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Cassini Mission im zweiten Halbjahr 2008

Einleitung

Dieser Artikel beschreibt die Aktivtäten von Cassini sowie besondere Ergebnisse der Mission vom Juli bis Dezember 2008.Dies ist das erste Halbjahr der erweiterten Mission. Ab dem 1.7.2008 beginnt dann die erweiterte Mission.

Zu Beginn befindet sich Cassini auf einer Bahn mit 7.1 Tagen Umlaufszeit von 2.7 bis 21 Saturnradien Entfernung und einer sehr hohen Bahnneigung von 74.9 Grad. Dieser Orbit wird nur kaum variiert während des ersten halben Jahrs der erweiterten Mission. Die Umlaufszeit steigt an auf 9.6 Tage, doch die Bahnneigung bleibt bei über 70 Grad. Die erweiterte Mission, offiziell "Cassini Equinox Mission" getauft hat neue Schwerpunkte. Das wichtigste drückt schon der Name aus - Equinox ist die Bezeichnung für die Zeit der Tag und Nachtgleiche, auf der Erde sind dies der 21 März und 23 September. An diesen Tagen ist überall auf der Erde der Tag und Nacht jeweils 12 Stunden lang, weil die Erdachse senkrecht zur Ekliptik steht, d.h. der Äquator genau in der Ekliptik. Da die Saturnringe in der Äquatorebene befinden erscheinen diese nur zu dieser Zeitpunkt wie ein Strich, werden also von der sonne von der Kante beschienen. Da ein Saturnjahr 29 Erdjahre lang ist, gibt es die Tag und Nachtgleiche nur alle 14.5 Jahre. Der nächste Zeitpunkt ist im August 2009.

Die erweiterte Mission wird zwei Jahre dauern. Neben dem Ringsystem wird auch Enceladus besonders untersucht werden. einige nahe Vorbeiflüge sind an ihm vorgesehen. Titan wird schon alleine wegen der Kursänderungen die nur durch ihn möglich sind angesteuert werden.

Während dieses Halbjahrs sind folgende Vorbeiflüge geplant:

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Vorbeiflügen an Mimas, Thetys und Enceladus unter 100.000 km  Der nächste ist an Tethys am 24.11.2008 in 24264 km Entfernung. Von Bedeutung sind vor allem die Vorbeiflüge an Mimas, da bislang Cassini diesen Mond kaum untersuchen konnte. Es wird während der erweiterten Mission aber auch einen noch näheren, gezielten Vorbeiflug an Mimas geben.

Orbits 74-78

Während der ersten 4 Orbits um Saturn, also der ersten 4 Wochen tut sich nichts, da erst am 31.7.2008 ein Titanvorbeiflug stattfindet der die Bahn ändert. Auch kommt Cassini keinem der anderen Monde nahe. Cassini hat eine Umlaufszeit von 7.1 Tagen und durchläuft eine Bahn  mit 74.9 Grad Neigung zwischen 2.71 und 21 Saturnradien Abstand. Orbit 74 wird vom 30.6-7.7.2008, Nummer 75 vom 7.7-14.7, Nummer 76 vom 14.7-21.7 und Nummer 77 vom 21.7-28.7 durchlaufen.

Orbit 79-87

Orbit 79 wird vom 28.7.2008-4.8.2008 durchlaufen. Spannend wird es bei diesem Orbit: Der Vorbeiflug an Titan am 31.7.2008 dient vor allem die Bahn so zu verändern, dass man sich Enceladus bis auf 50 km Entfernung nähern kann. Er hebt den saturnnächsten Punkt von 2.7 auf 3.9 Saturnradien an. Am Ende gibt es dann auch noch einen entfernten Vorbeiflug an Mimas in 121952 km Entfernung.

Der folgende Orbit 80 der vom 4-11.8.20908 durchlaufen wird beinhaltet dann den Vorbeiflug an Enceladus, dem Hauptforschungsprojekt Nummer 1 in der erweiterten Mission. Kurz danach gibt es noch einen Vorbeiflug an Mimas in 81481 km Entfernung, doch ob man von diesem Fotos erhalten wird, nur 42 Minuten nach dem Vorbeiflug an Enceladus dürfte bezweifelt werden.

Die Trajektorie führt über die Tigerstreifen hinweg. Von ihnen will man Aufnahmen mit einer Auflösung von bis zu 7 m/Pixel erhalten. 36 Minuten nach der Begegnung kommt Enceladus in den Saturnschatten. Dann ist aber Cassini schon 38000 km von Enceladus entfernt.

