InSpace Magazin #523 vom 10. August 2014

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"InSpace" Magazin

Ausgabe #523
ISSN 1684-7407


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Intro von Axel Orth

Liebe Leserinnen und Leser,

das große Thema dieser Tage ist in der unbemannten Raumfahrt natürlich die europäische Raumsonde Rosetta und ihr Zielkomet, den sie nach langem Flug nun endlich erreicht hat. Dieser "67P/Tschurjumow-Gerasimenko" hat zwar einen umständlich auszusprechenden Namen, ganz anders als der ursprünglich vorgesehene "46P/Wirtanen".

Aber davon abgesehen finde ich, dass die ESA mit "Tschuri", wie er abgekürzt gerne genannt wird, das große Los gezogen hat! Seit ich mich für Raumfahrt und Astronomie interessiere und auch nur halbwegs verstanden habe, was ein Komet wirklich ist, habe ich mir vorzustellen versucht, wie es auf einem Nukleus wohl aussehen mag: Dieses Ausstoßen von so viel Material in Form von Koma und Schweif MUSS doch einfach irgendwelche Spuren an der Oberfläche hinterlassen?! In meiner jugendlichen Vorstellungskraft hatte ein Komet folglich eine bizarre Landschaft aus Spalten und Kratern zu haben, wie von Geysiren und Vulkanen zerrissen.

Dann funkten Raumsonden nach und nach Bilder von real existierenden Kometenoberflächen zur Erde: Giottos Bilder von "Halley" gaben leider nicht viel her. Stardusts Bilder von "Wild 2" zeigten immerhin eine raue Oberfläche. Aber "Borelly", "Hartley" und vor allem "Tempel 1" waren dann eine ziemliche Enttäuschung für mich. So rundlich und doch relativ glatt hatte ich mir Kometen nicht vorgestellt.

Rosettas Komet ist nun genau das Gegenteil von rund und glatt. Ob diese zerklüftete, zum Glück diesmal nicht mit Eis und Staub überdeckte Oberfläche tatsächlich das Resultat der typischen Kometenaktivität ist, werden uns bald die Forscher sagen.

Eins kann man aber sicher sagen: Rosettas bizarrer Komet sieht endlich mal nicht aus wie die bisherigen typischen Himmelskörper, sondern eher wie ein fliegender Berg. Solche Miniaturwelten sind ja in Literatur und Kunst ein gängiges Sujet, mir fällt da etwa der Asteroid von Antoine de Saint Exuperys "Kleinem Prinzen" ein, oder auch James Blish` Science-Fiction-Geschichte "Cities in Flight", zu denen Chris Foss mal eine wunderbare Illustration geschaffen hat. Selbst in der virtuellen Realität "Second Life" können Sie für L$995.- Ihren privaten fliegenden Berg kaufen, habe ich per Suchmaschine herausgefunden. Also, irgendwas muss ja wohl an fliegenden Bergen dran sein, dass sie unsere Fantasie beflügeln.

Und genau so sieht eben auch 67P/Tschurjumow-Gerasimenko aus. In den nächsten Monaten werden wir das große Vergnügen haben, diese wunderbar bizarre Landschaft nach und nach in allen Details kennenzulernen. Liebe ESA, herzlichen Glückwunsch, Ihr habt mit diesem Kometen wirklich das große Los gezogen.

Axel Orth

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Updates / Umfrage

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News

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» Orion in simulierten Flügen als Test für EFT-1
01.08.2014 - Um das Orion-Raumschiff für den Exploration Flight Test 1 (EFT-1) zu testen, hat die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) mehrmals den geplanten Ablauf von EFT-1 simuliert. So will man gewährleisten, dass alle Systeme des auch als Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) bezeichneten Raumschiffes bei der realen Mission einwandfrei funktionieren.
Nachdem die Kapsel mit dem Servicemodul vor rund anderthalb Monaten verbunden wurde, musste getestet werden, ob alle Systeme des Raumschiffes in dieser neuen Konfiguration funktionieren. Nur so kann sichergestellt werden, dass sie während des EFT-1 Flugs eine funktionstüchtige Einheit bilden. Ein Weg, diese Tests durchzuführen, ist es, verschiedene Abschnitte des Fluges zu simulieren. So „denkt“ Orion, dass es bereits fliegt, obwohl es sich immer noch auf dem Boden im Kennedy Space Center befindet.

Die Simulationen liefen derart ab, dass man beispielsweise etwa den GPS-Sensoren des Orion-Raumschiffes Daten zuspielte, wie sie bei dem realen EFT-1 Flug zu erwarten sind. Auch Aktionen wie das Abwerfen des Rettungssystems wurden simuliert. Danach prüfte man die Reaktionen des Raumschiffes auf diese Ereignisse und sorgte dafür, dass Fehler in den Abläufen behoben werden. Das ist zwar keine absolute Garantie dafür, dass unter realen Bedingungen alles funktioniert, aber das Beste, was man vor dem Flug durchführen kann.

Zuerst simulierten die Mitarbeiter der Missionskontrolle an NASAs Johnson Space Center in Houston einen fehlerfreien Flug, dann kamen simulierte Fehler hinzu, die bei dem Erstflug eines neuen Raumschiffes wie Orion nicht unwahrscheinlich sind. Beispielsweise wurde geprüft, was Orion tun würde, wenn die Trennung von der Delta-Oberstufe fehlschlägt. Doch nicht nur die Reaktionen des Raumschiffes, sondern auch die der Bodenkontrolle wurde überprüft. Dutzende mögliche Fehler und die Reaktionen auf diese wurden simuliert.

Insgesamt wurden sechs vollständige Missionen simuliert: Eine fehlerfreier und fünf mit verschiedenen Fehlern. Die Ergebnisse – sowohl seitens Orion als auch seitens der Bodenkontrolle - waren zufriedenstellend, sodass man jetzt zum nächsten Schritt zu EFT-1 übergehen kann: Das Anbringen des oberen Hitzeschilds. Zusammen mit dem unteren Hitzeschild beschützt diese kegelstumpfförmige Struktur, bedeckt mit 1.800 Kacheln, das Innere des Raumschiffes vor der Hitze beim Wiedereintritt und den Bedingungen des Weltraums, wie etwa Mikrometeoriten. Der obere Hitzschild ist fertiggestellt und verfügbar für die Montage. Nach der Montage ist Orion bereit für die nächsten Tests.

Aktuellen Planungen zufolge soll es im Dezember 2014 dann soweit sein: Orion startet auf einer Rakete des Typs Delta IV Heavy zur Mission EFT-1. Dieser Flug beinhaltet zwei Erdumrundungen, dabei wird sich Orion bis zu 5.500 km von der Erde entfernen, und auf über 32.000 km/h beschleunigt. Solche Entfernung und Geschwindigkeit wurde von keinem praktisch oder theoretisch bemannbaren US-Raumschiff seit 1972 erreicht.

Auf dem Flug sollen der Strahlungsschutz, der Hitzeschild, die Avionik, die Fallschirme und das Abwerfen von Verkleidungen und des Rettungssystems getestet werden. Der nächste Testflug im Dezember 2017, EM-1 für Exploration Mission 1 genannt, wird der Erstflug des neuen Space Launch Systems (SLS) sein, und ein unbemanntes MPCV, das mit dem neuen, auf dem ATV basierenden europäischen Servicemodul ausgrüstet sein soll, um den Mond führen.

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(Autor: Martin Knipfer - Quelle: NASA)


» Rosettas Komet: Zu warm für Eis!
02.08.2014 - Mit dem Instrument VIRTIS konnten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler jetzt die auf der Oberfläche des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko vorherrschende Durchschnittstemperatur ermitteln. Mit minus 70 Grad Celsius ist es dort demzufolge zu warm, als dass dessen Oberfläche weitflächig mit Eis bedeckt ist. Vielmehr ist die Oberfläche wohl überwiegend mit einer Kruste aus dunklen, feinkörnigen Material überzogen.
Nur noch wenige Tage, dann wird die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta nach einem mehr als zehnjährigen Flug durch unser Sonnensystem am 6. August 2014 in einen Orbit um den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko eintreten und diesen anschließend bis voraussichtlich zum Ende des Jahres 2015 auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem ’begleiten’ und dabei mit einer Vielzahl von Instrumenten untersuchen.

Im Rahmen ihrer Annäherung an 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als "67P" abgekürzt) soll Rosetta am morgigen Sonntag ein weiteres Kurskorrekturmanöver (engl. "Orbit Correction Manoeuvre", kurz "OCM") absolvieren, in dessen Rahmen die Annäherungsgeschwindigkeit an den Kometen auf einen Wert von dann nur noch etwa einen Meter pro Sekunde reduziert werden soll.

Allerdings beginnt die Raumsonde Rosetta nicht erst nach dem Erreichen des Orbits um 67P mit der Untersuchung ihres Ziels. Bereits Anfang Juni 2014 konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler mit dem MIRO-Experiment - einem der elf Instrumente an Bord der Kometensonde - nachweisen, dass 67P Wasserdampf freisetzt (Raumfahrer.net berichtete).

Jetzt konnte mit einem weiteren Instrument, dem im visuell-infraroten Wellenlängenbereich arbeitenden Spektrometer VIRTIS, auch erstmals die Temperatur auf der Kometenoberfläche ermittelt werden. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf 67P erreicht demzufolge einen Wert von minus 70 Grad Celsius.

Minus 70 Grad Celsius

"Bei dieser Temperatur ist die Oberfläche des Kometen nicht vollständig mit einer Eisschicht bedeckt, sondern mit einem dunklen, staubigen Material", so Dr. Gabriele Arnold vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof. Mit dem ermittelten Wert, so die Begründung, liegt die Temperatur um 20 bis 30 Grad über dem Wert, bei dem die Oberfläche eines Kometen komplett mit Eis bedeckt wäre. Die Wissenschaftler des VIRTIS-Teams gehen deshalb davon aus, dass die Oberfläche von 67P zu einem großen Teil mit einer Kruste aus verhältnismäßig dunklem Staub überzogen ist, welche von dem Sonnenlicht erwärmt wird. Diese Wärmeenergie wird anschließend wieder im infraroten Wellenlängenbereich ins Weltall abstrahlt.

Die entsprechenden Messungen von VIRTIS erfolgten zwischen dem 13. und dem 21. Juli 2014. In diesem Zeitraum verringerte sich der Abstand zwischen Rosetta und dem Zielkometen von anfangs 14.000 Kilometern auf eine Distanz von schließlich nur noch etwas mehr als 5.000 Kilometern. Trotzdem bedeckte der Komet auch zum Ende der Messkampagne in den Aufnahmen von VIRTIS nur eine Fläche von lediglich wenigen Pixeln. Aus diesem Grund konnten bei diesen Messungen auch keine räumlich eng begrenzten Oberflächenregionen erfasst werden, weshalb die gemessene Temperatur lediglich einen Mittelwert für die gesamte Kometenoberfläche repräsentiert. Vereinzelte Gebiete könnten laut der Meinung der Wissenschaftler durchaus noch tiefere Temperaturen aufweisen und dabei auch weiträumiger mit Eis bedeckt sein.

Geringere Entfernung bedeutet bessere Daten

"Mit der weiteren Annäherung der Rosetta-Sonde an den Kometen werden von nun an kontinuierlich räumlich immer höher aufgelöste Bilder und die entsprechenden Spektren aufgezeichnet", so Dr. Gabriele Arnold weiter. Diese Daten werden es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ermöglichen, die Feinstruktur der Oberfläche des Kometenkerns, dessen chemische und mineralogische Zusammensetzung sowie verschiedene physikalische Parameter wie Temperatur und thermische Trägheit des Oberflächenmaterials zu untersuchen.

Derzeit befindet sich 67P noch in einer Entfernung von rund 543 Millionen Kilometer zu der Sonne und ist dementsprechend noch relativ ’inaktiv’. Rosetta wird den Kometen jedoch in den nächsten Monaten auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem begleiten. Aufgrund der somit kontinuierlich steigenden Temperaturen werden dabei auch in einem zunehmenden Umfang die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns sublimieren und mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall entweichen. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch der "Schweif", welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Dieser Prozess soll unter anderem mit dem VIRTIS-Instrument verfolgt und untersucht werden. Zu diesem Zweck wird das Instrument die Zusammensetzung des Kerns und die täglichen Veränderungen der Oberflächentemperatur in ausgewählten Regionen messen. Die dabei gewonnenen Daten werden es den Kometenforschern ermöglichen, den Aufbau von 67P und die dabei ablaufenden Prozesse besser zu verstehen. VIRTIS wird dabei auch detaillierte Informationen über die thermalen Bedingungen und die Struktur von potentiellen Landeplätzen für den Kometenlander Philae liefern und in Zusammenarbeit mit den anderen Instrumenten der Raumsonde dabei helfen, den optimalsten Landeplatz auszuwählen.

Der von Rosetta mitgeführten Kometenlander Philae soll nach dem derzeitigen Planungsstand im November 2014 die Oberfläche von 67P erreichen und diese anschließend mit weiteren zehn Instrumenten untersuchen.

Aktuelle Aufnahmen

Während der letzten Tag hat die ESA in täglichen Abständen Aufnahmen der Navigationskamera von Rosetta, veröffentlicht, welche dabei aufgrund der sich stetig verkürzenden Distanz zu dem Ziel eine immer höhere Auflösung erreichten. Allerdings wurde von der Navigationskamera bis zum letzten Donnerstag pro Tag lediglich eine Aufnahme angefertigt - und diese in Abständen von typischerweise jeweils 24 Stunden. Da 67P für eine vollständige Rotation 12,4 Stunden benötigt, wurde dabei gezwungenermaßen mehr oder weniger immer die gleiche Region der Kometenfläche abgebildet.

In den kommenden Wochen wird diese - wie der Name bereits verrät - ausschließlich für die Navigation von Rosetta gedachte Kamera den Kometen allerdings auch in kürzeren Abständen abbilden. Dadurch werden sich dann auch Ansichten ergeben, welche unterschiedliche Bereiche der Oberfläche zeigen. Eine solche ’veränderte Sicht’ sehen Sie in dem Foto am Anfang diese Berichtes, welches am 1. August aus einer Entfernung von 1.026 Kilometern zu dem Kometen angefertigt wurde.

Aus den bisher von der ESA veröffentlichten Aufnahmen der Navigationskamera, welche den Anflug auf 67P dokumentieren, hat Stefan Gotthold eine Animation erstellt. Diese finden Sie auf dieser Internetseite.

In etwa aus der gleichen Distanz fertigte die Telekamera des OSIRIS-Instruments - bei der OSIRIS-Kamera handelt es sich um die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta - ebenfalls ein Foto von 67P an, welches dabei deutlich mehr Details enthüllt als die vergleichbare Aufnahme der Navigationskamera.

Weitere Aufnahmen der Kameras von Rosetta können Sie in der Rosetta-Bildgalerie sowie im Rosetta-Blog der ESA einsehen und auf Ihren Computer herunterladen. Und vielleicht möchten Sie sich auch selbst an einer Nachbearbeitung dieser Aufnahmen versuchen?

