Quelle: DLR.

„Eine exakte Messung ist schwierig, weil wir keine Stereobilder zur Verfügung haben. Insgesamt waren 220 Hammerschläge nötig, erst vorsichtige 20 und danach weitere zwei Mal 100 Schläge. Die eindeutige Vorwärtsbewegung ist ein gutes Zeichen und bestärkt uns in der Hypothese, dass dem Maulwurf die Reibung, sozusagen der „Grip“, fehlte,“ berichtet Prof. Tilman Spohn, leitender Wissenschaftlers der HP3-Sonde.

„Wir planen jetzt, den Maulwurf weiter bis unter die Marsoberfläche zu versenken und unterstützen ihn dabei weiter durch den seitlichen Druck der Schaufel des Roboterarms des InSight-Landers. Dann müssen wir sehen, ob er alleine vorankommt. Wir werden den Boden mit der Schaufel belasten um in geringen Tiefen etwas mehr Druck auf den Maulwurf zu ermöglichen.“, führt Spohn aus.

Weiter erklärt Spohn: „Während des Eindringens hat sich der Maulwurf um etwa 10 Grad um die eigene Achse gedreht. Dies anfänglich etwas mehr, in der dritten Hammer-Perioden etwas weniger. Wir kennen diese Rotation aus Tests mit dem „Double“ auf der Erde, behalten sie aber im Blick. Sobald das Flachbandkabel im Boden ist, sollte sich die Rotation weiter reduzieren, da es die Sonde stabilisiert wie der Kiel ein Schiff auf See.“

Das aktuelle DLR-Blog-Update mit Prof. Tilman Spohn finden Sie hier.

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• InSight auf Atlas V 401

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Quelle: Technische Universität Wien, TU Wien Space Team.

Die Projektidee klingt beinahe unmöglich: Kann man röhrenförmige Messgeräte aus dem Weltraum abwerfen, die im freien Fall Messdaten sammeln und dann ganz von selbst, ohne Fallschirm, wohlbehalten zur Erde zurückkehren? Das Projekt Daedalus, ein Zusammenschluss von Studierenden der Universität Würzburg und des TU Wien Space Teams, hat nun bewiesen: Ja, das lässt sich machen.

Eigentlich wäre das Experiment schon vor einem Jahr geplant gewesen, damals gab es allerdings unerwartete Probleme mit der deutsch-schwedischen Trägerrakete. Am 4. März konnte der Raketenstart mit den Messgeräten an Bord endlich nachgeholt werden. Nun, nachdem die Daten ausgewertet sind, zeigt sich: Das Projekt war ein voller Erfolg.

Das Space Team der TU Wien ist ein Studierenden-Verein, der in den letzten Jahren immer wieder aufwändige Weltraumprojekte durchgeführt hat – von der Entwicklung eigener Raketen bis zum Start eines Mini-Satelliten.

Daten sammeln in höheren Atmosphäreschichten
Das Ziel war, ein Gerät zu entwickeln, mit dem man günstig und einfach meteorologische Daten sammeln kann. Die Höhe von etwa 70–80 Kilometern ist besonders interessant: Für Wetterballons, die höchstens auf 30 bis 40 Kilometer aufsteigen können, ist das bereits zu hoch, und mit Satelliten lässt sich dieser Bereich der Atmosphäre nur schlecht erfassen.

Die Grundidee für das neuartige Messgerät erinnert an Ahornsamen, die durch ihre langen Flügel ganz langsam und sanft zu Boden sinken. Auch die drei röhrenförmigen Sonden des Daedalus-Projekts sind mit Flügeln ausgestattet, die ihren Fall bremsen.

In den Weltraum befördert wurden die Sonden im Rahmen von „REXUS/BEXUS“, einer Kooperation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit dem Swedish National Space Board und der ESA. In einem unbesiedelten Gebiet in Schweden werden im Rahmen von „REXUS/BEXUS“ Raketen gestartet, die von Studierenden entwickelte Instrumente in eine Höhe von 70 bis 80 km transportieren.

Großer Erfolg
„Nach dem Auswerten der Daten können wir nun sagen, dass unser Experiment plangemäß verlaufen ist“, berichtet Christoph Fröhlich, Präsident des Space Teams. 130 Sekunden lang stieg die Rakete auf, dann wurden die drei Sonden in einer Höhe von 75 km plangemäß ausgeworfen.

Im freien Fall wurden sie auf 800 Meter pro Sekunde beschleunigt, bevor sie nach dem Wiedereintritt in die Atmosphäre abgebremst wurden. Bei der Landung hatten sie noch eine Geschwindigkeit von etwa 25 m/s. Mit Hilfe von Satellitenkommunikationsmodulen meldeten die Sonden dann ihren Aufenthaltsort, per Hubschrauber konnten alle drei schließlich geborgen werden – etwa 33 km von der Startrampe entfernt.

„Bis auf einige Flügel, die vermutlich durch Kontakt mit Bäumen bei der Landung abgebrochen sind, blieben die Sonden unversehrt“, sagt Christoph Fröhlich. Entscheidend für das Team war die Frage, ob der Ahornsamen-artige Bremsmechanismus korrekt funktioniert hat. „Wir konnten nun die Sensordaten auswerten, dazu gehören die Sinkgeschwindigkeiten und die Drehgeschwindigkeit der Sonden. Sie zeigen, dass die Sonden wie geplant in einer stabilen Rotation abgebremst wurden. Sie sind also nicht bloß wie ein Stein nach unten gefallen, und es kam auch nicht zu unkontrolliertem Trudeln.“

Das bedeutet, dass die im Rahmen des Daedalus-Projekts entwickelte Technologie funktioniert und sich für Atmosphärenexperimente bestens eignet. „Diesmal ging es uns darum, die Methode zu demonstrieren, in Zukunft wollen wir auch wissenschaftliche Experimente in der Atmosphäre durchführen“, sagt Christoph Fröhlich. Eine Nachfolgemission ist bereits geplant.

