Quelle: NASA / Erin Morton, 10. März 2026

In Zusammenarbeit mit Teams aus Regierung, Industrie und Wissenschaft baut APL für die NASA eine atomgetriebene Drohne in der Größe eines Autos. Der Start von Dragonfly ist frühestens für 2028 geplant. Die Drohne wird eine sechsjährige Reise zum Saturnmond Titan unternehmen, wo sie verschiedene Orte erkunden wird, um die Chemie, Geologie und Atmosphäre des terrestrischen Mondes zu untersuchen und letztendlich unser Verständnis der chemischen Ursprünge des Lebens zu erweitern.

Zu den Hauptaktivitäten in den ersten Wochen dieser Projektphase gehörten Leistungs- und Funktionstests an zwei kritischen Komponenten: dem integrierten Elektronikmodul (IEM) und den Stromversorgungseinheiten (PSUs). Das IEM ist sozusagen das „Gehirn“ von Dragonfly und enthält die zentrale Avionik des Raumfahrzeugs (wie Befehls- und Datenverarbeitung, Steuerung und Navigation sowie Kommunikation) in einem einzigen platzsparenden und energieeffizienten Gehäuse. Das IEM und beide PSUs wurden an das Verkabelungssystem von Dragonfly angeschlossen und haben ihre ersten Stromversorgungsprüfungen bestanden. „Dieser Meilenstein markiert im Wesentlichen die Geburt unseres Flugsystems“, sagte Elizabeth Turtle, Dragonfly-Projektleiterin bei APL. „Der Bau eines einzigartigen Fahrzeugs, das über eine andere Ozeanwelt in unserem Sonnensystem fliegen soll, bringt uns an die Grenzen des Möglichen, aber genau deshalb ist diese Phase so spannend. Das Team leistet hervorragende Arbeit, und jede Komponente, die wir installieren, und jeder Test, den wir durchführen, bringt uns dem Start von Dragonfly zum Titan einen Schritt näher.“

Bis hierher war viel Arbeit nötig. Die Aeroshell- und Cruise-Stage-Baugruppen werden derzeit bei Lockheed Martin Space in Littleton, Colorado, integriert und getestet. Das Team hat eine Reihe gründlicher aerodynamischer Tests in den Windkanälen des Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, durchgeführt. In der Titan-Kammer am APL werden weiterhin Tests mit der Schaumbeschichtung durchgeführt, die das Drehflügelflugzeug vor den eisigen Temperaturen auf dem Titan schützen soll. Die wissenschaftliche Nutzlast wird an verschiedenen Standorten im In- und Ausland zusammengestellt. Das Flugfunkgerät wurde bereits geliefert, weitere Flugsysteme sollen innerhalb der nächsten sechs Monate geliefert und getestet werden. Die Integration und Erprobung von Dragonfly wird bei APL bis Ende dieses Jahres und bis Anfang 2027 fortgesetzt, wenn bei Lockheed Martin Tests auf Systemebene geplant sind. Ende nächsten Jahres kehrt der Lander zu APL zurück, um dort letzte Tests unter Weltraumbedingungen zu durchlaufen, bevor er im Frühjahr 2028 zum Kennedy Space Center der NASA in Florida gebracht wird, um im Sommer desselben Jahres an Bord einer SpaceX Falcon Heavy-Rakete gestartet zu werden.

„Der Beginn der Integration und der Tests ist ein wichtiger Meilenstein für das Dragonfly-Team“, sagte Annette Dolbow, Leiterin der Dragonfly-Integration und -Tests bei APL. „Wir haben Jahre damit verbracht, dieses erstaunliche Drehflügelflugzeug am Computer und im Labor zu entwerfen und zu verfeinern, und jetzt können wir all diese Elemente zusammenführen und Dragonfly in ein echtes Flugsystem verwandeln.“

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Dragonfly

Der Beitrag „Mission Dragonfly“ startet mit der Integration und Testphase des Rotorflugzeugs 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 207 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

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

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

In den letzten Jahren durchgeführte Studien haben zu dem Resultat geführt, dass auf dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dem größten der 62 bisher bekannten Saturnmonde, ein regelrechter Flüssigkeitskreislauf stattfindet, welcher im Gegensatz zu dem vergleichbaren Kreislauf auf der Erde allerdings nicht auf Wasser basiert. Bei Oberflächentemperaturen von rund minus 180 Grad Celsius regnen Methan und Ethan aus der Titanatmosphäre ab, welche sich anschließend auf der Oberfläche in ausgedehnten Abflusssystemen sammeln, von wo aus diese flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zu verschiedenen Seen transportiert werden.

Somit hat sich der Titan neben der Erde als der einzige bekannte Ort innerhalb unseres Sonnensystems herauskristallisiert, an dem auch in der Gegenwart ein Flüssigkeitskreislauf stattfindet. Aus den daran beteiligten Kohlenwasserstoffen könnten sich unter bestimmten Bedingungen auch komplexere organische Verbindungen bilden, welche als die „Grundbausteine des Lebens“ angesehen werden. Unter den Exobiologen gilt der Titan daher als einer der derzeit aussichtsreichsten Kandidaten für den Nachweis von extraterrestrischen Lebensformen.

Der Großteil der Daten, welche den Planetologen gegenwärtig über den Titan zur Verfügung stehen, wurden während der letzten knapp 9,5 Jahre durch die Raumsonde Cassini gewonnen, die sich bereits seit dem 1. Juli 2004 in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet und dabei auch dessen Mond Titan mittlerweile 96 mal im Rahmen von dichten Vorbeiflügen passiert und bei diesen Gelegenheiten mit verschiedenen Instrumenten eingehend untersucht hat. Dank der dabei gesammelten Daten sind den Planetenforschern derzeit etwa 400 Seen auf der Titanoberfläche bekannt. Ein größerer See, der Ontario Lacus, und mehrere kleinere Seen befinden sich in der Nähe des Südpols des Titan. Der Großteil dieser Seen konzentriert sich jedoch in den hohen nördlichen Breiten des Titan, wo sich eine regelrechte Seenlandschaft befindet.

Im Juli und September 2013 fertigte die Raumsonde im infraroten Spektralbereich detaillierte Aufnahmen der Nordpolarregion des Titan an, mit denen erstmals die gesamte Ausdehnung der dort befindlichen Seen erfasst werden konnte. Dass die dort befindlichen Seen erst jetzt vollständig abgebildet werden konnten, liegt zum einen an den ausgeprägten Jahreszeiten, welche im Saturn-Titan-System auftreten. Als Cassini im Sommer 2004 bei Saturn eintraf, herrschte auf der Nordhemisphäre des Ringplaneten und auf dem Titan noch Winter. Mittlerweile ist dort jedoch der Frühling angebrochen, wodurch sich die Beleuchtungsverhältnisse für Aufnahmen von der nördlichen Hemisphäre entsprechend verbessert haben.

Zusätzlich erschwerte zudem bisher die Titanatmosphäre einen Blick auf die Oberfläche des Mondes. Der Titan ist als einziger Mond in unserem Sonnensystem von einer dichten Atmosphäre umgeben. Diese Gashülle besteht hauptsächlich aus Stickstoff, welcher dort mit einem Anteil von rund 98 Prozent vertreten ist. Neben dem Edelgas Argon sind zudem Spuren von Methan, Ethan und weitere komplexe Kohlenwasserstoffverbindungen vertreten. Nahe der Oberfläche fällt diese Atmosphäre etwa fünfmal dichter aus als auf unserem Heimatplaneten und erreicht einen Atmosphärendruck von 1,5 bar, was einen etwa 50 Prozent höheren Wert als auf der Erde darstellt. Die Lufthülle, deren gesamte Masse etwa 1,19 mal größer ausfällt als die Gesamtmasse der Erdatmosphäre, erreicht eine Höhe von mehreren hundert Kilometern und ist mit Wolken und Dunstschleiern durchsetzt.

Speziell diese aus feinen Aerosolen bestehenden Dunstschichten verhindern jeglichen Blick im Bereich des sichtbaren Lichtes auf die Titanoberfläche, welche lediglich bei Wellenlängen im Infrarotbereich des Lichtes abgebildet werden kann. Außerdem konzentrierte sich in den letzten neun Jahren über dem Nordpol des Titan eine zusätzliche und besonders dichte Schicht aus Wolken und Dunst, welche auch für die im Infrarotbereich arbeitenden Abbildungsinstrumente der Raumsonde nahezu undurchdringlich war. Mit dem Fortschreiten der Jahreszeiten und dem damit verbundenen leichten Temperaturanstieg auf der Nordhalbkugel des Titan hat sich diese Schicht jetzt weitgehend aufgelöst.

Ein weiterer Grund für die erst jetzt erfolgreichen Aufnahmen ist die Flugbahn der Raumsonde durch das Saturnsystem. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 51,9 Grad. Dieser Flugverlauf ermöglicht es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern speziell die Polarregionen des Saturn und des Titan im Detail abzubilden und zu untersuchen.

„Die Aufnahmen von Cassinis Visual and Infrared Imaging Mapping Spectrometer bieten uns eine Gesamtansicht von einer Region, die wir bislang nur in kleinen Teilbereichen und mit niedriger Auflösung gesehen haben“, so Jason Barnes von der University of Idaho, einer der Mitarbeiter des Teams des Visual and Infrared Imaging Mapping Spectrometers (VIMS), mit dem die Beobachtungen durchgeführt wurden. „Dabei hat sich herausgestellt, dass der Nordpol von Titan noch interessanter ist, als wir bisher annahmen. Es existiert ein komplexes Wechselspiel der Flüssigkeiten in den Seen und Meeren mit Ablagerungen, die durch Verdunstung entstanden sind.“

Ein Teilbereich der nördlichen Seenlandschaft des Titan wurde dabei mit den neu angefertigten Aufnahmen erstmals abgebildet. Die Oberfläche scheint sich hier deutlich von der Oberfläche in anderen Regionen des Saturnmondes zu unterscheiden. Dies, so die Wissenschaftler, könnte eventuell erklären, warum sich fast alle Seen des Titan ausgerechnet in dieser Region befinden. Aufgrund der variierenden Form der Titanseen werden für diese gegenwärtig verschiedene Entstehungsszenarien diskutiert, welche vom Einsturz der Oberfläche nach vulkanischen Eruptionen bis hin zu Prozessen reichen, die auf der Erde zur Entstehung von Karstlandschaften geführt haben.