Obgleich der nächste Punkt bei 28 Grad Süd, 98 West liegt führt die Bahn über den Südpol und so sind nicht nur ISS Aufnahmen geplant (die Kamera hat diesmal den Löwenanteil der Beobachtungszeit bekommen), sondern auch CIRS Messungen der Temperatur in diesem Gebiet machen, die vorherige Messungen ergänzen. Bekanntlicherweise waren die aktiven Zonen auch heißer als die Umgebung.

VIMS wird die Zusammensetzung von organischen Substanzen und Mineralien bestimmen, UV-VIS wird im UV und fernen UV Spektren anfertigen VIMS und UV-VIS suchen beide auch nach Ausgasungen und Partikeln über der Oberfläche deren Zusammensetzung sie bestimmen können.

MAPS untersucht die Partikel-Zusammensetzung nahe der Oberfläche und das Magnetometer sucht nach Veränderungen des Saturnmagnetfeldes durch die Partikel.

Zwei neue Atlanten von Tethys und Enceladus wurden veröffentlicht - der von Enceladus dürfte bald überholt sein.

Als neue Entdeckung konnte die NASA vermelden, dass man erstmals Seen auf Titan nachgewiesen hat. Vermutet hat man sie ja schon lange und Seen waren die beste Erklärung für all die dunklen Flecken und Flüsse die man sieht, doch wusste man nicht ob es wirklich Seen sind oder nur dunkles Material - ausgetrocknete Seen sehen mit ihren dunklen Ablagerungen genauso aus wie volle Seen. VIMS konnte erstmals durch den Nebel auf die Oberfläche Seen und sah erstmals in einem 20.000 km² großen See die spektrale Signatur von Ethan. Die Seen bestehen aus einer Mischung von Methan, Ethan und flüssigem Stickstoff.

Während des nächsten Orbits Nummer 81, der vom 11-19.8.2008 durchlaufen wird verändern sich weder Bahnparameter, noch gibt es Vorbeiflüge an den Monden. Beeindruckende Bilder lieferte Cassini auch von den Wirbeln rund um den Pol (siehe links).

Das Magnetfeldteam konnte feststellen, dass Titan, der kein eigenes Magnetfeld hat, das Saturnmagnetfeld hinter sich her zieht und wie lange es dann an ihm verbleibt: Zwischen 20 Minuten und 3 Stunden. Titans Orbit  verläuft normalerweise innerhalb von Saturns Magnetosphäre, doch wenn er auf der sonnenzugewandten Seite ist und das Saturnmagnetfeld bei starker Sonnenaktivität zurückgedrängt ist kann er sich auch außerhalb befinden und er zieht dann kurze Zeit eine Magnetblase mit sich. Diese Entdeckung ist eine Premiere: So etwas kennt man von anderen Satelliten (noch) nicht.

Auch konnte man einen Ringbogen in den Orbits von Anthe und Methone vermelden. Anthe verläuft in 194.400 km Entfernung von Saturns Zentrum und Methone in 197.000 km Entfernung. Beide Monde haben Bahnen die durch Mimas beeinflusst werden. Das Ringmaterial, das recht dünn ist stammt von den Monden selbst: es wurde durch Mikrometeoriten aus den Oberflächen freigeschlagen. Normalerweise würde es nun beginnen einen Ring zu formen, doch Mimas Gravitation bewirkt eine Vor- und Zurückbewegung der Monde. die Gravitationskraft verhindert nun eine Bildung eines kompletten Rings, stattdessen bleiben die Ringteilchen auf einen Bogen beschränkt der genau der Region entspricht in der der Mond sich vor und zurück bewegt. die anderen Ringmonde wie Janus und Epimetheus sind 6 mal weiter von Mimas entfernt, so dass bei ihnen die Gravitationskraft von Mimas nicht ausreicht einen Ringbogen zusammen zu halten.

