etwa 90 Minuten nach dem Passieren der Periapsis steht eine Sternokkultation auf dem Beobachtungsprogramm. Neben der ISS-Kamera wird hierbei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Bei dieser Okkultation wird der veränderliche Stern W Hydrae von Teilen des Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von W Hydrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.

Außerdem wird sich die ISS-Kamera am 10. September auf einen Teilbereich des äußeren A-Ringes richten, wobei unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden sollen. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ und Massekonzentrationen innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Vorbeiflug am Titan

Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird die Raumsonde Cassini schließlich am 12. September um 9.44 MESZ den Saturnmond Titan zum 95. mal im Rahmen eines zielgesteuerten Vorbeifluges passieren. Im Rahmen dieses als „T-94“ bezeichneten Vorbeifluges wird die Raumsonde die Oberfläche des Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Höhe von 1.400 Kilometern überfliegen.

Während der Annäherungsphase an den Titan soll ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel der Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen wird die ISS-Kamera Teilbereiche der Nordpolregion des Titan und von dessen nördlichen Hemisphäre abbilden und ein aus 13 Einzelaufnahmen bestehendes Mosaik erstellen. Diese Aufnahmen sollen diverse Details über die dort befindlichen Seen aus Kohlenwasserstoffverbindungen enthüllen und eine immer noch existierende größere Datenlücke in den bisherigen Titanaufnahmen der ISS-Kamera schließen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das VIMS-Instrument für etwa zwei Stunden die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren und dabei diverse Abbildungen der Oberfläche dieses Mondes erstellen. Neben verschiedenen Kohlenwasserstoffseen, unter anderen werden Ligeia Mare, Punga Mare und Mackay Lacus abgebildet, werden dabei auch mehrere ausgedehnte Dünenfelder in den Aufnahmebereich des VIMS-Spektrometers geraten. Durch den Abgleich mit früheren Beobachtungsdaten sollen eventuell erfolgte Veränderungen auf der Titanoberfläche untersucht werden. Nach dem Passieren des Titan wird dann die ISS-Kamera weitere Aufnahmen anfertigen, mit denen in erster Linie eventuell zu diesem Zeitpunkt vorhandene Wolkenstrukturen in dessen Atmosphäre abgebildet werden sollen.

Für die folgenden Tage sind weitere Beobachtungen des F-Ringes und des Titan vorgesehen. Zusätzlich soll die ISS-Kamera am 26. September versuchen, den erst im Jahr 2009 entdeckten Phoebe-Ring abzubilden, welcher sich in einer Entfernung von rund 12 Millionen Kilometern zum Saturn erstreckt. Hierbei soll speziell nach dem Schatten Ausschau gehalten werden, den der Saturn an diesen Tag auf diesen Ring wirft.

Am 27. September 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 17.02 MESZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 198. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 199 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 14. Oktober 2013 in einer Entfernung von dann lediglich 961 Kilometern passiert werden wird.

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

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Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den 198. Saturn-Umlauf erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 15. Juli 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 8.15 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,46 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 196. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 56,7 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 21 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 195“ – insgesamt 36 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt dieses Umlaufs bildet jedoch ein am 26. Juli erfolgender gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan. Des weiteren sind für den 19. Juli Fotoaufnahmen des Ringsystems vorgesehen, auf denen auch unser Heimatplanet als kleiner blauer Punkt zu erkennen sein wird.

Während der ersten Tage des neuen Umlaufs wird die ISS-Kamera jedoch zunächst einmal im Rahmen mehrerer Beobachtungssequenzen die Atmosphären des Saturn und dessen größten Mondes, des 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, abbilden. Mittels der dabei geplanten Aufnahmen, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Saturn und des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Ringsystem und Erde im Gegenlicht der Sonne
Am 19. Juli steht schließlich eine ausgedehnte Beobachtung des Ringsystems des Saturn auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde. Cassini wird sich an diesem Tag für mehrere Stunden im Schatten des Saturn bewegen und soll diese Konstellation nutzen, um die verschiedene Bereiche des Ringsystems sowohl mit der NAC-Kamera als auch mit einem der Spektrometer, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), im Gegenlicht der Sonne abzubilden. Anhand solcher Aufnahmen können die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler besonders gut die Dichte, die Struktur und die Zusammensetzung der einzelnen Saturnringe analysieren, welche in der Regel aus lediglich millimetergroßen Partikeln aus Eis und Staub bestehen. Auf zu früheren Zeitpunkten angefertigten Gegenlichtaufnahmen konnten die Wissenschaftler außerdem zuvor nicht bekannte Ringe entdecken.