„Seit der Entdeckung der Seen auf dem Titan haben wir uns gefragt, warum diese sich in den hohen nördlichen Breiten konzentrieren“, so Elizabeth Turtle vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel im US-Bundesstaat Maryland. „Die Entdeckung, dass die Oberfläche dort irgendwie besonders ist, könnte ein wichtiger Hinweis sein, um die möglichen Erklärungen einzugrenzen.“

Die jetzt gewonnenen Aufnahmen beruhen auf Daten, welche während der Cassini-Vorbeiflüge „T-92“ bis „T-94“ am Titan – diese erfolgten am 10. Juli, am 26. Juli und am 12. September 2013 – gesammelt wurden. Die angefertigten Aufnahmen zeigen die variierende Zusammensetzung der Oberfläche rund um die großen Seen auf der Nordhemisphäre.
Bei der Auswertung stellte sich heraus, dass einige der Seen von hellen Säumen umgeben sind. Dies, so die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, könnte darauf hindeuten, dass der Flüssigkeitspegel in diesen Seen nicht konstant ist sondern vielmehr gewissen Schwankungen unterliegen. Vergleichbar mit den Salzseen auf der Erde, trocknen manche der Seen auf dem Titan anscheinend teilweise aus und hinterlassen eine ebene Fläche, auf der sich die ehemals in der Flüssigkeit gelösten Stoffe abgelagert haben.

„Die nördliche Seenlandschaft des Titan ist eine der erdähnlichsten und faszinierendsten Regionen im Sonnensystem“, so Linda Spilker, Cassini-Projektwissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Wir wissen, dass sich die Seen auf der Erde im Laufe der Jahreszeiten verändern. Die langlebige Cassini-Mission ermöglicht es uns, solche saisonalen Veränderungen auch auf dem Titan zu beobachten.“
Die nächste Möglichkeit für eine direkte Untersuchung des Titan bietet sich bereits am 1. Dezember 2013. An diesem Tag wird die Raumsonde Cassini den Titan um 01:41 MEZ erneut im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges passieren und aus einer Überflughöhe von diesmal 1.400 Kilometern mit verschiedenen Instrumenten untersuchen.

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 und seine Monde 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Der Beitrag Raumsonde Cassini: Ein Blick auf die Seen des Titan erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Mit einem Durchmesser von 5.150 Kilometern handelt es sich bei dem im Jahr 1655 durch den niederländischen Astronomen Christiaan Huygens entdeckten Mond Titan um den größten der 62 bisher bekannten Monde des Planeten Saturn und – nach dem Jupitermond Ganymed – zugleich um den zweitgrößten Mond innerhalb unseres Sonnensystems. Der Titan ist als einziger Mond im Sonnensystem von einer dichten Atmosphäre umgeben. Diese Gashülle besteht hauptsächlich aus Stickstoff, welcher dort mit einem Anteil von rund 98 Prozent vertreten ist. Neben dem Edelgas Argon sind zudem Spuren von Methan, Ethan und weitere komplexe Kohlenwasserstoffverbindungen vertreten.

Nahe der Oberfläche fällt diese Atmosphäre etwa fünfmal dichter aus als auf unserem Heimatplaneten und erreicht dort einen Atmosphärendruck von 1,5 bar, was einen etwa 50 Prozent höheren Wert als auf der Erde darstellt. Die Lufthülle, deren gesamte Masse etwa 1,19 mal größer ausfällt als die Gesamtmasse der Erdatmosphäre, erreicht eine Höhe von mehreren hundert Kilometern und ist mit Wolken und Dunstschleiern durchsetzt.

Der Großteil der Daten, welche den Planetologen gegenwärtig über den Titan zur Verfügung stehen, wurden während der letzten knapp 9,5 Jahre durch die Raumsonde Cassini gewonnen, welche sich bereits seit dem 1. Juli 2004 in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet und dabei auch dessen Mond Titan mittlerweile 96 mal im Rahmen von dichten Vorbeiflügen passiert und bei diesen Gelegenheiten mit verschiedenen Instrumenten eingehend untersucht hat.

Neben der Untersuchung des Saturn und dessen Ringsystems stellt der Titan einen der Forschungsschwerpunkte der überaus erfolgreichen Cassini-Mission dar. Ein besonderes Augenmerk richten die beteiligten Wissenschaftler dabei auf die Atmosphäre dieses Mondes, dessen Zusammensetzung vermutlich eine gewisse Ähnlichkeit mit der frühen Atmosphäre unseres Heimatplaneten aufweist.

Sonnenaktivität beeinflusst die Titan-Atmosphäre
Eine kürzlich veröffentlichte Studie führt zu dem Ergebnis, dass das Zentralgestirn unseres Sonnensystems einen deutlich nachweisbaren Einfluss auf die oberste Atmosphärenschicht des Titan ausübt. Diese so genannte Ionosphäre befindet sich in einer Höhe von etwa 1.000 bis 1.300 Kilometern über der Oberfläche des Mondes, wobei Dichte und Ausdehnung dieser Atmosphärenschicht in einem direkten Zusammenhang mit der einfallenden Sonnenstrahlung stehen.

Für diese Studie verwendete ein von Niklas J. T. Edberg vom Institut für Weltraumphysik in Uppsala/Schweden geleitetes Team die Daten, welche zwischen den Jahren 2004 und 2012 im Rahmen von 72 dichten Titan-Vorbeiflügen von einer Langmuir-Sonde gesammelt wurden. Die Langmuir-Sonde ist einer von drei Detektoren, aus denen sich das „Radio and Plasma Wave Science Experiment“ (kurz RPWS), eines der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, zusammensetzt.
Die Langmuir-Sonde von Cassini verfügt über einen Auslegerarm mit einer Länge von einem Meter, an dessen Ende eine Kugel mit einem Durchmesser von fünf Zentimetern montiert ist. Sie kann Elektronendichten von fünf bis 10.000 Elektronen pro Kubikzentimeter und Energiespektren von 0,1 bis vier Elektronenvolt erfassen. Mit diesem Instrument können die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler die Dichte, die Temperatur und die Geschwindigkeit von geladenen Partikeln in der Umgebung des Saturn registrieren und diese untersuchen.
Im Rahmen ihrer Arbeit stellten die Wissenschaftler fest, dass die Elektronendichte in der Ionosphäre des Titan zu den Zeitpunkten besonders hoch ausfällt, an denen die Sonne erhöhte Dosen an energiereicher Ultraviolett- und Röntgenstrahlung freisetzt. Dieser Fall tritt ein, sobald sich die Sonne in eine aktive Phase während ihres durchschnittlich etwa elfjährigen Sonnenfleckenzyklus befindet. Die von der Sonne ausgehende UV- und Röntgenstrahlung trifft dabei auch auf die Atmosphäre des Titan und spaltet die dort in großen Höhen befindlichen Luftmoleküle in Ionen und Elektronen auf, welche dann von der Raumsonde Cassini beobachtet und untersucht werden können.

Zwischen den Jahren 2004 und 2010 konnten die Wissenschaftler in ihren Messergebnissen keine nennenswerten Veränderungen oder auffällig erhöhte Elektronendichten feststellen. Typischerweise, so zeigten die in diesem Zeitraum erfolgten Messungen, konzentrierten sich in diesem Zeitraum auf der Tagseite des Titan etwa 3.000 Partikel pro Kubikzentimeter in dessen Ionosphäre, auf der Nachtseite dagegen lediglich rund 1.000 Partikel. Zu den Zeitpunkten, an denen die entsprechenden Messungen durchgeführt wurden, wies die Sonne allerdings eine nur geringe Sonnenfleckenaktivität auf und gab dadurch bedingt auch nur geringe Mengen an energiereicher Strahlung ab.

Nach dem Jahr 2010 stieg die Aktivität der Sonne jedoch deutlich an, was sich durch eine Zunahme der Sonnenflecken bemerkbar machte. Bei sechs weiteren Titan-Vorbeiflügen im Jahr 2012, welche zwischen dem 22. Mai und dem 29. November erfolgten, registrierte die Langmuir-Sonde parallel zu dieser angestiegenen Aktivität dann auch einen signifikanten Anstieg der Elektronendichte in der Ionosphäre des Titan, welche 15 bis 30 Prozent betrug. Die Ergebnisse der Messungen lassen sich gut mit der zeitgleich beobachteten Sonnenaktivität und dem dadurch erhöhten Strahlungsausstoß in Einklang bringen.

Hierbei haben die an der Studie beteiligten Wissenschaftler auch berücksichtigt, dass sich der Saturn seit dem Beginn der Messungen auf seiner elliptischen Umlaufbahn um die Sonne inzwischen um mehr als 100 Millionen Kilometer von dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems entfernt hat. Obwohl der Saturnmond Titan somit gegenwärtig immer weniger Sonnenstrahlung empfängt, fällt die absolute Strahlungsdichte an energiereicher UV- und Röntgenstrahlung derzeit aufgrund der erhöhten Sonnenaktivität höher aus als zuvor. Dieser Effekt bewirkt, dass gegenwärtig mehr Moleküle in der Titanatmosphäre ionisiert werden.

Bemerkenswert ist dabei, dass die Sonnenaktivität derzeit zwar das Maximum des derzeitigen Aktivitätszyklusses erreicht, diese Aktivität aber deutlich geringer ausfällt als bei früheren Aktivitätsmaxima. Theoretische Berechnungen haben ergeben, dass die Elektronendichte in der Titan-Ionosphäre bei einem stärker ausfallenden – sprich „eigentlich normalen“ – Aktivitätsmaximum einen Wert von etwa 6.500 Partikeln pro Kubikzentimeter erreichen würde.

Die Erforschung des Titan verbessert das Verständnis der Erde
„Fast die gleichen Mechanismen treten auch auf der Erde auf, wo die möglichen Auswirkungen einer erhöhten Sonnenaktivität auf das Erdklima immer noch diskutiert werden“, so Nicolas Altobelli, ESA-Projektwissenschaftler der Cassini-Mission.
Obwohl der Titan die Sonne in einer etwa zehnmal größeren Entfernung als die Erde umkreist kann die Untersuchung von dessen Atmosphäre und des dort ablaufenden Wettergeschehens den Wissenschaftlern somit wertvolle Erkenntnisse über das aktuelle Klimageschehen auf der Erde liefern.

Die Beobachtung des aktuellen Wettergeschehens auf dem Titan ist einer der Beobachtungsschwerpunkte der Raumsonde Cassini und erfolgt in erster Linie durch das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment. Aus Entfernungen von teilweise mehreren Millionen Kilometern werden dabei Aufnahmen angefertigt, welche die Titan-Atmosphäre zeigen.

