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

Nach einer Flugdauer von fast sieben Jahren und einer bis dahin zurückgelegten Distanz von nahezu 3,5 Milliarden Kilometern trat die Raumsonde Cassini am 1. Juli 2004 in eine Umlaufbahn um den Saturn ein. In den folgenden zehn Jahren hat die Raumsonde den Planeten mittlerweile 206 mal umkreist und dabei weitere mehr als drei Milliarden Kilometer zurückgelegt. Am morgigen Tag, dem 2. Juli 2014, wird Cassini um 08:52 MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,92 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren 207. Umlauf um den Ringplaneten.

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

Diverse Monde…

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

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

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

Für den 13. Juli sind erneut diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungen werden am 25. Juli erfolgen.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Am heutigen Tag, dem 27. April 2014, wird die Raumsonde Cassini um 15:47 MESZ auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 3,38 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 205. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 40,7 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 jetzt beginnenden, diesmal 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 204“ lautet, insgesamt 39 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 17. Mai 2014 vorgesehener gesteuerter Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Verschiedene Monde aus der Ferne
Der Titan wird auch lediglich fünf Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits das erste Ziel für die ISS-Kamera darstellen. Aus einer Distanz von 4,46 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre über der nördlichen Titan-Hemisphäre abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen lässt sich dadurch auch die „Großwetterlage“ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete).

Im Anschluss an diese Kampagne werden diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde durchgeführt. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Weitere astrometrische Beobachtungskampagnen sind für den 3. und 7. Mai vorgesehen.

Der Saturn und das Ringsystem
Auch der Saturn wird in den folgenden Tagen mehrfach das „Ziel“ der ISS-Kamera sein. Auch hierbei sollen – wie zuvor bereits beim Titan – auffällige Strukturen in der Atmosphäre dokumentiert werden, welche Aufschlüsse über das dortige aktuelle Wettergeschehen liefern werden.

In der Nacht vom 7. auf den 8. Mai steht dann der lediglich etwa 1,8 Kilometer durchmessende Mond Anthe und ein in der unmittelbaren Umgebung verlaufender „Ringbogen“ auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Diese ringähnliche Struktur bildet keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter diesem Mond. Sehr wahrscheinlich wird dieser nur sehr lichtschwache Teil-Ring durch Staubpartikel und Eis gespeist, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberfläche des Mondes Anthe in das umgebende Weltall befördert wird. Weitere Beobachtungen werden sich auf die feinen Ringstrukturen des inneren D-Ringes konzentrieren.

Tethys, Enceladus und Periapsis
Am 11. Mai gilt das Interesse der an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler den beiden Monden Tethys und Enceladus. Neben der ISS-Kamera soll hierbei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), dazu eingesetzt werden, um aus größeren Entfernungen von jeweils rund 1,6 Millionen Kilometern Helligkeitsvariationen auf den Oberflächen dieser beiden Monde zu untersuchen.
Am 15. Mai wird Cassini um 13:30 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 205 erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von 686.290 Kilometern passieren. Bei dieser Gelegenheit sollen die ISS-Kamera und das UVIS-Spektrometer eventuell zu diesem Zeitpunkt über der Südpolregion des Saturn auftretende Polarlichter abbilden und untersuchen.

Der Titan-Vorbeiflug T-101
Am 17. Mai 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 205. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 18:12 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von diesmal 2.994 Kilometern passieren. Die mit diesem 102. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-101“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden zuvor mit Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei mit verschiedenen Spektralfiltern die südliche Titanhemisphäre abbilden wird. Unterstützt wird das Kamerasystem dabei durch ein weiteres Instrument – das Composite Infrared Spectrometer (CIRS). Das Ziel der CIRS-Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln.

Ebenfalls noch während der Anflugsphase an den Titan sollen die Instrumente der Raumsonde eine Sternbedeckung dokumentieren. Hierbei wird der im Sternbild „Großer Bär“ gelegenen Stern Eta Ursae Majoris von dem Titan bedeckt. Duch den sich dabei ergebenden Abfall in der Lichtkurve des Sterns erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Daten über die Verteilung von Kohlenwasserstoffverbindungen sowie über die Dichte der Staubschichten in den oberen Bereichen der Titanatmosphäre.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings während der zwei Stunden vor und nach der dichtesten Annäherung durch den Einsatz des „Radio Science Subsystems“ (kurz „RSS“) der Raumsonde Cassini dominiert. Dieses Instrument besteht aus drei Sende-Empfangsanlagen, welche unter anderem die Veränderungen von Radiowellen messen können, sobald diese Signale die Atmosphäre des Titan (beziehungsweise bei alternativen Messkampagnen das Ringsystem des Saturn oder die dichte Saturnatmosphäre) durchdringen. Je nach Frequenzband werden die ausgestrahlten Radiosignale durch Cassini selbst oder durch die Empfangsanlagen des Deep Space Network (DSN) der NASA 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, die Dichte und die Zusammensetzung der oberen Schichten der Titanatmosphäre ermitteln. Des weiteren soll ein vertikales Profil der Ionendichte in der Ionosphäre des Titan gewonnen werden.