Die am 19. Juli anzufertigenden Einzelbilder wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler anschließend zu einer Mosaikaufnahme zusammensetzen. Auf diesem Mosaik wird dann zusätzlich auch unser Heimatplanet als ein kleiner, unscheinbarer blauer Punkt zu erkennen sein (Raumfahrer.net berichtete). Obwohl die Erde auf diesen Aufnahmen bestenfalls mehrere Pixel groß erscheinen wird dürften diese Aufnahmen ein spektakuläres Bild ergeben, welches neben seiner wissenschaftlichen Bedeutung auch über einen hohen ästhetischen Wert verfügt.

Anlässlich der geplanten Fotoaufnahmen durch Cassini werden für diesen Tag derzeit von Amateurastronomen weltweit verschiedene „Saturn-Beobachtungsabende“ vorbereitet. Weitere Informationen zu dieser „Wave at Saturn“-Kampagne finden Sie in englischer Sprache auf den entsprechenden Internetseiten des JPL oder bei den Astronomers without Borders. Und vielleicht ist ja auch in Ihrer Nähe für dieses Abend eine entsprechende Veranstaltung von einer Volkssternwarte oder einem astronomischen Verein geplant.

Weitere Saturnbeobachtungen durch Cassini
Auch in den folgenden Tagen wird die ISS-Kamera im Zusammenarbeit mit dem VIMS und einem weiterem Spektrometer, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), mehrfach den Saturn abbilden. Jeder dieser Scans wird typischerweise bis zu 12 Stunden andauern. Neben der Dokumentation der Südpolregion des Ringplaneten – hierbei soll nach Anzeichen für dort auftretende Polarlichter gesucht werden – wird dabei auch die nördliche Saturnhemisphäre in das Blickfeld der Instrumente geraten. Das primäre Ziel dieser Aufnahmen besteht in der Abbildung des direkt über dem Nordpol gelegenen Nordpol-Hexagons.

Am 23. Juli wird Cassini um 7.40 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 196, erreichen und den Planeten dabei in einer Entfernung von 867.010 Kilometern passieren.

Vorbeiflug am Titan
Drei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird die Raumsonde Cassini schließlich am 26. Juli 2013 zum 94. mal den Saturnmond Titan im Rahmen eines zielgesteuerten Vorbeifluges passieren. Im Rahmen dieses als „T-93“ bezeichneten Vorbeifluges wird die Raumsonde die Oberfläche des Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Höhe von 1.400 Kilometern überfliegen.

Während der Annäherungsphase an den Titan wird ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel der Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen wird die ISS-Kamera Teilbereiche der Nordpolregion des Titan und von dessen nördlichen Hemisphäre abbilden und ein aus sieben Einzelaufnahmen bestehendes Mosaik erstellen. Diese Aufnahmen sollen diverse Details über die dort befindlichen Seen aus Kohlenwasserstoffverbindungen enthüllen, eine immer noch existierende größere Datenlücke in den bisherigen Titanaufnahmen der ISS-Kamera schließen und zudem hochaufgelöste Aufnahmen des Impaktbeckens Menrva liefern, welches sich bei etwa 25 Grad nördlicher Breite befindet.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das VIMS-Instrument von Cassini für etwa zwei Stunden die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren und dabei diverse Abbildungen der Oberfläche dieses Mondes erstellen. Neben verschiedenen Kohlenwasserstoffseen werden dabei auch ausgedehnte Dünenfelder in den Aufnahmebereich des VIMS-Spektrometers geraten. Durch den Abgleich mit früheren Beobachtungsresultaten sollen eventuell erfolgte Veränderungen auf der Titanoberfläche untersucht werden. Nach dem Passieren des Titan wird dann die ISS-Kamera weitere Aufnahmen anfertigen, mit denen in erste Linie eventuell zu diesem Zeitpunkt vorhandene Wolkenstrukturen in dessen Atmosphäre abgebildet werden sollen.