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: DLR, ESA)


» NASAs Space Launch System fehlen 400 Millionen Dollar
04.08.2014 - Ein Report des Government Accountability Office (GAO), einer Organisation, die die Verwendung von Steuergeldern in den USA überprüft, berichtet, dass der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) 400 Millionen Dollar fehlen, um ihre große neue Rakete, das Space Launch System (SLS) innerhalb des aktuell vorgesehenen Zeitplans zu entwickeln. Davon unberührt macht die Entwicklung dieser Rakete weiterhin Fortschritte.
Das GAO überwacht für den Kongress der Vereinigten Staaten von Amerika die Verwendung von Steuergeldern. Der vor rund anderthalb Wochen herausgegebene Bericht des GAO hält fest, dass im Budget für das SLS 400 Millionen Dollar fehlen, um das SLS gemäß des Zeitplans zu realisieren. Nach Angaben von NASA-Offiziellen besteht ein 90-prozentiges Risiko, dass der Erstflug des SLS nicht wie geplant 2017 stattfinden kann.

Die gegenwärtige Schätzung für die Entwicklungskosten liegt bei 12 Milliarden Dollar. Es besteht nun die Gefahr, dass das SLS entweder teurer als diese Summe wird oder dass sich der Erstflug verzögert. Ähnliche Kosten- und Zeitplanprobleme – wenn auch größeren Ausmaßes - haben Präsident Obama veranlasst, vor rund vier Jahren das Constellation-Programm zu streichen. Ursachen für die aktuellen Probleme sind die Entscheidung der NASA, den Zeitplan für die Entwicklung der Hauptstufe der neuen Rakete zu straffen, und Schwierigkeiten mit Komponenten, die nicht speziell für das SLS konstruiert wurden waren, wie beispielsweise der aus dem Constellation-Programm übernommene 5-Segmente-Feststoffbooster.

Der Report der GAO hält jedoch auch fest, dass die NASA bei der Entwicklung sichtbare Fortschritte macht. Ein Beispiel für diese Fortschritte ist, dass das Triebwerkstestprogramm für die in der Hauptstufe des SLS verwendeten RS-25-Triebwerke begonnen hat. Letzte dienten schon als Haupttriebwerke des Space Shuttles, sie wurden aus den Orbitern ausgebaut und müssen für ihren Einsatz im SLS modifiziert werden. Vor rund zwei Wochen wurde das RS-25 Nummer 0525 für Triebwerkstests im Teststand A-1 des Stennis Space Centers installiert. Das Triebwerk 0525 ist allerdings ein Entwicklungstriebwerk, das nie bei einer Space Shuttle-Mission zum Einsatz kam. Mit den Triebwerkstests, die in den kommenden Wochen beginnen sollen, möchte man Daten bezüglich der neuen Triebwerks-Kontrolleinheit und anderer Modifikationen sammeln.

Auch ein neuartiger Diffusor für das SLS wurde getestet. Ein Diffusor ist ein Bauteil, das bei der Kontrolle des Drucks von flüssigem Raketentreibstoff in Treibstofftanks hilft, und der Verteilung des zur Bedrückung benutzen Gases im Tank dient. Ein solches Bauteil ist bei Raketen nicht unüblich, jedoch unterscheidet sich der Diffusor für das SLS, entwickelt am Marshall Space Flight Center (MSFC) in Huntsville, erheblich von den bisher verwendeten. Er ist wesentlich kleiner und ermöglicht durch seinen niedrigeren Platzverbrauch, dass mehr Treibstoff in die Tanks gefüllt werden kann. Dadurch kann die Nutzlast erhöht werden. Die ersten Tests des Diffusors sind bereits abgeschlossen, weitere sollen folgen. Bei den absolvierten Tests hat man den Diffusor an eine Testvorrichtung angeschlossen und Geschwindigkeitsdaten gesammelt, um die beim Entwurf des Diffusors eingesetzten Computermodelle zu verbessern.

Das SLS soll künftig als neue Schwerlastrakete der NASA dienen. Unter anderem will man auf ihr das Orion- bzw. MPCV-Raumschiff zu verschiedenen Zielen jenseits niedriger Erdumlaufbahnen (low earth orbits, LEOs) starten. Derzeit ist geplant, Ende 2017 mit der Mission EM-1 den Erstflug durchzuführen. Dabei soll ein unbemanntes MPCV mit einem europäischen Servicemodul am Mond vorbei fliegen. 2021 soll ein ähnlicher Flug bemannt stattfinden, und es wird darüber nachgedacht, bei diesem Flug einen zuvor eingefangenen Asteroiden anzufliegen und zu untersuchen. Der Erstflug der Orion MPCV-Kapsel soll noch dieses Jahr stattfinden. Eine Rakete vom Typ Delta-IV-Heavy soll bei der Mission EFT-1 die unbemannte Raumkapsel bis auf einen Abstand von rund 5.500 km von der Erde schicken.


(Autor: Martin Knipfer - Quelle: Florida Today, GAO, NASA, NSF, The Huntsville Times)


» Doppelsternsystem mit zwei protoplanetaren Scheiben
04.08.2014 - Durch Observationen mit dem Radioteleskopverbund ALMA konnten Astronomen zwei protoplanetare Scheiben in dem Doppelsternsystem HK Tauri beobachten, von deren eine Scheibe ganz anders orientiert ist als die andere. Die Beobachtungen könnten bei der Beantwortung der Frage helfen, warum manche Exoplaneten sonderbare Umlaufbahnen mit hohen Exzentrizitäten oder ungewöhnlichen Neigungswinkeln aufweisen - ganz im Gegensatz zu den Planeten unseres eigenen Sonnensystems.
Im Gegensatz zu dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems entstehen die meisten Sterne nicht alleine, sondern als Doppelsterne. Diese Sterne sind gravitativ an ihre jeweiligen Partnersterne gebunden und umkreisen dabei einen gemeinsamen Masseschwerpunkt. Obwohl derartige Doppelsternsysteme im Weltall sehr häufig vorkommen sind die dort ablaufenden Prozesse bisher immer noch nicht vollständig verstanden. Eine der offenen Fragen lautet, wie und wo sich in solchen komplexen Umgebungen Planeten bilden können. Beobachtungen mit dem in der nordchilenischen Atacamawüste befindlichen Radioteleskopverbund ALMA könnten jetzt weitere entscheidende Hinweise liefern.

Zwecks dieser Arbeit untersuchten zwei US-amerikanische Astronomen das Doppelsternsystem HK Tauri, welches sich in einer Entfernung von rund 450 Lichtjahren im Sternbild Stier (lat. Name "Taurus") befindet. Die beiden Komponenten dieses Doppelsystems sind weniger als fünf Millionen Jahre alt und liegen rund 58 Milliarden Kilometer voneinander entfernt, was in etwa dem 13-fachen Abstand des Planeten Neptun von der Sonne entspricht. Außerdem sind beide Sterne von protoplanetaren Scheiben umgeben.

"ALMA hat uns jetzt den bisher besten Blick auf ein Doppelsternsystem mit protoplanetaren Scheiben geboten - und wir sehen, dass jede der Scheiben eine ganz eigene Orientierung aufweist", so Eric Jensen, Astronom am Swarthmore College im Bundesstaat Pennsylvania/USA, welcher die entsprechende Studie zusammen mit Rachel Akeson vom NASA Exoplanet Science Institute am California Institute of Technology (CIT) in Pasadena/USA durchgeführt hat.

HK Tauri: Zwei Sterne, zwei Scheiben - aber mit unterschiedlichen Orientierungen im Raum...

Die protoplanetare Scheibe von HK Tauri B - dem etwas dunkleren der beiden Sterne - verfügt über einen Durchmesser von rund 32 Milliarden Kilometern. Aufgrund ihrer Ausrichtung im All kann diese Scheibe - ähnlich einer so genannten Edge-On-Galaxie - von der Erde aus direkt ’von der Seite’ betrachtet werden. Hierbei erscheint sie als eine ’dunkle Wolke’, welche das Licht des im Inneren der Scheibe gelegenen Sterns weitgehend abschattet. So kann der Stern die Scheibe nicht überstrahlen, wodurch sich wiederum besonders gute Bedingungen für Beobachtungen der Scheibe im sichtbaren und im nah-infraroten Wellenlängenbereich des Lichts ergeben.

Der zweite Stern - HK Tauri A - verfügt ebenfalls über eine protoplanetare Scheibe, welche allerdings über eine vollkommen andere Orientierung in Bezug auf die Erde verfügt. Diese Scheibe ist gegen die Sichtlinie gekippt, wodurch das Sternenlicht nicht ’ausblendet’ werden kann. Deshalb ist es im sichtbaren Licht nicht möglich, die Scheibe zu beobachten, da ihr schwaches Leuchten von der Helligkeit des Sterns überstrahlt wird. Im Millimeter-Wellenlängenbereich strahlt sie jedoch hell und kann von ALMA problemlos detektiert werden.

Mittels des Radioteleskopverbundes ALMA waren die Astronomen nicht nur in der Lage, die Scheibe um HK Tauri A nachzuweisen, sondern auch deren Rotation zu vermessen. Mit dieser Zusatzinformation konnten die Wissenschaftler berechnen, dass die beiden Scheiben um etwa 60 Grad zueinander geneigt sind. Dies bedeutet jedoch, dass die Scheiben nicht beide parallel zu der Ebene orientiert sein können, in der die zwei Sterne einander umkreisen. Mindestens eine dieser beiden Scheiben - wenn nicht sogar beide - muss dabei gegen die Bahnebene des Doppelsternsystems gekippt sein.

"Diese deutliche Schieflage hat uns einen bemerkenswerten Blick auf ein junges Doppelsternsystem erlaubt”, so Rachel Akeson. "Obwohl schon frühere Beobachtungen einen Hinweis auf die Existenz einer solchen Schieflage gegeben haben, zeigen die neuen ALMA-Beobachtungen von HK Tauri viel deutlicher als vorher, was in einem solchen Doppelsternsystem wirklich vor sich geht."

Die Umlaufbahnen von Planeten um ihre Muttersterne

Sterne - und letztendlich auch deren Planeten - bilden sich aus interstellaren Ansammlungen von Gas- und Staubwolken. Sobald diese Materieansammlungen - bedingt durch die Einwirkung von graviativen Kräften - kollabieren und sich dabei verdichten, setzt neben dem Sternentstehungsprozess eine Drehbewegung dieser ’Materiewolke’ ein. Ein Teil des in dieser Wolke enthaltenen Materials bildet im Rahmen dieses Prozesses eine abgeflachte Scheibe, welche den langsam wachsenden Protostern umkreist. Planeten, welche sich in der darauffolgenden Zeit aus dem Material von diesen Scheiben bilden, werden ihren Zentralstern auch zukünftig auf der gleichen Ebene umkreisen, auf der diese Wolke ursprünglich den Protostern umlief. In unserem Sonnensystems umrunden zum Beispiel alle Planeten die Sonne auf mehr oder weniger annähernd kreisrunden Umlaufbahnen im Bereich der Ekliptik.

In einem Doppelsternsystem wie HK Tauri gestaltet sich die Situation jedoch sehr viel komplizierter. Sobald zwei eng beieinander liegende Sterne und deren jeweiligen Scheiben sich nicht in einer Ebene befinden, führen gravitative Einflüsse automatisch zu Störungen. Die Gravitationsanziehung des einen Sterns wird dabei die Scheibe des anderen Sterns beeinflussen und diese zum ’Taumeln’ bringen. Zeitgleich wird auch der andere Stern die Scheibe seines ’Partners’ beeinflussen. Ein Planet, welcher sich in einer solchen Situation in einer der Scheiben bildet, wird ebenfalls eine Störung durch den anderen Stern erfahren, was zu einer Veränderung in der Neigung der Umlaufbahn oder zu einer Veränderung der Exzentrizität führen kann.

Hierdurch bedingt können derartig beeinflusste Planeten auch auf hochexzentrische und gegenüber der Ekliptik stark geneigten Umlaufbahnen abgelenkt werden. In extremen Fällen können solche Bedingungen sogar dazu führen, dass Planeten retrograde, also entgegengesetzt der ursprünglichen Rotationsrichtung der Scheibe, verlaufende Umlaufbahnen einnehmen. Ein Beispiel hierfür ist der Exoplanet WASP-17b (Raumfahrer.net berichtete). Derartig ’chaotische’ Umlaufbahnen wurden in der Vergangenheit bereits mehrfach bei den bisher 1.811 entdeckten Exoplaneten beobachtet und sorgten dabei unter den auf die Bahnmechanik von Himmelskörpern spezialisierten Astronomen für eine gewisse Verwirrung.

"Unsere Forschungsergebnisse zeigen, dass es in Doppelsternsystemen tatsächlich Bedingungen gibt, unter denen sich Planetenbahnen verändern können - und dass die Grundlage dafür zum Zeitpunkt der Planetenentstehung geschaffen wird, offenbar aufgrund des Entstehungsprozesses eines solchen Systems", so Eric Jensen. "Wir können zwar nicht ausschließen, dass es alternative Erklärung gibt - aber wir können zeigen, dass ein zweiter Stern durchaus als Erklärung infrage kommt."

Da ALMA den ansonsten unsichtbaren Staub und das Gas von protoplanetaren Scheiben ’sehen’ kann, ermöglicht dieses Teleskop noch nie zuvor mögliche Blicke auf dieses junge Doppelsternsystem. Die Astronomen wollen jetzt untersuchen, ob derartige ’Schieflagen" der protoplanetaren Scheiben für Doppelsternsysteme typisch sind oder nicht. Erst weitere Himmelsdurchmusterungen werden dabei zeigen, ob dieser interessante Fund ein Einzelfall bleibt, oder ob solche Systeme in unserer Heimatgalaxie häufiger vorkommen.

"Obwohl es ein großer Schritt nach Vorn ist, diesen Mechanismus zu verstehen, kann er nicht alle merkwürdigen Umlaufbahnen von extrasolaren Planeten erklären. Dafür gibt es einfach nicht genug Doppelsternbegleiter. Das ist also auch ein interessantes Rätsel, dass es noch zu lösen gilt", so Eric Jensen weiter.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich von Eric Jensen und Rachel Akeson unter dem Titel "Misaligned Protoplanetary Disks in a Young Binary Star System" in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO)


» Rosetta: Hallo Komet!
06.08.2014 - Die Kometensonde Rosetta der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) schwenkte erfolgreich auf eine Bahn um den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ein. Rosetta befindet sich nun in einem Abstand von rund 100 km vom Kometen.
Über 6,4 Milliarden Kilometer bewältigte Rosetta nach dem Start am 2. März 2004 auf einer Rakete des Typs Ariane 5G. Jetzt ist die Sonde rund 404 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Die Sonde hatte durch den Vorbeiflug an Planeten Schwung geholt und die Asteroiden Steins am 5. August 2008 und Lutetia am 10. Juli 2010 im Vorbeiflug photographiert. Von der zehnjährigen Flugzeit verbrachte das Raumfahrzeug mehr als zweieinhalb Jahre in Ruhephasen.

Um 11:30 Uhr MESZ am 6. August 2014 erreichte das entscheidende Bestätigungssignal über die 35m-Antenne der Bodenstation DSA 1 von New Norcia in Australien nach einer Laufzeit von rund 30 Minuten das Rosetta Flight Control Team im Europäischen Raumfahrtkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt. Den Befehl für die entscheidende Antriebszündung mit einer Dauer von 6 min. 26 sek. hatte Rosetta in der Nacht zum 4. August 2014 erhalten. Durch das resultierende Manöver überholte Rosetta den Kometen 67P und setzte sich in einen Abstand von etwa 100 km vor ihm. Vorher flog Rosetta nach einer Reihe von Bremsmanövern mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Komet, knapp 55.000 Kilometer pro Stunde.