Durch die dadurch ermöglichte Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen, welche – vergleichbar mit dem Wetter auf der Erde – einer jahreszeitlich bedingten Veränderung unterliegen. Die nächste Möglichkeit für eine etwas „direktere“ Untersuchung der Titanatmosphäre bietet sich dagegen bereits am 1. Dezember 2013. An diesem Tag wird die Raumsonde Cassini den Titan um 01:41 MEZ im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges passieren und aus einer Überflughöhe von diesmal 1.400 Kilometern erneut mit verschiedenen Instrumenten untersuchen.

Die hier kurz vorgestellten Resultate der Untersuchung der Titanatmosphäre wurden bereits am 13. August 2013 unter dem Titel „Solar cycle modulation of Titan’s ionosphere“ in der Fachzeitschrift „Journal of Geophysical Research: Space Physics“ publiziert.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Fachartikel von Niklas J. T. Edberg et al.:

• Solar cycle modulation of Titan’s ionosphere (Abstract, engl.)

Der Beitrag Sonnenaktivität beeinflusst die Atmosphäre des Titan erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Mit einem Durchmesser von 5.150 Kilometern handelt es sich bei dem im Jahr 1655 durch den niederländischen Astronomen Christiaan Huygens entdeckten Mond Titan um den größten der 62 bisher bekannten Monde des Planeten Saturn und – nach dem Jupitermond Ganymed – zugleich um den zweitgrößten Mond innerhalb unseres Sonnensystems. Der Titan ist als einziger Mond im Sonnensystem von einer dichten Atmosphäre umgeben. Diese Gashülle besteht hauptsächlich aus Stickstoff, welcher dort mit einem Anteil von rund 98 Prozent vertreten ist. Neben dem Edelgas Argon sind zudem Spuren von Methan, Ethan und weitere komplexe Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten.

Nahe der Oberfläche fällt diese Atmosphäre etwa fünfmal dichter aus als auf unserem Heimatplaneten und erreicht dort einen Atmosphärendruck von 1,5 bar, was einen etwa 50 Prozent höheren Wert als auf der Erde darstellt. Die Lufthülle, deren gesamte Masse etwa 1,19 mal größer ausfällt als die Gesamtmasse der Erdatmosphäre, erreicht eine Höhe von mehreren hundert Kilometern und ist mit Wolken und Dunstschleiern durchsetzt.

Der Großteil der Daten, welche den Planetologen gegenwärtig über den Titan zur Verfügung stehen, wurden während der letzten 9,5 Jahre durch die Raumsonde Cassini gewonnen, welche sich bereits seit dem 1. Juli 2004 in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet und dabei auch den Titan mittlerweile 95 mal im Rahmen von dichten Vorbeiflügen passiert hat. Neben der Untersuchung des Saturn und dessen Ringsystems stellt der Titan einen der Forschungsschwerpunkte dieser erfolgreichen Weltraummission dar. Ein besonderes Augenmerk richten die beteiligten Wissenschaftler dabei auf die Atmosphäre dieses Mondes, dessen Zusammensetzung vermutlich eine gewisse Ähnlichkeit mit der frühen Atmosphäre unseres Heimatplaneten aufweist.

Propen in der Titan-Atmosphäre
Jetzt ist es den an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftlern gelungen, in den unteren Schichten der Titanatmosphäre Propen nachzuweisen. Dieses farblose Gas, welches auf der Erde unter anderem als Kältemittel und als Grundstoff der chemischen Industrie zur Herstellung von verschiedenen Kunststoffen eingesetzt wird, konnte dabei zum ersten Mal außerhalb der Erde nachgewiesen werden.

„Diese Chemikalie findet sich überall in unserem täglichen Leben und zwar in Form von Polypropylen„, so Conor A. Nixon vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt/USA, einer der an der Cassini-Mission beteiligten Planetenforscher und Erstautor einer kürzlich veröffentlichten Studie bezüglich des Propen-Nachweises in der Stratosphäre des Titan.

Die Entdeckung gelang im Rahmen einer Spektralanalyse der Infrarotstrahlung der unteren Titanatmosphäre durch das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini. Mit diesem Spektrometer können die Wissenschaftler verschiedene Gase in der unteren Atmosphäre des Titan anhand ihrer spezifischen thermischen Fingerabdrücke identifizieren. Die spezielle Herausforderung hierbei besteht darin, die Signaturen eines bestimmten Gases von den Signaturen der anderen Bestandteile der Atmosphäre zu trennen.
Eine Lücke wird geschlossen

Der jetzt erfolgte Nachweis von Propen schließt eine bisher bestehende Lücke in der chemischen Zusammensetzung der Titanatmosphäre, welche sich in den letzten mehr als 30 Jahren bei deren Untersuchung ergeben hatte. Bei ihrem Vorbeiflug am Saturn im Jahr 1980 gelang es der Raumsonde Voyager 1 neben vielen weiteren Entdeckungen eine Vielzahl unterschiedlicher Bestandteile der Titanatmosphäre zu identifizieren. Darunter befanden sich auch diverse Kohlenwasserstoffverbindungen. Diese Verbindungen bilden sich offenbar dadurch, dass die in der Titanatmosphäre enthaltenen Methanmoleküle durch einfallendes Sonnenlicht aufgespalten werden. Die dabei freigesetzten Bestandteile – Methan besteht aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen – schließen sich danach zu neuen Kohlenwasserstoffverbindungen zusammen, welche zwei, drei oder noch mehr Kohlenstoffatome enthalten können.

Von den Verbindungen, welche drei Kohlenstoffatome enthalten, wurden durch Voyager 1 mit Propan die schwerste dieser Verbindungen nachgewiesen und mit Propin zudem eine der leichtesten. Die mittleren Verbindungen, zu denen auch das Propen gehört, konnten dagegen nicht detektiert werden. Im Laufe der Jahre gelang zwar im Rahmen diverser erd- und weltraumgestützter Untersuchungen immer wieder der Nachweis von weiteren chemischen Verbindungen innerhalb der Titanatmosphäre – das Propen blieb dabei aber zunächst unentdeckt.

In den Messdaten eines weiteren Instrumentes von Cassini, dem Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS), fanden sich bereits früher Hinweise auf die Existenz von Propen in der oberen Atmosphäre von Titan. Diese Daten waren allerdings nicht sicher genug, um dessen Vorhandensein zu postulieren. Erst eine sorgfältige Analyse der Daten des CIRS-Spektrometers enthüllte jetzt dessen Existenz in der unteren Atmosphäre mit ausreichender Sicherheit.
„Diese Messungen waren sehr schwierig, da das schwache Propen-Signal von den deutlich stärkeren Signaturen verwandter Chemikalien überlagert wird“, so Michael Flasar vom Goddard Space Flight Center, der für das CIRS-Instrument hauptverantwortliche Wissenschaftler. „Dieser Erfolg bestärkt uns in unserer Zuversicht, dass wir noch weitere Chemikalien finden werden, die sich bereits seit langer Zeit in der Titanatmosphäre verbergen.“

„Ich bin immer wieder begeistert, wenn Wissenschaftler ein Molekül entdecken, das zuvor noch nie in einer Atmosphäre nachgewiesen wurde“, so Scott Edgington, der stellvertretende Projektwissenschaftler der Cassini-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL). „Dieses neue Teil des Puzzles stellt für uns einen weiteren Test dafür dar, ob wir diesen chemischen Zoo, aus dem die Titanatmosphäre besteht, auch wirklich verstanden haben.“ Die nächste Möglichkeit einer direkten Untersuchung der Titanatmosphäre bietet sich bereits am 14. Oktober 2013. An diesem Tag wird die Raumsonde Cassini den Titan erneut im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges passieren und mit verschiedenen Instrumenten untersuchen (Raumfahrer.net berichtete).

Die hier kurz vorgestellten Resultate der Untersuchung der Titanatmosphäre wurden am 30. September 2013 unter dem Titel „Detcetion of Propene in Titan’s Stratosphere“ in der Fachzeitschrift „The Astrophysical Journal“ publiziert.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Fachartikel von Conor A. Nixon et al.:

• Detection of Propene in Titan’s Stratosphere (Abstract, engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini entdeckt Propen in Titan-Atmosphäre erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 27. September 2013 hat die Raumsonde Cassini um 17.02 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 befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,63 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 199. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 51,9 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 42 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 198“ – insgesamt 41 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.

Der Titan ist auch das Ziel der ersten Beobachtungskampagne der ISS-Kamera, welche am 5. Oktober erfolgen wird. Aus einer Entfernung von 1,72 Millionen Kilometern wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auf die Verteilung von Wolkenstrukturen und die verschiedenen in der Titanatmosphäre befindlichen Dunstschichten richten. Eine vergleichbare Kampagne wird zwei Tage später aus einer Entfernung von dann 1,3 Millionen Kilometern durchgeführt.

Am 8. Oktober 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.

Unmittelbar nach dem Abschluss dieser astrometrischen Beobachtungskampagne wird sich die ISS-Kamera dann auf den Saturn richten. 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 11. Oktober sind neun weitere solcher Beobachtungen vorgesehen.

Ebenfalls am 8. Oktober steht eine Sternbedeckung auf dem Beobachtungsprogramm von Cassini, wobei neben der ISS-Kamera eines der Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen wird. Bei dieser Okkultation wird der halbregelmäßig veränderliche rote Riesenstern L2 Puppis von Teilen des F-Ringes des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von L2 Puppis 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.

Für den 10. und 11. Oktober vorgesehene Beobachtungen werden sich auf das Ringsystem des Saturn konzentrieren. Unter anderem sollen hierbei zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ im äußeren Bereich des A-Ringes dokumentiert werden. Bei diesen entfernt an Flugzeugpropeller erinnernden, lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des A-Ringes, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete) über den bei der Entstehung dieser Strukturen zugrunde liegenden Prozess). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Der 96. Vorbeiflug am Titan
Nach der anschließend erfolgenden Aufnahme eines aus sieben Einzelbilder bestehenden Farbmosaiks des Saturn und Teilen von dessen Ringsystem beginnt für die Raumsonde Cassini der 96. zielgesteuerte Vorbeiflug an dem Saturnmond Titan, welcher am 14. Oktober um 06.56 MESZ in einer Entfernung von 961 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde passiert werden wird.