Für die folgenden Tagen sind dann erneut mehrere Saturnbeobachtungen vorgesehen, bei denen neben der ISS-Kamera auch erneut das UVIS-Spektrometer zum Einsatz kommen wird. Eine zusätzliche Beobachtungssequenz wird am 30. Juli den Titan zum Ziel haben, wobei aus einer Distanz von 1,44 Millionen Kilometern dessen Atmosphäre beobachtet werden soll.

Am 31. Juli wird sich die ISS-Kamera schließlich auf den kleinen, äußeren Saturnmond Paaliaq richten. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von rund 22 Kilometern ist über diesen Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Paaliaq an diesem Tag über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 10,7 Millionen Kilometern wiederholt abbilden. Frühere Beobachtungen mit der Raumsonde Cassini führten zu dem Ergebnis, dass die Rotationsperiode dieses erst im Jahr 2000 entdeckten Mondes zwischen 19 und 20,5 Stunden beträgt. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode jetzt noch weiter eingegrenzt werden.

Am 5. August 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 18.38 MESZ in einer Entfernung von rund 2,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 196. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 197 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde 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 Cassini beginnt den Saturn-Umlauf Nummer 196 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems. Während der bisher absolvierten 194 Umläufe um den Saturn hat Cassini dabei mit dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten, eine Vielzahl von Bildern von der Saturnatmosphäre sowie von den 62 bisher bekannten Monden und den diversen Ringen dieses faszinierenden Planeten angefertigt, welche von der interessierten Öffentlichkeit auch auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden können.

Besonders spektakulär sich dabei solche Aufnahmen, welche die Raumsonde aus einer größeren Entfernung zum Saturn aufgenommen hat, und die anschließend zu Mosaikaufnahmen zusammengesetzt wurden, welche nicht nur den Saturn, sondern auch dessen Ringsystem in seiner Gesamtheit wiedergeben und das sich dabei im Gegenlicht der Sonne präsentiert.

Die Anfertigung solcher Gegenlichtaufnahmen ist allerdings relativ kompliziert und mit gewissen Risiken verbunden. Das Kamerasystem von Cassini darf normalerweise nicht direkt auf die Sonne ausgerichtet werden, da die Kameras und deren empfindliche Elektronik auf die Lichtverhältnisse ausgelegt sind, welche im Bereich des Saturn gegeben sind. Die Umlaufbahn dieses Planeten verläuft in einer mittleren Entfernung von 1,43 Milliarden Kilometern zur Sonne. Bei Aufnahmen, welche zu nahe an der Sonne befindliche Ziele abbilden sollen, könnte das extrem lichtempfindliche Kamerasystem aufgrund der plötzlich gegebenen Helligkeit ernsthaft beschädigt werden.

Anders gestaltet sich die Situation jedoch dann, wenn sich der Saturn genau zwischen der Sonne und der Raumsonde befindet und dabei das von dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems ausgehende Licht „abblockt“. Auf Bildern, welche bei solchen Gelegenheiten angefertigt werden, können die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler besonders gut die Dichte, die Struktur und die Zusammensetzung der einzelnen Ringe analysieren, welche in der Regel aus lediglich millimetergroßen Partikeln aus Eis und Staub bestehen. Im Rahmen entsprechender Beobachtungen konnten die Wissenschaftler in der Vergangenheit auf solchen Gegenlichtaufnahmen außerdem zuvor nicht bekannte Ringe entdecken.
„Ein Blick durch die Ringe hindurch in Richtung auf die Sonne ermöglicht es uns, die kleinsten Ringpartikel zu untersuchen, welche teilweise lediglich die Dicke eines menschlichen Haares erreichen“, so Matt Hedman von der Cornell University in Ithaca/USA. „Wir sind dabei besonders an dem E-Ring interessiert, welcher durch die Geysir-Aktivitäten auf dem Mond Enceladus, durch das Magnetfeld des Saturn und durch den von der Sonne ausgehenden Sonnenwind geformt wird.“

Ein blauer Punkt im All
Ein zusätzlicher, aus wissenschaftlicher Sicht jedoch unbedeutender Aspekt solcher Gegenlicht-Aufnahmen besteht darin, dass dabei auch unser Heimatplanet in den Aufnahmebereich der ISS-Kamera geraten kann. Und genau dies wird erneut am 19. Juli 2013 geschehen. Im Gegensatz zu einer früheren Mosaikaufnahme aus dem Jahr 2006 wird die ISS-Kamera der Raumsonde Cassini das Ringsystem des Saturn und das Erde-Mond-System diesmal jedoch mit der hochauflösenden NAC-Kamera und zudem in Echtfarben abbilden.