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Erstellt von Andreas Morlok. Quelle: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA/PSI

Die NASA Sonde Dawn hat sich auf ihre niedrigste (und wohl endgültige) Umlaufbahn um Ceres heruntergeschraubt, knapp 385 Kilometer über der Oberfläche. Das nennet sich Low Altitude Mapping Orbit (LAMO) und aus dieser Warte sind nochmals bessere Beobachtungen der Oberfläche des Beinahe-Planeten möglich, mit bis zu 40 Metern Auflösung pro Pixel.

Die typische Oberflächenstruktur auf Ceres sind die zahlreichen Impakt-Krater. Die Oberfläche wurde also in ihrer Geschichte unzählige Male durch Einschläge aller Größenordnungen regelrecht umgewälzt. Will man also Einblicke in tiefere Schichten von Ceres erhalten, wäre ein frischer Krater nützlich, der nicht seinerseits von vielen Neuen Einschlägen und deren Auswurfsmassen überprägt worden ist.

Eine solche Gelegenheit bietet der Haulani Krater, mit soliden 34 Kilometern Durchmessern in etwa in der Größenordnung des irdischen Nördlinger Rieses. Woher weiß man, dass es sich um einen jungen Krater handelt? Für die Datierung von planetaren Oberflächen wird, da in der Regel keine Proben verfügbar sind, die Kraterdichte ermittelt. Je älter, desto mehr Impakte sollten stattgefunden haben, was dann durch eine erhöhte Dichte an Kratern erkennbar wäre. Und tatsächlich finden sich nur wenige kleinere Krater innerhalb des Kraterbeckens. Das ist schon mal ein gutes Zeichen. Und es lässt sich noch mehr Information aus dem auf den ersten Blick tristen Grau der Aufnahmen ziehen. So ist das Material des Kraters heller, deutet also auf einen Unterschied in der Zusammensetzung hin.

Weitere Informationen kommen aus Falschfarbenbildern. Hier werden die Farbtöne absichtlich geändert, so dass feine Unterschiede, die im Grau-in-Grau nicht so auffallen, sichtbar werden. Und so kann der ‚blaue‘ Farbton der Auswurfsmassen auch als weiteres Kennzeichen für die Identifikation junger Flächen auf Ceres verwendet werden.

Auch die Form des Kraters ist interessant – statt eines gewöhnlichen Kreises (mehr oder weniger…) sieht Haulani mehr wie ein Sechseck aus. Da scheinen Spannungen am Werk zu sein, die so an der Oberfläche nicht sichtbar sind. Sichtbar sind Erdrutsche, Zeichen dafür, das der Krater vielleicht noch recht instabil ist.

Und dann gibt es noch den Oxo Krater. Der ist etwas kleiner, knapp 10 Kilometer im Durchmesser, wiederum mit nur geringer Überprägung durch spätere Ereignisse. Da er am 0-ten Längengrad liegt, wird er auf den Oberflächenkarten gerne übersehen. Eine interessante Eigenschaft: einer der hellen Spots, nämlich Nummer 5. Jetzt hat man sich ihn aber genauer angeschaut, und auch dieser Krater hat ein interessantes Innenleben. So scheint eine ganze Flanke des Kraters in einem gigantischen Ceresrutsch in das Kraterinnere gestürzt zu sein. Dadurch werden weitere Teile der Kruste von Ceres sichtbar, die vom Oberflächenschutt, dem Regolith, überlagert werden.

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• Zwergplanet Ceres

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Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: ESA, Raumcon.

Man mag es kaum glauben, aber das gängige Bild einer Draufsicht auf unsere Heimatgalaxis ist wissenschaftlich nicht so gesichert, wie man meint. Es wurden in den zurückliegenden Jahrhunderten einfach zu wenige Sternpositionen und –bewegungen exakt genug bestimmt, um durch Hochrechnung einigermaßen sichere Aussagen über die (Fein-)Struktur der Spiralarme machen zu können. Damit soll Gaia in den kommenden fünf Jahren nun Schluss machen. Wenn von geschätzten 100 (bis 300) Milliarden Milchstraßensternen etwa eine Milliarde hinsichtlich Position, Bewegungsrichtung, Temperatur und Lichtspektrum bis zu 70 mal analysiert werden, sollte man eine ausreichende Stichprobe für Hochrechnungen aller Art haben. Neben belastbaren Aussagen zur Form der Milchstraße ist dabei die Bewegung der Milchstraßenarme von Interesse, die sich dann über Jahrhunderttausende zurück und nach vorne berechnen lässt. Das erlaubt dann zum Teil Berechnungen für Sektoren, die von der Erde aus gesehen durch das Milchstraßenzentrum verdeckt werden. Natürlich muss man die Lichtlaufzeiten von oft mehreren 10.000 Jahren berücksichtigen, möchte man die aktuelle Form der Milchstraße ermitteln.

Der wissenschaftliche Erfolg von Gaia hängt maßgeblich von der Messgenauigkeit in der Stichprobe ab. Ein Großteil der Kommissionierungsphase war folgerichtig für die Feinjustierung des Teleskop- und Kamerasystems reserviert. Negativ überrascht war man bei der Europäischen Raumfahrtagentur ESA jedoch gleich zu Beginn der Mission, als Spuren von Wasser im Vakuum den Weg auf einige Teile der Optik fanden und dort festfroren. Das schränkte die Leistungsfähigkeit der beiden Teleskope zwangsläufig ein. Das Problem konnte durch Aufwärmen der betroffenen Teile zunächst weitgehend behoben werden. Bei der ESA befürchtet man jedoch, dass noch ein bis zwei Wiederholungen der Prozedur notwendig sind, um die Gefahr dauerhaft zu beseitigen.