Rosetta wird jetzt einer Flugbahn folgen, die etwa die Form eines Dreiecks mit einer Seitenlänge von jeweils rund 100 km Länge besitzt. Die Triebwerke der Sonde müssen an jedem Scheitelpunkt der Flugbahn erneut arbeiten, damit der nächste Abschnitt der Flugbahn erreicht werden kann. Der Abstand der Bahn zur Oberfläche von 67P soll dabei stetig gesenkt werden. In rund sechs Wochen soll der Abstand zum Kometen von rund 100 auf rund 50 km verringert worden sein.

In der für die Bahnabsenkung erforderlichen Zeit wird Rosetta mit den an Bord befindlichen 11 Instrumenten eine ausführliche wissenschaftliche Studie von Komet 67P durchführen. Die Oberfläche des Kometen wird dabei auch kartiert. Beteiligte Forscher hoffen, das sie fünf mögliche Landeplätze bis Ende August 2014 identifizieren können.

Über den primären Landeort für den Lander Philae, den Rosetta mitführt, wird voraussichtlich Mitte September 2014 entschieden. Der endgültige Zeitplan für den weiteren Ablauf mit einer aktuell für den 11. November 2014 vorgesehenen Landung von Philae will man Mitte Oktober 2014 bekannt geben.

In Vorbereitung der Landung soll mit Unterstützung durch Berechnungen und Auswertungen der Bilder die Höhe der Flugbahnen soweit gesenkt werden, dass Rosetta sich schließlich in einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn in rund 30 km Höhe über der Oberfläche des Kometen befindet.

Eventuell könnte - abhängig von der Aktivität des Kometen und je nach seiner Form und Drehbewegung - der Abstand noch weiter verringert werden, bis Rosetta ihn in nur noch rund 10 km Abstand umkreist. Die entsprechenden Manöver werden vom Rosetta Flight Control Team im ESOC überwacht werden.

In den nächsten Monaten wird der Kometenkern charakterisiert, und es werden die Vorbereitungen für die Landung von Philae auf 67P getroffen. Es befinden sich 10 Instrumente an Bord des Landers, mit welchen man zum ersten Mal direkt Daten von einer Kometenoberfläche zu ermitteln hofft.

Die ROLIS-Kamera des DLR, die an der Unterseite des Landers sitzt, könnte dann die ersten Bilder vom Abstieg des Landes senden. Daten über die Bodenbeschaffenheit, die Temperatur, die physikalische Zusammensetzung des Kometenkerns, das Vorhandensein organischer Moleküle wollen die Wissenschaftler vom im Wesentlichen aus Staub und Eis bestehenden Kometen gewinnen.

67P ist wahrscheinlich aus besonders ursprünglichem Material gebildet. Beteilgte Forscher stellen sich vor, dass sich der Komet auf seinem Flug durch die kalten Regionen des Sonnensystem weniger als andere Himmelskörper verändert hat. Man betrachtet den Kometen als Zeitzeugen der Entstehung unseres Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren.

„Allerdings kann man auf den ersten Bildern erkennen, dass auch am Kometen die Zeit nicht spurlos vorbei gegangen ist", betonte Dr. Ekkehard Kührt vom DLR-Institut für Planetenforschung. "Zahlreiche exotische Strukturen auf der Oberfläche deuten auf eine gewisse Entwicklung hin, die es nun zu verstehen gilt." Kometen, die auf der Erde einschlugen, könnten Wasser und für die Entstehung von Leben nötige Moleküle zur Erde transportiert haben.

Rosetta wird die ganze Zeit von den Bodenstationen des ESA-Netzwerks für Bahnverfolgung und Kommunikation - ESTRACK - mit Standorten in Australien, Spanien und Argentinien verfolgt. Darüber hinaus wird Rosetta im Zeitraum der Ankunft bei 67P vom 24. Juli bis zum 10. August 2014 von NASA-Tracking-Stationen überwacht, um die Verfügbarkeit von Verbindungen und deren Redundanz zu gewährleisten.

Nach der Landung von Philae auf 67P ist die Mission von Rosetta noch lange nicht beendet. Die Sonde soll den Kometen während seiner größten Annäherung an die Sonne im August 2015 begleiten. Dabei könnte Rosetta quasi in Echtzeit einen einzigartigen Einblick in das Verhalten des Kometen bei bei seiner Reise um die Sonne ermöglichen.

Allen Teams aus Technikern und Wissenschaftlern, die an Rosetta beteiligt, sei zu dem großen Erfolg gratuliert. Für alle kommenden Vorhaben im Zusammenhang mit Rosetta und Philea gutes Gelingen!

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(Autor: Gertrud Felber - Quelle: DLR, ESA)


» Die Spiralgalaxie M 33
09.08.2014 - Eine bereits am vergangenen Mittwoch von der Europäischen Südsternwarte veröffentlichte Aufnahme zeigt die Spiralgalaxie M 33. Diese relativ nahe bei unserer Heimatgalaxie angesiedelte Galaxie ist mit diversen hellen Sternhaufen und Wolken aus Gas und Staub durchsetzt. Ein näherer Blick auf dieses beeindruckende Bild erlaubt den Astronomen nicht nur eine detaillierte Untersuchung der Spiralarme dieser Galaxie, sondern macht auch eine reichhaltige Landschaft von noch weiter entfernt gelegenen Galaxien sichtbar.
Die Spiralgalaxie Messier 33 - kurz als "M 33" bezeichnet - befindet sich in einer Entfernung von rund 2,7 Millionen Lichtjahren zu unserer Heimatgalaxie im Sternbild Dreieck (lat. Name "Triangulum"), was auch den häufig benutzten Beinamen "Dreiecksnebel" erklärt. Die Galaxie wurde im August 1764 von dem französischen Astronomen Charles Messier beobachtet und von diesem anschließend unter der Nummer 33 in dem von ihm veröffentlichten Messier-Katalog aufgenommen, welcher 110 markante Nebel, Sternhaufen und Galaxien beschreibt. Eine weitere offiziell gebräuchliche Bezeichnung für diese Galaxie lautet NGC 598 - basierend auf dem New General Catalogue des dänischen Astronomen Johan Ludvig Emil Dreyer.

Bei der Spiralgalaxie M 33 handelt es sich um das drittgrößte Mitglied der Lokalen Galaxiengruppe, der neben unserer Heimatgalaxie - der Milchstraße - und der 2,5 Millionen Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt gelegenen Andromeda-Galaxie weitere 50 bis 60 kleinere Galaxien angehören.

Die Beobachtung von M 33

Bei einer Winkelausdehnung von etwa 70 x 40 Bogenminuten erreicht der Dreiecksnebel am nächtlichen Himmel eine scheinbare Helligkeit von 5,7 mag und kann somit eben gerade noch mit dem bloßen Auge erkannt werden. Damit ist der Dreiecksnebel auch das am weitesten von der Erde entfernte mit bloßem Auge sichtbare Objekt. Eine solche ’freiäugige’ Sichtung ist jedoch nur unter absolut optimalsten Bedingungen möglich. Neben dem ’scharfen Auge’ des Betrachters ist hierbei eine möglichst hohe Position dieser Galaxie über dem Horizont und eine minimale Lichtverschmutzung am ausgewählten Beobachtungsstandort erforderlich. Außerdem darf der Nachthimmel nicht durch den Mond ’aufgehellt’ sein.

Eine freiäugige Betrachtung dürfte somit wohl leider nur den wenigsten Beobachtern gelingen. Vielmehr ist M 33 aufgrund der relativ großen Winkelausdehnung und der daraus resultierenden geringen Flächenhelligkeit selbst mit kleineren Teleskopen nur sehr schwer aufzuspüren. Daher empfiehlt sich für eine erfolgreiche Beobachtung eher der Einsatz eines lichtstarken Feldstechers.

Beobachtung vom Paranal-Observatorium der ESO

Obwohl sich die Dreiecksgalaxie bei etwa 30 Grad nördlicher Breite am Nordhimmel befindet und somit auch von Mitteleuropa aus beobachtet werden kann, ist sie dennoch auch noch vom Standort des in den nordchilenischen Anden gelegenen Paranal-Observatoriums der Europäischen Südsternwarte (ESO) aus sichtbar. Allerdings erreicht die Spiralgalaxie von Chile aus betrachtet eine nur geringe Höhe über dem Horizont.

Die hier gezeigte Aufnahme wurde mit dem VLT Survey Telescope (VST) der ESO angefertigt. Hierbei handelt es sich um ein Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,6 Metern und einem Gesichtsfeld von der zweifachen Ausdehnung des Vollmondes (1 Grad x 1 Grad), welches speziell für die Durchmusterung des Himmels im Spektralbereich des sichtbaren Lichts konstruiert wurde. Zwecks der Anfertigung der jetzt veröffentlichten Aufnahme wurden eine Vielzahl von Einzelaufnahmen angefertigt. Für einige dieser Aufnahmen wurden Spezialfilter verwendet, welche lediglich das Licht des leuchtenden Wasserstoffs passieren lassen. Dies führt dazu, dass die rötlich leuchtenden Wasserstoffwolken in den Spiralarmen der Galaxie M 33 in der Aufnahme ganz besonders hervorstechen.

Das neue Bild ist eine der detailliertesten Weitfeldaufnahmen von M 33, welche jemals angefertigt wurden. Ein näherer Blick auf dieses beeindruckende Foto erlaubt den Astronomen nicht nur eine detaillierte Untersuchung der sternbildenden Spiralarme der Galaxie, sondern macht auch eine reichhaltige Landschaft von noch weiter entfernt gelegenen Galaxien sichtbar, welche dabei hinter einer Unzahl von Sternen verborgen sind. Ergänzt wird dieser Eindruck durch die leuchtenden Wasserstoffwolken im Bereich dieser Spiralgalaxie.

Unter den zahlreichen Sternentstehungsgebieten in den Spiralarmen von Messier 33 fällt unter anderem der Nebel NGC 604 auf, welcher zum Beispiel im Jahr 1996 mit dem Weltraumteleskop Hubble abgebildet wurde. Mit einem Durchmesser von fast 1.500 Lichtjahren handelt es sich bei NGC 604 um einen der größten den Astronomen derzeit bekannten Emissionsnebel. Er erstreckt sich über eine Fläche, welche 40 mal so groß ist wie der sichtbare Bereich des allgemein bekannten, in unserer Heimatgalaxie gelegenen Orion-Nebels.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESO, Wikipedia)


» Kamera von New Horizons zeigt den Plutomond Charon
09.08.2014 - Im Rahmen einer optischen Navigationskampagne fertigte die Hauptkamera der Raumsonde New Horizons Aufnahmen des Zwergplaneten Pluto an, auf denen auch dessen größter Begleiter - der Mond Charon - erkennbar ist. Einzelne Bilder dieser Beobachtungssequenz wurden zu einen kurzen Video zusammengefügt.
Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons soll am 14. Juli 2015 nach einem 9,5 Jahre dauernden Flug durch unser Sonnensystem den Zwergplaneten Pluto erreichen und dessen Oberfläche im Rahmen eines Vorbeifluges in einer Entfernung von rund 10.000 Kilometern passieren. Derzeit wird die Raumsonde einem ausführlichen "Annual Checkout" - einer umfassenden Systemüberprüfung - unterzogen, welche noch bis zum 29. August 2014 andauern wird (Raumfahrer.net berichtete).

Ebenfalls während dieser ’Wachphase’ - die meiste Zeit ihres Fluges verbringt die Raumsonde in einem ’Hibernationsmodus’, in dem alle nicht zwingend für den Betrieb benötigten Instrumente und Systeme abgeschaltet sind - hat die Raumsonde in den Morgenstunden des 15. Juli 2014 ein Kurskorrekturmanöver durchgeführt, in dessen Rahmen die Geschwindigkeit von New Horizons noch einmal minimal verändert wurde. Ohne dieses Manöver, so die aktuellsten derzeit zur Verfügung stehenden Bahndaten des Pluto, hätte die Raumsonde diesen am inneren Rand des Kuiper-Gürtels beheimateten Zwergplaneten im nächsten Sommer rund 36 Minuten später erreicht als vorgesehen (Raumfahrer.net berichtete).

Optische Navigation

Zwecks der genauen Bestimmung des von der Raumsonde eingeschlagenen Kurses verfügt New Horizons über mehrere Sternsensoren und Sonnensensoren. Durch regelmäßig anzufertigende Aufnahmen kann durch die Auswertung der von diesen Systemen gewonnenen Bilddaten die exakte Flugbahn der Raumsonde sowie deren Orientierung im Raum ermittelt werden. Zusätzlich hat am 19. Juli 2014 eine erste von insgesamt vier "optischen Navigationskampagnen" begonnen, für welche die LORRI-Kamera - eines der sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord von New Horizons - eingesetzt wird.

Zwischen dem 19. und dem 27. Juli fertigte die LORRI-Kamera hierzu pro Tag zwei Fotosätze von Pluto an, wobei jedes Bildset aus fünf Einzelaufnahmen bestand. Die dabei gewonnenen Aufnahmen sollen dem für den Flugbetrieb der Raumsonde verantwortlichen Team am Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland in erster Linie dazu dienen, den aktuellen Verlauf der Flugbahn noch weiter zu verfeinern.

Der Mond Charon

Aus 12 der dabei angefertigte Aufnahmen hat das Team des Applied Physics Laboratory zudem eine kurze Video-Sequenz erzeugt. Neben dem Zwergplaneten Pluto ist auf dieser Sequenz auch dessen größter ’Begleiter’, der rund 1.200 Kilometer durchmessende Mond Charon, deutlich erkennbar. Die entsprechenden Aufnahmen entstanden zwischen dem 19. und dem 24. Juli und dokumentieren somit zugleich einen fast kompletten Umlauf dieses Mondes um den Pluto - für einen Umlauf um den Zwergplaneten benötigt Charon etwa sechs Tage und neun Stunden.

Aus Entfernungen von zunächst 429 Millionen Kilometern und später von 422 Millionen Kilometern bedeckt der etwa 2.300 Kilometer durchmessende Zwergplanet Pluto auf den LORRI-Aufnahmen eine Fläche von vier Pixeln. Der in rund 19.500 Kilometern Entfernung umlaufende und nur etwa halb so große Charon nimmt dagegen eine Fläche von lediglich etwa zwei Bildpunkten ein. Die weiteren vier derzeit bekannten Monde des Pluto - die deutlich kleineren Monde Nix, Hydra, Kerberos und Styx - sind mit Durchmessern von mindestens zehn bis hin zu maximal 160 Kilometern dagegen deutlich zu klein, um von der LORRI aus dieser Entfernung ’detektiert’ zu werden.

Erst zu Beginn des Jahres 2015, so die Mitarbeiter des APL, wird sich New Horizons dem Pluto so weit genähert haben, dass auch diese Monde auf den Aufnahmen der LORRI-Kamera zu erkennen sein werden. Im Rahmen der während der zweiten optische Navigationskampagne, welche vom 25. Januar bis zum 6. März 2015 erfolgen soll, werden dabei zunächst Aufnahmen der Monde Nix und Hydra erwartet. Die dritte optische Navigationskampagne soll vom 5. April bis zum 15. Mai erfolgen und wird aufgrund der dann noch weiter verringerten Entfernung zum Pluto nochmals deutlich besser aufgelöste Bilder liefern. Die vierte Kampagne ist dann für den Zeitraum zwischen dem 27. Mai und dem 16. Juli angesetzt und beinhaltet auch erste Navigationsaufnahmen, welche erst nach dem Pluto-Vorbeiflug erzeugt werden.