„Seitdem es uns im September 2006 gelungen war, die Erde neben den Ringen des Saturn abzubilden – dieses Mosaik hat sich in der Öffentlichkeit zu einem der beliebtesten Bilder von Cassini entwickelt – wollte ich das gleiche noch einmal machen – diesmal allerdings noch besser“, so Dr. Carolyn Porco von der University of Colorado in Boulder im US-Bundesstaat Colorado, die Leiterin des Cassini Imaging Science Teams.
Vor drei Jahren begannen Carolyn Porco und ihre Mitarbeiter vom Cassini Imaging Central Laboratory for Operations (kurz „CICLOPS“) damit, die zukünftige Flugbahn der Raumsonde dahingehend zu analysieren, wann sich wieder eine Gelegenheit für eine solche im Gegenlicht erstellte Mosaikaufnahme ergibt. Zum einen sollte die Erde sich dabei an einer Position befinden, an der die Sicht auf unseren Planeten nicht durch den Saturn oder durch seine Ringe versperrt ist. Zum anderen durften für diesen Zeitraum keine anderen wichtigen Aktivitäten oder Beobachtungen durch andere Instrumente der Sonde vorgesehen sein.

Die nächste Gelegenheit, so das Ergebnis der Analysen, wird sich demzufolge am 19. Juli 2013 ergeben. An diesem Tag wird sich Cassini erneut für mehrere Stunden im Schatten des Saturn bewegen und dabei auch ein freies Sichtfeld auf die Erde haben. Die NAC-Kamera wird etwa vier Stunden benötigen, um die Einzelaufnahmen für das gesamte Mosaik zu erstellen. Die Erde wird dabei zwischen 23.27 MESZ und 23.42 MESZ in den Aufnahmebereich dieser Kamera gelangen.

Allerdings wird die Distanz zwischen der Erde und dem Saturn an diesem Tag etwa 1,44 Milliarden Kilometer betragen. Trotz ihres Durchmessers von 12.756 Kilometern wird die Erde auf den Aufnahmen der NAC-Kamera, welche über ein Sichtfeld von 0.35 Grad und eine Auflösung von 1024 x 1024 Pixeln verfügt, somit letztendlich nicht viel größer als lediglich wenige Pixel erscheinen. Übabhängig davon dürfte das geplante Mosaik einen spektakulären Anblick bieten.

Diese Mosaikaufnahme, so die NASA in einer Pressemitteilung, wird sich in eine Serie von allgemein bekannten weltraumbasierenden Aufnahmen unseres Heimatplaneten einreihen, darunter die berühmte Aufnahme von Apollo 8 aus dem Dezember 1968, welche den Aufgang der Erde über dem Mondhorizont zeigt oder die am 14. Februar 1990 von der Raumsonde Voyager 1 erstellte Aufnahme, welche die Erde aus einer Entfernung von etwa 6,4 Milliarden Kilometern als einen kleinen, hellblauen Punkt in den Weiten unseres Sonnensystems wiedergibt.

Wave at Saturn
Vielleicht beabsichtigen Sie ja – obwohl sich die diesjährige Sichtbarkeit des Saturn bereits langsam dem Ende zuneigt – in einer Art „Gegenzug“ am 19. Juli den Saturn zu beobachten. Der im Juli 2013 noch etwa 0,8 mag helle Saturn wird sich an diesem Tag gegen 23.30 MESZ etwa 10 Grad oberhalb des westlichen Horizonts im Sternbild Jungfrau befinden. Sollten Sie im Rahmen einer solchen Saturnbeobachtung zudem auch Fotos anfertigen, dann können Sie diese im Internet mit anderen an der Astronomie und Raumfahrt Begeisterten teilen. Einen entsprechenden Aufruf und weitere Anleitungen in englischer Sprache finden Sie auf der Internetseite Wave at Saturn. Sofern es genügend Einsendungen gibt will die NASA daraus eine Fotocollage erstellen.