Die Beobachtungen des Titan beginnen bereits am 12. Oktober mit der Durchführung von drei Kampagnen zur Beobachtung der in der Atmosphäre befindlichen Wolkenformationen. Ebenfalls noch während der Annäherungsphase an den Titan soll ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um am 13. Oktober 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.

Noch während dieser Messungen wird Cassini zudem um 15.40 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 199 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von 1,14 Millionen Kilometern passieren. Die Entfernung zum Titan wird zu diesem Zeitpunkt 294.150 Kilometer betragen. Im Anschluss an diese Messungen wird die ISS-Kamera Teilbereiche der Nordpolregion des Titan und von dessen nördlichen Hemisphäre abbilden und ein aus sechs 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.

Im Rahmen der dichtesten Annäherung an den Titan werden schließlich zwei weitere Instrumente zum Einsatz kommen. Das RADAR-Instrument wird dabei während der Annäherung an den Titan einen Scan im Synthetic Aperture Radar-Modus durchführen und dabei einen Streifen der auf der nördlichen Hemisphäre gelegenen Oberfläche abbilden. Unmittelbar vor der dichtesten Annäherung soll das Instrument durch Scatterometrie- und Radiometriemessungen weitere Daten über die Beschaffenheit des Geländes auf der nördlichen Hemisphäre sammeln.

Während der dichtesten Annäherung wird zudem das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) direkte Messungen der oberen Schicht der Titanatmosphäre durchführen. Das Ziel dieser Untersuchung besteht darin, Informationen über die erfolgende Interaktion zwischen dem Sonnenwind und der Atmosphäre zu gewinnen. Auch nach dem Passieren des Titan wird das RADAR zunächst mit seinen Messungen fortfahren und dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche abtasten. Unter anderem wird dabei auch der mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllte See Ontario Lacus in den Abtastungsbereich gelangen.

Nach dem Abschluss der RADAR-Messungen wird erneut das CIRS-Spektrometer eingesetzt und mehrere Messungen über der südlichen Hemisphäre durchführen. Hierdurch sollen eventuell erfolgende, durch den Wechsel der Jahreszeiten begünstigte Veränderungen in der Atmosphäre dieses Mondes dokumentiert werden. Als Abschluss dieses als „T-95“ bezeichneten Titan-Vorbeifluges sind für den 15. und 16 Oktober sechs weitere Fotokampagnen der ISS-Kamera vorgesehen, mit denen speziell auf der Südhälfte des Titan erneut Wolkenformationen abgebildet werden sollen.

Beobachtungen des Ringsystems

Ebenfalls am 16. Oktober wird die ISS-Kamera zudem in Zusammenarbeit mit dem VIMS-Spektrometer eine weitere Sternbedeckung dokumentieren. Hierbei wird diesmal der im Sternbild Leier gelegene Stern R Lyrae von Teilen des F-Ringes bedeckt. Dieser Ring soll dann am 18. Oktober erneut mehrfach abgebildet werden. 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 19. und 21. Oktober soll dann der B-Ring näher untersucht werden. Durch die Aufnahmen der ISS-Kamera sollen eventuell dort befindlichen „Speichenformationen“ 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 Phänome darstellen und sich nur zu bestimmten Zeiten während eines knapp 30 Jahre andauernden Saturnjahres bilden. Mit dem Fortschreiten der Jahreszeiten und dem Einsetzen des Sommers auf der nördlichen Planetenhemisphäre sollten sie dann nicht mehr auftreten.

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.

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. Zu solchen nach außen gerichteten Entladungen – so genannten Sprites – kommt es gelegentlich auch bei Gewittern auf der Erde.

Sonnenkonjunktion
Am 7. November 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 7.31 MEZ in einer Entfernung von rund 3,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 199. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 200 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 1. Dezember 2013 in einer Entfernung von rund 1.400 Kilometern passiert werden wird.

Zuvor wird die Kommunikation mit der Raumsonde allerdings erst einmal nur sehr stark eingeschränkt möglich sein. Der Grund hierfür ist die Anfang November stattfindende „Sonnenkonjunktion“. Hierbei handelt es sich um eine Himmelskonstellation, bei der sich der Saturn von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und der in einer Umlaufbahn um den Saturn befindlichen Raumsonde im Zeitraum zwischen dem 4. und dem 8. November stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen den beiden Planeten hin und her gesandt werden, zu sehr stört.

Augrund der dadurch bedingten Begrenzung der Datenübertragungsraten wird die Raumsonde Cassini in diesem Zeitraum keine wissenschaftlichen Untersuchungen des Saturn vornehmen. Allerdings wollen die beteiligten Wissenschaftler diese Zeit dazu nutzen, um mit dem Radio Science Subsystem (RSS), also dem Kommunikationssystem der Raumsonde, den Einfluss zu studieren, welchen die Sonnenstrahlung auf die in mehreren Wellenbereichen ausgesandten Radiosignale von Cassini ausübt. Durch die Verzerrungen der Radiosignale sollen so zum Beispiel Erkenntnisse über den aktuellen Elektronengehalt in der Sonnenkorona gewonnen 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturn-Umlauf Nummer 199 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Der am 21. März 1684 von dem Astronomen Giovanni Cassini entdeckte Saturnmond Dione verfügt über einen mittleren Durchmesser von rund 1.123 Kilometern. Benannt wurde der Mond nach der Titanin Dione, der Mutter der Aphrodite, aus der griechischen Mythologie. Im Durchschnitt verläuft die Bahn von Dione in einer Entfernung von 377.000 Kilometern zum Saturn. Für einen Umlauf um diesen zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems benötigt der Mond etwa 2,7 Tage. Dione verfügt über eine mittlere Dichte von 1,476 Gramm pro Kubikzentimeter und besteht größtenteils aus Wassereis, dürfte allerdings über einen Kern aus Silikatgesteinen verfügen, welcher etwa ein Drittel der Gesamtmasse des Mondes ausmacht.

Auf den Aufnahmen der Raumsonde Cassini, welche den Saturn seit dem Sommer 2004 umkreist, wirkt der Mond Dione auf den ersten Blick zunächst wie eine kalte, unveränderliche Welt. Auf Diones Oberfläche sind sowohl stark verkraterte Regionen als auch ausgedehnte, flache Ebenen mit nur wenigen Kratern vertreten. Die verkraterten Regionen weisen zahlreiche Impaktkrater mit Durchmessern von teilweise mehr als 100 Kilometern auf. In den Ebenen erreichen die Krater dagegen nur selten Durchmesser von mehr als 30 Kilometern.
Erst im Jahr 2011 stellte sich heraus, dass Dione von einer extrem dünnen Atmosphäre umgeben ist. Jetzt fanden Wissenschaftler Hinweise darauf, dass sich unter der Oberfläche dieses eisigen Mondes ein Ozean aus flüssigem Wasser befinden könnte, welcher in der Vergangenheit für eine geologische Aktivität auf dessen Oberfläche verantwortlich war. Eventuell, so die Planetenforscher, ist diese geologische Aktivität sogar noch in der Gegenwart vorhanden.

„Es zeichnet sich immer deutlicher ein Bild ab, demzufolge Dione eine Art Fossil der Aktivität des Mondes Enceladus mit seinen Geysiren sein könnte oder sogar eine schwächere Kopie von Enceladus“, so Bonnie Buratti vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, die Leiterin eine Forschungsgruppe des Cassini-Teams, welches sich auf die Untersuchung der Eismonde des Saturn spezialisiert hat. „Es könnte sich sogar herausstellen, dass es da draußen deutlich mehr aktive Welten mit Wasser gibt, als wir bisher für möglich gehalten haben.“
Bisher gehen die Planetologen davon aus, dass sich zum Beispiel unter den Oberflächen der Saturnmonde Titan und Enceladus oder des Jupitermondes Europa größere Reservoirs aus flüssigem Wasser befinden. Speziell der Mond Enceladus geriet in der Vergangenheit immer wieder durch die gigantischen Fontänen aus Wasserdampf und Eispartikeln in die Schlagzeilen, welche – von dessen Südpolregion ausgehend – in das Weltall geschleudert werden. Als wahrscheinlichste Ursache für diesen Kryovulkanismus wird ein unterirdisches Salzwasserreservoir angenommen.

Diese Monde stellten in der Vergangenheit für die Geologen und Astrobiologen immer wieder Ziele dar, wo sie nach den „Bausteinen des Lebens“ Ausschau hielten. Das Vorhandensein eines unterirdischen Ozeans würde das astrobiologische Potential des Mondes Dione ungemein steigern und diese bisher anscheinend so „langweilige“ Eiswelt noch weiter in den Fokus der Planetenforschung rücken.

Woher stammen die Hinweise?
Eines der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord der Raumsonde Cassini, das Dual Technique Magnetometer (kurz „MAG“), konnte in der Vergangenheit mehrfach einen schwachen Partikelstrom nachweisen, der seinen Ursprung anscheinend bei Dione hat. Detailaufnahmen der Mondoberfläche, welche mit dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment angefertigt wurden, lieferten zudem Hinweise auf eine flüssige oder feuchte Schicht, welche sich unmittelbar unter der steinharten Eiskruste des Mondes erstreckt. Weitere Aufnahmen zeigten zudem Frakturen auf der Oberfläche, welche eine starke Ähnlichkeit mit der Südpolregion des Enceladus aufweisen.

Zusätzliche Hinweise lieferte die Untersuchung einer etwa 800 Kilometer langen Bergkette namens Janiculum Dorsa, welche sich in der Äquatorregion dieses Mondes zwischen 1.000 und 2.000 Metern über die Oberfläche erhebt. Die Kruste des Mondes Dione scheint sich unter dem Gewicht dieser Gebirgskette um bis zu 500 Meter gesenkt zu haben.

„Die Verformung der Kruste unter Janiculum Dorsa deutet darauf hin, dass die Eiskruste einstmals warm war. Und die beste Möglichkeit, die dafür notwendige Wärme zu erklären ist die Annahme der Existenz eines Ozeans unter der Oberfläche zu dem Zeitpunkt als sich die Bergkette bildete“, so Noah P. Hammond von der Brown University in Providence/USA.

