Quelle: DLR.

Rund ein Jahr lang hatten die Studierendenteams aus Bremen, München und Jena auf diesen Moment hingearbeitet: Am 11. März 2019 ist um 10:20 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) die Forschungsrakete REXUS 25 erfolgreich vom Raumfahrtzentrum Esrange bei Kiruna in Nordschweden gestartet. An Bord befanden sich die Experimente der deutschen Teams sowie von Studierenden der Universität Danzig und der TU Eindhoven.

Die Rakete erreichte bei dem Flug eine Höhe von rund 80 Kilometern, wobei für rund zwei Minuten Schwerelosigkeit herrschte. „Die Studierenden haben einen Gleiter für Forschung in der Atmosphäre, ein Experiment für medizinische Anwendungen und ein neues Mess-System für die Raketentechnik eigenständig entworfen, getestet und gebaut“, erläutert Dr. Michael Becker, Leiter des REXUS/BEXUS-Programms im DLR Raumfahrtmanagement. „Jetzt warten wir mit Spannung auf die Auswertung der Daten.“

GAME – Ein Gleiter für Forschung in der Atmosphäre
Nur rund 22 Zentimeter lang ist der weltraumtaugliche Gleiter, den das Team GAME (Glider for Atmospheric Measurements and Experiments) der Ernst-Abbe-Hochschule Jena entworfen hat. Das Fluggerät soll zukünftig eingesetzt werden, um Experimente und Messungen in der Atmosphäre durchführen zu können, etwa zur Wirkung kosmischer Strahlung auf die Erbsubstanz von Zellen und für die Klimaforschung.

„Wir haben das Fluggerät so konstruiert, dass es in die Raketenspitze eingebaut werden konnte und kurz vor dem Gipfelpunkt des Fluges freigesetzt wurde“, so Anna Maria Büchner, Teamleiterin von GAME. „Der Mechanismus zum Auswerfen des Geräts, das geringe Gewicht des Gleiters und die Kommunikationstechnik waren dabei die größten Herausforderungen. Wir sind glücklich, dass alles so gut funktioniert hat.“ Während des Fluges wurden Position, Lage und Temperatur bestimmt und zur Bodenstation gesendet.

FORAREX: Von Einzellern für die Humanmedizin lernen
Foraminiferen sind winzige einzellige Lebewesen, von denen fast alle Arten ein Kalkgehäuse besitzen. Ihr kleines Gehäuse ist für die Erforschung von Mineralisierungsprozessen, etwa in menschlicher Knochensubstanz, von großem Interessiere. Die Kalkschale ist aber auch für die Pharmatechnik von Bedeutung: Da ihre Struktur viele winzige Kammern aufweist, kann sie beispielsweise als Vorlage für Tabletten dienen, die Medikamente kontrolliert abgeben können.

„Wir wollen die Organismen in unserem Experiment FORAREX (Foraminifera Rocket Experiment) näher untersuchen und erforschen, wie sich die Zellen in Schwerelosigkeit verhalten“, erläutert Nils Kunst von der Universität Bremen. „Wir haben für das Experiment ein Lebenserhaltungssystem konstruiert, das den Foraminiferen vor, während und nach dem Flug optimale Umgebungsbedingungen bietet.“

Technik für die Raumfahrt von morgen
Ziel von Team FLOMESS (Flight Loading Measurement System) der Universität der Bundeswehr München ist die Messung der strukturellen Belastungen, die auf die Höhenforschungsrakete während Start und Flug wirken. Dabei wird vor allem die Dehnung der Rakete gemessen. Die Ergebnisse dienen dazu, Forschungsraketen zukünftig effizienter zu gestalten und im Zuge der kommerziellen Raumfahrt ein höheres Nutzlastverhältnis zu ermöglichen.

Weltraumforschung und Satellitentechnik auf REXUS 26
Am 18. März 2019 soll mit REXUS 26 die zweite Forschungsrakete der Doppelkampagne starten. An Bord befinden sich dann Experimente von Studierenden der TU Braunschweig, der TU Berlin, der Lulea University of Technologie, des Royal Institute of Technology KTH und der Wroclaw University of Science and Technology.

Die Saturnringe verstehen
Das Team ELVIS (Exploration of Low-Velocity collision In Saturn’s rings) der TU Braunschweig will mit seinem Experiment der Entstehung der Saturnringe auf die Spur kommen. Ziel ist es zu verstehen, wie durch das Zusammenstoßen einzelner Staubpartikel größere Strukturen entstehen.

Bei dem Experiment untersuchen die Studierenden das Verhalten von kleinen Glaskugeln, welche die Partikel in den Saturnringen simulieren. In der Schwerelosigkeit werden die Kugeln, die sich in einer Experimentkammer befinden, geschüttelt, so dass diese zusammenstoßen. Wenn die Kollisionsgeschwindigkeiten gering genug sind, bleiben die Teilchen aneinander haften und bilden Klumpen. Das Team will nun erforschen, bis zu welcher Größe diese Klumpen heranwachsen können und unter welchen Kollisionsbedingungen die Zusammenstöße stattfinden müssen.

Innovative Lageregelung für Kleinstsatelliten
Nutzlasten moderner Kleinstsatelliten, so genannter CubeSats, werden zunehmend anspruchsvoller und verlangen eine präzisere und beweglichere Lageregelung. Das Team TUPEX-6 (Technische Universität Berlin Picosatellite Experiment – 6) der TU Berlin will hierfür eine innovative Technik testen, die nicht auf herkömmlichen Rädersystemen, sondern auf Kanälen (Picosatellite Fluid-Dynamic Actuators, pFDA) basiert, durch die flüssiges Metall gepumpt wird. Durch Ändern der Fließgeschwindigkeit kann die Lage des Satelliten geregelt werden. Einer der Vorteile des Systems ist, dass es durch seine flexible Form platzsparender ist als bisherige Technologien und daher mehr Raum für Nutzlasten zur Verfügung steht.

Für das Experiment hat das Team ein Modell eines CubeSats mit einem solchen pFDA-Lageregelungssystem an Bord entworfen und einen Auswurfmechanismus für die Separation von der Rakete entwickelt.

REXUS und BEXUS: Ein Programm für den wissenschaftlichen Nachwuchs
Das deutsch-schwedische Programm REXUS/BEXUS (Raketen-/Ballon-Experimente für Universitäts-Studenten) ermöglicht Studierenden, eigene praktische Erfahrungen bei der Vorbereitung und Durchführung von Raumfahrtprojekten zu gewinnen. Ihre Vorschläge für Experimente können jährlich im Oktober eingereicht werden.

Der diesjährige Aufruf dazu wird Mitte 2019 veröffentlicht. Jeweils die Hälfte der Raketen- und Ballon-Nutzlasten stehen Studenten deutscher Universitäten und Hochschulen zur Verfügung. Die schwedische Raumfahrtagentur SNSA hat den schwedischen Anteil für Studierende der übrigen Mitgliedsstaaten der Europäischen Weltraumorganisation ESA geöffnet.

Auf deutscher Seite erfolgt die Projektleitung mit der Betreuung der Experimente durch das Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnik (The REXUS/BEXUS Programme) in Bremen. Die Flugkampagnen führt EuroLaunch durch, ein Joint Venture der Mobilen Raketenbasis des DLR (MORABA), die für die Bereitstellung der Raketensysteme zuständig ist, und des Esrange Space Center des schwedischen Raumfahrtunternehmens SSC, das über die Startinfrastruktur verfügt. Die Programmleitung liegt beim DLR Raumfahrtmanagement in Bonn.

Der Beitrag Vom Nordpolarkreis in die Schwerelosigkeit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

Astrometrische Beobachtungen
Für den 12. Juni sind diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Derartige Messungen sind außerdem dazu dienlich, um den exakten Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne soll am 14. Juni durchgeführt werden.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Am 26. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 01:56 MESZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 218. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 219 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 7. Juli 2015 in einer Entfernung von diesmal rund 11.000 Kilometern passiert werden soll.