Als nächstes Problem kam ein höher als theoretisch berechneter Streulichteinfall hinzu. Die Wissenschaftler und Techniker vermuten, dass sowohl Sonnenlicht am zehn Meter durchmessenden Schutzschirm vorbei auf die Teleskopoptik fällt, als auch das Licht astronomischer Objekte intensiver wirkt als gedacht. Für Sterne bis zu einer Leuchtkraft der Magnitude 15 (15 mag) ist der Streulichteinfluss vernachlässigbar. Zum Vergleich, das menschliche Auge kann unter optimalen Bedingungen Sterne mit 6 mag, üblicherweise eher nur mit 4 mag wahrnehmen. Der Zwergplanet Pluto hat 14 mag. Die Magnituden-Skala ist logarithmisch angelegt, dass heißt, je mit höherem Magnituden-Wert nimmt die Lichtstärke eines Objektes überproportional ab. Für Gaia bedeutet dies, dass bei Objekten ab 15 mag der Fehler bei der Positionsberechnung zunächst zwar langsam ansteigt, bei 20 mag aber bereits 50 Prozent beträgt. Das dürfte für die weiteren Auswertungen mehr oder weniger unbrauchbar sein. Allerdings stellen 20 mag auch die theoretische Wahrnehmungsgrenze der Gaia-Kamera dar.

Negative Effekte des Streulichtes sind zudem bei der Genauigkeit der Helligkeitsmessungen zur erwarten. Auch dies wird seitens der ESA nicht weiter dramatisiert. Gravierender sind aus ihrer Sicht die Auswirkungen auf Messungen mit dem Radial Velocity Spectrometer (RVS). Damit soll die Radialgeschwindigkeit, dass heißt, die Geschwindigkeit, mit der sich die Sterne auf Gaia (oder unsere Sonne) zu oder weg bewegen, ermittelt werden. Bei schwach leuchtenden Sternen wird dies nun schwieriger. Abhilfe soll die Optimierung der Bordsoftware bringen. Störende Streulichteinflüsse werden damit künftig zum Teil herausgerechnet. Guiseppe Sarri, Gaia Projektmanager bei der ESA, ist optimistisch, dass durch diese Maßnahme die als konservatives Ziel in den Raum gestellte RVS-Messung bei 150 Millionen Sternen mehr oder weniger erreicht wird. Gaia wird laut Sarri trotz der Handicaps weiterhin rund eine Milliarde Sterne photo- und astrometrisch untersuchen, und dies 100 mal präziser als der Gaia-Vorgänger Hipparcos. Die Hipparcos-Mission fand von 1989 bis 1993 statt. Dabei wurden 118.000 Sterne mit höchster und eine Million Sterne mit geringerer Genauigkeit vermessen.

Weitere Tests während der Kommissionierungsphase zeigten Wege auf, wie eventuell auch Sterne schwächer als 20 mag ausreichend gut vermessen werden können. Umgekehrt sollen Softwareverbesserungen auch die Beobachtung sehr heller Sterne erlauben, die bislang vorsorglich zum Schutz des empfindlichen Bilderfassungssystems ausgeschlossen sind. Beide Erweiterungen bedürfen aber noch genauerer Analyse, bevor sie umgesetzt werden.

Weitere Probleme bereiten die thermisch bedingten Veränderungen des Ausrichtungswinkels zwischen den beiden Gaia-Telekopen. Die Bewegung der beiden Chassis-Arme war wegen der langsamen Rotation von Gaia und daher ungleicher Wärmeverteilung im Innern erwartet worden und wird Laser-gestützt überwacht. Die gemessene Winkelvariation ist jedoch größer als angenommen. Die erfordert nun zusätzlichen Aufwand bei der Messung der Winkelvariation. Mit diesen Messwerten sollen spätestens im Zuge der allgemeinen Auswertung der Gaia-Daten die durch die Winkel-Variation bedingten Fehler weitgehend korrigiert werden können.

Neben der Satelliteninbetriebnahme wurde im Rahmen der Kommissionierung auch die Datenübermittlung zu den Bodenstationen und die anschließende Verteilung, Sicherung und Verarbeitung der zu erwartenden großen Datenmengen geprobt. Nachdem dies zufriedenstellend verlief, ist Gaia nun bereit für den Routinebetrieb. Wissenschaftliche Daten werden voraussichtlich erstmals im Sommer 2016 in größerem Umfang Forschern und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Besondere Ereignisse kurzlebiger Natur, wie zum Beispiel eine Supernova, sollen voraussichtlich ab Ende 2014 so schnell wie möglich veröffentlicht werden.

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• GAIA

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Ein Beitrag von Roman van Genabith. Quelle: ISEE3 Reboot Project, NASA, Raumfahrer.net, Space College.

Die Mitglieder der Space College Foundation, die vor einigen Woche Kontakt zur seit 1997 aufgegebenen Sonde ISEE 3/ICE herstellte, zündete in der Nacht zum dritten Juli die beiden Triebwerke Thruster A und B der Sonde. Damit erhöhte sich deren Eigenrotation auf 19,76 rpm von zuvor 19,16 rpm (Rotationen pro Minute). Der jetzt erreichte Wert trifft nun wieder nahezu exakt die ursprüngliche Betriebsspezifikation von 19,75 rpm bei einer tolerierten Abweichung von +-0,2 rpm.

Die erste Triebwerkszündung seit der erneuten Kontaktaufnahme mittels emulierter Hardware aus einem provisorischen Kontrollzentrum in einem Burgerrestaurant auf dem Gelände des Ames Research Centers der NASA war bereits für den 16. Juni 2014 geplant gewesen, verschob sich jedoch mehrfach. Zuletzt scheiterte noch ein für den zweiten Juli geplanter Versuch aufgrund von Problemen bei der Telemetrieverbindung, so dass sich das Kommunikationsfenster des Radioteleskops Arecibo schloss.

Die letzte Triebwerkszündung erfolgte im Jahre 1987, teilte das ISEE3 Reboot Project auf Twitter mit. Die jetzt erfolgte Anhebung der Eigenrotation auf einen Wert innerhalb der Missionsspezifikation beweist einerseits die Funktionsfähigkeit der Triebwerke nach einer 17-jährigen Auszeit.