Zusätzlich soll im Rahmen dieses Vorbeifluges zudem ein sogenanntes „bistastisches Messverfahren“ zum Einsatz kommen. Von der Raumsonde auszustrahlende Radiowellen werden dabei von der Oberfläche des Titan reflektiert und anschließend von den Empfangsstationen des DSN auf der Erde empfangen. Das Experiment dient dazu, um Aussagen über die physikalischen Eigenschaften der Titanoberfläche – besteht diese aus feste Material oder ist sie eventuell von einer Flüssigkeit überzogen und wie „eben“ oder „rau“ fällt der untersuchte Oberflächenbereich aus – zu tätigen.

Im Anschluss an die RSS-Kampagne sollen CIRS, UVIS und ISS weitere Daten über die Temperatur, die Struktur und den Aufbau der Titanatmosphäre sammeln. Auch in den folgenden Tagen wird vordergründig der Titan das Untersuchungsziel der verschiedenen abbildenden Instrumente der Raumsonde darstellen.

Am 31. Mai 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 10:37 MESZ in einer Entfernung von rund 3,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 205. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 206 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 18. Juni 2014 in einer Entfernung von dann 3.658 Kilometern erneut passiert werden soll.

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

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Der Beitrag Raumsonde Cassini beginnt den Saturnumlauf Nummer 205 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 24. März 2014 wird die Raumsonde Cassini um 19:02 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 2,96 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 204. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 45,5 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 dieses 35 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung „Rev 203“ lautet, insgesamt 44 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Großteil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Den Höhepunkt der Beobachtungen stellt allerdings ein für den 7. April 2014 vorgesehener gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Titan und Saturn aus der Ferne
Die ersten Beobachtungen der ISS-Kamera während dieses neuen Orbits werden dann am 26. März auch den Titan zum Ziel haben. Aus Entfernungen von 3,96 Millionen Kilometern soll dabei die Atmosphäre des Mondes abgebildet werden. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen in den Atmosphären des Titan lassen sich zum Beispiel Aussagen über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen lässt sich dadurch auch die „Großwetterlage“ auf dem Titan dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Saturn um die Sonne in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert (Raumfahrer.net berichtete).

Auch in den folgenden 11 Tagen werden die Kameras der Raumsonde dazu eingesetzt, um den Titan sowie den Saturn aus größeren Entfernungen abzubilden. Neben der Dokumentation des dortigen aktuellen Wettergeschehens richtet sich das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auf die Zusammensetzung der jeweiligen Atmosphären. Ergänzt werden diese Beobachtungen durch Messungen mit verschiedenen Spektrometern, welche dabei zum Beispiel nach Anzeichen für Polarlichter in der Saturnatmosphäre Ausschau halten sollen.

Der Titan-Vorbeiflug T-100
Am 7. April 2014 steht dann der Höhepunkt dieses 204. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 15:41 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von lediglich 963 Kilometern passieren. Die mit diesem 101. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-100“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden zuvor mit Fotoaufnahmen durch die ISS-Kamera, welche dabei mit verschiedenen Spektralfiltern die Nordpolregion und die dem Saturn abgewandte nördliche Titanhemisphäre abbilden wird.

Parallel hierzu soll eines der Spektrometer des Saturnorbiters, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans durchzuführen. Das Ziel dieser Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Mit fortschreitender Annäherung an den Saturnmond soll das CIRS durch weitere Abtastungen, welche im mittleren Infrarotbereich erfolgen, zudem die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmen.