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

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

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

Am heutigen Tag erreicht die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 20:16 MEZ erneut die Apoapsis – den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystem. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,33 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren mittlerweile 212. Umlauf um den Ringplaneten beginnen. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 28,6 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 211“ lautet, insgesamt 50 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt des jetzt beginnenden Saturnumlaufs stellt allerdings ein für den 11. Januar 2015 vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Mondbeobachtungen
Als erstes Beobachtungsziel während des neuen Umlaufs um den Saturn steht der Mond Erriapus – einer der kleinen, äußeren Saturnmonde – auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,0 mag handelt es sich bei Erriapus um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von rund acht Kilometern und seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond deshalb bisher nur sehr wenig bekannt. Die mittlere Dichte deutet allerdings darauf hin, dass sich dieser Mond vermutlich in erster Linie aus einer Mischung aus Wassereis und Gestein zusammensetzt. Erriapus verfügt zudem über eine relativ dunkle Oberfläche, welche bei einem Albedo-Wert von 0,06 lediglich etwa sechs Prozent des einfallenden Sonnenlichtes ins Weltall reflektiert.

Die Beobachtungen von Erriapus werden am heutigen Tag gegen 21:16 MEZ beginnen. In den folgenden 20 Stunden sollen aus einer Distanz von durchschnittlich rund 15,4 Millionen Kilometern insgesamt 265 Aufnahmen von dem Mond angefertigt werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse bestimmt werden.

Wetterbeobachtungen auf dem Titan und dem Saturn
Im Anschluss an die Erriapus-Kampagne rückt dann am 26. Dezember zunächst der Mond Titan in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses. Hierbei soll die Telekamera des ISS-Kameraexperiments den Titan aus einer Distanz von 3,46 Millionen Kilometern abbilden und dabei auf dessen nördlichen Hemisphäre nach markanten Wolkenformationen Ausschau halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten 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). Bis zum 30. Dezember sind drei weitere derartige Beobachtungen vorgesehen.

Mit der gleichen wissenschaftlichen Zielsetzung wird die Weitwinkelkamera des ISS-Experiments am 27. Dezember auf den Saturn gerichtet sein und auch dort die Atmosphäre im Rahmen einer kurzen Beobachtungskampagne mit mehreren der insgesamt 18 Filter abbilden, mit denen die WAC ausgestattet ist. Bis zum 21. Januar 2015 sind weitere 14 weitere auf den Saturn bezogene ‚Sturmbeobachtungskampagnen‘ vorgesehen.

Astrometrische Beobachtungen
Zum Jahresabschluss sind für den 27. Dezember zudem diverse sogenannte ‚astrometrische Beobachtungen‘ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde geplant. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Parameter über deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sollen am 1., am 2. und am 6. Januar 2015 erfolgen.

Diverse Ringe und Monde
Am 2. und 3. Januar soll die ISS-Kamera zudem über einen Zeitraum von 16 Stunden auf die Encke-Teilung gerichtet werden, welche sich im Bereich des äußeren A-Ringes des Saturn befindet. Die dabei zu erstellenden Aufnahmen sollen anschließend zu einer Videosequenz zusammengefügt werden.

Im Anschluss an die Beobachtungen der Encke-Teilung 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 führten zu dem Schluss, dass in erster Linie gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Form des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich. Auch aus diesen Aufnahmen soll eine kurze Videosequenz erstellt werden.

Zwischen dem 4. und dem 6. Januar soll die ISS-Kamera dann gleich zwei mal den Mond Iapetus abbilden. Zum Zeitpunkt der Beobachtungen wird sich dieser im Mittel 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmond in einer Entfernung von rund vier Millionen Kilometern zu Cassini befinden, weshalb es nicht möglich sein wird, Details von dessen zweigeteilten Oberfläche abzubilden. Auch eines der markantesten Merkmale von Iapetus – ein rund 1.300 Kilometer langer, etwa 20 Kilometer breiter und bis zu 13 Kilometer hoher Bergrücken – wird auf den Aufnahmen nicht erkennbar sein. Trotzdem werden diese Aufnahmen dabei behilflich sein, die unterschiedlichen Färbungen auf der Oberfläche dieses Mondes zu studieren.

Am 7. Januar wird dann aus einer Distanz von 12,7 Millionen Kilometern der äußere Saturnmond Phoebe abgebildet. Obwohl dieser etwa 212 Kilometer durchmessende Mond, bei dem es sich vermutlich um ein von dem Saturn ‚eingefangenes‘ Objekt aus der Frühzeit unseres Sonnensystem handelt, auf diesen Aufnahmen lediglich einen Durchmesser von drei Pixeln einnehmen wird, können diese Fotos doch genutzt werden, um auch hier die farblichen Variationen auf dessen Oberfläche zu studieren, welche auf unterschiedliche dort abgelagerte chemische und mineralogische Verbindungen hindeuten.

Periapsis
Am 9. Januar 2015 wird Cassini schließlich um 18:55 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 212, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 431.580 Kilometern passieren. Der Großteil der hierbei durchzuführenden Beobachtungssequenzen wird sich auf das Ringsystem des Saturn konzentrieren.

So wird zum Beispiel am 8. Januar eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu genutzt, um in Zusammenarbeit mit dem ISS-Kameraexperiment eine Sternbedeckung zu dokumentieren. Hierbei wird der im Sternbild Jungfrau (lateinischer Name Virgo) gelegene Stern Spica von Teilen des Ringsystems bedeckt. Bei einer weiteren Sternbedeckung – am 9. Januar wird der im Sternbild Herkules gelegene Stern Alpha Herculis von den Saturnringen bedeckt – kommt zudem das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) zum Einsatz.

Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven von Spica und Alpha Herculis erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche diese Sterne bei den 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.

Außerdem steht am 10. Januar der äußere A-Ring auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Hierbei sollen in erster Linie 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 Objekte noch weiter verfeinert werden. Weitere Beobachtungen werden Teilbereiche der Ringe „B“, „D“ und „F“ zum Ziel haben.

Der Titan-Vorbeiflug T-108
Am 11. Januar 2015 steht dann der Höhepunkt dieses 212. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 20:49 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 980 Kilometern passieren. Die mit diesem 109. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-108“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung. Neben dem ISS-Kamerasystem sollen dabei verschiedene Spektrometer genutzt werden, um die Oberfläche und die Atmosphäre des Titan zu untersuchen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das RADAR-Instrument von Cassini für sieben Stunden die Beobachtungsabläufe dominieren. Unter anderem durch Scatterometrie- und Radiometriemessungen soll das RADAR weite Bereiche der in diesem Zeitraum sichtbaren Titanoberfläche abtasten und dabei weitere Daten über die Gestalt und die Zusammensetzung der Oberfläche sammeln. Durch Beobachtungen im Synthetic Aperture Radar-Modus sollen zudem gezielt mehrere der mit flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen auf der Titanoberfläche abgebildet und studiert werden.

Unter anderem soll dabei versucht werden, ein ‚Bodenecho‘ vom Grund des Punga Mare zu erhalten. Die bei dieser Messung zu sammelnden Daten sollen nicht nur Aufschluss über die Tiefe dieses Sees liefern. Sie sollen auch dabei helfen zu erklären, warum entsprechende Messungen bei einem anderem See – dem Kraken Mare – erfolglos verliefen, während Messungen bei einem weiteren ‚Gewässer‘ – dem Ligeia Mare – zu dem Resultat führten, dass dieser See eine Tiefe von bis zu 170 Metern erreicht. Verfügen die Kohlenwasserstoffverbindungen, welche das Kraken Mare füllen über eine andere Zusammensetzung – hierfür infrage kommt zum Beispiel ein höherer Anteil an Ethan – als die Verbindungen im Ligeia Mare oder ist das Kraken Mare einfach nur zu tief, als dass die Radarstrahlen dessen Grund erreichen können?

Weitere SAR-Messungen werden sich direkt auf den See Ligeia Mare sowie auf ein ausgedehntes Feld aus Sanddünen namens Aaru konzentrieren, dessen Zentrum sich bei zehn Grad südlicher Breite und 340 Grad westlicher Länge im Bereich der Äquatorregion des Titan befindet. Dieser Vorbeiflug an den Titan bietet laut den derzeitigen Planungen über den weiteren Verlauf der Cassini-Mission für die beteiligten Wissenschaftler die letzte Gelegenheit, das Ligeia Mare mit dem RADAR-Instrument im Detail zu untersuchen.
Nach dem Abschluss der Radarmessungen wird rund fünf Stunden nach der dichtesten Annäherung an den Titan erneut die ISS-Kamera ‚übernehmen‘ und diesen Mond in Zusammenarbeit mit einem weiteren Spektrometer, dem Composite Infrared Spectrometer (CIRS), abbilden. Die Messungen des CIRS sollen dazu dienen, die aktuellen Atmosphärentemperaturen über der Nachtseite des Titan zu ermitteln. Diese Daten sollen auch dabei helfen, eventuell gegenwärtig auftretende, durch den derzeitig erfolgenden Jahreszeitenwechsel bedingte Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung der Titanatmosphäre zu erkennen. Die mit dem Vorbeiflug T-108 verbundenen Beobachtungen des Titan werden noch bis zum 15. Januar andauern, wobei sich das Interesse der beteiligten Wissenschaftler dabei erneut auf die Dokumentation des gegenwärtigen Wettergeschehens konzentrieren wird.