Noch 404 Millionen Kilometer

Am 25. August 2014, lediglich vier Tage vor der Beendigung der derzeitigen ’Wachphase’, wird New Horizons die Umlaufbahn des Neptun, des am weitesten von der Sonne entfernt umlaufenden Planeten unseres Sonnensystems passieren. Gegenwärtig befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 4,374 Milliarden Kilometern zur Erde. Bis zum Erreichen des Pluto müssen noch weitere 2,7 Astronomische Einheiten - dies entspricht in etwa 404 Millionen Kilometern - zurückgelegt werden.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JHU/APL, The Planetary Society)


» Orion als Vorbereitung für EFT-1 aus Ozean geborgen
10.08.2014 - Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde (NASA) hat zusammen mit der US-Marine eine Bergung der neuen Kapsel Orion, so wie wie sie bei nach Orions Erstflug, der Mission EFT-1, erfolgen soll, durchgeführt. Der Test diente der Überprüfung der Abläufe bei der Bergung und dem Training des Bergungsteams.
Wenn die auch als MPCV bezeichnete neue NASA-Raumkapsel Orion im pazifischen Ozean zum ersten mal gewassert ist, ist ihre Mission EFT-1 beendet. Die Arbeit des Bergungsteams erreicht dann seinen Höhepunkt. Aufgabe ist es, die Kapsel aus dem Ozean auf ein Schiff zu befördern. Von diesem kann die Kapsel leicht in den nächsten Hafen und von dort zu dem Kennedy Space Center transportiert werden, wo eine Vorbereitung auf den nächsten Flug möglich ist. Abläufe, Ausrüstung und Team wurden bei dem URT-2 (Underway Recovery Test 2) genannten Test vom 1. bis 4. August 2014 geprüft. Beteiligt waren neben der NASA und Lockheed Martin, dem Hersteller der Kapsel, auch die US-Navy und das Human Space Flight Support Flight Detatchment 3, eine Organisation des US-Verteidigungsministeriums zur Unterstützung bemannter Raumflüge.

Für den Test wurde zuerst ein Testartikel der Orion-Kapsel auf der USS Anchorage, ein Schiff der US-Navy, verstaut. Auf offener See, vor der Küste von San Diego, wurde dann nach einer Stelle gesucht, die für den Test geeignete Bedingungen aufweist. Der Testartikel, die obere Verkleidung der Kapsel und die Fallschirme wurden daraufhin zu Wasser gelassen und die Bergung dieser Komponenten durchgeführt. Dabei zogen zwei Schlauchboote den Testartikel in ein mit Wasser gefülltes Deck der USS Anchorage. Danach wurde die Kapsel mit einer speziellen Halterung fixiert, bevor man das Wasser herausließ. Die Verkleidung und die Fallschirme wurden zu den Seiten des Schiffes transportiert, von wo aus sie mit einem Kran auf das Oberdeck gehoben wurden.

Bei URT-2 wurde neue Ausrüstung, wie z.B. ein Airbag-System für die Halterung des Testartikels und ein druckverteilender Ring um den Testartikel herum, getestet. Ihr Leistung wird untersucht, um die jeweils besten Lösungen zu finden. Bei URT-3 im September 2014 sollen diese dann zum Einsatz kommen, um zu bestimmen, wo deren Grenzen liegen und wie gut sie für die Bergung bei EFT-1 geeignet sind. URT-2 verlief anders als URT-1 im Februar, bei dem widrige Bedingungen dazu geführt hatten, dass man nicht alle Ziele erfüllen konnte, erfolgreich. Gemeinsames Ziel aller Bergungstests ist es, die NASA in die Lage zu versetzen, die Orion-Kapsel unter allen Bedingungen sicher bergen zu können. Damit das gelingen kann, muss das Bergungsteam verstehen, was bei verschiedenen Bedingungen zu tun ist.

Aktuellen Planungen zufolge soll es im Dezember 2014 dann soweit sein: Orion startet auf einer Rakete des Typs Delta IV Heavy zur Mission EFT-1. Dieser Flug beinhaltet zwei Erdumrundungen, dabei wird sich Orion bis zu 5.500 km von der Erde entfernen, und auf über 32.000 km/h beschleunigt. Solche Entfernung und Geschwindigkeit wurde von keinem praktisch oder theoretisch bemannbaren US-Raumschiff seit 1972 erreicht.

Auf dem Flug sollen der Strahlungsschutz, der Hitzeschild, die Avionik, die Fallschirme und das Abwerfen von Verkleidungen und des Rettungssystems getestet werden. Der nächste Testflug im Dezember 2017, EM-1 für Exploration Mission 1 genannt, wird der Erstflug der neuen Space Launch Systems (SLS) genannten Trägerrakete sein, und ein unbemanntes MPCV, das mit dem neuen, auf dem ATV basierenden europäischen Servicemodul ausgerüstet sein soll, um den Mond führen.

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(Autor: Martin Knipfer - Quelle: NASA, Fox 5 San Diego)


» Auf der Suche nach dem Budgetraumschiff
28.07.2014 - Nach Ausmusterung der US-Space Shuttle führt der einzige Weg für Menschen ins All über Russland und seine Sojus-Kapseln auf Sojus-Raketen. Dieser Zustand ist allerdings in mehr als nur einer Hinsicht unbefriedigend.
Der bemannte Zugang zum All
Die Sojus-Raumschiffe zwar recht zuverlässig, basieren jedoch auf einer jahrzehntealten Entwicklung, die keine großen Innovationssprünge mehr zulässt, trotz gradueller Entwicklungen wie der Digitalisierung der Bordelektronik, die u.A. den schnellen Pfad ermöglicht, der den Raumfahrern einen tagelangen Aufenthalt in der beengten Kapsel erspart. Das zeigt bereits eines der Defizite dieses Fahrzeugs auf. Der höchst begrenzte Platz macht den Flug für die Passagiere unbequem, viel entscheidender ist aber die ebenfalls sehr limitierte Zuladung, die sich bei Sojus-Starts auf rund maximal drei Tonnen beschränkt.

Zudem bedingt das derzeitige technische Quasimonopol Russlands bei bemannten Starts eine starke Abhängigkeit aller Raumfahrtnationen vom Partner Russland, ein politisch umstrittener Sachverhalt. Das zeigte sich erst jüngst in Form der eigentlich als sicher verstandenen Betriebsverlängerung der ISS nach 2020, die von der russischen Führung im Zuge politischer Konflikte mit westlichen Staaten nicht bestätigt wurde.

Generell ist das Vorhandensein mehrerer Alternativen bei jeder technischen Prozedur zu begrüßen. Die NASA sieht das ähnlich, weshalb sie im Rahmen des Commercial Crew Programms nach alternativen Startfähigkeiten für Astronauten sucht, die von Unternehmen aus der freien (US)-Wirtschaft beigesteuert werden soll.

Das Kalkül: Während private Konzerne als Subunternehmer der NASA den Transport in niedrige Erdumlaufbahnen übernehmen, konzentriert sich die NASA auf ihre neue Schwerlastrakete SLS mit dem Raumfahrzeug Orion für Flüge in den tiefen Raum. 2017 soll der private Charterflugbetrieb beginnen.

Die verschiedenen Entwicklungsansätze nehmen merkbar Fahrt auf und Form an:

Dragon zum Zweiten
Der Raumfahrtkonzern SpaceX, Entwickler der Dragon-Transporter, die bereits unbemannte Versorgungsflüge zur ISS leisten, ist dabei, Dagon für den bemannten Flug weiterzuentwickeln. Bislang wassern Dragon-Frachter nach dem Wiedereintritt unbemannt.

Die neue Raumkapsel selbst wird nach dem Willen von SpaceX mit den Astronauten landen, und zwar an fast jedem beliebigen Ort, und danach für weitere Flüge verwendet werden können. Erreicht werden soll diese Flexibilität durch eine Abkehr von klassischen Landemodellen mit Fallschirmen oder einer Wasserung. Die V2 soll durch eigene Bremstriebwerke zu einem kontrollierten Abstieg befähigt werden. Diese Bremstriebwerke stellen ein Highlight des neuen Konzepts dar.

Die sogenannten Super Draco-Triebwerke, von denen die V2 je zwei paarweise angeordnete Einheiten besitzt, was eine Redundanz bei Ausfall ergibt, entwickeln einen Schub von über 71.100 Newton. Die Brennkammern der Triebwerke sollen im Direct-Metal-Laser-Sintering-Verfahren gefertigt werden.

Die Nutzung von 3D-Druck zum Aufbau von Komponenten und Produkten zur Verwendung im Raumfahrtbereich, darunter sowohl Nahrungsmittel als auch vitale Bauteile, erfährt bereits seit Längerem von verschiedener Seite eine angeregte Evaluierung. Das Verfahren könnte dafür sorgen, dass Platz im Raum, ergo Platz in der Nutzlast, als auch als Resultat hiervon bares Geld gespart wird. Der Einsatz von 3D-Druck zum Aufbau von Raketentriebwerken würde einen deutlichen Einschnitt in der Fertigung von Raumfahrtkomponenten markieren.

V2 soll mit ihren Brems- und Abstiegstriebwerken nahezu überall auf der Erde mit der Präzision eines Helikopters landen können. Zeigen sich während der Landung Fehlfunktionen oder Anomalien der Triebwerke, kann V2 auch mittels für den Notfall mitgeführter Fallschirme landen.

Ähnlich will SpaceX mit der Trägerrakete Trägerrakete Falcon 9 verfahren. Eine ihrer Stufen soll ebenfalls durch eigene Triebwerke gebremst zur Erde zurückkehren und wiederverwendet werden (Vertical-Takeoff-Vertical-Landing, VTVL). An diesem Konzept arbeitet SpaceX bereits seit gut zwei Jahren. So diente die experimentelle Konstruktion Grasshopper als Testumgebung zur Erprobung des kontrollierten Wiederabstiegs.

Die rund 34 Meter hohe Grasshopper besteht aus einem Tank und einem Raketentriebwerk und absolvierte zwischen September 2012 und März 2013 insgesamt drei Flüge, bei denen Aufstiegshöhe und Dauer beständig gesteigert wurden, von 1,8 Metern und drei Sekunden bis 80 Meter. Bei einem weiteren Flug einen Monat später wurden bereits 250 Meter Höhe erreicht. Ein Flug im August demonstrierte die Fähigkeit des Seitwärtsflugs. Bei einer Aufstiegshöhe von 250 und einem Seitwärtsflug von 100 Metern gelang die sichere Landung.

Aus dieser Entwicklung ging schließlich der Nachfolgetyp der bisherigen Falcon 9 von SpaceX hervor, deren erste Stufe nun Falcon 9 Reusable, kurz F9R genannt wird und nach einer Reihe von Tests im Rahmen normaler Satellitenstarts irgendwann rückkehrfähig sein soll. Die weiterentwickelte Version der Falcon 9 wird mit dem neuen Triebwerkstyp Merlin 1D bestückt, der Nachfolger der Merlin 1C erzeugt mehr Schub.

Die neun Triebwerke der verbesserten F9 sind zudem anders angeordnet: Statt in drei Reihen à drei Triebwerken bilden acht Merlin-1D-Triebwerke einen Kreis um ein neuntes. Außerdem ist die F9R größer, nimmt mehr Treibstoff auf und transportiert schwerere Nutzlasten. Zukünftige Versionen der F9 sollen mit schwenkbaren Flügeln ausgestattet werden, die die Rückkehrstufe präziser zum Landeplatz navigieren lassen sollen, ein von Marschflugkörpern bekanntes Konzept, ferner sollen die Füße, auf denen die Rakete startet und landet einziehbar ausgeführt werden.

Motiviert werden die innovativen Ansätze von SpaceX nicht zuletzt vom Wunsch nach Kostenreduktion, wie SpaceX-Chef Elon Musk bei der Vorstellung der V2 ausführte: „Solange wir weiterhin Raketen und Raumschiffe wegwerfen, werden wir nie echten Zugang zum Weltraum haben. Es wird immer unglaublich teuer sein.“

Die V2 soll erstmals 2016 fliegen. Wie das ausgemusterte Space Shuttle der NASA bietet die V2 Platz für sieben Raumfahrer. Sie soll autonom wie die heutigen Frachtschiffe oder bedarfsweise in manueller Steuerung an der ISS andocken. Die Bedienung der Bordfunktionen erfolgt über moderne Touchscreens auf den Panels über den Sitzen der Piloten, die das Schiff mittels einer Art Joystick steuern können. Vitale Funktionen sind allerdings auch weiterhin über physische Bedienelemente regulierbar.

Boeing fliegt zur ISS
Neben SpaceX arbeiten noch weitere Unternehmen an der Entwicklung bemannter Raumfahrzeuge, die sich vom klassischen Einweg-Raumschiff lösen. So entwickelt Boeing das Crew Space Transportation-100 alias CST-100. Dieses ebenfalls bis zu 10x wiederverwendbare Raumschiff soll zunächst auf der Atlas V der United Launch Alliance, später auch auf der Falcon 9 und der Delta IV starten und ebenfalls bis zu sieben Astronauten oder eine kleinere Crew und zusätzliche Nutzlast in eine niedrige Erdumlaufbahn transportieren.

Die schon seit Gemini-Tagen und auch bei SpaceX V2 praktizierte Trennung zwischen Crew- und Servicemodul kommt auch hier zum Zuge. Der Flug mit dem CST-100 könnte deutlich komfortabler als heutige Raketenstarts verlaufen. Die Astronauten, von denen vier im unteren Teil und drei eine Reihe darüber sitzen, sollen über durchgängiges drahtloses Internet, sowie moderne, tabletähnliche Bordcomputer verfügen und auf schockgedämpften Sitzen ähnlich wie bei Sojus-Kapseln die Landung erleben. Ebenfalls ähnlich zur Sojus ist das Raumangebot im etwa 4,5 Meter durchmessenden kegelförmigen Mannschaftsmodul nicht gerade üppig, ein Umstand, der jedoch angesichts des beim CST-100 höchst wahrscheinlich zum Einsatz kommenden schnellen Anflugpfad weniger ins Gewicht fallen dürfte.

Im Servicemodul, das wie das von Apollo (bei anderen Dimensionen) in eine Mittel- und sechs Außensektionen unterteilt ist, befinden sich die Treibstofftanks. Die vier RS-88 Triebwerke des Moduls sollen Bahnänderungen im Orbit erlauben und das Raumschiff im Falle eines Problems mit der Rakete nach dem Start aus dem Gefahrenbereich befördern, auf eine separate Rettungsrakete wird verzichtet.

CST-100 ist für eine autonome Flugdauer von bis zu 60 Stunden ausgelegt und soll bis zu 210 Tage angedockt an eine Raumstation verweilen können. Bei der Rückkehr wird CST-100 zunächst durch Fallschirme abgebremst, die Landung erfolgt auf ausgetrockneten Salzseen oder im Wasser und soll durch Airbags zusätzlich abgefedert werden. Somit kommt bei Boeings Konzept ein im Vergleich mit SpaceX ambitionierter V2 ein eher klassischer Rückkehrmodus zum Einsatz.