Etwa 90 Minuten vor der dichtesten Annäherung an den Titan wird ein weiteres Instrument, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen und in Zusammenarbeit mit der ISS-Kamera dokumentieren, wie der Stern Antares, der rötlich leuchtende Hauptstern des Sternbildes Skorpion, erst von der ausgedehnten Atmosphäre des Titan und schließlich von dem Mond selbst verdeckt wird. Durch die Beobachtung dieser Sternbedeckung und des dabei erfolgenden Helligkeitsabfalls in der Lichtkurve von Antares erhoffen sich die an dieser Beobachtungskampagne beteiligten Wissenschaftler weitere Aufschlüsse über den Aufbau und die Struktur der oberen Atmosphärenschichten des Titan.

Während der Phase der dichtesten Annäherung von Cassini an den Mond wird ein weiteres Instrument die wissenschaftlichen Aktivitäten dominieren. Das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) soll dabei durch direkte Messungen die chemische Zusammensetzung der obersten Atmosphärenschicht ermitteln. Außerdem sollen Veränderungen der Titan-Ionosphäre registriert werden, welche sich durch örtliche und tageszeitliche Unterschiede sowie durch eine eventuelle Interaktion der Titanatmosphäre mit der Magnetosphäre des Saturn und durch Strahlungseinflüsse der Sonne ergeben. Neben der Wärmestrahlung der Sonne soll dabei in erster Linie der Einfluss des Sonnenwindes auf den Titan untersucht werden.

Nach der dichtesten Annäherung wird neben dem CIRS ein weiteres Spektrometer, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), aktiv sein, um weitere Daten über die Struktur, Temperatur und Zusammensetzung der Titanatmosphäre zu gewinnen. Beide Instrumente sollen hierbei speziell die Südpolregion des Titan untersuchen.

Periapsis, Uranus, Ringe

Am 9. April wird Cassini um 18:06 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 204 erreichen und den Ringplaneten in einer Entfernung von etwa 686.000 Kilometern passieren. Unmittelbar danach wollen die Wissenschaftler versuchen, eventuell im Bereich des Saturn-Südpols auftretende Polarlichter zu beobachten. Neben der ISS-Kamera wird dazu erneut das VIMS-Spektrometer genutzt. Am 11. April wird die ISS-Kamera zudem den Planeten Uranus abbilden, welcher sich zu diesem Zeitpunkt von Cassini aus betrachtet unmittelbar neben dem F-Ring des Saturn befindet und der auf den geplanten Aufnahmen als kleiner, bläulich leuchtender Punkt zu erkennen sein wird.

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

Am 14. April soll die Kamera dann verschiedene Teilbereiche des F-Ringes des Saturn 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 führten zu dem Schluss, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als Schäfermonde fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich.

Die Monde des Saturn

Noch am selben Tag wird sich das Interesse der Wissenschaftler wieder auf die Monde des Saturn richten, wobei zunächst einer der kleinen, äußeren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera steht. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von lediglich rund sechs Kilometern ist über den erst im Jahr 2005 entdeckten Mond Fornjot bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Fornjot über einen Zeitraum von 36 Stunden aus einer Distanz von rund 19,5 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.

Für den 18. April sind erneut diverse sogenannte „astrometrische Beobachtungen“ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren.

Auch der äußere Mond Kiviuq, welcher am 19. April lediglich etwa 10,8 Millionen Kilometer von dem Saturnorbiter entfernt sein wird, soll mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. In Kombination mit den bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Daten soll 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.

Am 27. April 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 15:47 MESZ in einer Entfernung von rund 3,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 204. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 205 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 17. Mai 2014 in einer Entfernung von 2.994 Kilometern erneut 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 Die Raumsonde Cassini und der Saturnorbit Nummer 204 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 19. Januar 2014 wird die Raumsonde Cassini um 11:10 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 2,72 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 202. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von 50,1 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 32 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 201“ – insgesamt 51 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 jedoch ein für den 2. Februar 2014 vorgesehener gesteuerter Vorbeiflug am größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.
Die ersten Beobachtungen der ISS-Kamera werden bereits am 20. Januar erfolgen und den Saturn zum Ziel haben. 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 19. Februar sind insgesamt 19 weitere vergleichbare Beobachtungen vorgesehen.

Der B-Ring des Saturn
Unmittelbar nach der Beendigung der ersten Sturmbeobachtungskampagne ist Cassini so im Raum positioniert, dass die ISS-Kamera direkt auf den B-Ring des Saturn zeigt. Aus den Aufnahmen der Kamera wollen die beteiligten Wissenschaftler kurze Videosequenzen erstellen, 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.