Der Mond Dione umkreist den Saturn auf einer leicht elliptischen Umlaufbahn. Bedingt durch die schwankenden Entfernungen zu dem Saturn wird das Innere von Dione durch die von dem Planeten ausgehenden Gezeitenkräfte regelrecht durchgeknetet, wodurch Wärme entsteht. Wenn sich die äußere Kruste des Mondes dabei unabhängig vom inneren Kern bewegen kann – und dies wäre zum Beispiel dann der Fall, wenn sich zwischen Kruste und Kern ein Wasserreservoir befindet – würde die Gravitationswirkung des Saturn praktisch verstärkt und es könnte bis zu zehn Mal mehr Wärme freigesetzt werden. Alternative Erklärungsansätze wie zum Beispiel ein lokaler „Hotspot“ unter der Kruste oder starke Schwankungen in der Umlaufbahn des Mondes erscheinen den Wissenschaftlern dagegen als eher unwahrscheinlich.

Offene Fragen
Neben der Frage der Wärmefreisetzung bei Dione müssen allerdings noch weitere offene Fragen beantwortet werden. Die Planetenforscher suchen immer noch nach einer Erklärung dafür, warum der Mond Enceladus eine deutlich höhere Aktivität entwickeln konnte als Dione. Vielleicht, so die Wissenschaftler, fallen die auf Enceladus einwirkenden Gezeitenkräfte stärker aus. Eine weitere Erklärung wäre, dass sich im Gesteinskern von Enceladus ein höherer Anteil an radioaktiven Elementen konzentriert. Der Zerfall dieser Radionuklide würde dann auch zu einer erhöhten Abstrahlung von Wärmeenergie führen.

Auf jeden Fall, so die Wissenschaftler, wäre die Entdeckung eines unterirdischen Wasserreservoirs auf Dione ein Indiz dafür, dass Ozeane unter der Oberfläche von Eismonden und Zwergplaneten im Bereich des äußeren Sonnensystems deutlich häufiger anzutreffen sind als bisher angenommen.

Dies nährt auch die Hoffung, dass schon bald bei weiteren Welten in unseren Sonnensystem vergleichbare Entdeckungen gelingen könnten, denn bereits im Jahr 2015 werden zwei von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonden zwei dieser Objekte erreichen. Im Februar 2015 wird die Raumsonde DAWN in eine Umlaufbahn um den Zwergplaneten Ceres einschwenken und diesen über einen Zeitraum von mindestens fünf Monaten hinweg untersuchen. Im Juli 2015 wird zudem die Raumsonde New Horizons den Zwergplaneten Pluto im Rahmen eines Vorbeifluges im Detail studieren.

Die hier kurz vorgestellten Ergebnisse der Untersuchung der Bergkette Janiculum Dorsa und der Kruste des Mondes Dione wurden in der März-Ausgabe der Fachzeitschrift „Icarus“ von Noah P. Hammond et al. unter dem Titel „Flexure on Dione: Investigating subsurface structure and thermal history“ publiziert.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmonde (allgemein)
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Fachartikel von Noah P. Hammond et al.:

• Flexure on Dione: Investigating subsurface structure and thermal history (Abstract, engl.)

Der Beitrag Beherbergt der Mond Dione einen unterirdischen Ozean? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Mit einem Durchmesser von 5.150 Kilometern handelt es sich bei dem bereits im Jahr 1655 durch den niederländischen Astronomen Christiaan Huygens entdeckten Mond Titan um den größten der bisher 62 bekannten Monde des Planeten Saturn und – nach dem Jupitermond Ganymed – zugleich um den zweitgrößten Mond innerhalb unseres Sonnensystems. Als einziger Mond ist der Titan von einer dichten Atmosphäre umgeben. Diese Gashülle besteht hauptsächlich aus Stickstoff, welcher dort mit einem Anteil von rund 98 Prozent vertreten ist. Neben dem Edelgas Argon sind zudem Spuren von Methan, Ethan und weiteren komplexen Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten.

Auf der Oberfläche des Titan ist diese Atmosphäre etwa fünfmal dichter als auf unserem Heimatplaneten und erreicht einen Atmosphärendruck von 1,5 bar, was einen etwa 50 Prozent höheren Wert als auf der Erde darstellt. Die Lufthülle, deren gesamte Masse etwa 1,19 mal größer ausfällt als die Masse der Erdatmosphäre, erreicht eine Höhe von mehreren hundert Kilometern und ist zudem mit Wolken und Dunstschleiern durchsetzt.

In den letzten Jahren haben sich die Hinweise darauf verdichtet, dass auf dem Titan ein regelrechter Flüssigkeitskreislauf stattfindet, welcher im Gegensatz zu dem vergleichbaren Kreislauf auf der Erde allerdings nicht auf Wasser basiert. Bei Oberflächentemperaturen von rund minus 180 Grad Celsius regnen Methan und Ethan aus den Wolken ab, welche sich anschließend in ausgedehnten Abflusssystemen sammeln, von wo aus diese flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zu verschiedenen Seen transportiert werden. Derzeit sind den Planetenforschern etwa 400 Seen auf der Titanoberfläche bekannt, welche sich größtenteils auf der nördlichen Hemisphäre des Mondes konzentrieren.

Somit hat sich der Titan neben der Erde als der einzige bekannte Ort innerhalb unseres Sonnensystems herauskristallisiert, an dem auch in der Gegenwart ein Flüssigkeitskreislauf stattfindet. Aus den daran beteiligten Kohlenwasserstoffen könnten sich unter bestimmten Bedingungen auch komplexere organische Verbindungen bilden, welche als die „Grundbausteine des Lebens“ angesehen werden. Unter den Exobiologen gilt der Titan daher als einer der derzeit aussichtsreichsten Kandidaten für den Nachweis von extraterrestrischen Lebensformen.

„Der Titan weist viele interessante aktive Prozesse wie strömende Flüssigkeiten oder Wanderdünen auf. Um diese Prozesse jedoch verstehen zu können ist es nützlich zu wissen, wie sich das Gelände auf der Oberfläche gestaltet“, so Ralph D. Lorenz vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel/USA. „Besonders hilfreich für das Studium der Hydrologie und dem Erstellen von Klima- und Wettermodellen sind dabei genaue Kenntnisse über die Gestalt und die Höhe der Oberfläche.“

Die extrem dichte, mit Wolken und Dunstschichten durchsetzte Atmosphäre macht es allerdings nahezu unmöglich, die Oberfläche des Titan mit herkömmlichen Teleskopen oder Kameras direkt zu beobachten, was der übliche Ansatz zur Erstellung einer topografischen Karte der Oberfläche dieses Mondes wäre. Nahezu alle Daten, welche den Planetologen über den Titan gegenwärtig zur Verfügung stehen, wurden während der letzten Jahre durch die Raumsonde Cassini gewonnen, welche sich bereits seit dem 1. Juli 2004 in einer Umlaufbahn um den Saturn befindet und dabei auch den Titan mittlerweile 91 mal im Rahmen von dichten Vorbeiflügen passieren konnte.

Bei vielen dieser Vorbeiflüge wurde ein an Bord der Raumsonde befindliches Radarinstrument eingesetzt, um Radarkarten der Titanoberfläche zu erstellen, aus denen sich dann auch Höhendaten über die dort befindlichen Geländestrukturen ableiten lassen konnten. Anhand der so gewonnenen Daten konnten die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler jetzt eine topografische Karte der Oberfläche des Titan erstellen.
„Mit dieser neuen Landkarte erscheint eine der faszinierendsten und dynamischsten Welten in unserem Sonnensystem jetzt in einer dreidimensionalen Ansicht“, so Steve Ward, der stellvertretende Leiter des Cassini-RADAR-Teams vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/USA. „Auf der Erde stehen die Aktivitäten von Flüssen, Vulkanen und sogar von dem Wetter in einer engen Beziehung zu der Gestaltung der Oberfläche. Wir sind gespannt zu erfahren, in welcher Form sich dieser Zusammenhang auf dem Titan zeigen wird.“
Bei der Erstellung der Karte ergaben sich allerdings diverse Herausforderungen, da sich die Raumsonde Cassini dem Titan nur bei bestimmten Zeitpunkten weit genug nähert, um das RADAR-Instrument erfolgreich einsetzen zu können. Für eine erfolgreiche Vermessung der Oberfläche, so Ralph Lorenz, sind jedoch mehrere Observationen der gleichen Oberflächenbereiche notwendig. Aus diesem Grund konnten bisher lediglich rund 11 Prozent der Titanoberfläche mit dem Instrument in einem Umfang erfasst werden, welcher definitiv zutreffende Daten über die Struktur der Oberfläche liefert. Um die verbliebenen Datenlücken aufzufüllen verwendete das RADAR-Team einen speziellen mathematischen Algorithmus.

„Hierbei wählen wir einen Punkt aus, von dem es keine Daten gibt, und schauen nach, wie weit dieser Punkt von den nächsten Stellen entfernt ist, von denen wir Daten haben. Anschließend verwenden wir verschiedene Ansätze, um die Lücken anhand von Mittelungen und Schätzungen zu füllen“, so Ralph Lorenz. „Wenn Sie einen Punkt, von dem keine Daten existieren, auswählen, und in der Umgebung dieses Punktes befinden sich ausschließlich hoch gelegene Oberflächenbereiche, dann müssten Sie schon einen besonderen Grund aufführen, um davon ausgehen zu können, dass der spezielle Punkt tiefer liegt als die Umgebung.“

Neben den RADAR-Daten wurden dabei auch Messdaten welche durch die Spektrometer der Raumsonde, zum Beispiel durch das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), oder durch das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment gesammelt wurden.

Die auf diese Weise erstellten Abschätzungen über die Geländehöhen der bisher nicht durch das RADAR-Instrument erfassten Gebiete decken sich gut mit dem bisherigen Wissensstand über die Topografie der Titanoberfläche demzufolge zum Beispiel die Polarregionen tiefer gelegen sind als der Äquatorbereich. Durch die Auffüllung der Datenlücken können die Wissenschaftler jetzt auch die auf der Titanoberfläche vorhandenen Abflusssysteme besser modellieren, welche durch die jahreszeitlich bestimmte Menge und Verteilung von Niederschlägen reguliert werden.

„Die Bewegungen von Sand und Flüssigkeiten werden durch Berghänge beeinflusst und diese Berge können zudem eine Wolkenbildung und damit verbundene Niederschläge auslösen. Dieser global erfolgende Prozess, welcher eine Schlüsselrolle in dem dynamischen Klimasystem des Titan einnimmt, kann jetzt dank einer Beschreibung der Titanoberfläche besser nachvollzogen werden“, so Ralph Lorenz weiter. Im Rahmen der Erstellung der Karte konnten die Wissenschaftler mehrere bisher nicht bekannte Bassins und Hochländer nachweisen.