Auch die Orbits 82 bis 88 die jeweils im 9 Tages Abstand folgen haben keinen gezielten Vorbeiflug. Der nächste ist wieder einer an Enceladus und zwar am 9.10.2008 in nur 25 km Entfernung. Doch bis dahin gibt es einige Gelegenheiten die Eismonde aus mittlerer Entfernung zu erfassen:

Orbits 88-91

Bei diesen beiden Orbits finden die Enceladus Vorbeiflüge im Oktober statt. Der erste am 9.10.2008 in nur 25 Kilometer Entfernung. Das besondere dieses Vorbeiflugs ist, dass 29 Sekunden später der Südpol in 339 km Entfernung passiert wird. Nahe des Südpols befinden sich die "Tiger-Streifen" aus denen Geysire Wasserdampf und andere Gase emittieren, die dann von Cassinis Instrumenten (Staubdetektor, Massenspektrometer, Teilchendetektoren direkt bestimmt werden können. Dieser Vorbeiflug ermöglicht daher neue Erkenntnisse über Enceladus geologische Aktivität. Drei Wochen später findet ein zweiter Vorbeiflug statt - über demselben Gebiet (nächste Annäherung bei 28 Grad Süd und 97 West - aber diesmal ohne Passage des Südpols. Dieser Vorbeiflug in 197 km Entfernung wird für den Einsatz von Fernerkundungsinstrumenten, wie die Kamera genutzt, die Bilder von bis zu 8.4 m/Pixel Auflösung von den Tigerstreifen anfertigen soll. Dabei wird eine besondere Technik angewandt um ein Verschmieren der Fotos bei der hohen Relativgeschwindigkeit zu vermeiden.

Bei beiden Vorbeiflügen werden UVI, CIRS und VIMS aktiv sein, und die Temperatur und chemische Zusammensetzung der Oberfläche und des Auswurfmaterials erkunden. Die direkt messenden Instrumente MAPS, INMS, CDA und CAPS werden nur beim ersten Vorbeiflug aktiv sein, dazu kommen bei diesem Vorbeiflug noch Messungen von RWPS und Radar Rückstreuungsmessung für die Bestimmung des Strahlungshaushalts und der Oberflächenrauigkeit im Zentimeterbereich.

Der nächste Enceladus Vorbeiflug findet am 9.10.2008 statt. Beim ersten Vorbeiflug gab es nur wenige Aufnahmen - Aus etwa 23.000-45.000 km Entfernung, wo ein Viertel bis die Hälfte des Mondes sichtbar ist.

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Links

Planetary.org : Viele Hintergrundinfos zu Cassini und Saturn

DLR Cassini Seiten (Deutsche Übersetzung der NASA Seiten)

NASA Cassini Website

Cassini RAW Images

Alle Bilder: Copyright Courtesy NASA/JPL-Caltech.

Bücher vom Autor über Raumsonden

Lang Zeit gab es von mir nur ein Buch über Raumsonden: die beiden Mars-Raumsonden des Jahres 2011, Phobos Grunt und dem Mars Science Laboratory. Während die russische Raumsonde mittlerweile auf dem Grund des Pazifiks ruht, hat für Curiosity die Mission erst bekommen. Das Buch informiert über die Projektgeschichte, den technischen Aufbau der Sonden und ihrer Experimente, die geplante Mission und Zielsetzungen. Die Mission von Curiosity ist bis nach der Landung (Sol 10) dokumentiert. Einsteiger profitieren von Kapiteln, welche die bisherige Marsforschung skizzieren, die Funktionsweise der Instrumente erklären aber auch die Frage erläutern wie wahrscheinlich Leben auf dem Mars ist.

2018 wurde dies durch zwei Lexika, im Stille der schon existierenden Bücher über Trägerraketen ergänzt. Jedes Raumsonden Programm wird auf durchschnittlich sechs bis acht Seiten vorgestellt, ergänzt durch eine Tabelle mit den wichtigsten zeitlichen und technischen Daten und Fotos der Raumsonde, bzw., Fotos die sie aufgenommen hat. Ich habe weil es in einen band nicht rein geht eine Trennung im Jahr 1990 gemacht. Alle Programme vorher gibt es in Band 1. Die folgenden ab 1990 gestarteten dann in Band 2. In Band 2 ist ein Raumsonden Programm meist eine Einzelsonde (Ausnahme MER). In Band 1 dagegen ein Vorhaben das damals zumeist aus Doppelstarts bestand, oft auch mehr wie z.B. neun Ranger oder sieben Surveyor. Beide Bänder sind etwa 400 Seiten stark. In Band 1 gibt es noch eine gemeinsame Einführung für beide Bände über Himmelsmechanik und Technik der Instrumente. Beide Bände haben einen Anhang mit Startlisten, Kosten von Raumsonden und Erfolgsstatistiken. Band 2 hatte Redaktionsschluss im Januar 2018 und enthält die für 2018 geplanten Missionen über die es genügend Daten gab.

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