Traumschiff der Sterne
Ein weiteres derzeit in Entwicklung befindliches und im Rahmen des NASA Commercial Crew Programs finanziell gefördertes Raumfahrzeug ist der Dream Chaser, ein Raumgleiter für bis zu sieben Astronauten, dessen Entwicklung ursprünglich von SpaceDev begonnen worden ist, welche zwischenzeitlich von der Sierra Nevada Corporation übernommen wurde.

Dream Chaser soll eine Länge von neun und eine Spannweite von sieben Metern haben und auf einer modifizierten Atlas V starten. Die Entwicklung geht bis in die 80er Jahre zurück. Als Zubringer für die damals geplante US-Raumstation Freedom war ein sowjetischer Entwurf eines Raumgleiters von Anfang der 1980er Jahre (BOR) angedacht gewesen.

Erste erfolgreiche Triebwerkstests und die Erprobung der Gleitflugphase vor der Landung mit einem Modell des Raumschiffs im Maßstab 1:7 erfolgten bereits 2010. Von Mai-August 2013 erfolgten erste Rolltests mit einem Testgerät in Originalgröße im Dryden Flight Research Center. Bei einer Erprobung der Landefähigkeit, dem Abwurf des Geräts aus einem Helikopter mit anschließender Gleitflugphase schlitterte Dream Chaser jedoch nach dem Aufsetzen über die Landebahn, da das linke Fahrwerk nicht ausfuhr.

Für den 1. November 2016 ist ein erster eintägiger und unbemannter Testflug von Cape Canaveral, Florida geplant, der erste bemannte Test mit einem SNC- und einem NASA-Astronauten inkl. Kopplung mit der ISS soll 2017 stattfinden. Ähnlich wie das Space Shuttle landet Dream Chaser wie ein Flugzeug horizontal.

Das bemannte ATV
Seit einigen Jahren fliegt der unbemannte europäische Frachter ATV (Automated Transfer Vehicle) Versorgungsgüter und Treibstoff zur ISS. Der autonome Frachter, von dem bis jetzt vier Modelle die ISS anflogen, nähert sich der Station voll automatisch und dockt im Normalfall ohne Einsatz des Canadarm-Roboterarms der Station an. ATV, dessen letzte Ausführung in wenigen Tagen zur ISS aufbricht, transportiert bis zu 6,6 Tonnen Nutzlast und verfügt über eine unter Druck stehende Sektion im vorderen Teil des Frachtschiffs, die von den ISS-Astronauten in der Zeit seines Dockings gern als zusätzlicher Aufenthaltsraum genutzt wird.

ATV stellt ein Spitzenprodukt europäischer Raumfahrttechnik dar und wäre ohne Weiteres für die Weiterentwicklung zu einem für bemannte Flüge geeigneten Schiff in Frage gekommen, berichtet Volker Schmid, Leiter der Fachgruppe ISS beim DLR im Gespräch mit dem Technikbranchendienst golem.de . Technisch sei eine modulare Fortentwicklung für den bemannten Flug kein Problem. Die Überlegungen Mitte der 90er Jahre scheiterten jedoch am fehlenden Konsens der ESA-Mitglieder über die Finanzierung zur Errichtung einer zusätzlichen Startrampe am Startkomplex Kourou, sowie der hierfür nötigen Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ariane-Trägerrakete.

In Anbetracht der heutigen Probleme, eine funktionale Alternative zum russischen Sojus zu bauen, und mit Blick auf die beispiellos erfolgreiche Karriere des ATV, dessen Performance auch bei der NASA auf wohlwollende Aufmerksamkeit stößt, erscheint diese Entscheidung der europäischen Raumfahrtnationen kurzsichtig und unüberlegt. Die Chance auf einen europäischen bemannten Zugang zum All, aufbauend auf einem funktionierenden Konzept und somit ohne exzessive Neuentwicklungsinvestitionen, wurde zugunsten bürokratischer Etatstreitigkeiten leichtfertig vergeben.

Aufwendig und gefährlich?
Etablierte Akteure im Raumfahrtsektor sehen den Versuch zur Einführung wiederverwendbarer Raumschiffe mit Skepsis. Zu unsicher, zu teuer, zu wenig Routine, bringt es Dan Dumbacher, ein ehemaliger hochrangiger NASA-Mitarbeiter auf den Punkt. Dabei hatte die NASA mit den Space Shuttles selbst das ausgedehnteste Raumfahrtprogramm mit wiederverwendbaren Orbitern.

Die ausufernden Kosten, die durch die aufwendigen Wartungsprozeduren und die Komplexität der Maschine mit über einer Million Einzelkomponenten verursacht wurden, sind hinlänglich bekannt: Statt dem ursprünglich projektierten Nutzlastpreis von 200$ pro kg fand man sich schließlich bei buchstäblich astronomischen 16.000$ je kg.

Das Konzept wiederverwendbarer Raumschiffe wurde jedoch auch abseits des Space Shuttles bereits seit den 60er Jahren verfolgt, etwa vom US-Luft- und Raumfahrtkonzern McDonnell Douglas. Mitte der 90er Jahre nahm man dort im Auftrag des US-Verteidigungsministeriums, sowie der NASA die Arbeit an wiederverwendbaren Raketen wieder auf und baute den Delta Clipper Experimental (DCX).

Diese verkleinerte Version einer einstufigen und wiederverwendbaren Rakete flog am 18. August 1993 zum ersten Mal und demonstrierte die Fähigkeit einer Rakete zum kontrollierten Start, Wiederabstieg und Landung in insgesamt acht Flügen bis 1995, der Längste dauerte rund zwei Minuten.

Nach 1995 übernahm die NASA die Entwicklung und führte mit dem weiterentwickelten Delta Clipper Experimental Advanced (DCXA) weitere vier Testflüge durch, bei denen das Fluggerät in eine Höhe von 3.100 Metern aufstieg. Nachdem der DCXA beim letzten Flug wegen eines nicht ausgefahrenen Standbeins nach der Landung umkippte, Feuer fing und verbrannte, stellte die NASA die weitere Entwicklung ein.

Die Idee des DCXA lebte weiter. Mitarbeiter und Knowhow gingen schließlich im privaten Raumfahrtunternehmen Blue Origin von Amazon-Gründer Jeff Bezos auf, das das Raumschiff New Shepard entwickelte, letztlich eine Weiterentwicklung des DCXA. Ein einziger erfolgreicher Testflug im Frühjahr 2011 zeigte, dass das Raumschiff fliegen konnte. Bei einem weiteren Test im August 2011 wurde der Prototyp allerdings zerstört.

Die NASA jedoch nahm von da an die bekannte kritische Position zu wiederverwendbaren Raumschiffen ein, die sich im Weiteren substanziell aus den Erfahrungen beim Betrieb des Space Shuttles speiste. Man hatte beabsichtigt die Triebwerke des Orbiters auf 55 Flügen einzusetzen, man habe die Feststoffbooster aus dem Meer gefischt, gereinigt und inspiziert. Das ganze sei unglaublich teuer gewesen und stünde in keinem sinnvollen Verhältnis zum Nutzen.

Hier kann auch getrost von einem aus der Not geborenen Vorgehen ausgegangen werden, waren doch die Komponenten der Shuttles zunehmend schwieriger zu beschaffen. Außerdem fehlte die Routine: Raketen starten im Vergleich zu Flugzeugen zu selten, um verlässliche Erkenntnisse über Wartungsintervalle und mögliche Fehlerquellen erlangen zu können. Zwei Totalverluste von Space Shuttles, bei denen insgesamt 14 Menschen ums Leben kamen, legen trauriges Zeugnis von falschen Annahmen ab. Zumindest eins der beiden Unglücke lässt sich mit der fehlenden Erfahrung mit den Eigenschaften der verwendeten Materialien in Zusammenhang bringen.

Die französische Raumfahrtagentur CNES bringt einen weiteren problematischen Aspekt ins Gespräch, die Effizienz. Wiederverwendbare Raumschiffe benötigten eine eigene Start- und Landevorrichtung, etwa Stahlfüße wie bei der V2, sowie womöglich eigene Bremstriebwerke, die wiederum Treibstoff benötigen, erläutert Christophe Bonnal von der CNES. Die somit erzeugte Gewichtszunahme führe wiederum zu einem um ca. 25-30% gestiegenen Treibstoffbedarf. Am Ende gehe diese Spirale auf Kosten der Nutzlast, die sich ohnehin schon im niedrigen einstelligen Prozentbereich des Gewichts des Raumfahrzeugs bewege.

Eine Machbarkeitsstudie von CNES und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos zu einer wiederverwendbaren Version der Ariane, bei der wiederverwendbare flüssigtreibstoffgespeiste Zusatzraketen statt Feststoffboostern verwendet werden sollten, scheint das Problem zu bestätigen. Anfangs seien die Booster Zylinder mit einem Triebwerk und kleinen Flügeln gewesen. Drei Jahre später seien daraus Gebilde von der Größe eines Airbus mit je vier Triebwerken geworden, so Bonnal.

Und auch er hegt weitere Sicherheitsbedenken: Um die Landung einer Abstiegsstufe zu ermöglichen, werde eine spezielle Infrastruktur am Boden benötigt, die an heutigen Startplätzen womöglich nur mit Schwierigkeiten realisiert werden könne. Er verweist hier beispielhaft auf den Startkomplex Kourou im französischen Überseedepartement Französisch-Guayana.

Letzterer Einwand ist schnell als latente Besorgnis etablierter kommerzieller Startanbieter um möglicherweise gefährdete Marktanteile zu erkennen. Die Neueinsteiger mit ihren innovativen Konzepten setzen ohnehin nur teilweise auf die Nutzung bestehender Infrastrukturen, vor allem beim Start und den verwendeten Raketen.

Wenn die Landung etwa auf konventionellen Rollfeldern erfolgen kann, oder ähnlich wie bei der Sojus weiterhin bestimmte zur Landung geeignete Bodenareale oder eine Wasserung zum Zuge kommen, kann daraus kein signifikantes Defizit des wiederverwendbaren Ansatzes gefolgert werden, schließlich ist mit keinem Wort gesagt, dass die Evolution der Trägersysteme die bisherige Geschäftsgrundlage heutiger Marktteilnehmer berücksichtigen muss.

Anders verhält es sich mit dem angeführten Nutzlastparadigma. Dass hier eine staatliche Agentur die Ökonomie als Argumentation ins Feld führt, überrascht zumindest etwas. Schließlich ist eben die angestrebte Kostenersparnis die Triebfeder der Newcomer.

Andererseits haben die etablierten Agenturen wie NASA und ESA einige Jahrzehnte mehr praktische Erfahrung sammeln können. Welche Position schlussendlich zutrifft und wie die Zukunft der bemannten Starts tatsächlich aussieht, wird wohl erst in ein paar Jahren der Blick auf die Bilanzen der verschiedenen Konsortien zeigen.


(Autor: Roman van Genabith - Quelle: Boeing, CNES, ESA, Golem, NASA, Raumfahrer.net, SNC, SpaceX)


» Im fünften Anlauf drei Air Force-Satelliten gestartet
29.07.2014 - Nach vier vergeblichen Startversuchen ist es nun gelungen. Das US Air Force Space Command (AFSPC) hat am 29. Juli 2014 um 01:28 Uhr MESZ (Ortszeit Florida 28. Juli, 07:28 p.m.) zwei GSSAP-Satelliten (Geosynchronous Space Situational Awareness Program) zur Überwachung des geostationären Orbits und den Kleinsatelliten ANGELS (Automated Navigation and Guidance Experiment for Local Space) in den Weltraum gebracht. Die Mission läuft unter dem Kürzel AFSPC-04.
Hätte es im Vorfeld nicht vier Startverschiebungen gegeben, einmal betankungstechnisch bedingt und dreimal den widrigen Wetterbedingungen während der jeweiligen Startfenster geschuldet, könnte man den Start unter der Rubrik „business as usual“ vermerken. So aber hatte er etwas Besonderes. Eine Großrakete in kürzester Zeit fünfmal startklar zu machen, ist auch für die Bedienungsmannschaften keine Routine und macht den nächsten Startversuch noch spannender.

Nun ist der Start aber gelungen, auch wenn es noch Verzögerungen bis kurz vor Ende des Startfensters (00:43 bis 01:48 Uhr) gab. Eine Delta IV Medium+ (4,2) - die Konfiguration mit der kleineren, vier Meter durchmessenenden Nutzlastspitze und zwei Boostern - brachte vom Startkomplex 37 der Cape Canaveral Air Force Station aus die beiden ersten von vier neuen US-Satelliten zur Überwachung von Satellitenaktivitäten in den geostationären Orbit. An Bord war auch ein Kleinsatellit für automatisierte Navigations- und Steuerungsexperimente. Der Start selbst verlief offensichtlich ohne Probleme. Rund viereinhalb Minuten nach dem Abheben wurde die Nutzlastverkleidung abgeworfen. Weiter geht die Berichterstattung bei US Air Force-Nutzlasten üblicherweise nicht. Die Delta IV bringt die Satelliten direkt in eine geostationäre Umlaufbahn. Bis zum Aussetzen der beiden GSSAP-Satelliten dauert es daher etwa sechs Stunden. Dies war der 27. Start einer Delta IV und der 33. Start der United Launch Alliance (ULA) für die US Air Force. Erstmals wurde auf einer Delta IV der Nutzlastadapter ESPA genutzt (E steht für Evolved Expendable Launch Vehicle, SPA für Secondary Payload Adapter).

Die beiden GSSAP-Satelliten sind vergleichsweise klein und passen nebeneinander auf die Nutzlastspitze. Naturgemäß halten sich Hersteller (Orbital Science Corporation) und Auftraggeber mit technischen Daten zu militärischen Satelliten zurück. Ausgehend von der maximalen Raketennutzlastkapazität schätzt NASASpaceflight ihre Masse auf je rund eine Tonne. Bei der Aufgabenbeschreibung betont die ULA den Sicherheitsaspekt. Die GSSAP-Satelliten zählen zum Weltraumüberwachungs-Netzwerk (SSN Space Surveillance Network) des US Stategic Command. Von ihren geostationären Positionen aus überwachen sie ohne wetterbedingte oder atmosphärische Störungen unterbrechungsfrei alle Satellitenaktivitäten im geostationären Erdorbit. Sie werden der US Air Force einzigartig genaue Bahndaten der dortigen Objekte liefern. Das soll unter anderem der künftigen Sicherheit im Weltraum dienen.

Der ANGELS-Satellit ist eine Art Experimentierplattform und wird vom Air Force Research Laboratory (AFRL) Space Vehicles Directorate betrieben. Mit ihm sollen in der auf ein Jahr angesetzten Missionsdauer neben innovativer Technik auch neue Satellitenbetriebsmethoden getestet werden. Die Masse schätzt NASASpaceflight auf 70 Kilogramm. An Bord befindet sich ein Space Situational Awareness-Sensor zum Erfassen, Verfolgen und Einordnen von Weltraumobjekten. Über dem geostationären Orbit wird ANGELS im Umfeld der als Zielobjekt dienenden zweiten Delta-IV-Stufe neue Manövrierkonzepte testen. An Bord befinden sich genaueste Beschleunigungsmesser und ein GPS-System für innovative Navigationsanwendungen. Ein experimentelles Sicherheitssystem soll seine Leistungsfähigkeit bei der Verringerung von Kollisionswahrscheinlichkeiten unter Beweis stellen.