Der Abschluss des Orbits 212
Nach einer kurzen Zündung der Triebwerke, welche bereits am 14. Januar erfolgen wird und einer notwendigen Kurskorrektur innerhalb des Saturnsystems dient, steht dann am 17. und 18. Januar erneut ein weiterer der kleinen, äußeren Saturnmonde – der etwa 23 Kilometer durchmessende Mond Albiorix – auf dem Beobachtungsprogramm, welcher dabei aus einer Entfernung von durchschnittlich 7,57 Millionen Kilometern im Rahmen einer 37 Stunden andauernden Beobachtungskampagne mehrfach abgebildet werden soll. Wie bereits zu Beginn des Saturnorbits Nummer 212 bei dem Mond Erriapus sollen auch bei Albiorix anhand der anzufertigenden Beobachtungsdaten dessen Rotationsperiode sowie die Ausrichtung der Rotationsachse näher bestimmt werden.

Zum Abschluss des am heutigen Tag beginnenden Saturnumlaufs steht dann im Januar 2015 erneut die Beobachtung einer Sternbedeckung an. Am 20. Januar wird der im Sternbild Großer Hund gelegene Stern Beta Canis Maioris von den Saturnringen bedeckt. Neben der ISS-Kamera soll dieses Ereignis ebenfalls mit dem UVIS-Spektrometer dokumentiert werden.

Am 25. Januar 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 19:42 MEZ in einer Entfernung von rund 3,5 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 212. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 213 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 12. Februar 2015 in einer Entfernung von dann rund 1.200 Kilometern erneut passiert werden soll.

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

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Der Beitrag Cassini: Der Saturnumlauf Nummer 212 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 4. September 2014 erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:17 MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,01 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 209. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 44,6 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses erneut 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 208“ lautet, insgesamt 46 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 22. September vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Zuerst im Fokus der Raumsonde: Titan und Saturn
Die erste Beobachtungssequenz der ISS-Kamera während des neuen Orbits hatte am 5. September den Saturnmond Titan zu Ziel, der dabei aus einer Entfernung von 3,7 Millionen Kilometern abgebildet wurde. Einen Tag später rückte der Ringplanet in den Fokus des wissenschaftlichen Interesses. Primär wurde 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 wurden dabei durch Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt. Weitere UVIS-Scans der Saturnatmosphäre sind für den 9., den 12. und den 16. September vorgesehen.

Der kleine Saturn-Mond Kiviuq
Den 8. und 9. September wird die ISS-Kamera damit verbringen, um über einen Zeitraum von 24 Stunden den kleinen, äußeren Saturnmond Kiviuq mehrfach aus einer Distanz von rund 15,5 Millionen Kilometern abzubilden. 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 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.

Erneut der Titan…
Am 10. September soll erneut der Titan mit der ISS-Kamera abgebildet werden, welcher dabei rund 2,09 Millionen Kilometer von Cassini entfernt sein wird. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich speziell aus größeren Entfernungen Aussagen über die gegenwärtig in der 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 diesem Mond 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. Vergleichbare Beobachtungskampagnen sollen am 12., am 14. und am 16. September durchgeführt werden.

…und der Saturn

Direkt nach der ersten dieser Titan-Beobachtungen wird die ISS-Kamera für einen Zeitraum von mehr als 24 Stunden auf den Saturn gerichtet sein. Aus den diversen Aufnahmen, die sowohl mit der Weitwinkel- als auch mit der Telekamera des ISS-Kameraexperiments angefertigt werden, sollen Videosequenzen erstellt werden, welche das über der nördlichen Polarregion befindliche Nordpol-Hexagon dokumentieren sollen. Bei dieser Struktur handelt es sich um ein rund 30.000 Kilometer durchmessendes Sturmgebiet, welches seit mindestens 34 Jahren aktiv ist (Raumfahrer.net berichtete).

Für den 12. und den 14. September sind Untersuchungen der nördlichen Hemisphäre des Saturn vorgesehen, bei denen neben der ISS-Kamera ein weiteres Spektrometer – das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) – zum Einsatz kommen wird. Zwei Tage später steht erneut das Nordpol-Hexagon auf dem Beobachtungsplan.

Periapsis
Am 20. September wird Cassini um 01:53 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 209, erreichen und die oberste Atmosphärenschicht des Ringplaneten in einer Entfernung von 753.120 Kilometern passieren. In den Tagen vor und nach der dichtesten Annäherung an den Saturn wird sich die ISS-Kamera in erster Linie auf das Ringsystem des Planeten konzentrieren.

Bereits am 18. September wird das Kamerasystem dabei in Zusammenarbeit mit dem UVIS die zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchtete ‚Unterseite‘ des B-Ringes abbilden. Für den 19. September ist die erneute Dokumentation einer Sternbedeckungen vorgesehen. Hierbei wird der im Sternbild Leier (lateinischer Name Lyra) gelegene Rote Riesenstern R Lyrae von Teilen des Ringsystems bedeckt. Die ISS soll dabei speziell die Bedeckung des Sterns durch Teile des F-Ringes dokumentieren.

Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von R Lyrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, 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.

Nach dem Abschluss dieser Beobachtung sollen ISS und VIMS den Randbereich des Schattens abbilden, den der Saturn zu diesem Zeitpunkt auf das Ringsystem werfen wird. Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz steht der äußere A-Ring auf dem Beobachtungsprogramm. Hierbei sollen in erster Linie 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 Objekte noch weiter verfeinert werden.

Nach dem Passieren der Periapsis ist ebenfalls noch für den 20. September eine weitere Beobachtung des F-Rings vorgesehen. Eine dabei zu erstellende Videosequenz soll zum wiederholten Mal die dort erkennbaren diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe wiedergeben. 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).

Der Titan-Vorbeiflug T-105
Am 22. September 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 209. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 07:23 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 1.400 Kilometern passieren. Die mit diesem 106. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die offizielle Bezeichnung „T-105“ – 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. Ebenfalls zu diesem Zeitpunkt anzufertigende Aufnahmen des CIRS-Spektrometers sollen dazu dienen, die optische Dichte der mit Aerosolen versetzten Dunstschichten der obersten Schicht der Titanatmosphäre zu ermitteln.

Ebenfalls noch während der Annäherungsphase an den Titan kommt schließlich erneut das UVIS-Spektrometer zum Einsatz. Dieses Instrument soll dabei dokumentieren, wie der im Sternbild „Großer Bär“ gelegene Stern Eta Ursae Majoris 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 an den Titan wird im Anschluss an diese Beobachtungen das VIMS-Spektrometer ‚übernehmen‘ und aus kurzer Entfernung diverse Scans der Oberfläche dieses Mondes durchführen. Neben den Oberflächenregionen Tsegihi und Aztlan wird dabei auch der Sinlap-Krater, einer der wenigen bisher registrierten Impaktkrater auf der Oberfläche des Titan, abgebildet werden. Weitere Beobachtungen des VIMS werden das Kraken Mare, den größten der bisher mehr als 400 bekannten, mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen des Titan, zum Ziel haben. Die dabei zu gewinnenden Daten können unter anderem genutzt werden, um nach eventuellen ‚Wellenbewegungen‘ auf der Oberfläche dieses Meeres zu suchen, welche durch Wind- oder Gezeitenkräfte ausgelöst werden könnten.

Unmittelbar nach dem Passieren des Titan werden ISS und CIRS nach Wolkenformationen Ausschau halten, welche sich eventuell in der Titanatmosphäre befinden. Zusätzliche Beobachtungen des UVIS-Spektrometers dienen dazu, um die Atmosphäre des Titan im fernen und im extremen UV-Bereich zu untersuchen. Des weiteren wird die ISS-Kamera bis zum 25. September regelmäßig speziell die nördliche Titan-Hemisphäre im Fokus behalten.

Ringe, Monde und Saturn
Am 26. September wird die ISS-Kamera erneut ein Video den F-Ringes erstellen, welches diesmal einen Zeitraum von 14 Stunden dokumentiert. Zwei Tage später steht ein weiterer der kleinen, äußeren Saturnmonde 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 den erst im Herbst 2000 entdeckten Mond Ijiraq bisher nur sehr wenig bekannt. Durch die Beobachtungskampagne, welche am 28. September aus einer Entfernung von etwa 4,85 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.