Andererseits stellt sie die Voraussetzung für eine längere Brennphase im Rahmen eines geplanten Kurskorrekturmanöver (Trajectory Correction Burn / TCB) dar, um ISEE 3, die sich derzeit auf ihrer zuletzt etablierten Flugbahn planmäßig wieder der Erde nähert, in eine stabile Umlaufbahn um den Lagrangepunkt 1 (L1) zurückzubringen, den sie 1982 nach Beendigung der ursprünglich projektierten Mission für die Untersuchung von Kometen verlassen hatte. Das entscheidende TCB ist für kommende Woche geplant.

Timing ist bei diesem Vorhaben alles: Falls Space College das Zeitfenster der Annäherung verpasst, verschwindet ISEE 3 wieder in den Tiefen des Raums und gerät für tausende von Jahren außer Reichweite. Im Falle eines erfolgreichen Wiedereinfangens von ISEE 3 soll die Sonde weiteren wissenschaftlichen Aktivitäten dienen – 11 ihrer 12 Experimente sind noch aktiv.

Dabei ist die weiterführende Verwendung der Sonde nicht nur ein Nice-to-have-Bonus einer erfolgreichen Recoverymission von Raumfahrtbegeisterten, viel mehr ist ein dezidierter Nutzungsplan Voraussetzung für eine Verlängerung der Erlaubnis zur Kommunikation und Navigation der Sonde, die noch immer Eigentum der NASA ist.

Ein ins Auge gefasstes wissenschaftliches Anliegen ist die Wiederaufnahme der Beobachtung von Sonnenwinden und der Analyse emittierter Partikel solarer Strahlenausbrüche. Die Autorisierung ist an die Fortschritte von Space College geknüpft und wurde zuletzt bis Mitte Juli verlängert.

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• ISEE-3/ICE – NASA Mission of Opportunity

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

Laut einer Pressemitteilung des Jet Propulsion Laboratory (JPL) hat die Raumsonde Curiosity auf ihrem Weg zum Mars am gestrigen Dienstag ein drittes Kurskorrekturmanöver durchgeführt. Die im Anschluss an das Manöver von Curiosity an das JPL-Kontrollzentrum übermittelten Telemetriewerte und Veränderungen des Dopplersignals zeigen, dass das Manöver wie geplant durchgeführt und erfolgreich abgeschlossen wurde.

Im Rahmen dieses als „Trajectory Correction Maneuver 3“ (kurz TCM-3) bezeichneten Flugmanövers wurden vier der acht Manövertriebwerke der Raumsonde über einen Zeitraum von insgesamt 40 Sekunden aktiviert. Hierdurch wurde eine minimale Veränderung der Fluggeschwindigkeit um rund 50 Millimeter pro Sekunde und eine verbesserte Ausrichtung der Flugbahn in Richtung auf das angepeilte Ziel erreicht. Die gegenwärtige Flugbahn des nächsten Marsrovers der NASA zeigt nach dem Abschluss des TCM-3 mit einer Abweichung von weniger als 200 Kilometern auf den für den Atmosphäreneintritt vorgesehen Punkt der Marsatmosphäre.

Während der verbleibenden 39 Tage bis zur Landung auf dem Mars werden die für die Navigation der Raumsonde verantwortlichen Techniker und Ingenieure des JPL die weitere Flugbahn Curiositys permanent überwachen. Curiosity soll den Mars in den Morgenstunden des 6. August 2012 erreichen und um 07:31 MESZ unmittelbar südlich des Äquators im Inneren des Gale-Kraters landen (Raumfahrer.net berichtete).

Sollte sich in den kommenden Wochen zeigen, dass die aktuelle Flugbahn nicht optimal für das Erreichen der vorgesehenen Landezone auf dem Mars ausgerichtet ist, so besteht die Möglichkeit, in den letzten acht Tagen vor der Landung bis zu drei weitere Kurskorrekturmanöver durchzuführen.

Auf dem 567 Millionen Kilometer langen Weg zum Mars hat Curiosity bis zum heutigen 27. Juni über 494,3 Millionen Kilometer zurückgelegt. In den kommenden 39 Tagen müssen noch weitere rund 72,7 Millionen Kilometer überbrückt werden. Derzeit befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 197,2 Millionen Kilometern zur Erde. Die direkte Entfernung zum Mars beträgt dagegen rund 12,3 Millionen Kilometer.

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Curiosity

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Erstellt von Karl Urban. Quelle: ESA

Der Halley‘sche Komet zieht bedächtig seine exzentrische Bahn um die Sonne. Lange Zeit verbringt er in der Düsternis des Alls, sein äußerlich pechschwarzer Nukleus ist dann völlig unsichtbar für viele Teleskope. Meist nur einmal in der Lebensspanne eines Menschen kommt er der wärmenden Sonne so nah, dass der Komet einen hellen Schweif aus Gas und Staub hinter sich her zieht.

Eine solche Chance tat sich zuletzt vor 25 Jahren auf. Entsprechend wollten auch die Forscher bei der nur wenige Jahre jungen europäischen Raumfahrtagentur mit dabei sein. Über die Mission zum Kometen Halley wurde 1980 entschieden. Lange war ein Doppelstart geplant gewesen – eine größere Sonde sollte die NASA beitragen, während die ESA mit einer kleineren mitfliegen durfte. Da jedoch die Raumfahrzeuge mit dem Space Shuttle starten sollten, dessen Entwicklung sich über mehrere Jahre verzögerte, sattelten die noch unerfahrenen Europäer kurzerhand um. „Nicht aus Wut, aber mit einer eigenen Vision“, beteuert Roger Bonnet, damals Wissenschaftsdirektor der ESA. Am 2. Juli 1985 startet schließlich Giotto an Bord einer Ariane-1-Rakete.

Die Jahrhundertgelegenheit nutzt eine ganze Flotte von Raumsonden, die als „Halley Armada“ in die NASA-Historie eingeht. Die USA sind dabei die einzige Raumfahrtnation, die sich nicht direkt beteiligt. Denn die eigene ambitionierte Mission wurde schließlich gestrichen. So flogen im März 1986 fünf Sonden dem ausladenden Kometenkoma von Halley entgegen: Voran die japanischen Suisei und Sakigake und zwei sowjetische Vegasonden, welche ein Jahr zuvor noch Lander auf der Venus abgesetzt hatten und das Gravitationsfeld der Venus als Sprungbrett nutzten. Nur anhand der international ausgetauschten Messwerte der Erstkommer ließ sich die Bahn von Giotto nun genau einstellen. Denn die europäische Sonde verfolgte beinahe eine Kamikazemission: Die Spezialisten versuchten, dem Kometennukleus so nah wie nur möglich zu kommen.