Die jüngsten Daten, welche für die jetzt erstellte Karte verwendet wurden, stammen aus dem Jahr 2012. Bis zum Ende der Cassini-Mission im Jahr 2017 erwarten die beteiligten Wissenschaftler jedoch noch weitere Daten des RADAR-Instrumentes, mit denen sich die bisher bestehenden „Lücken“ auf der Titanoberfläche noch weiter auffüllen lassen werden, was dann auch eine Verbesserung der für die jetzt erstellten Karte verwendeten Algorithmen bedeuten wird.
Eine erste Gelegenheit dazu ergibt sich bereits in wenigen Tagen, denn am 23. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini dem Titan einen erneuten Besuch abstatten (Raumfahrer.net berichtete).

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan, welcher diesmal in einer Entfernung von 970 Kilometern überflogen werden wird, soll das RADAR-Instrument erneut verschiedene Bereiche der nördlichen Hemisphäre dieses Mondes abtasten. Unmittelbar vor der dichtesten Annäherung soll das Instrument die südlichen und östlichen Bereiche des Kraken Mare, des mit einer Fläche von etwa 400.000 Quadratkilometern größten Methansees auf dem Titan im SAR-Modus abtasten. Kurz darauf wird das Ligeia Mare, ein weiterer mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllter See, in den Aufnahmebereich des RADAR rücken.

Durch die Messungen, so die Erwartungen der Wissenschaftler der Cassini-Mission, können minimalste Höhenunterschiede auf der Oberfläche dieser Seen erkannt werden, welche sich im Millimeterbereich bewegen und die durch Wellenbewegungen ausgelöst werden, welche ihren Ursprung in Windeinflüssen, durch die Strömungen der diversen Zuflüsse von Kohlenwasserstoffverbindungen oder in Gezeitenbewegungen haben können. Weitere Beobachtungen des Instruments werden verschiedene weitere Seen in der Nordpolregion des Titan zum Ziel haben, welche bereits im Juli und Oktober 2006 durch das RADAR untersucht wurden. In der Abflugphase wird sich das RADAR dann unter anderem auf die Region Ardiri – hierbei handelt es sich um ein ausgedehntes Dünenfeld im Bereich des Äquators des Titan – richten.

Die für den 23. Mai geplanten Beobachtungen stehen dabei in einem direkten Zusammenhang mit dem nächsten Vorbeiflug von Cassini am Titan. Beim nächsten Vorbeiflug der Raumsonde, welcher am 10. Juli 2013 erfolgen wird, soll das RADAR die gleichen Regionen bei einer identischen Überflughöhe unter einen nur minimal veränderten Blickwinkel erneut abbilden. Aus den Aufnahmen von dann zwei Beobachtungsstandorten lassen sich im Anschluss dreidimensionale Bilder der beobachteten Regionen erstellen. Anhand dieser Daten sollen dann unter anderem die Höhen der „Uferböschungen“ ermittelt werden, durch welche diese Seen begrenzt werden.

Ein Fachartikel über die neu erstellten und hier kurz beschriebenen topografischen Karten der Titanoberfläche wurde kürzlich von Ralph D. Lorenz et al. in der Fachzeitschrift „Icarus“ unter dem Titel „A global topographic map of Titan“ publiziert.

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

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Fachartikel von Ralph D. Lorenz et al:

• A global topographic map of Titan (Abstract, engl.)

Der Beitrag Eine topografische Karte zeigt die Titan-Oberfläche erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 16. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 2.30 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 1,3 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 191. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn immer noch über eine Inklination von 61,7 Grad.

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 erneut 9,6 Tage andauernden Orbits – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 190“ – insgesamt 26 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die meisten dieser Kampagnen werden sich auf den größten der derzeit 62 bekannten Monde des Saturn, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, konzentrieren, welcher am 23. Mai im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges von der Raumsonde passiert werden wird.

Die erste beiden Beobachtungen werden bereits mehrere Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits erfolgen, wobei die ISS-Kamera zuerst den Saturn und dann den Mond Titan aus mehreren Millionen Kilometern Entfernung abbilden wird.

Mittels der hierbei geplanten Abbildungen der Atmosphären dieser beiden Himmelskörper durch die WAC-Kamera, welche Bestandteile von langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagnen“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Ringplaneten und des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Als nächstes steht der G-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera, welcher in erster Linie durch Material gespeist wird, das von der Oberfläche des Mondes Anthe stammt.

Im Anschluss an diese Beobachtungskampagne 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 jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern.

Am 17. Mai wird die ISS-Kamera dann den äußeren Bereich des A-Ringes abbilden. Mit den entsprechenden 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 A-Ringes, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten 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 18. Mai wird sich die ISS-Kamera erneut auf den Saturn richten. 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.

Am 20. Mai wird Cassini schließlich um 21.22 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 191 erreichen und den Planeten in einer Höhe von 316.000 Kilometer über dessen oberster Wolkenschicht passieren. Neben verschiedenen Abbildungen der Monde Titan und Mimas ist in dieser Phase des Orbits Nummer 191 die Dokumentation einer Sternokkultation vorgesehen.

Hierbei wird der Stern Theta Carinae von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von Theta Carinae erhoffen sich die an dieser Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.

Drei Tage nach dem Passieren der Periapsis wird Cassini am 23. Mai 2013 schließlich den Saturnmond Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde überfliegen. Dieser mittlerweile 92. gesteuerte Vorbeiflug der Raumsonde am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung „T-91“, ist der dritte von insgesamt acht in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen am Titan. Die dichteste Annäherung an den Titan, welche diesmal 970 Kilometer betragen wird, soll die Raumsonde dabei um 19.33 MESZ erreichen.

Während der Anflugphase wird eines der Spektrometer der Raumsonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), aktiv sein und die Nachtseite des Titan abtasten. Hierbei sollen Daten über die zu diesem Zeitpunkt auf der Oberfläche und in der Stratosphäre vorherrschenden Temperaturen gesammelt werden. Weitere Messungen des CIRS, welche im mittleren und Fern-Infrarotbereich erfolgen, dienen unter anderem dazu, um die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.

Parallel zu diesen Messungen wird auch die ISS-Kamera aktiv sein, welche sowohl mit der WAC-Kamera als auch mit der NAC-Kamera diverse Aufnahmen der nördlichen Hemisphäre des Titan erstellen soll. Das „Zielgebiet“ der NAC-Kamera wird einige der größten Methan-Seen in dieser Region – nämlich Bolsena Lacus, Neagh Lacus und Ladoga Lacus – beinhalten.

In der Phase der dichtesten Annäherung wird schließlich das RADAR-Instrument von Cassini die wissenschaftlichen Arbeiten der Raumsonde dominieren. Unmittelbar vor der dichtesten Annäherung soll das Instrument die südlichen und östlichen Bereiche des Kraken Mare, des mit einer Fläche von etwa 400.000 Quadratkilometer größten Methansees auf dem Titan im SAR-Modus abtasten. Kurz darauf wird das Ligeia Mare, ein weiterer mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllter See, in den Aufnahmebereich des RADAR rücken.

Durch die Messungen, so die Erwartungen der Wissenschaftler der Cassini-Mission, können minimalste Höhenunterschiede auf der Oberfläche dieser Seen erkannt werden, welche sich im Millimeterbereich bewegen und die durch Wellenbewegungen ausgelöst werden, welche ihren Ursprung in Windeinflüssen, durch die Strömungen der diversen Zuflüsse von Kohlenwasserstoffverbindungen oder in Gezeitenbewegungen haben können. In der Abflugphase wird sich das RADAR dann unter anderem auf die Region Ardiri – hierbei handelt es sich um ein ausgedehntes Dünenfeld im Bereich des Äquators des Titan – richten.

Im Anschluss an diese Beobachtungen wird sich erneut die ISS-Kamera auf den Titan ausrichten und diesen bis zum 25. Mai mehrfach abbilden. Die dabei anzufertigenden Aufnahmen sollen genutzt werden, um eine bereits bestehende topografische Karte der Titanoberfläche noch weiter zu verfeinern. Zudem wird die ISS-Kamera einen über dem Südpol des Titan befindlichen Wolkenwirbel mit einer zuvor nicht erreichten Auflösung abbilden.

Am 26. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 9.38 MESZ in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 191. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 192 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Der Beitrag Cassini: Saturnorbit Nummer 191 und Titan-Vorbeiflug erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 5. April 2013 wird die Raumsonde Cassini im Rahmen ihres 186. Umlaufs um den Planeten Saturn dessen Mond Titan mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Zwecks der Einleitung dieses Vorbeifluges erfolgte bereits am 1. April eine kurze Aktivierung der Triebwerke, wodurch Cassini einen direkten Kurs auf den für den kommenden Freitag angepeilten Rendezvouspunkt mit dem Titan einnahm.

Dieser mittlerweile 91. gesteuerte Vorbeiflug der Raumsonde am Titan, das Manöver trägt die Bezeichnung „T-90“, ist der zweite von insgesamt acht in diesem Jahr erfolgenden Vorbeiflügen am Titan. Die dichteste Annäherung an den Titan, welche diesmal 1.400 Kilometer betragen wird, soll die Raumsonde dabei um 23.44 Uhr MESZ erreichen.

Bereits rund zehn Stunden zuvor und somit noch während der Annäherungsphase an den Titan wird das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), eines der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, damit beginnen, die Nachtseite dieses Mondes abzutasten. Hierbei sollen Daten über die zu diesem Zeitpunkt auf der Oberfläche und in der Stratosphäre vorherrschenden Temperaturen auf der nördlichen Hemisphäre gesammelt werden. Weitere Messungen des CIRS, welche im mittleren und Fern-Infrarotbereich erfolgen werden, dienen unter anderem dazu, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre zu bestimmen.
Während der Phase der dichtesten Annäherung wird in erster Linie ein weiteres Spektrometer der Raumsonde, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), die wissenschaftlichen Aktivitäten von Cassini bestimmen. Das VIMS-Spektrometer soll dabei speziell die Oberfläche des Titan untersuchen und im Rahmen dieser Arbeiten verschiedene ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Als primäres Ziel wurde hierfür von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern der westliche Bereich des Dünenfeldes „Xanadu“ ausgewählt. Speziell werden dabei die dort gelegenen Formationen Menrva und Tui Regio durch das Spektrometer abgebildet. Hierbei soll dieses Instrument die Oberfläche mit einer Auflösung von bis zu fünf Kilometern pro Pixel erfassen.