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  • Delta IV mit AFSPC-04
    (Autor:
    Roland Rischer - Quelle: ULA, NASASpaceflight, Raumcon)


    » Rosettas Komet zeigt Anzeichen für Aktivität
    31.07.2014 - Am 6. August 2014 wird die Raumsonde Rosetta in eine Umlaufbahn um dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko eintreten. Heute veröffentlichte Aufnahmen zeigen deutliche Anzeichen dafür, dass der Kern des Kometen von einer Koma - einer Hülle aus Gas und Staub - umhüllt ist.
    Kometen sind Überreste aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems, welche sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle’ bezeichneten Objekte fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten - dies entspricht in etwa 750 Millionen Kilometern - nähert, setzt eine Verwandlung ein.

    Aufgrund der steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns - in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak - und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein "Schweif", welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

    Allerdings sind die dabei ablaufenden Prozesse längst noch nicht bis ins letzte Detail verstanden. Welche Faktoren setzen diesen Ausstoß von Gas und Staub in Gang? Wie entwickelt sich die Aktivität? Und welche Prozesse auf der Oberfläche und im Inneren des Kometenkerns spielen dabei welche Rolle?

    "Details kometarer Aktivität sind bisher kaum verstanden", so der Kometenforscher Dr. Ekkehard Kührt vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof.

    Antworten auf diese Fragen erhoffen sich die Planetenforscher durch die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta, welche am 6. August 2014 in einen Orbit um den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als "67P" abgekürzt) eintreten und diesen anschließend bis voraussichtlich zum Ende des Jahres 2015 auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem ’begleiten’ und mit einer Vielzahl von Instrumenten untersuchen soll. Elf Instrumente befinden sich direkt auf der Kometensonde, weitere zehn auf dem von Rosetta mitgeführten und im November 2014 zum Einsatz kommenden Kometenlander Philae. Eines der Ziele der Mission, so die beteiligten Wissenschaftler, besteht darin, durch die zu gewinnenden Daten ein noch besseres Verständnis über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu erlangen.

    Der Komet bildet eine Koma aus

    Aktuell befindet sich 67P noch in einer Entfernung von 544 Millionen Kilometern zur Sonne. Die Rosetta-Mission bietet den Planetenforschern somit auch die bisher einzigartige Möglichkeit, alle Phasen der einsetzenden Kometenaktivität aus der unmittelbaren Nähe zu beobachten und zu analysieren. Bereits Ende April 2014 konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dabei auf den Aufnahmen der OSIRIS-Kamera - der vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelten und betriebenen Hauptkamera an Bord von Rosetta - bei 67P die Anzeichen einer sich entwickelnden Koma entdecken (Raumfahrer.net berichtete).

    Auf einer am heutigen Tag veröffentlichten aktuellen Aufnahme füllt diese Koma den gesamten, 150 x 150 Kilometer umfassenden Blickwinkel der Weitwinkel-Kamera (kurz "WAC") von OSIRIS aus. Diese Aufnahme zeigt jedoch höchstwahrscheinlich nur den inneren Bereich der Koma, in dem die Teilchendichten am höchsten ausfällt. Die beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, dass die vollständige Koma gegenwärtig bereits über eine deutlich größere Ausdehnung verfügt.

    "Obwohl es sich widersprüchlich anhört, ist es schwieriger die Koma des Kometen aus der Nähe abzubilden als aus großer Entfernung", erklärt Dr. Holger Sierks vom MPS, der Leiter des OSIRIS-Teams. Ende April zeigten die OSIRIS-Aufnahmen zum Beispiel einen deutlichen Anstieg in der Staubfreisetzungsrate von 67P. Damals betrug der Abstand zwischen der Raumsonde und dem Kometen noch mehr als zwei Millionen Kilometer. Ein Pixel in den Bildern entsprach dabei im Bereich des Kometenkerns einer Fläche von 2.500 Quadratkilometern. Das Licht, welches alle in dieser Zone befindlichen Staubteilchen reflektierten, trug gemeinsam zu dem empfangenen Signal bei.

    Die aktuellen Bilder lösen den Kometen und seine Umgebung jetzt zwar deutlich besser auf, doch dadurch bedingt trägt zugleich auch eine viel kleinere Region, in der sich deutlich weniger Staubteilchen befinden, zu einem Pixel bei. Die entsprechende Aufnahme wurde am 25. Juli 2014 aus einer Entfernung von rund 3.000 Kilometern zu 67P angefertigt. Um das schwache reflektierte Licht der Staubpartikel abbilden zu können war eine Belichtungszeit von 330 Sekunden erforderlich.

    Eine weitere Herausforderung stellt zudem der helle Kometenkern dar, der seine Umgebung auf den Aufnahmen ’überstrahlt’. Die OSIRIS-Kamera ist zwar so konzipiert, dass das Instrument mit einer gesteuerten Überbelichtung im Bereich des Kerns umgehen kann - das Streulicht dieser starken Lichtquelle verursacht dabei allerdings Bildartefakte. In der aktuellen Aufnahme ist die blasse runde Struktur rechts vom Kometenkern ein solches Artefakt. Der zentrale Bereich des Bildes, welcher die Umgebung des Kerns wiedergibt, ist durch die Überbelichtung ’entstellt’.

    In den nächsten Wochen wird das OSIRIS-Team die Aktivität des Kometen auch weiterhin untersuchen. Hierzu müssen Beobachtungsdaten, welche aus verschiedenen Entfernungen und mit unterschiedlichen Belichtungszeiten aufgenommen wurden, zueinander in Beziehung gesetzt werden. Außerdem warten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler voller Spannung auf Daten von anderen Instrumenten, die Angaben zu den Gasen liefern sollen, welche die Staubteilchen von der Kometenoberfläche ins All befördern. Mögliche ’Kandidaten’ hierfür sind Wassermoleküle, Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid.

    Der Komet in höherer Auflösung

    Ebenfalls am heutigen Tag wurde eine weitere Aufnahme der Telekamera des OSIRIS-Experiments veröffentlicht. Dieses Foto der Kometenkerns wurde am 29. Juli aus einer Entfernung von 1.950 Kilometern angefertigt und erreicht eine Auflösung von 37 Metern pro Pixel. Hierbei tritt besonders die helle Region zutage, welche den ’Hals’ und den ’Körper’ des Kerns verbindet (Raumfahrer.net berichtete).

    Der Grund für den dort zu beobachtenden Helligkeitsunterschied zur restlichen Kometenoberfläche ist derzeit Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Diskussionen. Mögliche Ursachen hierfür, so erste Erklärungsansätze, reichen von Unterschieden in der chemisch-mineralogischen Zusammensetzung der auf der Oberfläche abgelagerten Materialien über unterschiedliche ’Korngrößen’ dieser Partikel bis hin zu topografischen Effekten.

    Außerdem lassen sich inzwischen - wenn auch immer noch in geringer Auflösung - immer mehr Details der Oberfläche erahnen. "Die Oberfläche sieht relativ rau aus, es bleibt abzuwarten, ob es sich um Einschlagskrater handelt oder um Strukturen, die sich aus der kometaren Aktivität ergeben", so Dr. Ekkehard Kührt, der als Mitarbeiter des OSIRIS-Teams an der Auswertung der Aufnahmen beteiligt ist.

    Zur Beantwortung dieser Frage sind noch deutlich höher aufgelöste Aufnahmen der Kometenoberfläche notwendig, deren Anfertigung allerdings bereits in wenigen Tagen möglich sein wird. Derzeit befindet sich Rosetta in einer Entfernung von mittlerweile weniger als 1.200 Kilometern zu der Oberfläche des Kometen. Die aktuelle Annäherungsgeschwindigkeit von Rosetta zu ihrem Ziel liegt gegenwärtig bei etwa 13 Kilometern pro Stunde.

    Bedingt durch diese stetige Annäherung erreichen auch die von der ESA inzwischen regelmäßig (Montag bis Freitag um jeweils 15:00 MESZ) veröffentlichten Aufnahmen der Navigationskamera von Rosetta eine immer höhere Auflösung. Diese Aufnahmen können Sie in der Rosetta-Bildgalerie sowie im Rosetta-Blog der ESA einsehen und auf Ihren Computer herunterladen. Vielleicht möchten Sie sich auch selbst an einer Nachbearbeitung dieser Aufnahmen versuchen?

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    (Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA, DLR)



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Mars Aktuell: Marsrover Opportunity stellt neuen Streckenrekord auf von Redaktion



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» Marsrover Opportunity stellt neuen Streckenrekord auf
30.07.2014 - Im Rahmen seiner Erkundungen am Westrand des Endeavour-Kraters hat der Marsrover Opportunity am 20. Juli 2014 die Marke von insgesamt 40 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern überschritten. Damit hat der Rover jetzt eine größere Strecke zurückgelegt als alle anderen Rover, welche bisher auf dem Mars oder auf dem Mond aktiv waren.
Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity ist seit mittlerweile mehr als zehn Jahren und sechs Monaten auf unserem Nachbarplaneten aktiv. Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, in denen der Rover eine Strecke von optimistisch veranschlagten etwa 700 bis bestenfalls 1.000 Metern zurücklegen sollte, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte, in deren Verlauf Opportunity jetzt einen neuen Rekord aufstellen konnte.

Im Rahmen einer Fahrt über eine Distanz von rund 100 Metern erhöhte sich am 20. Juli 2014, dem Missionstag Sol 3728, der ’Kilometerstand’ des Rovers auf einen Wert vom 40 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. Damit konnte Opportunity den bisherigen Rekordhalter für jenseits der Erde zurückgelegte Fahrten und die dabei überbrückten Distanzen, den sowjetische Mondrover Lunochod-2, von dessen bisherigen Spitzenposition verdrängen.

Lunochod-2 hat im Jahr 1973, so die aktuellsten Analysen russischer und amerikanischer Wissenschaftler von Aufnahmen des NASA-Mondorbiters Lunar Reconnaissance Orbiter, innerhalb von knapp fünf Monaten eine Gesamtdistanz von etwas mehr als 39 Kilometern auf der Mondoberfläche zurückgelegt. Selbst unter der Berücksichtigung von Fehlertoleranzen hat somit jetzt Opportunity den Titel "Am weitesten gefahrener Rover jenseits der Erde" inne.

"Opportunity ist weiter gefahren, als jeder andere Rover auf einer fremden Welt", so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. "Das ist besonders bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass Opportunity eigentlich nur einen Kilometer fahren sollte und gar nicht für derartig große Entfernungen ausgelegt ist. Entscheidend dabei ist aber nicht die zurückgelegte Strecke, sondern vielmehr die vielen Untersuchungen und Entdeckungen, die wir in dieser Zeit gemacht haben."

Forschungen und Fahrten in die südliche Richtung

Während der letzten Monate war Opportunity auch weiterhin mit der systematischen Untersuchung eines mit dem Namen "Solander Point" belegten Bereiches der Marsoberfläche beschäftigt. Hierbei handelt es sich um eine mehrere Kilometer lange und bis zu 60 Meter hohe Geländeformation am Westrand des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters (Raumfahrer.net berichtete).

Der Rover bewegte sich dabei an der westlichen, dem Krater abgewandten Hangseite des "Solander Point" kontinuierlich in die südliche Richtung. Zwischen den einzelnen Fahrten wurden in regelmäßigen räumlichen Abständen kurze Pausen eingelegt. Diese wurden genutzt, um das umliegende Gelände intensiv mit den verschiedenen Instrumenten zu analysieren und mit den Kamerasystemen abzubilden. Das Ziel dieser Untersuchungen war die Suche nach Tonmineralen, deren eindeutige Signaturen bereits vor einigen Jahren mit dem CRISM-Spektrometer des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in dieser Region nachgewiesen werden konnten.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.

Opportunity versucht sich an der Marathon-Distanz

Am 11. Juli 2014 erreichte Opportunity schließlich die Südspitze des "Solander Point" und begab sich in eine Ebene, welche "Solander Point" von dem noch weiter südlich gelegenen "Cape Tribulation" trennt. Beim Durchqueren dieser Ebene wurde dann auch am 20. Juli die 40-Kilometer-Marke überschritten. Seitdem erfolgten vier weitere Fahrten, in deren Rahmen der Rover insgesamt weitere rund 250 Meter zurücklegen konnte.

Die derzeitigen Planungen gehen dahin, dass Opportunity nach dem Erreichen der Basis des "Cape Tribulation" mit dessen ’Besteigung’ beginnt und dort seine Forschungen fortsetzt. Das dabei angepeilte Ziel ist ein kleines, mit dem Namen "Marathon Valley" belegtes Tal. Um dieses zu erreichen muss der Rover noch knappe zwei Kilometer zurücklegen, wodurch sich der Kilometerstand auf eine Wert von 42 Kilometern - dies entspricht in etwa der Länge eines Marathonlaufes - erhöhen würde.

Allerdings war dieser rein symbolische Wert von 42 Kilometern nicht ausschlaggebend für die Auswahl des neuen Ziels. Vielmehr soll dieses Tal erreicht werden, weil auch dort durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen detektiert wurden, welche sich dort auf engen Raum zu befinden scheinen. Außerdem sind an den Wänden des Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier eventuell ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die Energiesituation

Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers - und dieser kann trotz einiger ’Alterserscheinungen’ immer noch als gut bezeichnet werden - muss bei den Planungen der zukünftigen Aktivitäten jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

  • 22.07.2014: 0,676 kWh/Tag , Tau-Wert 0,771 , Lichtdurchlässigkeit 81,80 Prozent
  • 17.07.2014: 0,652 kWh/Tag , Tau-Wert 0,700 , Lichtdurchlässigkeit 85,40 Prozent
  • 08.07.2014: 0,735 kWh/Tag , Tau-Wert 0,738 , Lichtdurchlässigkeit 87,80 Prozent
  • 01.07.2014: 0,745 kWh/Tag , Tau-Wert 0,762 , Lichtdurchlässigkeit 87,20 Prozent
  • 24.06.2014: 0,743 kWh/Tag , Tau-Wert 0,652 , Lichtdurchlässigkeit 89,40 Prozent
  • 17.06.2014: 0,706 kWh/Tag , Tau-Wert 0,617 , Lichtdurchlässigkeit 86,40 Prozent
  • 11.06.2014: 0,660 kWh/Tag , Tau-Wert 0,868 , Lichtdurchlässigkeit 92,40 Prozent
  • 02.06.2014: 0,733 kWh/Tag , Tau-Wert 0,682 , Lichtdurchlässigkeit 90,80 Prozent
  • 27.05.2014: 0,764 kWh/Tag , Tau-Wert 0,613 , Lichtdurchlässigkeit 94,20 Prozent
  • 22.05.2014: 0,751 kWh/Tag , Tau-Wert 0,667 , Lichtdurchlässigkeit 95,50 Prozent
  • 13.05.2014: 0,761 kWh/Tag , Tau-Wert 0,621 , Lichtdurchlässigkeit 96,40 Prozent
  • 07.05.2014: 0,689 kWh/Tag , Tau-Wert 0,607 , Lichtdurchlässigkeit 91,60 Prozent
  • 30.04.2014: 0,624 kWh/Tag , Tau-Wert 0,540 , Lichtdurchlässigkeit 83,20 Prozent

Obwohl in den letzten Wochen der Bedeckungsgrad der Solarpaneele wieder zugenommen hat, steht dem Rover immer noch mehr als genügend Energie zur Verfügung, um seine Aktivitäten ohne energiebedingte Einschränkungen fortzusetzen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3738 seiner Mission, hat der Rover Opportunity rund 40.250 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 195.200 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des "Roten Planeten" aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JPL, The Planetary Society, Unmanned Spaceflight)



 

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Saturn Aktuell: Saturnmond Enceladus: 101 aktive Geysire von Redaktion



• Saturnmond Enceladus: 101 aktive Geysire «mehr» «online»
• Raumsonde Cassini beginnt Saturnumlauf Nummer 208 «mehr» «online»


» Saturnmond Enceladus: 101 aktive Geysire
01.08.2014 - Aktuelle Auswertungen von Daten der Raumsonde Cassini zeigen, dass sich in der Südpolregion des Mondes Enceladus 101 aktive Geysire befinden. Deren Quelle, so das Ergebnis dieser Forschungsarbeit, ist offenbar mehrere Dutzend Kilometer unterhalb der Oberfläche von Enceladus beheimatet, was die Existenz eines unterirdischen Ozeans auf diesem Mond bestätigt.
Bereits seit mehr als zehn Jahren befindet sich die Raumsonde Cassini in einer Umlaufbahn um den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems - den Saturn. Die von Cassini mitgeführten 12 wissenschaftlichen Instrumente liefern seitdem regelmäßig Daten und hochaufgelöste Bilder von der Planetenatmosphäre, dem Ringsystem und den vielfältigen Monden des Saturn, welche sowohl die interessierte Öffentlichkeit als auch die Fachwelt begeistern. Die Ziele der Cassini-Mission sind vielschichtig und oftmals miteinander verknüpft. Neben der Erforschung des Saturn und seines größten Mondes, dem etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, werden auch das Ringsystem des Planeten, dessen Magnetosphäre und die weiteren 61 derzeit bekannten Saturnmonde regelmäßig von den verschiedenen Instrumenten abgebildet und analysiert.