Heute wäre ein solcher Präzisionsanflug problemlos möglich, weil sich die Flugbahn mit den Bordkameras und aufwendigen Simulationen am Boden extrem verbessern lässt. Damals jedoch gab es diese Methode der optischen Navigation noch nicht. Giotto musste anhand der dürftigen Daten also möglichst genau auf den Punkt gelenkt werden, andem die Forscher anhand der dürftigen Daten den Kern errieten.

Das ungenaue Zielen geriet überraschend genau: Giotto flog am 14. März 1986 nur 596 Kilometer entfernt am Nukleus vorbei. Eine völlig fremde Welt eröffnete sich vor den Kameras: Der Kometenkern zeigte starke Höhenunterschiede, aus dessen kartoffelförmiger Oberfläche an mehreren Stellen lange Strahlen Gas- und Staub mit mehr als 30 Tonnen pro Sekunde in die Umgebung verströmten. Spektrometer an Bord der Sonde wiesen unter anderem Wasser, Kohlenmon- und -dioxid, aber auch Methan oder Cyanwasserstoff nach, die als Grundbausteine des Lebens gelten.

Seine letzte Ruhe sollte Giotto eigentlich genau hier finden: Die Umgebung des aktiven Kometenkerns hielten die Planer für so gewalttätig, dass die Sonde im Schweif vermutlich verloren gehen dürfte. Zwar hatte man die Sonde in Flugrichtung mit einem Schild ausgestattet, der in den dichten Staubwolken des Kometenkomas einen gewissen Schutz bildete. Doch bei einer Relativgeschwindigkeit von fast 70 Kilometern pro Sekunde waren bereits kleinste Geschosse missionsgefährdend. Tatsächlich wurde Giotto nach erfolgreicher Datensammlung von etwas getroffen, wodurch die Kamera und mehrere Instrumente ausfielen und der Kontakt zur Erde kurz abbrach. Doch der Rest des Raumfahrzeugs blieb intakt, so dass die Sonde vier Jahre später nach langer Ruhephase in einem energiesparenden Hibernation-Modus erneut an einem Kometen vorbeiflog. Auch von hier konnte sie noch spärliche wissenschaftliche Daten übertragen.

Für die europäische Raumfahrt war Giotto der Aufbruch ins Sonnensystem. Nach ihr folgten Sonden zu Titan, Mars oder Venus. Bis heute gelang es keiner zweiten Raumsonde, auf einer Mission zwei Kometen zu besuchen (Halley und Grigg-Skjellerup). Seither macht bei der direkten Erforschung von Kometen vor allem die ESA von sich reden. Mit ihrer Flaggschiffmission Rosetta wird sie ab 2014 erneut einen Kometen besuchen und dort einen Lander absetzen. Erst letzte Woche hat sie die Sonde dafür in einen mehrjährigen Ruhemodus versetzt – die nötigen Erfahrungen für so einen Schritt sammelten die Ingenieure mit Giotto.

Verwandte Links

• Interview mit Gerhard Schwehm: „Wir sind sehr ambitioniert“
• Raumcon: Kometen

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Ein Beitrag von Johannes Amann. Quelle: NASA.

Seit ihrem Start am 6. Oktober 2006 entfernten sich die Zwillingssonden STEREO A und B (Solar Terrestrial Relations Observatory) von der Erde. STEREO A eilte dabei der Erde auf ihrem Orbit vorraus, STEREO B fiel zurück. Durch die besondere Lage der Sonden konnte die Sonne, also auch die Vorgänge auf ihrer Oberfläche, dreidimensional betrachtet werden.

Nach fast dreieinhalb Jahren Flugzeit standen sich die Sonden am 6. Februar 2011 in ihrem Orbit genau gegenüber, jede Sonde kann also genau eine Hälfte der Sonnensphäre fotographieren. Setzt man beide Hälften richtig zusammen, erhält man – mit Hilfe der ebenfalls US-amerikanischen Sonde SDO (Solar Dynamics Observatory) – ein dreidimensionales Bild der gesamten Sonnenoberfläche.
Mit Hilfe der Daten der Sonden kann beispielsweise die Vorhersage des Weltraumwetters drastisch verbessert werden. Bilden sich Sonnenflecken auf der Rückseite der Sonne, können Wissenschaftler dies durch die Bilder der STEREO-Sonden bis zu mehrere Wochen früher erkennen. Bei der Erforschung eines so komplexen Objekts wie der Sonne ist der Überblick über die gesamte Fläche natürlich auch sehr wichtig.

Raumcon:

• SDO
• STEREO-Thread

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA/JPL-Caltech. Vertont von Peter Rittinger.

Die physikalischen Größen, die man bisher am genauesten messen kann, sind Frequenz- und Gangunterschiede. Dies gilt sowohl für Radiosignale als auch für Licht. Ändert sich die Geschwindigkeit eines Radiowellen oder Licht aussendenden Körpers, so verschieben sich Frequenzen und Wellen geringfügig. Aus der Überlagerung zweier Signale kann man die Abweichungen heute bis auf 16 Stellen genau messen.

Dies reicht beispielsweise aus, um festzustellen, dass die Geschwindigkeit eines Sterns, der sich relativ zu uns mit einigen Kilometern pro Sekunde bewegt (um 10⁵ m/s), um einige Zentimeter pro Sekunde (10^-2 m/s) variiert. Geschehen diese Veränderungen periodisch, so kann man damit indirekt eine umlaufende Masse, also wahrscheinlich einen Planeten, nachweisen (Radialgeschwindigkeitsmethode). In unserem Sonnensystem verwendet man derartige Messverfahren, um an geringfügigen Änderungen der Trägerfrequenz eines Funksignals die Abbremsung oder Beschleunigung einer Raumsonde durch Unregelmäßigkeiten in der Masseverteilung eines kleinen Himmerskörpers (etwa Mars Express am Marsmond Phobos) oder die durch die Dichte der Hochatmosphäre eines Planeten verursachte Abbremsung eines Satelliten (etwa Venus Express bei der Venus) sehr präzise zu bestimmen.