Für den 4. Oktober sind schließlich 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.

Ebenfalls am 4. und anschließend erneut am 5. Oktober wird dann wieder der Saturn in den Fokus der ISS-Kamera rücken. Wie bereits am 10. September bei der damaligen Titan-Kampagne soll auch diese Saturn-Beobachtung genutzt werden, um die Bewegung von markanten Wolkenformationen zu dokumentieren, um Aussagen über die dort aktuell vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten zu tätigen.

Eine letzte Beobachtungssequenz der ISS-Kamera während des Orbits Nummer 209 wird am 5. Oktober den Stern Wega – den Hauptstern des Sternbildes Leier – zum Ziel haben. Diese Aufnahmesequenz dient der regelmäßig durchzuführenden Kalibrierung dieses Kamerasystems.

Am 6. Oktober 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 00:43 MESZ in einer Entfernung von rund 3,2 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 209. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 210 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 24. Oktober 2014 in einer Entfernung von dann rund 1.000 Kilometern erneut passiert werden soll.

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

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

Am 17. Dezember 2013 wird die Raumsonde Cassini um 22:24 MEZ 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 2,64 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 201. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 51,3 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des diesmal 33 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 200“ – insgesamt 43 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 am 1. Januar 2014 erfolgender gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Der B-Ring des Saturn
Die erste Beobachtungskampagne der ISS-Kamera wird am 18. Dezember den B-Ring des Saturn zum Ziel haben. Aus den Aufnahmen der Kamera sollen anschließend kurze Videosequenzen erstellt werden, auf denen die im B-Ring angeordneten Speichenformationen erkennbar sind. 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. Bis zum 14. Januar 2014 sind vier weitere solcher Beobachtungssequenzen vorgesehen.

Mondbeobachtungen
Eine für den 19. Dezember eingeplante Beobachtung wird den Saturnmond Titan zum Ziel haben. Aus einer Entfernung von etwa 3,75 Millionen Kilometern soll dabei dessen ausgedehnte Atmosphäre studiert werden. Das Interesse der beteiligten Wissenschaftler wird sich bei dieser Gelegenheit auf die in den obersten Atmosphärenschichten enthaltenen Aerosole und Dunstschichten konzentrieren.

Am 20. und 21. Dezember erfolgen diverse Abbildungen der beiden kleineren, äußeren Saturnmonde Tarvos und Skathi. Außer den Daten von deren Umlaufbahnen um den Saturn und ihren Durchmessern von lediglich rund 15 beziehungsweise acht Kilometern ist über diese erst im Jahr 2000 entdeckten Monde bisher nur sehr wenig bekannt. Anhand der Variationen in den sich bei diesen aus Entfernungen von 21,2 beziehungsweise 17,1 Millionen Kilometern erfolgenden Beobachtungssequenzen ergebenden Lichtkurven und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf deren Oberfläche und die sich daraus ergebenden Rotationsperioden und die Ausrichtung der Rotationsachsen dieser beiden Monde bestimmt werden.

Am 22. Dezember steht erneut der Titan auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Die aus einer Entfernung von diesmal 2,82 Millionen Kilometern anzufertigenden Aufnahmen sollen erneut dessen Atmosphäre wiedergeben. Das Interesse wird sich dabei auf die Verteilung von Wolkenstrukturen und die verschiedenen in der Titanatmosphäre befindlichen Dunstschichten richten. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in den Titan-Atmosphäre lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Am darauffolgenden Tag sollen schließlich 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. Vergleichbare Kampagnen sollen zusätzlich am 27. Dezember und am 3. Januar durchgeführt werden.

Ebenfalls am 23. Dezember wird die WAC-Kamera den Saturn abbilden. Im Rahmen dieser Beobachtung, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ ist, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden, welche sich durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen ergeben. Bis zum 14. Januar sind zehn weitere solcher Beobachtungen vorgesehen.

Am 29. Dezember erfolgen – verteilt über einen Zeitraum von rund 15 Stunden – mehrere Abbildungen des Saturnmondes Aegaeon, der als eine der Materialquellen für den G-Ring des Saturn angesehen wird (Raumfahrer.net berichtete). Am nächsten Tag soll ein weiterer äußerer Mond, diesmal handelt es sich um Siarnaq, abgebildet werden, um dessen Rotationsperiode zu bestimmen.

Der Titan-Vorbeiflug T-97

Am 1. Januar 2014 steht dann der Höhepunkt des 201. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 23:00 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 1.400 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Aufgrund eines vergleichbaren Flugverlaufes der Raumsonde während dieses Vorbeifluges weist das zu absolvierende wissenschaftliche Programm sehr große Ähnlichkeiten mit dem vorherigen Titan-Flyby, dem erst am 1. Dezember 2013 erfolgten Vorbeiflug „T-96“, auf. Die mit diesem 98. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-97“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits am 31. Dezember. Hierbei wird die ISS-Kamera vier Wolkenbeobachtungskampagnen durchführen.

Ab den Morgenstunden des 1. Januar und somit ebenfalls noch während der Annäherungsphase an den Titan soll neben der ISS-Kamera ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel dieser Messungen, welche sich auf die Nordhemisphäre konzentrieren werden, besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen soll die ISS-Kamera diverse Aufnahmen der zu diesem Zeitpunkt sichtbaren Titanhemisphäre anfertigen und diese mit einer Auflösung von 1,5 Kilometern pro Pixel abbilden. Während das CIRS-Instrument zu diesem Zeitpunkt weitere Daten über die Atmosphäre sammelt, wird zudem ein weiteres Instrument, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt. Auch das UVIS wird diverse Scans durchführen, welche der Analyse der Titanatmosphäre dienen sollen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird das VIMS-Spektrometer die wissenschaftlichen Arbeiten dominieren. Dieses Instrument wird dabei diverse Aufnahmen der Seen in der Nordpolregion anfertigen und bei dieser Gelegenheit auch speziell jene Bereiche der Titanoberfläche abbilden, welche derzeit nicht mit zu früheren Zeitpunkten dort befindlichen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllt sind. Ein besonderes Interesse gilt dabei der Verteilung von Evaporit-Gesteinen, welche von der „Verdunstung“ der flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zeugen.

Des weiteren wird das Instrument diverse in der Äquatorregion des Titan befindliche ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Die unterschiedliche Helligkeit, in der sich die Regionen Shangri-La und Mindanao Facula auf den bisherigen Aufnahmen präsentierten, deuten auf eine unterschiedliche chemische und mineralogische Zusammensetzung dieser Oberflächenbereiche hin.

Nach dem Passieren des Titan wird das CIRS-Spektrometer erneut diverse Scans durchführen, welche sich diesmal allerdings auf die südliche Titan-Hemisphäre konzentrieren werden. Auch hierbei sollen die Struktur, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung der obersten Schichten der Atmosphäre analysiert werden. Zur gleichen Zeit wird das VIMS-Spektrometer einen umfassende Abtastung der Südhemisphäre durchführen.

Bei diesem Titan-Vorbeiflug handelt es sich um den ersten von insgesamt 11 im Jahr 2014 erfolgenden gesteuerten Vorbeiflügen der Raumsonde Cassini an dem Titan.

Periapsis
Am 3. Januar wird die Raumsonde um 12:34 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 201 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von 1,04 Millionen Kilometern passieren. Nur wenige Stunden später wird die ISS-Kamera zusammen mit dem VIMS-Spektrometer eine Sternbedeckung beobachten. Bei dieser Okkultation wird der rote Riesenstern R Lyrae von Teilen des Ringsystems des Saturn bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von R Lyrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken. Außerdem, so die Wissenschaftler, können so eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte „Einschläge“ von Meteoroiden verursacht wurden.

Am 5. Januar wird das ISS-Kamerateam schließlich versuchen, den am weitesten vom Saturn entfernt gelegenen, extrem lichtschwachen und erst im Jahr 2009 auf Aufnahmen des Weltraumteleskops Spitzer entdeckten Phoebe-Ring abzubilden. Speziell wollen die Wissenschaftler hierbei versuchen, den Schatten zu fotografieren, welchen der Saturn an diesem Tag auf den 12 Millionen Kilometer entfernt gelegen Ring werfen wird. Weitere Beobachtungen in den folgenden Tagen werden erneut das Ringsystem des Saturn und einen weiteren äußeren Mond, den etwa sieben Kilometer durchmessenden Tarqeq, zum Ziel haben.