Anschließende Observationen des VIMS werden den auf der südlichen Hemisphäre des Titan gelegenen, mit flüssigen Kohlenstoffverbindungen gefüllten See „Ontario Lacus“ zum Ziel haben. Weitere Aufnahmen dienen der Anfertigung eines Oberflächenmosaiks, welches auf die Region Adiri zentriert sein wird. Da sich Cassini zu dem hierfür vorgesehenen Aufnahmezeitpunkt bereits wieder vom Titan entfernt, wird das Instrument dabei allerdings lediglich noch Auflösungen von etwa 10 Kilometern pro Pixel erreichen können.

Des Weiteren soll das VIMS während des Vorbeifluges über den mittleren nördlichen Breiten des Mondes in der Titanatmosphäre nach dort eventuell befindlichen Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die langfristige Beobachtung von markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen. Entsprechende – und zudem langfristig ausgelegte – Beobachtungskampagnen bilden einen wichtigen Bestandteil der aktuellen und direkt auf den Titan bezogenen Forschungsarbeiten.

Bei einem weiteren im Rahmen des Vorbeifluges eingesetzten Instrument handelt es sich um das Dual Technique Magnetometer (MAG). Aufgrund der hohen während des Vorbeifluges gegebenen Inklination wird dieses Magnetometer in der Lage sein, die räumliche Ausdehnung des Saturn-Magnetfeldes, dessen Variationen und zudem erfolgende Interaktionen mit dem Titan im Detail zu analysieren.

Während des gesamten Vorbeifluges der Raumsonde am Titan soll das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment zusätzliche Aufnahmen anfertigen. Diese Aufnahmen sollen es ermöglichen, die parallel gewonnenen Daten der anderen Instrumente in einen größeren wissenschaftlichen Kontext zu versetzen. Die im Rahmen des FlyBys gewonnenen Daten werden zunächst im Bordcomputer der Raumsonde gespeichert und nach der Beendigung des Vorbeifluges ab dem 6. April zur Erde übermittelt. Die dabei gewonnenen Aufnahmen der ISS-Kamera sollten kurz danach auf der entsprechenden Internetseite des JPL auch für die interessierte Öffentlichkeit einsehbar sein.

Im Rahmen des Titan-Vorbeifluges wird sich die Inklination der Raumsonde von derzeit noch 57 Grad auf dann 61,7 Grad erhöhen. Diese Bahnneigung wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ermöglichen, die Polarregionen des Saturn und des Titan während der folgenden Saturn-Umläufe der Raumsonde 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. Im Rahmen mehrerer weiterer Vorbeiflüge am Titan wird die Inklination von Cassini dann in den folgenden Monaten wieder auf etwa 40 Grad gesenkt.

Der nächste aktiv gesteuerte Vorbeiflug von Cassini am Titan, das Manöver „T-91“, wird am 23. Mai 2013 erfolgen.

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 und seine Monde 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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

FlyBy-Beschreibung:

• JPL (PDF, engl.)

Der Beitrag Raumsonde Cassini passiert demnächst den Mond Titan erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

In den letzten Jahren haben sich die Hinweise darauf verdichtet, dass auf dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dem größten der 62 bisher bekannten Saturnmonde, ein regelrechter Flüssigkeitskreislauf stattfindet, welcher im Gegensatz zu dem vergleichbaren Kreislauf auf der Erde allerdings nicht auf Wasser basiert. Bei Oberflächentemperaturen von rund minus 180 Grad Celsius regnen Methan und Ethan aus den Wolken ab, welche sich anschließend in ausgedehnten Abflusssystemen sammeln, von wo aus diese flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zu verschiedenen Seen transportiert werden. Derzeit sind den Planetenforschern etwa 400 Seen auf der Titanoberfläche bekannt, welche sich größtenteils auf der nördlichen Hemisphäre des Mondes befinden.

Somit hat sich der Titan neben der Erde als der einzige bekannte Ort innerhalb unseres Sonnensystems herauskristallisiert, an dem auch gegenwärtig ein Flüssigkeitskreislauf stattfindet. Aus den daran beteiligten Kohlenwasserstoffen könnten sich unter bestimmten Bedingungen auch komplexere organische Verbindungen bilden, welche als die „Grundbausteine des Lebens“ angesehen werden. Unter den Exobiologen gilt der Titan daher als einer der derzeit aussichtsreichsten Kandidaten für den Nachweis von extraterrestrischen Lebensformen.

„Eine der faszinierendsten Fragen in Bezug auf diese Seen ist, ob sie eventuell irgendeine exotische Form von Leben beherbergen könnten“, so Jonathan I. Lunine von der Cornell University in Ithaca/USA und Mitarbeiter der Cassini-Mission, welche den Saturn und seine Monde bereits seit dem Sommer 2004 ausführlich mit 12 wissenschaftlichen Instrumenten untersucht. Zusammen mit seinem Kollegen Jason D. Hofgartner hat er jetzt untersucht, ob sich auf der Oberfläche dieser Seen eventuell Eisschollen aus gefrorenen Kohlenwasserstoffen bilden könnten.
Die Bildung von schwimmendem Kohlenwasserstoffeis, so die beiden Wissenschaftler, könnte das Vorhandensein einer interessanten Chemie an den Übergangszonen zwischen dem flüssigen und dem festen Aggregatzustand des Methans ermöglichen. Solche „Übergangszonen“ haben eventuell auch in der Entwicklungsgeschichte unseres Heimatplaneten bei der Entstehung des irdischen Lebens eine wichtige Rolle gespielt.

Bisher gingen die Planetenforscher jedoch prinzipiell davon aus, dass sich auf der Oberfläche der Titan-Seen kein Kohlenwasserstoffeis befinden kann, da gefrorenes Methan über eine größere Dichte verfügt als flüssiges Methan. Gefrorene Kohlenwasserstoffverbindungen würden somit unmittelbar nach ihrer Bildung aufgrund ihres Gewichtes in die Tiefe absinken und sich am Grund der betroffenen Seen ablagern. In ihrem neu erstellten Modell kamen Hofgartner und Lunine jedoch zu dem Schluss, dass dieser Fall nur dann eintritt, wenn es sich dabei um kompaktes Eis ohne jegliche Porositäten oder Gaseinschlüsse handelt.

Bei den neu durchgeführten Analysen wurde speziell berechnet, unter welchen Bedingungen sich Methaneis auf dem Titan bildet und welche Eigenschaften es danach ausweist. Hierbei wurden auch die bei verschiedenen Temperaturen erfolgenden Interaktionen zwischen den Kohlenwasserstoffen, mit denen die Seen gefüllt sind, und der Titanatmosphäre berücksichtigt.

Die beiden Wissenschaftler kamen dabei zu dem Schluss, dass sich auf den Oberflächen der Titanseen anscheinend tatsächlich längerfristig existierende Eisschollen bilden könnten. Deren Fortbestehen an der Oberfläche der Seen hängt jedoch davon ab, in welchem Verhältnis die einzelnen Kohlenwasserstoffe – speziell Methan und Äthan – im Rahmen der Eisbildung miteinander vermischt wurden und ob bei dem Gefriervorgang zusätzlich gasförmiger Stickstoff – dieser ist mit einem Anteil von rund 98 Prozent der Hauptbestandteil der Titanatmosphäre – in das entstehende Eis eingebettet wurde. Der Stickstoff würde sich dabei als Gaseinschluss in Poren ablagern und dem Methaneis zusätzlichen Auftrieb verleihen. Dieser Effekt eines Auftriebes, so das Ergebnis der Studie, würde auftreten, sobald mindestens fünf Prozent Stickstoff in das Eis eingebettet sind.

Diese Ergebnisse könnten auch die bisherigen Messergebnisse des RADAR-Instrumentes an Bord des Saturnorbiters Cassini erklären, durch dessen Daten in den vergangenen Jahren der Nachweis von Methanseen auf der Oberfläche von Titan gelang. In den Radardaten der Raumsonde präsentieren sich die bisher entdeckten Seen über die letzten Jahre hinweg in einer unterschiedlichen Helligkeit. Die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler gehen mittlerweile davon aus, dass Seen, deren Oberflächen vollständig mit einer Flüssigkeit überzogen und die somit extrem „glatt“ sind, auf den Radaraufnahmen aufgrund des so entstehenden schlechteren Reflektionsvermögens sehr dunkel erscheinen. Seen, welche dagegen zu mindestens teilweise mit einer entsprechend unebenen Eisschicht überzogen sind, erscheinen dagegen etwas heller.
Das „Schwimmverhalten“ der gefrorenen Kohlenwasserstoffe, so Hofgartner und Lunine, wird dabei jedoch auch unmittelbar von der Umgebungstemperatur beeinflusst. Auf der Oberfläche schwimmendes Methaneis bildet sich, sobald die Temperatur auf der Titanoberfläche auf einen Wert von unterhalb von minus 182,75 Grad Celsius – dem Gefrierpunkt des Methans – absinkt. Fällt die Temperatur jedoch nur um wenige Grade weiter ab, so würde dieses Eis trotz der darin enthaltenen Stickstoffeinschlüsse dann ebenfalls absinken.

Bei Temperaturen, welche sich unmittelbar um den Gefrierpunkt von Methan herum bewegen, könnte es dagegen sowohl auf der Oberfläche der Seen schwimmendes Eis geben, als auch Eisablagerungen, welche sich am Grund der Seen befinden. Speziell dieses am Grund abgelagerte Eis würde dann jedoch bei einem erfolgenden Ansteigen der Temperaturen auf der Titanoberfläche und der dadurch bedingten Erwärmung der Seen wieder an deren Oberflächen aufsteigen.

Die beiden Wissenschaftler sagen aus diesem Grund voraus, dass Cassini in den nächsten Jahren parallel zu dem saisonal bedingten Wechsel der Jahreszeiten und den damit verbundenen veränderten Temperaturen beobachten könnte, wie die Seen auf der Titanoberfläche im Bereich der Radarwellen zunächst „dunkler“ werden, da das auf den Seen schwimmende Eis schmilzt. Dadurch würde die Oberfläche der Seen glatter und würde weniger Radarwellen zurück zu Cassini reflektieren. Bei einer weiteren Erwärmung der Titanoberfläche sollten die Seen dann wieder heller werden, da nun das Eis vom Grund der Seen an die Oberfläche aufsteigen müsste. Dieses würde die Oberfläche jetzt zusätzlich „aufrauhen“ und die Radarwellen somit besser reflektieren und die Seen heller erscheinen lassen. Schließlich schmilzt auch dieses Eis und die Oberfläche wird in den Radarbildern wieder dunkler.