Für die Suche nach Gravitationswellen sind diese Verfahren aber noch nicht genau genug. Hierfür benötigt man eine Präszision bis auf 21 Stellen. Geplant ist, Anfang des nächsten Jahrzehnts drei Raumsonden in einen der Erde nachlaufenden Orbit zu starten, die sich anschließend jeweils 5 Millionen Kilometer voneinander entfernen und dann relativ zueinander als Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks die Position halten. Danach senden Sie aufeinander LASER-Licht aus, das im Inneren der Raumsonden zur Überlagerung gebracht wird. Dadurch entsteht in jeder Sonde ein sogenanntens Interferenzmuster. Die Lichtwellen gleicher Wellenlänge überlagern sich und verstärken oder schwächen sich dabei.

Würden sich beide Lichtwellen in gleicher Phase überlagern, käme es zu maximaler Verstärkung (hell), ist die Phase um eine halbe Wellenlänge verschoben zu maximaler Schwächung (dunkel). Ansonsten liegt die Lichtintensität irgendwo dazwischen. Verändern die Raumsonden ihre Position zueinander nur langsam, dann ändert sich auch das Interferenzmuster nur allmählich. Kommt es jedoch zu einer plötzlichen Distanzänderung, z. B. durch Gravitationswellen, so ändert sich auch das Interferenzsignal schnell. Dies lässt sich messen. Bisher allerdings gingen diese geringfügigen Änderungen im sogenannten Rauschen unter.

Jetzt ist es Technikern am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena (USA) gelungen, dieses Rauschen soweit zu unterdrücken, dass die erforderliche Messgenauigkeit in greifbare Nähe rückt.

„Um Gravitationswellen nachweisen zu können, benötigen wir extrem genaue Messungen“, sagt Bill Klipstein, Physiker am Jet Propulsion Laboratory. „Unsere LASER erzeugen aber ein viel größeres Rauschen als die Signalestärke der zu messenden Größen beträgt. Also müssen wir dieses Rauschen sorgfältig unterdrücken, um ein klares Signal zu erhalten. Es ist ein bisschen so, als würden wir auf das Auftreffen einer Feder auf den Boden inmitten eines starken Platzregens lauschen.“

Gravitationswellen entstehen gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein, wenn große Massen im All beschleunigt oder gebremst werden. Ein indirekter Nachweis gelang 1974, als man zwei einander umkreisende Pulsare fand, deren Umlaufzeit sich stetig verringerte. Man schloss damals, dass die dabei entzogene Energie in Form von Gravitationswellen abgestrahlt wird. Dabei wird der Raum kurzzeitig um einige Picometer gestaucht und gestreckt. Ein Picometer ist der Millionste Teil eines Mikrometers und dieser wiederum der Millionste Teil eines Meters. Insgesamt findet man eine von Null verschiedene Zahl erst an der 12. Stelle nach dem Komma (10^-12 m). Die LISA-Raumsonden sollen einen Abstand von 5 Millionen Kilometern voneinander einhalten (10⁹ m). Insgesamt liegen 21 Größenordnungen dazwischen!

Ein direkter Nachweis von Gravitationswellen ist bisher auf der Erde noch nicht gelungen, obwohl es auch hier verhältnismäßig große Detektoren dafür gibt. Der derzeit größte ist GEO600 in der Nähe von Hannover. Hier wird seit 2005 LASER-Licht zur Interferenz gebracht, das zwei jeweils 600 Meter lange Röhren hin und zurück durchläuft. Offenbar ist die Genauigkeit der Messapparaturen nicht hoch genug, Gravitationswellen zu messen.

Dies könnte nun also ab 2020 mit den drei geplanten LISA-Sonden gelingen. Zuvor soll die noch in Entwicklung befindliche Technik ab etwa 2013 im Rahmen einer LISA Pathfinder genannten Mission evaluiert werden. LISA ist ein Gemeinschaftsprojekt der Europäischen Raumfahrtagentur ESA und der Raumfahrtagentur der USA, NASA.

Raumcon:

• LISA

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: China Radio International, Global Times.

Am 25. September 2010 konnten die Techniker auf dem Startgelände Xichang in der südwestchnisischen Provinz Sichuan auch den dritten Probecountdown mit der Rakete vom Typ Langer Marsch 3C, die Chang’e 2 ins All transportieren soll, erfolgreich abwickeln. Der Probecountdown begann um 15:30 Uhr Ortszeit. Der Startzeitpunkt war auf 16:00 Uhr festgelegt worden, die Übung endete nach einer Stunde.
Am 26. September 2010 wurde die Mondsonde unter ihrer Nutzlastverkleidung auf die Rakete gesetzt. Verlaufen auch die weiteren Vorbereitungen nach Plan, wird die Rakete mit Chang’e 2 an Bord voraussichtlich am 1. Oktober, dem chinesischen Nationalfeiertag, von der Rampe Nummer 2 in Xichang abheben. Dann sollte das Gelände in einem Radius von zweieinhalb Kilometern um die Startplattform völlig evakuiert sein, und zwischen zweieinhalb und sechs Kilometern Abstand von der Startplattform sollten sich keine Menschanansammlungen bilden, empfehlen Experten aus Xichang.

Funktioniert die Trägerrakete wie geplant, könnte Chang’e 2 bereits fünf Tage nach dem Start, also rund acht Tage früher als das Vorgängermodell Chang’e 1, ihren vorher festgelegten Orbit um den Mond erreichen. Dort stehen während ihrer Mondumkreisungen zahlreiche Messaufgaben an, die unter anderem der Vorbereitung einer weichen Landung durch ein chinesisches Raumfahrzeug dienen sollen. Mindestens sechs Monate will man Chang’e 2 betreiben können.