Am 19. Januar 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 11:10 MEZ in einer Entfernung von rund 2,8 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 201. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 202 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 2. Februar 2014 in einer Entfernung von rund 1.235 Kilometern passiert werden wird.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 201 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 7. November 2013 wird die Raumsonde Cassini um 07:31 MEZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,81 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 200. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 49,7 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 40 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 199“ – insgesamt 37 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 am 1. Dezember erfolgender gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan dar.

Sonnenkonjunktion
Cassini beginnt den neuen Saturnumlauf am Ende der diesjährigen „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 gesendet werden, zu sehr stört. Aufgrund der dadurch bedingten Begrenzung der Datenübertragungsraten wird die Raumsonde Cassini in diesem Zeitraum keine wissenschaftlichen Untersuchungen im Bereich des Saturnsystems vornehmen.

Die erste Beobachtungskampagne der ISS-Kamera wird am 9. November den kleinen, äußeren Saturnmond Skoll zum Ziel haben. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von lediglich rund sechs Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2006 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Skoll am 9. November über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 11,5 Millionen Kilometern wiederholt abbilden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes bestimmt werden.

Die Speichen im B-Ring
Zwischen dem 11. und dem 18. November sind vier Beobachtungskampagnen vorgesehen, welche Teile des B-Ringes des Saturn zum Ziel haben werden. Aus den Aufnahmen der WAC-Kamera sollen anschließend kurze Videosequenzen erzeugt werden, auf denen die Speichenformationen im B-Ring erkennbar sind. 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 zumindest zeitweise nach außen gerichtete elektrische Entladungen nach sich, welche dabei zehntausendfach stärker ausfallen als die bei irdischen Gewittern auftretenden Blitze. Zu solchen nach außen gerichteten Entladungen – so genannten Sprites – kommt es gelegentlich auch bei irdischen Gewittern. Während die meisten Blitze zu Entladungen zwischen Wolken und der „Oberfläche“ des Gasplaneten führen, können aus dem Weltall einfallende, hochenergetische Partikel eine in die Höhe gerichtete Entladung auslösen. Dabei „schießen“ Ströme von Elektronen in den Weltraum und laden die dort befindlichen Staubteilchen des B-Ringes elektrostatisch auf.

Monde, Ringe und eine Sternbedeckung
Am 22. und 23. November steht dann schließlich der Titan auf dem Beobachtungsprogramm der Raumsonde. Aus einer Entfernung von über 2,3 Millionen Kilometern soll dessen Atmosphäre abgebildet werden. Das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler wird sich dabei auf die Verteilung von Wolkenstrukturen und die verschiedenen in der Titanatmosphäre befindlichen Dunstschichten richten. Durch die Beobachtung von markanten Wolkenformationen in den Titan-Atmosphäre lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Ebenfalls am 23. November 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. Vergleichbare Kampagnen werden zusätzlich am 28. November und am 3. Dezember erfolgen.

Direkt im Anschluss an die erste astrometrische Beobachtungskampagne steht eine Sternbedeckung auf dem Beobachtungsprogramm von Cassini, wobei neben der ISS-Kamera auch 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 Ringsystems 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.

Am 25. November soll die ISS-Kamera auf die im A-Ring des Saturn gelegene Encke-Teilung gerichtet werden, welche durch die gravitativen Einflüsse des als „Schäfermond“ fungierenden Saturnmondes Pan stabilisiert wird. Am 27. und 28. November wird die ISS-Kamera zusammen mit dem VIMS-Spektrometer die nördliche Hemisphäre des Saturn abbilden. Das primäre Ziel dieser Aufnahmen besteht in der Abbildung des direkt über dem Nordpol gelegenen Nordpol-Hexagons. Außerdem sollen markante Wolkenformationen und kleinere Sturmgebiete dokumentiert werden, wodurch sich auch hier Aussagen über die aktuell vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen lassen.

Zudem wird sich die ISS-Kamera am 28. November auf einen Teilbereich des äußeren A-Ringes richten, wobei unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden sollen. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ und Massekonzentrationen innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden. Eine vergleichbare Kampagne wird am 3. Dezember erfolgen.

Der Titan-Vorbeiflug T-96
Am 1. Dezember steht dann der Höhepunkt des 200. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 01:41 MEZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 1.400 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde passieren. Die mit diesem 97. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-96“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits am 29. November. Hierbei wird die ISS-Kamera drei Wolkenbeobachtungskampagnen durchführen.

In den Morgenstunden des 30. November und somit ebenfalls noch während der Annäherungsphase an den Titan soll neben der ISS-Kamera ein weiteres Instrument, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans auf der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel der Messungen, welche sich auf die Nordhemisphäre konzentrieren, besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Zusätzlich sollen hierbei durch Abtastungen, welche im mittleren und fernen Infrarotbereich erfolgen, die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmt werden.

Im Anschluss an diese Messungen soll die ISS-Kamera diverse Aufnahmen der nördlichen Titanhemisphäre und speziell von dessen Nordpolregion anfertigen. Anhand dieser Daten sollen erneut die dort befindlichen Seen aus flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen studiert werden. Außerdem sollen diese Aufnahmen dazu dienen, um eine immer noch existierende größere Datenlücke in den bisherigen Titanaufnahmen der ISS-Kamera zu schließen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird das VIMS-Spektrometer die wissenschaftlichen Arbeiten dominieren. Das Instrument wird dabei diverse Aufnahmen der Seen in der Nordpolregion anfertigen und bei dieser Gelegenheit auch speziell jene Bereiche der Titanoberfläche abbilden, welche derzeit nicht mit zu früheren Zeitpunkten dort befindlichen Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllt sind. Ein besonderes Interesse gilt dabei der Verteilung von Evaporit-Gesteinen, welche von der „Verdunstung“ der flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen zeugen.

Des weiteren wird das Instrument diverse in der Äquatorregion des Titan befindliche ausgedehnte Dünenfelder abbilden. Die unterschiedliche Helligkeit, in der sich die Regionen Shangri-La, Xanadu und Tui Regio auf den bisherigen Aufnahmen präsentieren, deuten auf eine unterschiedliche Zusammensetzung der Oberfläche hin.

Nach dem Passieren des Titan wird das CIRS-Spektrometer erneut diverse Scans durchführen, welche sich diesmal allerdings auf dessen südliche Hemisphäre konzentrieren. Auch hierbei sollen die Struktur, die Temperatur und die chemische Zusammensetzung der obersten Schichten der Atmosphäre bestimmt werden. Zur gleichen Zeit wird das VIMS-Spektrometer einen umfassende Abtastung der Südhemisphäre durchführen. Die Übertragung der während des Vorbeifluges gesammelten Daten und Bilder an die Erde soll bereits in der Nacht zum 2. Dezember beginnen.

Periapsis
Ungefähr zur gleichen Zeit, nämlich am 1. Dezember um 23:43 MEZ, wird die Raumsonde die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 200 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von 1,178 Millionen Kilometern passieren. Die Entfernung zum Titan wird zu diesem Zeitpunkt bereits 420.500 Kilometer betragen.

Am 2. Dezember wird die Südhemisphäre des Saturn in den Sichtbereich des VIMS gelangen, welches dort bei dieser Gelegenheit erneut Wolkenformationen abbilden soll. Nach der Dokumentation einer weiteren Sternbedeckung – diesmal wird der Stern R Lyrae von Teilen des F-Ringes bedeckt – soll die ISS-Kamera diesen Ring am 6. Dezember erneut abbilden. 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 7. Dezember erfolgt eine vergleichbare Kampagne, welche diesmal den D-Ring zum Ziel haben wird.

Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke, dieser „Short Engine Burn“ Nummer 366 dient einer notwendigen Kurskorrektur, wird die Raumsonde Cassini schließlich am 17. Dezember 2013 um 22:24 MEZ in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 200. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 201 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. Januar 2014 in einer Entfernung von erneut 1.400 Kilometern passiert werden wird.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturn-Umlauf Nummer 200 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.

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

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

Am 5. August 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18.38 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 2,03 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 197. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 53,4 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des knapp 24 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 196“ – insgesamt 34 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Der Großteil dieser Kampagnen wird erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben.