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 Cassini-Wissenschaftler planen Fotoaufnahme der Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems. Während der bisher absolvierten 188 Umläufe um den Saturn hat Cassini dabei mit dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumente, eine Vielzahl von Bildern von der Saturnatmosphäre sowie von den 62 bisher bekannten Monden und den diversen Ringen dieses faszinierenden Planeten angefertigt, welche von der interessierten Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden können.

In diesen Aufnahmen konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler jetzt Strukturen nachweisen, welche erst kürzlich durch die Kollisionen von Meteoroiden mit den Ringen des Saturn verursacht wurden.

Bei den Meteoroiden handelt es sich um kleine Objekte mit Durchmessern von wenigen Mikrometern bis hin zu einigen Metern, welche sich auf einer Umlaufbahn um unsere Sonne befinden und die dabei schließlich auch mit den Planeten und Monden unseres Sonnensystems kollidieren können. Die Oberflächen der atmosphärefreien Monde und Asteroiden unseres Sonnensystems sind von einer Vielzahl kleinerer Impaktkrater übersät, welche in der Vergangenheit durch die Einschläge solcher Objekte verursacht wurden.

Allerdings lässt sich aus dieser „Kraterdichte“ die zeitliche Einschlagsrate nur indirekt und relativ unsicher durch die Methode des Crater Countings ableiten. Aus diesem Grund sind direkte Beobachtungen von Meteoriteneinschlägen für die Wissenschaft von großer Bedeutung, denn nur durch die Beobachtung solcher Ereignisse können die Planetenforscher detaillierte Kenntnis über die aktuellen Impaktraten in den verschiedenen Bereichen unseres Sonnensystems erlangen.

Neben unserem Heimatplaneten, dem Erdmond und dem Planeten Jupiter zählen jetzt auch die Ringe des Saturn zu denjenigen Orten innerhalb unseres Sonnensystems, an denen professionelle Wissenschaftler und Amateurastronomen solche Impaktereignisse entweder direkt beobachten oder zumindestens deren Auswirkungen unmittelbar nach einem solchen Ereignis studieren konnten. Diese kürzlich erfolgte Entdeckung im Bereich der Saturnringe versetzt die Wissenschaftler in die Lage, die zeitliche Verteilung solcher Einschläge jetzt noch besser als zuvor zu analysieren.

Auf dem nebenstehenden Bild sind fünf Aufnahmen des Ringsystems des Saturn zu sehen, welche in den Jahren 2009 und 2012 durch das ISS-Kameraexperiment angefertigt wurden. Pfeile markieren dabei die Orte, an denen der Einschlag von Meteoroiden auf die Ringe Partikelwolken freisetzt hat. Aufgrund der Rotation der Ringe um den Saturn wurden die Partikelwolken in der Folgezeit in die Länge gezogen.

Zwei der Aufnahmen (oben links und Mitte), welche innerhalb eines Zeitraumes von 24,5 Stunden angefertigt wurden, zeigen eine innerhalb des A-Ringes gelegene Region. Die Aufnahmen oben rechts und unten rechts zeigen zwei weitere Strukturen im B-Ring. Das Bild unten links stellt dagegen den C-Ring des Saturn dar. Das abgebildete Auswurfmaterial erstreckt sich auf jedem der Bilder über einen größeren Bereich der Ringe und verfügt in Bezug auf die Ringebene über eine deutlich abweichende Ausrichtung.

Anhand dieser horizontalen und vertikalen Ausrichtung der Trümmerwolken lässt sich der Zeitraum bestimmen, welcher seit den zugrunde liegenden Kollisionen vergangen ist. Die Kollision im A-Ring erfolgte demnach etwa 24 Stunden vor der erste Abbildung. Die anderen drei Trümmerwolken verfügten zum Zeitpunkt der jeweiligen Abbildung über ein Alter von etwa 13, vier beziehungsweise einer Stunde.

Speziell während der im Sommer 2009 erfolgten Tag-und-Nacht-Gleiche auf dem Saturn ließen sich die durch die Kollisionen verursachten Trümmerwolken besonders gut durch die ISS-Kamera beobachten. Die relativ hellen Trümmerwolken hoben sich dabei deutlich sichtbar von den dunklen Ringpartikeln ab.