Bei diesen „Speichen“ handelt es sich um vorübergehend auftretende Erscheinungen, welche sich üblicherweise innerhalb von wenigen Stunden ausbilden und dann wieder auflösen. Die Planetenforscher sind sich mittlerweile nahezu sicher, dass diese Speichenstrukturen durch elektrisch aufgeladene Staubpartikel verursacht werden, welcher durch elektrischen Abstoßungskräfte vorübergehend aus dem B-Ring herausgedrückt werden. Es wird vermutet, dass die Speichen ein saisonales Phänome darstellen, welche sich nur zu bestimmten Zeiten während eines knapp 30 Jahre andauernden Saturnjahres bilden. Mit dem weiteren Fortschreiten der Jahreszeiten auf dem Saturn und dem Einsetzen des Sommers auf der nördlichen Planetenhemisphäre, so die Prognose der Wissenschaftler, sollten sie dann nicht mehr auftreten. Bis zur Vollendung des jetzt beginnenden Saturnumlaufs sind vier weitere solcher Beobachtungssequenzen vorgesehen.

Mondbeobachtungen und eine Sternbedeckung
Am 22. Januar 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 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. Außerdem, so die Wissenschaftler, können hierbei eventuelle Veränderungen in der Ringstruktur registriert werden, welche durch das Gravitationsfeld des Saturn oder durch erst kürzlich erfolgte „Einschläge“ von Meteoroiden verursacht wurden.

Am darauffolgenden Tag sollen erneut 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. Vier weitere Astrometrie-Kampagnen sollen zwischen dem 26. Januar und dem 18. Februar durchgeführt werden.

Am 26. und 27. Januar wird die ISS-Kamera mehrfach die Saturnmonde Titan und Aegaeon – letzterer wird als eine der Materialquellen für den G-Ring des Saturn angesehen (Raumfahrer.net berichtete) – abbilden. Für den 29. Januar vorgesehene Kameraaufnahmen werden Teilbereiche des F-Ringes des Saturn zum Ziel haben. Bei dieser Beobachtungssequenz gilt das wissenschaftliche Interesse speziell den diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe sowie deren Interaktion mit den in der Nähe befindlichen Monden. Vorherige Beobachtungen 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 Struktur und 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.

Der Titan-Vorbeiflug T-98
Am 2. Februar steht schließlich der Höhepunkt dieses 202. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 20:13 MEZ wird die Raumsonde den Saturnmond Titan im Rahmen eines gerichteten Vorbeifluges in einer Entfernung von 1.235 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 5,9 Kilometern pro Sekunde passieren. Die mit diesem 99. Vorbeiflug am Titan – das Manöver trägt die Bezeichnung „T-98“ – assoziierten Beobachtungen beginnen bereits rund 36 Stunden früher. Hierbei wird die ISS-Kamera vier Wolkenbeobachtungskampagnen durchführen, mit denen – vergleichbar mit den „Sturmbeobachtungskampagnen“ beim Saturn – aktuelle Daten über das gegenwärtige Wettergeschehen in der Titanatmosphäre gesammelt werden sollen.

Ab den Morgenstunden des 2. Februar soll neben der ISS-Kamera zunächst ein weiteres Instrument des Saturnorbiters, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), dazu genutzt werden, um diverse Scans von der Nachtseite des Titan durchzuführen. Das Ziel dieser Messungen besteht darin, die zu diesem Zeitpunkt in der Stratosphäre der Titanatmosphäre vorherrschenden Temperaturen zu ermitteln. Mit fortschreitender Annäherung an den Saturnmond soll das CIRS durch Abtastungen, welche im mittleren Infrarotbereich erfolgen, zudem die Verteilung von Aerosolen und verschiedener chemischer Verbindungen in den oberen Schichten der Titanatmosphäre bestimmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an des Titan wird schließlich das RADAR-Instrument von Cassini über einen Zeitraum von 12 Stunden die Beobachtungsabläufe dominieren. Durch Scatterometrie- und Radiometriemessungen soll das RADAR weite Bereiche der in diesem Zeitraum zugänglichen Titanoberfläche abtasten und dadurch weitere Daten über die Gestalt und die Zusammensetzung der Oberfläche sammeln. Durch Beobachtungen im Synthetic Aperture Radar-Modus sollen zudem gezielt verschiedene Oberflächenformationen wie das Dünenfeld Shangri La, die Dilmun-Region oder der Selk-Krater in hoher Auflösung abgebildet werden.