Im Rahmen ihrer ersten Beobachtungssequenz wird sich die Kamera jedoch am 10. August zuerst auf den Saturnmond Iapetus richten und diesen in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), abbilden. Zum Zeitpunkt der Beobachtungen wird sich dieser im Mittel 1.436 Kilometer durchmessenden Saturnmond in einer Entfernung von rund 4,91 Millionen Kilometern zu Cassini befinden, weshalb es nicht möglich sein wird, Details von dessen zweigeteilten Oberfläche abzubilden. Auch eines der markantesten Merkmale von Iapetus, ein rund 1.300 Kilometer langer, 20 Kilometer breiter und bis zu 13 Kilometer hoher Bergrücken wird auf den Aufnahmen nicht erkennbar sein.

Vielmehr sollen die beiden Instrumente eine Sternokkultation dokumentieren. Iapetus wird dabei den im Sternbild Orion gelegenen Stern Bellatrix bedecken. Sollte Iapetus von einer dünnen Atmosphäre umgeben sein, so würde das Licht des Sterns unmittelbar vor und nach der Bedeckung durch den Mond minimal abgeschwächt. Zudem ließe sich durch die Messungen des UVIS-Spektrometers die ungefähre Dichte dieser Exosphäre ermitteln.

Im Anschluss an diese Atmosphärensuche wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler auf den Saturn richten. Dieser soll zunächst ebenfalls mit dem UVIS-Spektrometer unter der Benutzung verschiedener UV-Kanäle abgebildet werden. Am 12. und 13. August wird zudem ein weiteres Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), im Rahmen von drei Observationen die Tagseite und die nördliche Polarregion des Ringplaneten abbilden. All diese Beobachtungen werden durch zusätzliche ISS-Aufnahmen ergänzt.

Durch eine für den 14. August geplante Abbildung der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera sollen anschließend 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. Diese Beobachtung ist Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“. Bis zum 29. August sind weitere 14 dieser jeweils nur wenige Minuten andauernden Beobachtungen vorgesehen.

Im Anschluss an die erste Sturmbeobachtungskampagne sollen jedoch zunächst 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.

Am 17. August wird Cassini um 17.35 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 197 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von rund einer Million Kilometern passieren. Bereits mehrere Stunden zuvor wird sich die ISS-Kamera auf einen Teilbereich des äußeren A-Ringes richten, wobei unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden sollen. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

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

Für die folgenden Tage stehen weitere Beobachtungen des Ringsystems, eine Suche nach Wolkenformationen in der Atmosphäre des größten Saturnmondes, des 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, sowie die Erstellung einer kurzen Videosequenz des F-Ringes auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde.

Bei der Beobachtung des F-Ringes 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 29. August werden ISS-Kamera und VIMS-Spektrometer zudem eine weitere Sternokkultation, diesmal wird der Stern Beta Andromedae vom Ringsystem bedeckt, dokumentieren.

Nur wenige Stunden nach dieser finalen Beobachtungssequenz wird die Raumsonde Cassini schließlich um 16.49 MESZ in einer Entfernung von rund 2,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 197. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 198 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 12. September 2013 in einer Entfernung von rund 1.400 Kilometern passiert werden wird.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den 197. Saturn-Umlauf erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am heutigen Tag erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 8.29 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,34 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 193. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn immer noch über eine Inklination von 59,4 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 12 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 192“ – insgesamt 20 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die meisten dieser Beobachtungen werden sich auf die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn konzentrieren.

Die erste ISS-Beobachtung wird dabei am 9. Juni den Saturn zum Ziel haben. 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 darauf folgenden Tag steht der größte der Saturnmonde, der 5.150 Kilometer durchmessende Mond Titan , auf dem Beobachtungsprogramm. Aus einer Distanz von etwa 1,4 Millionen Kilometern soll die Kamera eingesetzt werden, um die Dunstschichten im Bereich von dessen äußeren Atmosphärenschichten zu studieren.

Am 12. und am 14. Juni soll die ISS-Kamera im Rahmen von drei Beobachtungskampagnen den kleinen, äußeren Saturnmond Albiorix abbilden. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn, seinem Durchmesser von rund 32 Kilometern und einer ungefähren Rotationsperiode von etwas über 13 Stunden ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Albiorix über Zeiträume von jeweils mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 22,9 Millionen Kilometern mehrfach abbilden. Anhand der Variationen in der sich aus diesen Beobachtungen ergebenden Lichtkurven und einem Abgleich mit vorherigen Messungen sollen trotz dieser großen Entfernung zwischen der Raumsonde und dem Mond dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode noch näher bestimmt werden. Des weiteren sollen die Daten genutzt werden, um die Orientierung der Rotationsachse von Albiorix zu ermitteln.

Zwischen den beiden Beobachtungskampagnen am 12. Juni steht außerdem erneut der Mond Enceladus auf dem Beobachtungsprogramm. Hierbei soll die ISS-Kamera dessen Südpolregion abbilden und die von dort ausgehenden Fontänen aus Wasserdampf und Eispartikeln dokumentieren. Anhand der Aufnahmen wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler untersuchen, ob während der letzten Monate eine Veränderung in der Aktivität der hierfür verantwortlichen Kryovulkane auftrat. Enceladus wird sich während dieser Beobachtungssequenz in einer Entfernung von rund 714.000 Kilometern zu der Raumsonde befinden.

Am 13. Juni wird Cassini schließlich um 7.58 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 193 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von 557.700 Kilometern passieren. Wenige Stunden später wird sich die ISS-Kamera auf die Nordpolregion des Planeten richten. In Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), soll die WAC-Kamera neben markanten Wolkenformationen speziell das direkt über dem Nordpol gelegene Nordpol-Hexagon abbilden. Die entsprechenden Beobachtungen werden bis zum 14. Juni andauern.

Für die folgenden Tage sind dann verschiedene Beobachtungssequenzen vorgesehen, in deren Rahmen die ISS-Kamera sowohl in der Saturn- als auch in der Titanatmosphäre nach markanten Wolkenformationen und kleineren Sturmgebieten Ausschau halten wird. Durch diese Beobachtungen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Weitere Aufnahmen 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 solcher „Propellerstrukturen“ zugrunde liegenden Prozess). Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Am 19. Juni 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 7.34 MESZ in einer Entfernung von rund 1,34 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 193. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 194 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen.

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

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Der Beitrag Cassini: Der Saturn-Umlauf Nummer 193 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 26. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 9.38 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 1,34 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 192. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 59,4 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 diesmal 12 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 191“ – insgesamt 26 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die meisten dieser Kampagnen werden sich auf die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn fokussieren.

Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke – dieses Manöver dient einer notwendigen Kurskorrektur der Raumsonde – wird sich die ISS-Kamera jedoch nur wenige Stunden nach dem Beginn des neuen Umlaufs zuerst auf den kleinen, äußeren Saturnmond Siarnaq richten. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von rund 40 Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Siarnaq über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 11,5 Millionen Kilometern wiederholt abbilden.

Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes näher bestimmt werden. Vergleichbare Beobachtungen in den Jahren 2009 und 2010 führten zu widersprüchlichen Resultaten. Die jetzt geplante Messung wird – zusammen mit weiteren für das Jahr 2013 vorgesehenen Siarnaq-Beobachtungen – diese Widersprüche hoffentlich bereinigen. Die Beobachtung von Siarnaq ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus jeweils mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden.

Am 27. Mai steht der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm wobei einige von dessen diversen Verästelungen und gewundene Einzelringe abgebildet werden sollen. 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 (Raumfahrer.net berichtete).

Für den 28. Mai sind die Abbildungen von mehreren der kleinen inneren Saturnmonde vorgesehen, welche dabei im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen fotografiert werden sollen. 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 Mond-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.

Ebenfalls an diesem Tag wird die ISS-Kamera zusammen mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (kurz „VIMS“), eine Sternokkultation dokumentieren. Hierbei wird der halbregelmäßig veränderliche Stern My Cephei von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von My Cephei 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.

Am 29. Mai wird die ISS-Kamera dann zunächst 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. Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter eingegrenzt werden.

Weitere für diesen Tag vorgesehenen Beobachtungen werden den größten der Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, zum Ziel haben. Aus einer Entfernung von rund 1,2 Millionen Kilometern soll auf dessen südlicher Hemisphäre nach markanten Wolkenformationen Ausschau gehalten werden. Durch eine kontinuierlich erfolgende Dokumentation solcher Strukturen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Nach der Beobachtung einer weiteren Sternokkultation – diesmal wird der Rote Riesenstern R Cassiopeiae von dem Ringsystem bedeckt – soll die ISS-Kamera zuletzt die Roche-Teilung abbilden, welche sich zwischen dem A-Ring und dem F-Ring des Saturn befindet.