Eines dieser Untersuchungsobjekte ist der Mond Enceladus. Im Rahmen eines nahen Vorbeifluges an diesem Mond konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler am 14. Juli 2005 die Existenz einer extrem dünnen Atmosphäre um diesen Himmelskörper nachweisen. Mit einem mittleren Durchmesser von lediglich 504 Kilometern verfügt der sechstgrößte Mond des Saturn aber über eine viel zu geringe Masse, um diese Gaspartikel über einen längeren Zeitraum in seinem Gravitationsfeld festzuhalten. Die Gashülle müsste eigentlich bereits nach einer relativ kurzen Zeit in den Weltraum entweichen.

Die Tatsache, dass die so schon geringe Dichte der beobachteten Atmosphäre mit zunehmender Höhe stark abnimmt, wurde als ein Indiz dafür interpretiert, dass eine permanent aktive Quelle direkt auf oder unmittelbar unterhalb der Oberfläche des Eismondes für deren Existenz verantwortlich sein muss. Hierfür, so die Wissenschaftler im Jahr 2005, käme unter anderem ein geothermaler Hotspot in Frage, welcher durch vulkanische Aktivität gespeist wird. Aufgrund von Messdaten, welche mit verschiedenen Magnetometern, Spektrometern und einem Gerät zur Staubanalyse gewonnen werden konnten, wurde dieser Hotspot im Bereich der Südpolregion von Enceladus vermutet.

Kryovulkanismus

Am 27. November 2005 gelang den Wissenschaftlern der Cassini-Mission dann schließlich auch tatsächlich dessen direkter Nachweis. Auf den an diesem Tag im Gegenlicht angefertigten Enceladus-Aufnahmen der ISS-Kamera von Cassini waren eine Vielzahl von feinen ’Jets’ erkennbar, welche von der Südpolregion ausgingen und die sich bis zu etwa 490 Kilometern über dessen Oberfläche erstreckten. Als Ausgangspunkt für diese feinen Strahlen aus Wasserdampf und Eispartikeln konnten bei späteren dichten Vorbeiflügen an Enceladus vier nahezu parallel verlaufende Einschnitte in der Mondoberfläche ausgemacht werden, welche sich direkt über dem Südpol befinden (Raumfahrer.net berichtete). Diese "Tigerstreifen", so die Bezeichnung für diese Formationen, erstrecken sich über eine Länge von jeweils 130 Kilometern und erreichen eine Breite von bis zu zwei Kilometern. Die von der Mondoberfläche ausgehende ’Jets’ gelten mittlerweile als die hauptsächlichen Materiallieferanten für den E-Ring des Saturn.

Nicht gesichert war dagegen bisher die Ursache für diesen Kryovulkanismus. Manche Wissenschaftler stellten eine Verbindung zwischen den Geysiren und der gravitativ bedingten Gezeitenkraft her, welche der massereiche Saturn auf den in einer Entfernung von im Mittel lediglich etwa 238.000 Kilometer entfernt umlaufenden Mond ausübt. Laut dieser Theorie wird das Innere von Enceladus regelrecht ’durchgeknetet’, wobei die dabei auftretenden Reibungen eine Erwärmung verursachen, was letztendlich das Schmelzen von Eis und die Freigabe von Wasserdampf zur Folge hat.

Andere Theorien besagen, dass sich im Bereich der Tigerstreifen durch die Gezeitenwirkungen Öffnungen bilden, durch welche dann Wasser aus tieferen Regionen an die Oberfläche gelangen kann. Als Quelle für dieses Wasserreservoir dient dabei ein Salzwasserozean, welcher sich unter der Oberfläche von Enceladus befindet (Raumfahrer.net berichtete).

101 aktive Geysire

Ein von Dr. Carolyn C. Porco vom Space Science Institute in Boulder/Colorado - der für den Betrieb des ISS-Kameraexperiments an Bord von Cassini verantwortlichen Wissenschaftlerin - geleitetes Team hat jetzt die Daten ausgewertet, welche die Raumsonde in einem Zeitraum von über 6,5 Jahren von der Südpolregion des Mondes gesammelt hat. Im Rahmen dieser Arbeit konnte zunächst eine Karte erstellt werden, auf der die Ausgangsregionen von 101 individuellen Geysiren eingezeichnet sind. All diese aktiven Geysire, so die Planetenforscher, haben ihren Ursprung demzufolge direkt in einem der vier mit den Namen Damascus, Baghdad, Cairo und Alexandria Sulcus belegten Tigerstreifen.

Aus der Studie geht zudem hervor, dass sehr wahrscheinlich tatsächlich Wasser aus dem Inneren des Mondes bis an die Oberfläche aufsteigt und dort in Form von Wasserdampf und Eispartikeln in das umgebende Weltall entweicht. Der hierfür entscheidende Hinweis stammt von verschiedenen Spektrometern der Raumsonde Cassini, mit denen im Jahr 2010 die Oberflächentemperatur im Bereich des Südpols von Enceladus ermittelt wurde.

Bei der Auswertung dieser Daten stellte sich heraus, dass die kartierten Geysire durchweg von Bereichen ausgehen, an denen leicht erhöhte Umgebungstemperaturen herrschen. Die höchste Geysir-Aktivität ist dabei in den Regionen zu beobachten, wo auch die höchsten Oberflächentemperaturen zu messen sind. Diese "Hot Spots" verfügen allerdings lediglich über Durchmesser von maximal wenigen Dutzend Metern. Derartig eng begrenzte Bereiche lassen sich jedoch nicht durch eine von Gezeitenkräften verursachte Reibung erklären. Vielmehr ist davon auszugehen, dass sich der Ursprung der Geysire in größeren Tiefen befinden muss.

"Nachdem wir diese Ergebnisse in unseren Händen hielten, wurde uns klar, dass die Wärme nicht etwa die Geysire verursacht, sondern das vielmehr genau das Gegenteil der Fall ist", so Carolyn Porco. "Dies verriet uns auch, dass die Geysire kein Oberflächenphänomen darstellen, sondern dass sie eine viel tiefer liegende Quelle haben müssen."

Ein Ozean unter der Oberfläche

Bei jedem dichten Vorbeiflug an einem der Monde des Saturn wird die Flugbahn von Cassini zwar minimal, aber doch deutlich messbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale bemerkbar, welche Cassini während eines solchen Vorbeifluges konstant zur Erde aussendet. Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse eines Mondes und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den genauen inneren Aufbau des betreffenden Körpers getätigt werden.

Die Auswertung der Daten, welche bei drei dichten Enceladus-Vorbeiflügen bei Überflughöhen von weniger als 100 Kilometern in den Jahren 2010 und 2012 gewonnen wurden, haben erst kürzlich die bereits zuvor vermutete Existenz eines Ozeans unter der Oberfläche von Enceladus bestätigt. Dieser Ozean ist demzufolge unter einem 30 bis 40 Kilometer dicken Eispanzer verborgen und erstreckt sich vermutlich bis zum 50. Breitengrad unter der südlichen Hemisphäre von Enceladus - so die beteiligten Wissenschaftler in einer entsprechenden Publikation, welche am 4. April 2014 in der Fachzeitschrift "Science" veröffentlicht wurde.

Nach den Ergebnissen der Wissenschaftler um Carolyn Porco müssen ’Bruchlinien’ in der Eiskruste von Enceladus existieren, in denen flüssiges Wasser aus diesem Ozean bis an die Oberfläche aufsteigen kann. Dieser Ozean ist demzufolge von einer Schicht aus ’weichem’ Wassereis überdeckt, welches sich - bedingt durch Konvektion - bewegt. Diese Bewegungen haben auch Einflüsse über die darüber liegende Schicht aus tiefgefrorenem Eis, in der sich im Rahmen dieses Prozesses tiefe Risse und Spalten bilden.

Diese Spalten werden von dem Wasser aufgefüllt, welches auf diese Weise bis zur Oberfläche des Mondes vordringen kann. Aufgrund des Vakuums, welches auf der Oberfläche von Enceladus herrscht, verwandelt sich dieses in eine Mischung aus Wasserdampf und feinsten Tröpfchen aus Salzwasser, welche letztendlich zu Eiskristallen erstarren. Ein Teil des Wasserdampfes ’kondensiert’ zudem an den Öffnungen der Geysire und gibt dabei Wärmeenergie ab, was zur Bildung der beobachteten ’Hot Spots’ führt. Die Partikel, die es schaffen, das Gravitationsfeld des Enceladus zu verlassen, bilden dagegen die primäre Quelle für den E-Ring des Saturn.

Variierende Geysir-Aktivität ist abhängig von der Entfernung zum Saturn

Im Rahmen ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler auch die Veränderungen in der Menge der von den Geysiren freigegebenen Partikel. Dabei zeigte sich, dass diese von der Entfernung abhängig ist, in der sich Enceladus zum Saturn befindet. Enceladus umkreist den Saturn auf einer nur leicht elliptischen Umlaufbahn, welche in einer Entfernung zwischen 236.830 und 239.066 Kilometern zu dem Planeten verläuft. Für eine vollständige Umrundung wird dabei eine Zeitspanne von knapp 33 Stunden benötigt.

Die höchste Freisetzungsrate wurde immer dann beobachtet, wenn Enceladus den Punkt der größten Entfernung zum Saturn überschritten hatte. Dies deutet darauf hin, dass die vom Saturn ausgehenden Gezeitenkräfte die ’Ausdehnung’ der Spalten beeinflussen, durch welche das Wasser an die Oberfläche gelangt.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Rahmen von zwei Fachartikeln von Carolyn Porco et al. und Francis Nimmo et al. in der Zeitschrift "The Astronomical Journal" publiziert.

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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Fachartikel von Carolyn Porco et al.:

Fachartikel von Francis Nimmo et al.:


(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JPL, CICLOPS)


» Raumsonde Cassini beginnt Saturnumlauf Nummer 208
02.08.2014 - Am morgigen Tag beginnt die Raumsonde Cassini ihren mittlerweile 208. Umlauf um den Planeten Saturn. Den Höhepunkt dieses neuen Orbits bildet ein für den 21. August 2014 vorgesehener naher Vorbeiflug der Raumsonde an dem Saturnmond Titan. Hierbei soll unter anderem das RADAR-Instrument der Raumsonde einige der mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Titan-Seen untersuchen.
Am 3. August 2014 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 08:57 MESZ 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 2,85 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 208. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell weist die Flugbahn von Cassini dabei eine Inklination von 48,0 Grad auf.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Cassini, sind während dieses 32 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung "Rev 206" lautet, insgesamt 48 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 21. August vorgesehener naher Vorbeiflug an dem größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, dem 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, dar.

Zuerst im Fokus der Kamera: Das Wetter auf Saturn und Titan

Die erste Beobachtungssequenz der ISS-Kamera wird nur wenige Stunden nach dem Beginn des neuen Orbits den Saturn zum Ziel haben. Durch die Dokumentation von kleineren Sturmgebieten und markanten Wolkenformationen lassen sich speziell aus größeren Entfernungen Aussagen über die gegenwärtig in der Saturnatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen. In Kombination mit früheren und zukünftigen Beobachtungen dieser langfristig angelegten ’Sturmbeobachtungskampagne’ lässt sich durch derartige Aufnahmen die allgemeine ’Großwetterlage’ auf dem Saturn dokumentieren, welche sich aufgrund der Bewegung des Planeten um die Sonne und der dabei auftretenden Jahreszeiten in einem etwa 30 Jahre dauernden Rhythmus kontinuierlich verändert. Bis zum 15. August sind weitere zehn dieser jeweils nur wenige Minuten andauernden ’Wetterbeobachtungen’ vorgesehen. Mit der gleichen Zielsetzung ist für den 4. August eine Beobachtung des Titan vorgesehen, der sich zu diesem Zeitpunkt in einer Entfernung von etwa 3,81 Millionen Kilometern zu Cassini befinden wird.

Die kleineren Saturnmonde ...

Für den 12. August sind diverse "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 13. und am 15. August erfolgen.

Zwischen diesen Beobachtungen wird die ISS-Kamera am 13. und 14. August in einem Zeitraum von 13 Stunden mehrfach den kleinen, äußeren Saturnmond Tarvos abbilden, welcher sich dabei in einer Entfernung von rund 30,9 Millionen Kilometern zu Cassini befinden wird. In Kombination mit bereits zu früheren Zeitpunkten gewonnenen Beobachtungsdaten soll hierdurch die Ausrichtung von dessen Rotationsachse ermittelt werden. Außerdem sollen die neu anzufertigenden Aufnahmen, welche aufgrund der dabei gegebenen großen Entfernung allerdings keine Oberflächendetails enthüllen werden, dazu dienen, die Form und Gestalt dieses lediglich rund 15 Kilometer durchmessenden Mondes zu ermitteln.

... der Mond Titan

Ebenfalls noch am 13. August wird sich die Raumsonde dem Mond Titan im Rahmen eines nicht zielgerichteten Vorbeifluges bis auf eine Entfernung von 959.146 Kilometern annähern. Dieser "non-targeted encounter" soll genutzt werden, um erneut die dichte Atmosphäre dieses Mondes mit der ISS-Kamera abzubilden.

