Titan-Sonde “Huygens” besteht Feuerprobe

Nach fünftägigen Tests sind sich die Missionsspezialisten sicher, daß die an Bord der NASA-Raumsonde “Cassini” zum Saturn mitreisende ESA-Sonde “Huygens” in der Lage sein wird, ihre Forschungsmission in der Atmosphäre des Saturn-Mondes Titan erfolgreich durchzuführen. Im vergangenen Jahr waren an der Mission beteiligte Wissenschaftler auf ein Problem gestoßen, das die Übermittlung der Forschungsdaten von “Huygens” zur “Cassini”-Sonde hätte verhindern können.

Ein Beitrag von ms. Quelle: ESA.

Cassini und die Titan-Sonde Huygens. (Grafik: ESA)

28. November 2001 – Nachdem die beiden Raumsonden eine Umlaufbahn um den Saturn erreicht haben, soll sich “Huygens” im November 2004 von “Cassini” trennen und mit Hilfe mehrerer Fallschirme durch die dichte Atmosphäre des riesigen Saturn-Mondes Titan sinken, um dort Meßdaten zu sammeln und einige Aufnahmen zu machen. Sollte sie den Aufprall auf der Titan-Oberfläche überstehen, sollen solange Daten und Aufnahmen übermittelt werden, bis ihre Batterien leer sind oder sich “Cassini” außerhalb der Funkreichweite befindet.

Für den Erfolg dieser Mission ist es allerdings unerläßlich, daß während des Absinkens durch die dichte Titan-Atmosphäre eine permanente Funkverbindung zwischen der Sonde und “Cassini” besteht. Diese Anforderung ist allerdings nicht einfach zu erfüllen, da die beiden Raumfahrzeuge mehr als 65.000 km voneinander entfernt sein werden und mit hoher Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen fliegen. Sollten in der Titan-Atmosphäre starke Winde herrschen, so kann “Huygens” darüber hinaus auch mehrere hundert Kilometer von dem geplanten Kurs abgetrieben werden.

All diese Bewegungen erzeugen Verschiebungen in der Stärke und Frequenz des Funksignals, die als “Doppler-Effekt” bekannt sind. Dieser Effekt kann mit Hilfe des (berühmten) Beispiels eines LKWs verdeutlicht werden, der hupend an einem Fußgänger vorbeifährt: Solange der LKW auf ihn zufährt, werden die von der Hupe ausgehenden Schallwellen gestaucht, was zu einer höheren Frequenz führt – der Fußgänger hört einen höheren Ton. Hat der LKW ihn passiert und entfernt er sich zunehmend vom Fußgänger, so werden die Schallwellen gestreckt, die Tonfrequenz sinkt dadurch und der vom Fußgänger gehörte Ton wird tiefer.

Im vorigen Jahr entdeckten Missionsspezialisten, daß die ursprünglich geplante “Cassini”-Flugbahn aufgrund des Doppler-Effektes den Empfang der von “Huygens” übermittelten Daten unmöglich gemacht hätte. Anders als bei einem Radioempfänger ist der Frequenzbereich, den der Empfänger von “Cassini” abdeckt, sehr schmal und nicht veränderbar – treffen die Funksignale vom Titan nun aufgrund des Doppler-Effektes mit einer Frequenz bei der Raumsonde ein, die außerhalb dieses Bereiches liegen, so werden sie nicht registriert.

Als Konsequenz aus dieser Entdeckung wurde eine neue Flugbahn für “Cassini” berechnet, die zu einem weniger stark ausgeprägten Doppler-Effekt führt, so daß die “Huygens”-Funksignale von “Cassini” empfangen werden können. Vom 16. bis 21. November wurden nun mit Hilfe des “Deep Space Network” Signale zu dieser Raumsonde geschickt, die in ihrer Charakteristik denen von “Huygens” während des Herabsinkens durch die Titan-Atmosphäre zu erwartenden Funksignalen gleichen.

“Der Test hat einwandrei bestätigt, daß die Funksignale der [Huygens-] Sonde innerhalb der schmalen Bandbreite des Hugens-Empfänger an Bord von ‘Cassini’ fallen werden”, so Huygens-Projektwissenschaftler Jean-Pierre Lebreton (ESA). “Selbst für die schlechtesten Bedingungen mit signifikanten Abweichungen von den Nominalwerten haben wir gezeigt, daß wir alle Daten der Sonde bekommen werden, die sie während ihres Herabsinkens und noch für mindestens 15 Minuten nach dem Auftreffen auf der Oberfläche zu ‘Cassini’ senden wird.”

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