Am 30. und 31. Mai steht erneut der Titan auf dem Beobachtungsprogramm. Auch hierbei gilt das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler in erster Linie der Dokumentation des dortigen Wettergeschehens. Zusätzlich wird die ISS-Kamera einen ausgedehnten, über dem Südpol dieses Mondes befindlichen Wolkenwirbel abbilden.

Am 1. Juni wird Cassini schließlich um 9.01 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 192 erreichen und den Planeten in einer Höhe von 557.370 Kilometer über dessen oberster Wolkenschicht passieren. In dieser Phase wird sich die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit anderen Instrumenten in erster Linie auf verschiedene Bereiche des Ringsystems des Saturn konzentrieren und dabei sowohl den F-Ring als auch den A-Ring erneut abbilden. Hierbei sind auch die Dokumentationen von zwei weiteren Sternbedeckungen vorgesehen.

Am 3. Juni wird das VIMS-Spektrometer eingesetzt, um auch auf der Nordhemisphäre des Saturn nach markanten Wolkenformationen zu suchen. Diese Scans werden durch begleitende Aufnahmen der ISS-Kamera ergänzt. Einen Tag später sollen dann durch die ISS in erster Linie mehrere Wolkenstrukturen im Detail abgebildet werden. Außerdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Dichte der oberen Bereiche der Saturn-Atmosphäre näher zu bestimmen.

Am 7. Juni 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 8.29 MESZ in einer Entfernung von rund 1,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 192. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 193 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Umlauf Nummer 192 steht bevor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 6. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 12.49 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 190. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 61,7 Grad.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 9,6 Tage andauernden Orbits – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 189“ – insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen, mit denen größtenteils die Atmosphäre und das Ringsystem untersucht werden sollen.

Die erste dieser Beobachtungen wird bereits etwas über eine Stunde nach dem Beginn des neuen Orbits erfolgen und den Saturn zum Ziel haben. Mittels der hierbei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden.

Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. Für die folgenden neun Tage sind weitere 13 dieser jeweils lediglich wenige Minuten andauernden „Storm Watch“-Observationen geplant.

Unmittelbar nach dem Abschluss der ersten „Storm Watch“-Beobachtung wird sich die ISS-Kamera auf den F-Ring des Saturn richten, um dessen diverse Verästelungen und gewundene Einzelringe abzubilden. 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 den F-Ring 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).

Für den 7. Mai sind dann neben vier weiteren Saturnbeobachtungen die Abbildungen von mehreren der kleinen inneren Saturnmonde vorgesehen, welche dabei im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden sollen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Planeten 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.

Nach einer 12 Stunden andauernden Beobachtung des äußeren B-Ringes, welche bereits am 9. Mai erfolgt, wird Cassini schließlich am 11. Mai um 7.37 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 190 erreichen. Zu dieser Zeit wird sich die Raumsonde 316.230 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Um diesen Zeitpunkt herum wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler in erster Linie auf die Atmosphäre des Ringplaneten konzentrieren.

Bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung an den Saturn wird dazu das „Radio Science Subsystem“ (kurz „RSS“) aktiviert. Dieses Instrument besteht aus drei Sende-Empfangsanlagen, welche die Veränderung von Radiowellen messen, sobald diese die Atmosphäre des Saturn (beziehungsweise bei alternativen Messkampagnen das Ringsystem des Saturn oder die dichte Atmosphäre des Titan, des größten Saturnmondes) durchdringen. Je nach Frequenzband werden die ausgestrahlten Radiosignale durch Cassini selbst oder durch die Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) empfangen.

Im Bereich des S-Bandes sendet Cassini dazu eine hochstabile Trägerwelle in Richtung des DSN, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt. Analog wird auch im X-Band gesendet, wobei auch vom DSN abgestrahlte Signale empfangen und ausgewertet werden können. Für Messungen bei Frequenzen von 32.028 MHz und 34.316 MHz (Ka-Band) verwendet das RSS einen eigenen Transmitter, welcher speziell für die Erfordernisse des Instruments konstruiert wurde. Dieser kann sowohl Signale zum DSN senden als auch empfangen.

Durch die Auswertung der im Rahmen dieser Kampagne ausgestrahlten Radiosignale wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler die Temperatur, Dichte und Zusammensetzung der oberen Schichten der Saturnatmosphäre ermitteln. Des weiteren soll ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Saturn gewonnen werden. Ergänzend zu diesen Messungen soll eines der Spektrometer der Raumsonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), den Heliumanteil in dem durch das RSS-Experiment untersuchten Bereich der Saturnatmosphäre bestimmen.

Nach dem Abschluss dieser Messungen wird sich das Interesse der Wissenschaftler auf das Ringsystem des Saturn richten. Zuerst soll dazu ein weiteres Spektrometer, das Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), eingesetzt werden, welches die zu diesem Zeitpunkt von der Sonne beleuchteten Bereiche verschiedener Ringe abbilden wird. Anschließend wird die ISS-Kamera eingesetzt, um den äußeren A-Ring abzubilden. 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. Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Am 12. Mai wird die ISS-Kamera zusammen mit dem VIMS-Spektrometer eine Sternokkultation dokumentieren. Hierbei wird der veränderliche Rote Riesenstern W Hydrae von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von W Hydrae erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.

Für die folgenden Tage sind weitere Beobachtungen der Saturnringe vorgesehen. Zwei Beobachtungskampagnen werden zudem den größten Saturnmond, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, zum Ziel haben. Hierbei soll aus Entfernungen von 2,37 beziehungsweise 2,49 Millionen Kilometern nach Wolkenstrukturen in dessen Atmosphäre Ausschau gehalten werden. Wie bei der Beobachtung der Saturnatmosphäre ergeben sich hierbei Informationen über das dortige aktuelle Wettergeschehen. Am 14. Mai wird die ISS-Kamera zudem zwei weitere Saturnmonde dokumentieren. Hierbei wird der lediglich 103 x 80 x 64 Kilometer große Mond Pandora aus der Sicht der Kamera am Südpol des etwa 396 Kilometer durchmessenden Mondes Mimas vorbeiziehen.

Am 16. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 2.30 MESZ in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 190. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 191 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Außerdem wird die Raumsonde am 23. Mai den Mond Titan im Rahmen eines gesteuerten Vorbeifluges in einer Entfernung von 970 Kilometern passieren und 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 noch bis zum Jahr 2017 erkunden und am 15. September 2017 aufgrund des dann nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.

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Der Beitrag Cassini: Der Saturnorbit Nummer 190 beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am gestrigen Tag erreichte die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 23.08 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 189. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 61,7 Grad.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des diesmal lediglich neun Tage andauernden Orbits – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 188“ – insgesamt 16 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die erste dieser Kampagnen wird zwei Tage nach dem Beginn des neuen Umlaufs mehrere der kleinen inneren Saturnmonde zum Ziel haben, welche dabei im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Planeten 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.

Ebenfalls für den 28. April sind zwei kurze Beobachtungen des Saturn vorgesehen. Mittels der hierbei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Zwischen diesen beiden Saturnbeobachtungen wird sich die ISS-Kamera auf den Saturnmond Dione richten und in Zusammenarbeit mit einem der Spektrometer der Raumsonde, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), beobachten, wie dieser 1.123 Kilometer durchmessende Mond den Hauptstern des Sternbildes Leier, die Wega, bedeckt. Im Rahmen dieser Sternokkultation erhoffen sich die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Ausdehnung, die Dichte und die Zusammensetzung der extrem dünnen, erst im Sommer 2011 entdeckten Atmosphäre dieses Mondes (Raumfahrer.net berichtete).

Nach einer Beobachtung von Bereichen des äußeren A-Ringes des Saturn – hierbei soll erneut nach den dortigen, durch kleine Moonlets verursachten „Propellerstrukturen“ gesucht werden – ist für den 29. April eine Beobachtung der Südpolregion des Saturn geplant. Hierbei soll die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit dem UVIS-Spektrometer speziell nach eventuell dort befindlichen Polarlichtern Ausschau halten. Zusätzlich soll diese Beobachtung genutzt werden, um die Rotationsdauer des Saturn-Magnetfeldes näher zu bestimmen.

Am 1. Mai wird Cassini schließlich um 17.59 Uhr MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 189, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 316.450 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Um diesen Zeitpunkt herum wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler in erster Linie auf die Atmosphäre des Ringplaneten konzentrieren. Neben der Beobachtung der obersten Wolkenschichten des Saturn im Bereich des Südpols ist die Beobachtung der zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchteten Bereiche des Saturn vorgesehen. Hierbei soll ein weiteres Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), genutzt werden, um im Bereich der südlichen Hemisphäre des Saturn Blitze abzubilden.