Raumcon:

• Chang’e 2

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ISRO.

Chandrayaan 2, die zweite indische Mondsonde, soll voraussichtlich im Jahre 2013 Richtung Mond auf den Weg gebracht werden. Das Raumfahrzeug setzt sich aus drei Hauptbestandteilen zusammen: einem Orbiter, der den Mond nach der Ankunft dort einen gewissen Zeitraum umkreisen soll, einem Lander, um mobile wissenschaftliche Nutzlast sicher zur Mondoberfläche zu bringen, und einem Rover, der Forschungsfahrten auf der Mondoberfläche unternehmen soll.

Eine GSLV-Rakete (GSLV steht für Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) soll Chandrayaan 2 ins All bringen. Orbiter und Rover sind laut ISRO genau wie die Trägerrakete indische Erzeugnisse, beim Lander verlässt sich die ISRO gemäß aktuellem Planungsstand auf die Erfahrungen russischer Entwickler. Die Gesamtstartmasse von Chandrayaan 2 beziffert die ISRO mit rund 2.650 Kilogramm, wovon etwa 1.400 Kilogramm auf den Orbiter und 1.250 Kilogramm auf Lander und Rover entfallen.

Der Orbiter der Chandrayaan-2-Mission wird sechs wissenschaftliche Experimente tragen. Ein CLASS für Large Area Soft X-ray Spectrometer genanntes Röntgenspektrometer ist zur Kartierung der auf der Mondoberfläche hauptsächlich vorkommenden chemischen Elemente gedacht. Das Spektrometer ist eine Entwicklung des ISRO Satellite Centre (ISAC) aus Bangalore. Vom Labor für physikalische Forschung Ahmedabad (Physical Research Laboratory, PRL) wird der als XSM abgekürzte Solar X-ray Monitor beigesteuert. Das Zentrum für Weltraumapplikationen (Space Applications Centre, SAC) Ahmedabad stellt eine im L- und im S-Band-Bereich arbeitende Radaranlage mit synthetischer Apertur (SAR) bereit, das die obersten 10 Zentimeter des Mondbodens auf bestimmte Substanzen, wie z.B. Wassereis hin untersuchen soll. Beim als IIRS für Imaging IR Spectrometer bezeichneten Gerät handelt es sich um ein abbildendes Infrarotspektrometer. Das System vom SAC soll eingesetzt werden, um die Mondoberfläche in einem breiten Wellenlängenbereich abzutasten, wovon man sich Erkenntnisse über den Gehalt an Mineralien, Wassermolekülen und Hydroxyl-Radikalen verspricht. Detaillierten Untersuchungen der Exosphäre des Mondes wird das ChACE2 genannte Spektrometer dienen. Es kommt vom Labor für Weltraumphysik (Space Physics Laboratory, SPL) aus Thiruvananthapuram. Die mit TMC2 für Terrain Mapping Camera 2 abgekürzte Kamera vom SAC schließlich soll Bilder für eine dreidimensionale Karte erfassen, um Mondmineralogie und -Geologie zu unterstützen.

An Bord des Rovers sollen zwei wissenschaftliche Geräte Erkenntnisse über die chemische Zusammensetzung der Mondoberfläche in der Umgebung des Landeorts liefern. Das LIBS für Laser Induced Breakdown Spectroscope genannte Spektroskop vom Labor für elektrooptische Systeme (Laboratory for Electro Optic Systems, LEOS) in Bangalore und das als APIXS für Alpha Particle Induced X ray Spectroscope bezeichnete Röntgenspektroskop vom PRL können einander ergänzen.

Raumcon:

• Chandrayaan 2

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: JAXA. Vertont von Peter Rittinger.

Dies gab die Raumfahrtbehörde JAXA vor einigen Tagen bekannt. Der Burst wurde bereits am 7. Juli festgestellt und mit dem GAmma-ray burst Polarized light detector (GAP) nachgewiesen. Er ist zylindrisch mit jeweils 17 cm Höhe bzw. Durchmesser und hat eine Masse von 3,7 kg. GAP soll erstmals nicht nur derartige Ausbrüche feststellen, sondern auch die Polarisation der empfangenen Gammastrahlung messen. Dies gelingt aber nur, wenn der Burst auf der durch das Sonnensegel abgedunkelten Seite auftritt. Dies war beim Strahlungsausbruch am 7. Juli allerdings nicht der Fall. Die erstmalige Verwendung eines Polarimeters bei der Suche nach Gammastrahlungsausbrüchen soll zu Aussagen über die magnetische Struktur und die Mechanismen der Strahlungsemission bei Gamma Ray Bursts beitragen.

Gammastrahlungsausbrüche oder Gamma Ray Bursts (GRB) treten auf, wenn größere Sterne am Ende ihrer Existenz zur Supernova werden oder Neutronensterne kollidieren. Dabei werden riesige Energiemengen frei, die zu einem sehr kurzzeitigen aber drastischen Anstieg der Gammastrahlung, die von dem Objekt ausgesandt wird, führen. Allerdings wird dieser Gammablitz nur entlang einer Geraden abgestrahlt. Da Gammastrahlung durch die irdische Atmosphäre verändert wird, werden GRB mit Hilfe von Weltraumteleskopen detektiert. Der 2004 gestartete NASA-Satellit Swift ist hierbei besonders erfolgreich und hat vor wenigen Monaten seinen 500sten GRB gemessen.

Ikaros hat nun also seinen ersten Burst gefunden. In den folgenden Monaten erwartet man weitere derartige Ereignisse, von denen etwa ein Fünftel aus der für die Feststellung der Polarisation notwendigen Richtung kommen sollte.