... und das Ringsystem

Im Anschluss an die Tarvos-Kampagne wird sich die ISS-Kamera dann zunächst auf das Ringsystem des Saturn konzentrieren. Am 14. August sollen dabei Teilbereiche von mehreren dünnen und nur sehr lichtschwachen Ringen abgebildet werden. Speziell handelt es sich dabei um Teile der Ringe "E" und "G". Der anscheinend hauptsächlich aus feinen Staubpartikeln bestehende G-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 (Raumfahrer.net berichtete).

Weitere Beobachtungen an diesen Tag haben die Monde Methone und Pallene zum Ziel. Hierbei sollen die in derer unmittelbaren Umgebung verlaufenden "Ringbögen" fotografisch dokumentiert werden. Diese ringähnlichen Strukturen bilden keinen geschlossenen Ring, sondern erstreckt sich lediglich über mehrere tausend Kilometer vor und hinter den beiden Monden. Sehr wahrscheinlich werden diese nur sehr lichtschwache Teil-Ringe durch Staubpartikel und Eis gebildet, welches durch die kontinuierlich erfolgenden Einschläge von Mikrometeoriten auf die Oberflächen der beiden Monde in das umgebende Weltall befördert werden.

Zwei Tage später steht der F-Ring auf dem Beobachtungsprogramm, wobei unter anderem zum wiederholten Mal die dort erkennbaren diversen Verästelungen der gewundenen Einzelringe abgebildet werden sollen. Frühere Aufnahmen des ISS-Kamerasystems von Cassini zeigten, dass in erster Linie gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Form des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als "Schäfermonde" fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich (Raumfahrer.net berichtete). Aus diesen am 16. August anzufertigenden Aufnahmen soll eine kurze Videosequenz erstellt werden.

Der Saturn

Am 19. August 2014 wird Cassini schließlich um 07:26 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 208, erreichen und den Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 901.430 Kilometern passieren. In den vorherigen Tagen wird sich das Interesse der an der Cassini-Mission beteiligten Forscher in erster Linie auf die Saturnatmosphäre fokussieren.

Am 17. August wird dabei eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt, um die Atmosphäre des Saturn im fernen und im extremen UV-Bereich zu scannen. Die UVIS-Messungen werden dabei durch Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt. Anschließend wird das Kameraexperiment eingesetzt, um über einen Zeitraum von sechs Stunden den Wolkenzug im Bereich der Äquatorregion des Saturn zu dokumentieren.

Am 18. August wollen die Wissenschaftler versuchen, eventuell im Bereich des Saturn-Südpols auftretende Polarlichter zu beobachten. Neben der ISS-Kamera wird dabei ein weiteres Spektrometer, das Visual and Infrared Spectrometer (VIMS), zum Einsatz kommen. Die Südpolregion wird auch am folgenden Tag das Ziel der Untersuchungen sein, wobei diesmal ein drittes Spektrometer, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), zum Einsatz kommen wird.

Der Titan-Vorbeiflug T-104

Zwei Tage später, am 21. August 2014, steht dann der Höhepunkt dieses 208. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 10:09 MESZ wird die Raumsonde den größten der Saturnmonde im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 964 Kilometern passieren. Die mit diesem 105. Vorbeiflug am Titan - das Manöver trägt die offizielle Bezeichnung "T-104" - 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 das CIRS-Spektrometer. 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 hierfür geplanten acht Einzelaufnahmen sollen eine Auflösung von etwa 1,5 Kilometern pro Pixel erreichen. Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan werden dann zwei weitere Instrumente, das Ion and Neutral Mass Spectrometer (INMS) und das RADAR-Instrument, ’übernehmen’.

Das INMS soll dabei durch direkte Messungen die chemische Zusammensetzung der obersten Atmosphärenschicht des Titan 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 - vergleichbar mit dem Messungen während des Titan-Vorbeifluges "T-100" vom 7. April 2014 - erneut der Einfluss des Sonnenwindes auf den Titan untersucht werden.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Titan wird schließlich das RADAR-Instrument von Cassini für mehrere Stunden die Beobachtungsabläufe dominieren. Unter anderem 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 mehrere der mit Kohlenwasserstoffverbindungen gefüllten Seen auf der Titanoberfläche abgebildet werden. Hierbei sollen speziell das Kraken Mare und das Ligeia Mare sowie eine ’Flussmündung’, welche diese beiden Seen anscheinend verbindet, in hoher Auflösung wiedergegeben werden.

Auch nach der Passage des Titan werden die Instrumente VIMS und CIRS - unterstützt von der ISS-Kamera - weitere Daten sammeln und dabei die Atmosphäre und die Oberfläche des Titan dokumentieren.

Erneut der Saturn...

Nach dem Abschluss des Titan-Vorbeifluges werden sich die verschiedenen Instrumente von Cassini in erster Linie erneut auf den Saturn und dessen Atmosphäre konzentrieren. Am 22. August und am 1. September sollen VIMS und ISS zum Beispiel das Nordpol-Hexagon - ein direkt über dem Nordpol des Saturn gelegenes Wirbelsturmgebiet - dokumentieren. Des weiteren sind erneut diverse Beobachtungskampagnen vorgesehen, in deren Rahmen das UVIS zusammen mit der ISS-Kamera Wolkenbeobachtungen durchführen soll.

... und ein weiterer Mond

Am 30. und 31. August steht dann schließlich ein weiterer der kleinen, äußeren Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der ISS-Kamera. Außer den Daten von seiner Umlaufbahn, seiner mittleren Dichte von etwa 2,3 Gramm pro Kubikzentimeter und seinem Durchmesser von etwa sechs Kilometern ist über den erst im Jahr 2000 entdeckten Saturnmond Thrymr bisher nur sehr wenig bekannt. Durch eine rund 40-stündige Beobachtungskampagne sollen jetzt weitere Daten gesammelt werden. Anhand der Variationen in den sich bei dieser aus einer Entfernung von 17,4 Millionen Kilometern erfolgenden Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen sollen die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die sich daraus ergebende Rotationsperiode sowie die Ausrichtung der Rotationsachse dieses Mondes bestimmt werden.

Am 4. September 2014 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 03:17 MESZ in einer Entfernung von rund 3,1 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 208. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 209 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 22. September 2014 in einer Entfernung von dann 1.400 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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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society)



 

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ISS Aktuell: Finale für ATV - ATV-5 gestartet von Redaktion



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» Finale für ATV - ATV-5 gestartet
30.07.2014 - In der Nacht zum 30. Juli 2014 ist das ATV-5 zur Internationalen Raumstation (ISS) gestartet. Es ist der letzte Flug eines ATV. Mit dem rund sechsmonatigen Flug endet ein erfolgreiches Kapitel europäischer Raumfahrt.
Der Start erfolgte am 29. Juli 2014 um 20:47 Uhr und 38 Sekunden Ortszeit vom Startplatz Kourou im französischen Übersee-Departement Französisch-Guayana auf einer Ariane 5, was den frühen Morgenstunden des 30. Juli MESZ entspricht.

Nach einer Flugzeit von rund 64 Minuten wurde ATV-5, das nach dem belgischen Astrophysiker und Theologen Georges Lemaître, dem Vater der Urknalltheorie, benannt ist, von der Ariane in einer Höhe von rund 250 km ausgesetzt. Mit einem Gesamtgewicht von über 20 Tonnen ist ATV-5 die schwerste Nutzlast, die bislang von einer Ariane5 gestartet wurde. Laut Arianespace betrug die Startmasse des ATV-5 ohne Nutzlastadapter 19,926 Tonnen.

Etwa eine halbe Stunde nach dem Aussetzen wurden seine vier Solarzellenausleger annähernd x-förmig entfaltet. Mit voll entfalteten Solarzellenauslegern erreicht ATV eine Spannweite von 22,3 Metern bei einer Fläche von 33,6 Quadratmetern je Ausleger. Jedes der vier Segel richtet sich eigenständig auf die Sonne aus. Gemeinsam produzieren die Solarzellen eine Leistung von rund 4.800 Watt.

ATV-5 hat eine Länge von 10,27 Metern bei einem maximalen Durchmesser von rund 4,48 Metern und ist in ein Nutzlast- und ein Servicemodul aufgeteilt. Das Achtern gelegene Servicemodul beherbergt Antriebstechnik bestehend aus vier Haupttriebwerken und Korrekturdüsen nebst Treibstofftanks, sowie die Solarpanele und den Bordcomputer.

Das Nutzlastmodul, der Integrated Cargo Carrier (ICC), gliedert sich in eine größere unter Druck stehende, sowie eine kleinere nicht unter Druck stehende Sektion und verfügt über den Dockingmechanismus für das Ankoppeln an das in Russland gebaute ISS-Modul Swesda an seiner Spitze.

Am 12. August 2014 soll ATV-5 die ISS erreichen. Vor der Kopplung wird es die Station noch ein mal umkreisen, um ein neuartiges Lidar zu testen. Der experimentelle Laserinfrarotbildsensor „Liris“ soll Teil neuartiger Lenkungs-, Navigations- und Steuerungssysteme für den Anflug auf sogenannte „unkooperative Ziele“ wie etwa Weltraummüll werden.

Ausrüstung und Treibstoff
ATV-5 transportiert Lebensmittel, Kleidung, Geräte und wissenschaftliche Ausrüstung zur ISS. Ein interessanter Bestandteil der wissenschaftlichen Nutzlast stellt der elektromagnetische Levitator dar, ein von Airbus Defence and Space im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der ESA entwickeltes Magnetfeldexperiment.

Der tiegelfreie Schmelzofen basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Schwebetechnik (Levitation und soll bei der Erforschung von Hightechlegierungen und Halbleiterkomponenten und deren Eigenschaften im geschmolzenen Zustand helfen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Optimierung industrieller Gießvorgänge auf der Erde beitragen.

Zum Lebensmittelvorrat, der mit ATV-5 transportiert wird, gehören u.A. 50 kg Kaffee und das Lieblingsgericht des deutschen Besatzungsmitglieds Alexander Gerst, Käsespätzle. Die Versorgungsgüter für den täglichen Bedarf und die wissenschaftlichen Experimente sind im unter Druck stehenden vorderen Teil des Nutzlastmoduls von ATV-5 gelagert. Während des mehrmonatigen Aufenthalts der Transporter nutzen die Astronauten der Station diese Sektion gern als zusätzlichen Aufenthaltsraum, der ein Mehr an Privatsphäre bietet und das begrenzte Raumangebot an Bord der ISS ein wenig aufstockt.

Neben wissenschaftlicher Ausrüstung und Lebensmittel für die Besatzung transportiert auch dieses ATV in insgesamt 22 Tanks im hinteren Teil des Nutzlastmoduls Nachschub an Wasser, Sauerstoff und Treibstoff für die russischen Triebwerke der ISS, der über die Tankstutzen direkt in die Station gepumpt wird.

Daneben werden die Triebwerke von ATV-5 während seines Aufenthalts an der Station für die in regelmäßigen Abständen erforderlichen Bahnanhebungsmanöver eingesetzt, die aufgrund der durch die Restatmosphäre in rund 400 km Höhe erzeugte Reibung und daraus resultierendem geringem Höhenverlust von Zeit zu Zeit notwendig werden. Außer dem ATV ist momentan nur der russische Progress-Frachter zu solchen Reboosts fähig, früher wurden hierfür auch die inzwischen ausgemusterten Space Shuttles eingesetzt.

ATV-5 wird bis Anfang 2015 an die Station angedockt bleiben, bevor es schließlich mit Stationsabfällen beladen wird und beim Wiedereintritt in die Atmosphäre über dem Südpazifik verglüht.

Leistungsfähig und verlässlich
Ein ATV erreicht mit einer Nutzlast von gut 6,6 Tonnen eine höhere Zuladung als alle anderen derzeit genutzten Transporter. Nicht nur dieser Umstand macht das Fahrzeug zu einem außerordentlich erfolgreichen Stück europäischer Raumfahrttechnologie.

Wie der Name verrät, fliegt und koppelt ATV autonom an der ISS an und zwar höchst präzise: Mittels verschiedener Sensoren erfolgt der Anflug an die Station mit einer Abweichung von weniger als fünf cm bei einer Geschwindigkeit von 28.000 km/h. Der Roboterarm der Station, Canadarm, der etwa die Dragon-Transporter von SpaceX einfängt, wird für das Andocken nicht benötigt. Falls Probleme oder Ungenauigkeiten während des Anflugs auftauchen, ist ATV im Stande diese selbstständig zu korrigieren.

Auch ein ferngesteuertes Andocken ist möglich, kam allerdings bei keinem der bisherigen Flüge vor. Dennoch trainieren ESA-Astronauten während ihrer Ausbildung zahllose Fehler- und Notfallszenarien in Zusammenhang mit einem ATV-Anflug, wie die italienische ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti in der elften Episode des Raumzeit-Podcasts zur Ausbildung von Astronauten berichtet. „Tatsächlich ist bislang noch nie etwas schief gegangen, aber in unseren Simulationen geht immer alles schief.“

Die Fähigkeiten von ATV seien derzeit einzigartig und machen es zum komplexesten, augenblicklich verwendeten ISS-Versorger, erklärt Volker Schmid, Leiter der Fachgruppe ISS beim DLR. Tatsächlich verlief der Anflug von ATV 4 sogar so präzise, dass der Dockingmechanismus nicht gegriffen habe und ATV noch mal Schub geben musste. Das Automated Transfer Vehicle (ATV) ist ein einzigartiges Raumfahrzeug: Es navigiert autonom und dockt auch selbstständig an der ISS an.

Mit seiner unter Druck stehenden Nutzlastsektion stellte ATV während der Planungsphase auch eine denkbare Alternative eines bemannten Raumschiffs dar. Technisch hätte sich ATV ohne Weiteres zum Transport von Astronauten zur ISS und wieder zurück geeignet, erzählt Schmid. Das Vorhaben scheiterte jedoch an fehlender Konsensfähigkeit der ESA-Mitgliedsstaaten bei der Finanzierung der Errichtung einer modifizierten Startanlage in Kourou, sowie der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ariane-5-Trägerrakete.

Ebenfalls durch knappe Etats erklärt sich die geringe Anzahl von fünf Flügen, ursprünglich waren deutlich mehr ATVs geplant gewesen. Doch auch als unbemannter Frachter erregte ATV bei den Partnern der Europäer wohlwollende Aufmerksamkeit.

Kein anderes Raumfahrzeug mit dieser Masse weist vergleichbare Fähigkeiten im autonomen Anflug auf. Aus diesem Grund hat die NASA die Europäer zur Mitarbeit an der Entwicklung des Servicemoduls für das Orion Multi-Purpose Crew Vehicle eingeladen.

Das MPCV ist das Raumfahrzeug, mit dem die NASA bemannte Missionen in den tiefen Raum, etwa zu Asteroiden durchführen möchte. Das Servicemodul des MPCV kann in Bremen gebaut werden, dem Herstellungsort der ATVs. Wie NASA-Direktor Charles Bolden unlängst während einer Podiumsdiskussion auf der Luft- und Raumfahrtmesse ILA in Berlin betonte, sei dies das erste Mal, dass die NASA andere Partner mit dem Bau entscheidender Komponenten eines Raumfahrtprogramms beauftragte.

Weitere Hintergründe über das ATV-Programm können u.A. in der 17. Episode des Raumzeit-Podcast über das ATV nachgehört werden.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

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(Autor: Roman van Genabith - Quelle: Arianespace, CNES, DLR, ESA)



 

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