Des weiteren ist eine Beobachtung der Nordpolregion vorgesehen, wobei sich die WAC-Kamera zusammen mit einem weiteren Instrument, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), auf das über dem Pol gelegene Nordpol-Hexagon richten wird. Bei dieser auffälligen Wolkenstruktur handelt es sich um ein großes Sturmgebiet, welches einen Durchmesser von fast 25.000 Kilometern aufweist. Der Zyklon rotiert mit einer Geschwindigkeit von 530 Kilometern pro Stunde innerhalb von etwa 10 Stunden und 40 Minuten einmal um sein Zentrum. Damit erreicht er eine mehr als doppelt so hohe Geschwindigkeit wie die auf der Erde auftretenden Zyklone.

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

Nach einer ebenfalls für den 1. Mai vorgesehenen Beobachtung des Mondes Enceladus – dieser wird sich zu diesem Zeitpunkt 546.000 Kilometer von der Raumsonde entfernt befinden – wird sich die ISS-Kamera am 3. Mai erneut auf den Saturn richten und zusammen mit dem VIMS mehrere Mosaikaufnahmen der nördlichen Hemisphäre erstellen. Mit den geplanten Bildern der beiden Instrumente sollen anschließend diverse Wolkenstrukturen untersucht werden. Für die folgenden Tage sind weitere astrometrische Beobachtungen der inneren Saturnmonde, zusätzliche Wetterbeobachtungen auf dem Saturn und eine Abbildung des G-Ringes vorgesehen.

Am 6. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 12.49 Uhr MESZ in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 189. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 190 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini: Der Saturnorbit Nummer 189 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Verwandte Internetseiten:

• Cassini-Huygens Sonderseite
• Cassini-Huygens Newsarchiv
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Fachartikel von Matthew S. Tiscareno et al.:

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

Der Beitrag Meteoroidenimpakte im Saturn-Ringsystem beobachtet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am heutigen Vormittag hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 09:26 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 188. Umlauf um den Ringplaneten.

Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 61,7 Grad. Diese relativ hohe Bahnneigung wird es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern letztendlich bis zum März 2015 ermöglichen, speziell die Polarregionen des Saturn und des größten Mondes innerhalb des Saturnsystems, des etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Mondes Titan, im Detail abzubilden und zu untersuchen. Zusätzlich kann dabei auch das Ringsystem des Saturn von den abbildenden wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde während der kommenden Monate in seiner „Gesamtheit“ optimal erfasst 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 des diesmal lediglich neun Tage andauernden Orbits – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 187“ – insgesamt 19 Beobachtungskampagnen vorgesehen.

Die ersten beiden Beobachtungssequenzen werden am morgigen Tag erfolgen und den Saturn zum Ziel haben. Mittels der hierbei geplanten Abbildungen der Saturnatmosphäre durch die WAC-Kamera, welche Bestandteil einer langfristig ausgelegten „Sturmbeobachtungskampagne“ sind, sollen erneut aktuelle Daten über das dortige Wettergeschehen gesammelt werden. Durch die Beobachtung von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in der Atmosphäre des Ringplaneten lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.

Ebenfalls am 18. April sollen zudem mehrere der kleineren inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern.

Am 20. und 21. April wird sich die ISS-Kamera dann 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 22. April wird Cassini um 04:17 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 188, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 316.700 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Um diesen Zeitpunkt herum wird sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler auf das Magnetfeld des Ringplaneten konzentrieren, wobei mittels des UVIS-Spektrometers Polarlichter in der Nordpolregion des Ringplaneten untersucht werden sollen.

Nach dem Passieren der Periapsis soll die ISS-Kamera zusammen mit einem weiteren Spektrometer, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS), zwei Sternokkultationen dokumentieren. Hierbei werden die veränderlichen Roten Riesensterne R Carinae und Gamma Cruxis von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der bedeckten Sterne erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der die Sterne bedeckenden Ringe.

Für den 23. und 24. April sind dann mehrere Beobachtungen des äußeren A-Ringes eingeplant. Mit den entsprechenden Aufnahmen der ISS-Kamera 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.

Nach dem Abschluss dieser Beobachtungskampagne sind zusätzliche astrometrische Beobachtungen der inneren Monde des Saturn und die Abbildung einer weiteren Sternokkultation vorgesehen. Am 25. April wird sich die ISS-Kamera schließlich auf den kleinen, äußeren Saturnmond Tarvos richten. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von rund 15 Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Tarvos über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 8,97 Millionen Kilometern mehrfach abbilden. Anhand der Variationen in der sich aus dieser Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Messungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode des Mondes näher bestimmt werden.

Am 26. April 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 23:08 MESZ in einer Entfernung von rund 1,3 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 188. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 189 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen.

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

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

Bereits seit dem Sommer 2004 befindet sich die Raumsonde Cassini in einer elliptischen Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems. Während der bisher absolvierten 183 Umläufe um den Saturn hat Cassini dabei mit dem aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehenden ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 an Bord der Raumsonde befindlichen wissenschaftlichen Instrumente, eine Vielzahl von Bildern von der Saturnatmosphäre sowie von den 62 bisher bekannten Monden und den diversen Ringen dieses faszinierenden Planeten angefertigt, welche von der interessierten Öffentlichkeit auch auf einer speziellen Internetseite betrachtet werden können.

Zwecks einer eingehenden wissenschaftlichen Untersuchung des Aufbaus des Ringsystems bildete die ISS-Kamera in der Vergangenheit auch immer wieder vom Standort der Raumsonde aus sichtbare Sternokkultationen ab, in deren Verlauf verschiedene relativ helle Hintergrundsterne durch Teile des Ringsystems bedeckt wurden. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in den Lichtkurven der bedeckten Sterne erhalten die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler nähere Aufschlüsse über den Aufbau und die Struktur der einzelnen Ringe. Durch die zeitliche Abfolge der auftretenden Helligkeitsschwankungen der Hintergrundsterne und deren Intensität können so zum Beispiel Rückschlüsse über die Lichtdurchlässigkeit und somit auch über die Materialdichte und Partikelgröße der einzelnen Ringstrukturen gewonnen werden.
Am 10. November 2012 konnte dabei ein ganz besonderer „Stern“ beobachtet werden, welcher dabei von Teilen des C-Ringes des Saturn-Ringsystems bedeckt wurde. Bei dem hellen Punkt, welcher in der nebenstehenden Abbildung zu sehen ist, handelt es sich um die Venus – den zweitinnersten Planeten unseres Sonnensystems. Aufgrund der großen Entfernung zwischen den beiden Planeten – die Distanz zwischen Venus und Saturn betrug zum Aufnahmezeitpunkt rund 1,423 Milliarden Kilometer – ist die Venus in dieser Aufnahme nur als heller Lichtpunkt erkennbar.

Zum Zeitpunkt der Aufnahme dieses Bildes befand sich die Sonne von Cassini aus gesehen direkt hinter der Planetenscheibe des Saturn, so dass in dieser Aufnahme in ihrem rechten Bereich die nicht von der Sonne beleuchtete Saturnhemisphäre und weiter links davon die zu diesem Zeitpunkt im Blickfeld der Kamera befindlichen Ringe im Gegenlicht gezeigt werden. Die einzelnen Ringstrukturen offenbaren sich bei diesen Beleuchtungsverhältnissen in einer Perspektive, in der auch Details ihrer Strukturen sichtbar werden, welche unter den normalerweise genutzten Beleuchtungsverhältnissen nicht erkennbar sind. Entsprechende Aufnahmen werden über längere Zeiträume hinweg belichtet, so dass bei der anschließenden Bildauswertung auch lichtschwächere Ringe oder feine Ringstrukturen erkennbar sind.

In einer zweiten Aufnahme vom 4. Januar 2013 – auch diese wurde im Gegenlicht erstellt – ist ebenfalls die Venus zu sehen. Neben der dunklen Planetenscheibe des Saturn in der linken Bildhälfte sind in dieser Falschfarbenaufnahme der breite, bläulich erscheinende E-Ring und darüber der dünne G-Ring erkennbar. Direkt zwischen dem G-Ring und der Planetenscheibe ist die Venus zu sehen. Die unförmige Struktur des E-Ringes wird durch die Vielzahl der Staubpartikel erzeugt, aus denen sich dieser Ring zusammenfügt. Bei dem hellen Punkt im Bereich des E-Ringes handelt es sich dagegen um einen viele Lichtjahre entfernt liegenden Hintergrundstern.

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

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