Einige der so gewonnenen Daten, welche die Region um den mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten See Ontario Lacus wiedergeben, sollen mit zukünftigen RADAR-Bildern kombiniert werden und die dortige Landschaft in Stereobildern wiedergeben. Das hierfür benötigte Daten-Set soll während des nächsten Vorbeifluges am Titan – das entsprechende Manöver „T-99“ erfolgt am 6. März 2014 – angefertigt werden. Etwa sechs Stunden nach der dichtesten Annäherung wird wieder das CIRS-Spektrometer aktiviert, um weitere Daten über die Temperatur und Zusammensetzung der Titanatmosphäre zu sammeln. Im Gegensatz zu den Scans während der Annäherungsphase wird hierbei allerdings die Südpolregion des Titan das Zielgebiet der Messungen sein.

Periapsis

Am 4. Februar wird Cassini um 19:12 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 202 erreichen und den Planeten in einer Entfernung von etwa 920.000 Kilometern passieren. Etwa vier Stunden später wird die ISS-Kamera Teile des A-Ringes abbilden. Hierbei sollen unter anderem zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ dokumentiert werden. Bei diesen lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des Ringsystems, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden (Raumfahrer.net berichtete). Durch die anzufertigenden Aufnahmen des A-Ringes sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter verfeinert werden.

Auch in den darauf folgenden Tagen wird sich die Raumsonde in erster Linie auf die Ringe des Saturn konzentrieren. In Zusammenarbeit mit dem VIMS-Spektrometer wird die ISS-Kamera dabei unter anderem den Schattenwurf des Saturn auf dessen Hauptringe dokumentieren sowie Teilbereiche der Ringe „A“, „D“ und „F“ unter unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen abbilden. Weitere Beobachtungen werden die Roche-Teilung zum Ziel haben, welche den A-Ring von dem F-Ring trennt. Zudem soll ebenfalls am 4. Februar eine weitere Sternbedeckung beobachtet werden. Hierbei wird der Stern Gamma Eridani von den Ringen bedeckt.

Am 20. Februar 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 17:45 MEZ in einer Entfernung von rund 2,9 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 202. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 203 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 6. März 2014 in einer Entfernung von rund 1.500 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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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, Planetary Society.

Am heutigen 9. Februar 2012 hat die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 13:16 MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum Saturn, erreicht. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,84 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und begann damit zugleich ihren mittlerweile 162. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde wird sich auch in den kommenden drei Monaten weiterhin auf einer Orbitbahn bewegen, welche fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie den Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde verläuft.

Diese äquatoriale Flugbahn der Raumsonde – während des jetzigen Orbits beträgt die Inklination lediglich 1,4 Grad – ermöglicht es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem, die Kanten der Saturnringe abzubilden. Durch die Auswertung dieser Bilder ist es zum Beispiel möglich, deren vertikale Ausdehnung zu ermitteln. Zudem ist aus dieser Perspektive ein Blick auf die Wolkenschichten in der Saturnatmosphäre gegeben, welcher nur minimal durch das Ringsystem des Planeten oder einen von den Ringen auf den Saturn geworfenen Schatten beeinträchtigt ist. Außerdem ergibt sich bei diesem Verlauf der Umlaufbahn die Möglichkeit, sich im Rahmen eines einzigen Orbits unter günstigen Umständen gleich mehreren Saturnmonden zu nähern, deren Bahnen ebenfalls in der Äquatorebene des Saturn verlaufen.

Wie bereits die vorherigen Umläufe wird auch der jetzt begonnene Orbit, er trägt die Bezeichnung „Rev 161“, von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in erster Linie dazu genutzt werden, um den Ringplaneten und den größten seiner 62 bisher bekannten Monde, den etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen und aus unterschiedlichen Entfernungen mit der ISS-Kamera der Raumsonde abzubilden.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 24 Tage dauernden Orbits insgesamt 42 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Ein großer Teil dieser Beobachtungen wird dabei erneut das gewaltige Sturmgebiet zum Ziel haben, welches sich seit dem Dezember 2010 über der nördliche Hemisphäre des Saturn ausdehnt (Raumfahrer.net berichtete). Den Höhepunkt des gegenwärtigen Orbits bildet ein am 19. Februar 2012 erfolgender gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan.

Die ISS-Kamera wird ihre Arbeit am 11. Februar aufnehmen und dabei zuerst die nördliche Saturnhemisphäre und das dortige Sturmgebiet abbilden. Im Rahmen dieser Beobachtungssequenz soll die Kamera weitere Daten über die gegenwärtige Ausdehnung des während der letzten Monate immer mehr an Stärke verlierenden Sturmgebietes sowie über die dort gegenwärtig vorherrschenden Windgeschwindigkeiten und -richtungen sammeln. Bis zum 25. Februar sind insgesamt 16 dieser Sturmbeobachtungssequenzen geplant.