„Der verlängerte Aufenthalt von Cassini im Saturnsystem gibt uns die einmalige Möglichkeit, die jahreszeitlichen Veränderungen auf dem Titan zu verfolgen“, so Linda Spilker, Projektwissenschaftlerin der Cassini-Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA. „So haben wir die Gelegenheit um zu überprüfen, ob diese Theorie richtig ist.“ Ein Fachartikel, welcher sich näher mit den möglichen Eisschollen auf den Titanseen auseinandersetzt, wurde kürzlich in der Fachzeitschrift Icarus unter dem Titel „Does ice float in Titan’s lakes and seas?“ veröffentlicht.
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.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Saturnmond Titan
• Planet Saturn
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

• CICLOPS (engl.)

Icarus:

• Abstract des Fachartikels (engl.)

Der Beitrag Eisschollen auf der Oberfläche der Titan-Seen? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

In wenigen Stunden wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn am 30. Dezember 2012 um 00:50 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 1,65 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 179. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noch über eine Inklination von 53 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn im Rahmen verschiedener naher Vorbeiflüge an dem größten und massereichsten Saturnmond, dem Titan, in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.

Dieser geplante 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 untersuchen. Zusätzlich wird auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate auch 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 13 Tage andauernden Orbits Nummer 179 – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 178“ – insgesamt 15 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Beobachtungskampagnen wird bereits 90 Minuten nach dem Beginn des neuen Orbits den Saturn zum Ziel haben. Durch die hierbei geplante Abbildung der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich so zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten tätigen. Eine vergleichbare Beobachtungssequenz des Saturn wird 12 Stunden später erfolgen.

Unmittelbar danach wird sich die ISS-Kamera auf die innerhalb der Saturnringe gelegenen Encke-Teilung richten. Diese etwa 325 Kilometer breite Lücke innerhalb des äußeren A-Ringes wird durch den kleinen, lediglich rund 28 Kilometer durchmessenden Saturnmond Pan verursacht. Dieser zieht seine Bahn um den Saturn innerhalb der Encke-Teilung, wobei er als ein so genannter Schäfermond agiert. Durch die von diesem Mond ausgehenden gravitativen Einflüsse wird dabei eine regelrechte Schneise in dem Ringsystem erzeugt.

Die nächste ISS-Kampagne, welche am 2. Januar 2013 erfolgt, wird ebenfalls das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Durch die entsprechenden Aufnahmen sollen speziell die Speichenformationen im B-Ring des Saturn näher untersucht werden. Diese Formationen konnten erstmals auf den Aufnahmen der Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 ausgemacht werden, welche den Saturn bereits Anfang der 1980er Jahre passierten. Diese auf Fotoaufnahme in hellen Farben erkennbaren Speichen sind im Durchschnitt etwa 100 Kilometer breit und erstrecken sich radial über bis zu 20.000 Kilometer in das Ringsystem hinein.

Es handelt sich hierbei um lediglich vorübergehend auftretende Phänomene, welche jeweils innerhalb von einigen Stunden auftauchen und dann wieder verschwinden. Die Planetenforscher sind sich weitgehend sicher, dass diese Speichenstrukturen durch elektrisch aufgeladenen Staub verursacht werden, welcher durch elektrischen Abstoßungskräfte vorübergehend aus dem B-Ring herausgedrückt wird.

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 sind 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 Erdboden 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 A-Ringes elektrostatisch auf.

Im Rahmen der für den 2. Januar geplanten Aufnahmen sollten diese Speichenstrukturen, sofern zum Aufnahmezeitpunkt vorhanden, aufgrund der dabei gegebenen Beleuchtungsverhältnisse als deutlich hellere Strukturen innerhalb des B-Ringes erkennbar sein.

Für den 3. Januar ist die Abbildung der Südhemisphäre des Saturn vorgesehen. Hierbei wird sich das Augenmerk unmittelbar auf die Polarregion und die dort eventuell auftretenden Polarlichter richten. Die hierbei anzufertigenden Aufnahmen des Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS) dienen zudem der Bestimmung der Rotationsperiode des Magnetfeldes des Saturn. Eine weitere Abbildung der Südpol-Polarlichter ist für den 4. Januar vorgesehen. Beide Beobachtungskampagnen werden durch zusätzliche Aufnahmen des ISS-Kamerasystems begleitet.

Am 5. Januar 2013 wird Cassini um 16:10 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 179, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 388.080 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bei dieser Gelegenheit soll die ISS-Kamera eingesetzt werden, um speziell die oberen Schichten der Saturnatmosphäre im Detail zu studieren. Weitere Beobachtungen an diesem Tag werden zudem den größten der Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, zum Ziel haben, wobei auch dessen Atmosphäre näher untersucht werden soll.

Weitere für die darauf folgenden Tage geplante Beobachtungssequenzen beinhalten zwei Sternokkultationen durch den Saturn und diverse Beobachtungen von dessen nördlicher Hemisphäre. Am 12. Januar 2013 wird Cassini schließlich um 07:43 MEZ in einer Entfernung von rund 1,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 179. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 180 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der verschiedenen 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 aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Der Beitrag Cassinis Saturnorbit Nummer 179 steht bevor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am heutigen 16. Dezember 2012 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18:23 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Cassini in einer Entfernung von rund 1,65 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 178. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noich über eine Inklination von 53 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn im Rahmen verschiedener naher Vorbeiflüge an dem größten und massereichsten Saturnmond, dem Titan, in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.

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 dieses lediglich 13 Tage andauernden Orbits Nummer 178 insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Beobachtungskampagnen wird bereits am morgigen Tag den größten der 62 bisher bekannten Monde des Saturn, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan zum Ziel haben, welcher dabei aus einer Distanz von 1,1 Millionen Kilometern abgebildet werden soll. Die hierbei vorgesehenen Aufnahmen sind Teil der langfristig angelegten „Titan Monitoring Campaign“ (kurz als „TMC“ bezeichnet), mit der speziell die 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 im Rahmen dieser regelmäßig stattfindenden TMC-Beobachtungen Veränderungen in der Verteilung von Aerosolen in den oberen Schichten der Mondatmosphäre dokumentiert werden.

Am 18. Dezember 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 ihrer 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 präzisieren. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Weitere astrometrische Beobachtungskampagne sind für den 25. und 27. Dezember 2012 vorgesehen.

Ebenfalls am 18. Dezember soll dokumentiert werden, wie der Saturnmond Rhea den Stern Wega, den Hauptstern des Sternbildes Leier bedeckt. Neben der ISS-Kamera soll dabei auch eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt werden. Bevor der Stern vollständig von Rhea bedeckt wird muss sein Licht zuerst die extrem dünne Atmosphäre dieses Mondes durchdringen (Raumfahrer.net berichtete über die Entdeckung der dortigen Atmosphäre). Durch die sich dabei ergebende Lichtkurve, welche aus einer langsam erfolgenden Abschwächung des Sternenlichts resultiert, erhoffen sich die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die räumliche Ausdehnung, die Dichte und die Zusammensetzung der Rhea-Atmosphäre.
Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz stehen die verschiedenen Ringe des Saturn im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Zuerst soll dabei der F-Ring des Saturn abgebildet werden. Mittels der geplanten Aufnahmen sollen erneut die diversen Wellen und Kanäle innerhalb der Ringstruktur untersucht werden, welche durch eine gravitative Interaktion mit dem Saturnmond Prometheus verursacht werden. Am 19. Dezember ist zudem eine Beobachtung des B-Ringes des Saturn vorgesehen. Hierbei sollen durch die WAC-Kamera des Saturnorbiters speziell die dort befindlichen Speichenformationen untersucht werden.

Am 22. Dezember wird sich die ISS-Kamera auf den kleinen, äußeren Saturnmond Surtur richten und in einem Zeitraum von etwa zehn Stunden fast 40 Aufnahmen von diesem Mond anfertigen. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von etwa sechs Kilometern ist über diesem erst im Jahr 2006 entdeckten Saturnmond bisher nur sehr wenig bekannt.

Anhand der Variationen in der sich bei der Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen anhand der Helligkeitsvariationen die sich daraus abzuleitende Rotationsperiode und die Ausrichtung der Rotationsachse näher bestimmt werden. Diese Beobachtungssequenz ist ein Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus jeweils mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Eine weitere Beobachtungskampagne von Surtur wird am 24. Dezember erfolgen und dabei 14 Stunden andauern.

Am 23. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 09:30 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 178, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 387.610 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden.

Bereits mehrere Stunden zuvor wird die Raumsonde den zweitgrößten der Saturnmonde, den etwa 1.528 Kilometer durchmessenden Mond Rhea, mit einer Geschwindigkeit von 9,1 Kilometern pro Sekunde passieren. Um 00:06 MEZ wird sich Cassini der Oberfläche von Rhea dabei bis auf eine Entfernung von rund 23.000 Kilometern nähern. In erster Linie sollen im Rahmen dieses Vorbeifluges diverse Aufnahmen von der Rhea-Oberfläche erstellt werden, welche anschließend zu drei Mosaikaufnahmen zusammengesetzt werden sollen und die zudem für die Erstellung einer nochmals verbesserten Oberflächenkarte des Mondes genutzt werden können. Die besten Aufnahmen der ISS-Kamera werden dabei eine Auflösung von etwa 140 Metern pro Pixel erreichen.

Ebenfalls für den 23. Dezember sind zudem Aufnahmen der Saturnmonde Enceladus und Dione geplant, welche dabei aus Entfernungen von 700.000 beziehungsweise 248.000 Kilometern erfolgen werden. Für die folgenden Tage sind verschiedene Beobachtungen des Titan und des Saturn vorgesehen. Diese Beobachtungen werden erneut dazu dienen, um das dortige aktuelle Wettergeschehen zu dokumentieren. Am 27. Dezember steht zudem der Mond Anthe auf dem Beobachtungsprogramm. Hierbei soll der diesen Mond umgebende Staubring im Rahmen einer zehnstündigen Beobachtungskampagne eingehend abgebildet werden.

Am 30. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 00:50 MEZ in einer Entfernung von rund 1,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 178. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 179 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 aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Planet Saturn
• Saturnmond Titan
• Raumsonde CASSINI

Verwandte Internetseiten:

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

Der Beitrag Cassinis Saturnorbit Nummer 178 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.