Die Auswertungen der an dieser Arbeit beteiligten Wissenschaftler führen zu dem Schluss, dass die verursachenden Meteoroiden über Durchmesser von schätzungsweise einigen Zentimetern bis hin zu mehreren Metern verfügten. Eine wichtige Erkenntnis der Beobachtung besteht zusätzlich darin, dass die Einschlagsraten von Meteoroiden beim Saturn und bei der Erde anscheinend in etwa gleich groß ausfallen, obwohl sich beide Planeten an vollkommen unterschiedlichen Bereichen des Sonnensystems befinden.

Für letztere Erkenntnis waren zwei Umstände entscheidend: „Das Ringsystem des Saturn fungiert als ein gigantischer Meteoroidendetektor, der über die hundertfache Fläche der Erde verfügt. Und diesen Detektor konnten wir im Rahmen der bisherigen Cassini-Mission über einen langen Zeitraum hinweg nutzen“, so Linda Spilker vom JPL, eine der an der Mission beteiligten Wissenschafterinnen. Somit konnten im Laufe der letzten Jahre Studien durchgeführt werden, bei denen die Häufigkeit von beobachteten Meteoroiden-Eintritten in die Erdatmosphäre mit entsprechenden Ereignissen im Bereich des Saturn verglichen werden konnte.
Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden heute in der Fachzeitschrift „Science“ unter dem Titel „Observations of Ejecta Clouds Produced by Impacts onto Saturn’s Rings“ publiziert. Matthew S. Tiscareno von der Cornell University in Ithaka/USA – der Erstautor dieser Studie – und seine Kollegen gehen davon aus, dass die Meteoroiden beim Zusammentreffen mit den Ringpartikeln des Saturn zunächst in kleinere Bestandteile zerbrechen. Diese jetzt kleineren Partikel verfügen über eine deutlich geringere Geschwindigkeit als zuvor und treten in eine Umlaufbahn um den Saturn ein. Hierbei erfolgen weitere „Sekundärkollisionen“ mit den ursprünglichen Ringpartikeln, wobei die beobachteten Trümmerwolken entstehen, welche dabei zunächst eine diagonale Ausrichtung in Bezug zu der Ringebene einnehmen bevor sich auch dieses Trümmermaterial letztendlich in die Ringebene einordnet.

„Die Ringe des Saturn erscheinen ungewöhnlich hell und frei von Verunreinigungen. Dies verleitet einige Wissenschaftler zu der Annahme, dass die Ringe über ein deutlich geringeres Alter als der Saturn verfügen. Um diese Annahme zu bewerten müssen wir jedoch mehr über die Vorgänge in Erfahrung bringen, in deren Rahmen die Ringe mit Fremdmaterial bombardiert und angereichert werden. Diese kürzlich erfolgten Analysen helfen uns dabei“, so Jeff Cuzzi vom Ames Resarch Center der NASA in Moffet Field/USA, einer der Co-Autoren der Veröffentlichung.

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

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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
• CICLOPS (engl.)

Fachartikel von Matthew S. Tiscareno et al.:

• Observations of Ejecta Clouds Produced by Impacts onto Saturn’s Rings (Abstract, engl.)

Der Beitrag Meteoroidenimpakte im Saturn-Ringsystem beobachtet 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.

Bereits seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer Umlaufbahn um den Saturn und liefert den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern eine Vielzahl an Daten, welche mit insgesamt 12 Instrumenten gesammelt werden. Die dabei angefertigten Bilder der aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kamera, welche in ihren Rohfassungen auf einer speziellen Internetseite frei einsehbar sind, begeistern seitdem nicht nur die wissenschaftliche Gemeinde, sondern vielmehr auch die interessierte Öffentlichkeit.

Zuweilen ergeben sich dabei auch einzigartige Aufnahmen, welche nicht nur von großem wissenschaftlichen Nutzen sind, sondern die zudem auch über einen einzigartigen ästhetischen Wert verfügen. Eine solche Aufnahme wurde am 18. Dezember 2012 von dem von Dr. Carolyn Porco geleiteten „Cassini Imaging Science Team“, welches für die Auswertung der durch die Raumsonde Cassini angefertigten Aufnahmen verantwortlich ist, veröffentlicht.