Der Hauptzweck der am 21. Mai gestarteten Sonde Ikaros ist die Erprobung eines 173 m² großen Sonnensegels. Dieses konnte am 10. Juni erfolgreich entfaltet werden. Seitdem übt der Strahlungsdruck der Sonne eine Kraft auf die Sonde aus, die bei späteren Missionen zum Antrieb genutzt werden soll. Gegenwärtig rotiert Ikaros mit etwa 1,8 Umdrehungen pro Minute und soll in den nächsten Tagen erstmals seine besondere Steuerung einsetzen. Dazu befinden sich spezielle LCD-Reflektoren am Rand des Segels. Werden sie auf einer Seite mit einer Spannung versorgt, reflektieren sie das einfallende Licht nicht mehr direkt sondern diffus. Dadurch ist die Kraft, die auf diesen Bereich des Segels wirkt, geringer als auf der anderen Seite, das Segel ändert seinen Anstellwinkel. Diesem folgt der über Kabel und Seile mit dem Segel verbundene Zentralkörper der Raumsonde. Bisher hat man übrigens bei einem Neigungswinkel um 20° auf die Raumsonde wirkende Beschleunigungskräfte um 1,12 mN gemessen.

Erfolgreich geprobt wird auch die Energiegewinnung mittels Dünnfilmsolarzellen, die einen Teil des Sonnensegels bedecken. Hier soll bei Nachfolgemissionen Energie für ein elektrisches Antriebssystem gewonnen werden. Zur wissenschaftlichen Forschungsausrüstung von Ikaros gehören zudem acht piezoelektrische Detektorfilme, mittels derer man die Staubverteilung im inneren Sonnensystem näher erkunden will sowie ein System, mit dem man über Interferometrie eines einfachen Funksignals Abstandsmessungen über weite Distanzen vornehmen will, ohne dass man hierzu eine aktive Gegenstelle benötigt (Very Long Baseline Interferometer Experiment).

Raumcon:

• Gamma Ray Bursts
• Ikaros
• Swift

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: JAXA (IKAROS-Blog).

Genau sind es derzeit 1,1 Umdrehungen pro Minute. Die kleine Subsonde DCAM 2 entfernt sich langsam von IKAROS und übermittelt weiterhin Bilddaten. Die Datenrate hat sich verringert, was entweder an der wachsenden Entfernung oder der nachlassenden Sendeleistung aufgrund der sich entleerenden Batterie liegt.
Bei DCAM 1 wurde an den vergangenen Tagen der Auswurfmechanismus getestet. Mit dem Aussetzen kann man sich aber Zeit lassen. Zunächst will man alle Bilddaten von DCAM 2 empfangen und anschließend zur Erde übertragen.

IKAROS befindet sich weiterhin in gutem Zustand und ist mittlerweile 11,3 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

Raumcon:

• IKAROS-Thema seit 16. Juni

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: UNISEC, New Scientist, JAXA, Japan Today.

Dies wurde am 29. Mai gemeldet. Allerdings gibt man die Studentensonde noch nicht auf und versucht, auf einer der beiden Funkfrequenzen deren Signale zu empfangen.
UNITEC 1 hat die Form eines Quaders, ist an der Außenseite weitgehend mit starren Solarzellen versehen, hat eine Masse von knapp 16 kg und trägt als Hauptnutzlast 6 Kleincomputer, deren Komponenten ihre Weltraumtauglichkeit beweisen sollen. Zusätzlich befinden sich eine Kamera und ein Strahlungsdetektor an Bord.

Sechs studentische Teams verschiedener japanischer Universitäten haben je einen Computerchip entwickelt, der auch unter den extremen Temperatur- und Strahlungsbedingungen des Weltalls funktionieren soll. Projektbeginn war erst im Sommer 2008, so dass die Entwicklungs- und Bauzeit bis zum Januar dieses Jahres vergleichsweise kurz war.

Entwicklung, Bau und Flug stehen unter Führung des japanischen University Space Education Consortium, UNISEC.

Gestern wurde zudem bekannt, dass von dem ebenfalls am 21. Mai gestarteten Kleinsatelliten KSAT erstmals Funksignale empfangen wurden. Licht und Schatten.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: JAXA.

Am 31. Mai meldete die japanische Raumfahrtorganisation JAXA, dass die vier Pilotmassen, die an den Spitzen des mehrteiligen Sonnensegels befestigt sind, erfolgreich aus dem Inneren des Hauptkörpers entlassen wurden. Sie werden durch die Fliehkraft der rotierenden Sonde nach außen gezogen. Die Rotationsrate sollte dabei von anfänglich 5 auf 2 Umdrehungen pro Minute reduziert werden, bis die Verbindungskabel straff und stabil sind.

Anschließend soll die Rotationsrate auf etwa 25 Umdrehungen pro Minute erhöht werden – möglicherweise ist dies auch bereits geschehen – und die Pilotmassen das zusammengefaltete Segel nach dessen Freigabe komplett aus dem Inneren der Sonde herausziehen. Dazu verfügt die Sonde über einen speziellen Abrollmechanismus aus 8 rotierenden Stoppern, die gleichzeitig ein vorzeitiges Entfalten verhindern sollen.

Danach beginnt Phase II, während der die Rotation erneut gebremst wird, so dass sich das Segel entfalten kann. Es besteht aus vier trapezförmigen Folien, die an den Schenkeln miteinander verbunden sind, misst in der Diagonale 20 Meter und umfasst eine Gesamtfläche von 173 m².

Auf der nur 8 Mikrometer dünnen Folie sind Dünnschichtsolarzellen, schaltbare Reflektoren und Staubdetektoren untergebracht. Damit will man in den kommenden Monaten elektrische Energie bereitstellen, das Sonnensegel ausrichten bzw. die Staubdichte im interplanetaren Raum messen. Falls das Unternehmen mit Experimentalcharakter gelingt, könnte in den nächsten Jahren eine japanische Jupitersonde mit einem deutlich größeren Sonnensegel ausgerüstet werden.

IKAROS war am 21. Mai gemeinsam mit der Venussonde Akatsuki und vier kleineren Raumflugkörpern auf einer H2-A-Trägerrakete von Tanegashima aus ins All gestartet. Am 1. Juni befand sie sich bereits gut 4,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

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