Ebenfalls am 11. Februar sollen zudem mehrere der kleineren inneren Monde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann.

Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde Epimetheus, Prometheus, Methone und Polydeuces besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Eine zweite astrometrische Beobachtungskampagne wird sich am 14. Februar auf die Monde Janus, Anthe, Telesto, Polydeuces und Prometheus konzentrieren.

Am 14. Februar steht außerdem der Saturnmond Titan auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Aus einer Entfernung von etwa 2,89 Millionen Kilometern sollen die Bereiche „Fenzal-Aztlan“ und „Xanadu“ – hierbei handelt es sich um ausgedehnte Dünenfelder auf der Oberfläche des Mondes – abgebildet werden. Allerdings steht bei dieser „Titan Monitoring Campaign“ nicht die Beobachtung der Titan-Oberfläche, sondern vielmehr dessen dichte Atmosphäre im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Die für diesen Tag vorgesehenen Beobachtungen dienen vielmehr der Abbildung von Wolkenstrukturen und der daraus abzuleitenden Erforschung der meteorologischen Bedingungen in der Atmosphäre.

Am 15. Februar soll schließlich der E-Ring des Saturn näher untersucht werden. Anhand der vorgesehenen Aufnahmen soll dessen exakte Ausrichtung im Bezug auf die Äquatorebene des Saturn ermittelt werden. Außerdem erhoffen sich die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, inwieweit die feinen Staubpartikel, aus denen sich der E-Rings zusammensetzt, durch den von der Sonne ausgehenden Strahlungsdruck oder durch das Magnetfeld des Saturn beeinflusst werden.
Am 19. Februar erfolgt schließlich der dritte von insgesamt neun für das Jahr 2012 vorgesehenen gesteuerten, dichten Vorbeiflügen an dem größten Saturnmond, dem Titan. Bei diesem als „T-82“ bezeichneten Manöver handelt es sich um den mittlerweile 83. Vorbeiflug der Raumsonde am Titan. Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung wird sich Cassini um 09:43 MEZ in einer Entfernung von 3.803 Kilometern zur Mondoberfläche befinden. Die Überfluggeschwindigkeit wird 5,8 Kilometer pro Sekunde betragen.

Bereits während der Anflugphase wird eines der an Bord von Cassini befindlichen Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), auf den Titan ausgerichtet werden und den Mond anschließend während des gesamten Flybys im Blickfeld behalten. In Zusammenarbeit mit der ISS-Kamera sollen dabei verschiedene Regionen des Mondes abgebildet und spektrografisch untersucht werden. Neben der Bestimmung der aktuellen Temperaturen dienen diese Beobachtungen auch der Untersuchung der Titanatmosphäre. So soll unter anderem die Konzentration von Aerosolen in den verschiedenen Atmosphärenschichten ermittelt werden.

Am 21. Februar wird Cassini um 06:23 MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn, während ihres 162. Orbits erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini 134.680 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits einen Tag zuvor soll die ISS-Kamera dazu eingesetzt werden, um im Zusammenarbeit mit dem UVIS-Spektrometer nach Polarlichtern zu suchen, welche sich zum Beobachtungszeitpunkt eventuell über der Südpolregion des Saturn befinden.

Weitere Beobachtungssequenzen der ISS-Kamera dienen hauptsächlich der erneuten Beobachtung des Titan und eines weiteren Saturn-Mondes. Bei der für den 24. Februar vorgesehenen Abbildungssequenz soll die Südpolregion von Enceladus in den Fokus der Kamera rücken. Die Aufnahmen sollen genutzt werden, um die von der Südpolregion ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abzubilden. Neben der Suche nach weiteren Plumes soll dabei eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen untersucht werden.

Cassini wird schließlich am 1.März 2012 um 13:16 MEZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und diesen 162. Orbit um den Ringplaneten beenden. Während des damit beginnenden Orbits Nummer 163 wird am 9. März ein nicht gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Enceladus erfolgen. Enceladus wird dabei in einer Distanz von lediglich 9.176 Kilometern überfolgen werden. Außerdem wird sich das Augenmerk von Cassini auch während des Orbits Nummer 163 erneut auf den Saturn richten, welcher dabei aus unterschiedlichen Entfernungen mit den verschiedenen Instrumenten untersucht werden soll.

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

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