Am 17. Oktober 2012 fertigte die Raumsonde Cassini während des Saturnorbits Nummer 174 diverse Aufnahmen von der Nachtseite des Ringplaneten an. Der wissenschaftliche Beweggrund für die Anfertigung der Aufnahmen bestand darin, dass die an der Mission beteiligten Wissenschaftler anhand der so erstellten Aufnahmen speziell die einzelnen Ringstrukturen und die oberen Atmosphärenschichten des Saturn im Detail untersuchen konnten. Der Saturn ist dabei aus einem Winkel von rund 19 Grad unterhalb der Ringebene aus einer Entfernung von etwa 800.000 Kilometern zu sehen, wobei sich die Sonne fast genau hinter dem Saturn befindet. Die im Rahmen dieser Gegenlichtaufnahmen erzeugten Bilder erreichte Bildauflösung liegt bei etwa 50 Kilometern pro Pixel.

Die so erzeugten Aufnahmen wurden anschließend zu einem Bildmosaik zusammengefügt, welches den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems in einem aus dieser Perspektive selten sichtbaren Glanz wiedergibt. Das Mosaikbild wurde aus 60 Einzelbildern erstellt, welche unter der Verwendung von Infrarot-, Rot- und Violettfiltern angefertigt und anschließend zu einer kontrastverstärkten Falschfarbensicht kombiniert wurden.

Die zum Aufnahmezeitpunkt stark von hinten beleuchteten Ringe erscheinen zu beiden Seiten der Planetenscheibe sehr hell. In den Bereichen, wo sie allerdings lediglich als Silhouette vor dem Gasriesen zu sehen sind, erscheinen sie dagegen eher dunkel. Im Zentrum des Mosaiks reflektieren sie ein feines Licht auf die Wolkenoberfläche des Saturn, während der Saturn zugleich seinen eigenen Schatten auf die Ringe wirft.

Im linken unteren Viertel des Mosaiks sind zudem zwei der inneren Saturnmonde erkennbar. Der rund 504 Kilometer durchmessende Enceladus befindet sich dabei näher am Ringsystem. Weiter außerhalb ist der 1.062 Kilometer durchmessende Mond Tethys erkennbar.

Auf einer speziellen Internetseite des Cassini Imaging Central Laboratory for Operations (kurz „CICLOPS“) stehen der interessierten Öffentlichkeit verschieden hoch aufgelöste Versionen des hier kurz vorgestellten Saturn-Mosaiks zur Betrachtung und zum eventuellen Download zur Verfügung.

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 aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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Verwandte Internetseiten:

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Der Beitrag Der Saturn bei Nacht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am morgigen 19. November 2012 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:57 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini in einer Entfernung von rund 1,97 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 176. Umlauf um den Ringplaneten aufnehmen. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn über eine Inklination von 46,3 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn im Rahmen verschiedener Passagen an dem Saturnmond Titan in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.
Dieser Flugverlauf 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 studieren. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate wieder in seiner „Gesamtheit“ besser 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 14 Tage andauernden Orbits Nummer 176 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 175“ – insgesamt 35 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die ersten beiden dieser Beobachtungskampagnen werden am 20. November den zu diesem Zeitpunkt etwa 2,6 Millionen Kilometer von der Raumsonde entfernt befindlichen und zu 75 Prozent von der Sonne beleuchteten Titan zum Ziel haben. Die hierfür vorgesehenen Aufnahmen sind Teil der langfristig angelegten „Titan Monitoring Campaign“, mit der speziell Wolkenformationen in der Titanatmosphäre abgebildet werden sollen. Deren Studium erlaubt den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern Rückschlüsse auf das dortige gegenwärtige Wettergeschehen. Des weiteren sollen bei dieser Gelegenheit Veränderungen in der Verteilung von Aerosolen in den oberen Schichten der Mondatmosphäre dokumentiert werden. Vergleichbare Kampagnen sind für den 22. und 23. November vorgesehen.

Zwischen dem 20. und dem 24. November steht zudem der Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde, wobei die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit einem der an Bord befindlichen Spektrometer, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dessen Atmosphäre abbilden wird. Im Rahmen der über jeweils mehrere Stunden andauernden Beobachtungen sollen anhand der sich ergebenden Veränderungen in den Wolkenstrukturen die in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windgeschwindigkeiten ermittelt werden.

In Zusammenarbeit mit dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), einem weiteren Instrument der Raumsonde, wird die ISS-Kamera schließlich am 24. November die Südpolregion des Saturn abbilden. Das Ziel dieser Beobachtung ist die Abbildung von eventuell zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Polarlichtern. Neben der Erstellung einer kurzen Videosequenz sollen diese Aufnahmen zusätzlich dazu genutzt werden, um die Rotationsdauer des Magnetfeldes des Saturn näher zu bestimmen.

Am 27. November wird Cassini schließlich um 03:15 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 176, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 355.680 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits wenige Stunden zuvor wird die ISS-Kamera speziell den Randbereich des Saturn abbilden, welcher sich zu diesem Zeitpunkt genau zwischen der Raumsonde und der Sonne befindet. Die sich dabei ergebenden Beleuchtungsverhältnisse stellen eine hervorragende Gelegenheit dar, um die einzelnen Schichten der oberen Bereiche der Saturnatmosphäre im Detail zu studieren. Zusätzlich soll die Kamera ein bereits seit längerer Zeit über dem Nordpol des Saturn aktives Sturmgebiet dokumentieren.

Zwei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird sich die Raumsonde dem Mond Titan nähern und diesem um 09:57 MEZ mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 1.014 Kilometern passieren. Bedingt durch diesen Vorbeiflug wird sich die Inklination der Raumsonde auf einen Wert von 53,0 Grad erhöhen. Dieser mittlerweile 89. gesteuerte Vorbeiflug am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung „T-88“, ist der letzte von insgesamt sechs in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen an diesem Mond. Die nächste nahe Begegnung wird erst am 17. Februar 2013 erfolgen.

Während der Anflugphase wird das CIRS die Nachtseite des Titan abtasten und Daten über die in der Stratosphäre herrschenden Temperaturen sammeln. Außerdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den verschiedenen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung soll schließlich das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) speziell die Oberfläche des Titan untersuchen. Eines der Hauptziele der Beobachtungen stellt dabei eine Oberflächenstruktur namens Mackay Lacus dar. Hierbei handelt es sich um einen in der Nordpolregion des Titan gelegenen, durchschnittlich etwa 180 Kilometer durchmessenden See aus flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen, welcher im Juli 2006 durch Beobachtungen mit dem RADAR-Instrument Cassinis entdeckt wurde.

Durch die VIMS-Daten, so die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, könnten sich neue Erkenntnisse über die Tiefe dieses Methansees ergeben. Weitere Beobachtungsziele des VIMS sind die Region Tortola Facula, ein Gebiet mit einer auffällig unebenen Oberfläche im nordwestlichen Bereich des Sandmeeres Shangri La, und der südlich von Tortola gelegene Impaktkrater Santorini Facula.

Während der Abflugsphase wird das CIRS seine Temperaturmessungen fortsetzen. Parallel dazu wird auch das VIMS den Titan weiter abtasten und dabei globale Aufnahmen in unterschiedlichen Auflösungen anfertigen. All diese Aktivitäten sollen durch begleitende Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt werden, welche dabei speziell die im sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichtes erkennbaren Wolkenformationen in der Titanatmosphäre dokumentieren soll.

Für den 2. Dezember sind weitere Beobachtungen des Saturn vorgesehen. Hierbei soll die WAC-Kamera im Rahmen von vier kurzen Beobachtungskampagnen unter der Verwendung von verschiedenen Kamerafiltern speziell die dortigen Wolkenformationen abbilden. Weitere für diesen Tag geplante Beobachtungen dienen der astrometrischen Beobachtung verschiedener kleinerer Monde des Saturn. Hierbei sollen die bisher bekannten Parameter von deren jeweiligen Umlaufbahnen noch näher bestimmt werden.

Ebenfalls für den 2. Dezember ist eine Beobachtung des A-Ringes des Saturn vorgesehen. Mit den geplanten Aufnahmen sollen zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ in diesem Ring dokumentiert werden. Bei diesen entfernt an Flugzeugpropeller erinnernden, 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 Dutzend 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 verbessert werden.

Am 3. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 11:59 MEZ in einer Entfernung von rund 1,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 176. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 177 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphärenschichten 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 aufgebrachten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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