InSpace Magazin #541 vom 8. Juni 2015

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"InSpace" Magazin

Ausgabe #541
ISSN 1684-7407


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Intro von Simon Plasger

Sehr verehrte Leserinnen und Leser,

in der heutigen Ausgabe des InSpace-Magazins finden Sie vieles über Missionen, die sich derzeit im Sonnensystem herumtreiben: Curiosity hat den 1000. Marstag begonne, Cassini den 218. Saturnumlauf, New Horizons nähert sich Pluto an und Rosetta untersucht weiter den Kometen 67P. Dies war natürlich nur eine Auswahl der Meldungen...

Viel Freude bei der Lektüre wünscht Ihnen,

Simon Plasger

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Updates / Umfrage

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News

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• Mindestens zwei von Plutos kleineren Monden taumeln «mehr» «online»
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» Der Emissionsnebel Gum 19
01.06.2015 - Eine bereits in der vergangenen Woche von der ESO veröffentlichte Aufnahme des Emissionsnebels Gum 19 zeigt eine beeindruckende rote Wolke aus leuchtendem Wasserstoffgas hinter einer Ansammlung von blauen Vordergrundsternen. Innerhalb dieser Wolke verbirgt sich eine Gruppe massereicher junger Sterne. Diese üben zugleich auch einen entscheidenden Einfluss auf den Nebel aus.
Hauptsächlich aus Wasserstoffgas zusammengesetzte Emissionsnebel stellen für ambitionierte Astrofotografen ein immer wieder beliebtes Aufnahmemotiv dar. Da dieses Gas in einer charakteristischen roten Farbe extrem hell leuchtet erlaubt es den Fotografen die Anfertigung von ästhetischen Bildern, in denen sich zugleich die teilweise bizarr anmutenden Formen dieser kosmischen Strukturen besonders gut erkennen lassen.

Allerdings spielt der in solchen Nebeln konzentrierte ionisierter Wasserstoff auch eine bedeutende Rolle in der Astrophysik, denn er ist ein wichtiger Indikator für sogenannte Sternentstehungsgebiete. Sterne werden in kollabierenden Gaswolken ’geboren’ und können deshalb auch in erster Linie in derartigen Gaswolken beobachtet und untersucht werden. Dieser Umstand macht Emissionsnebel besonders für die Astronomen interessant, welche die Entstehung und die weitere Entwicklung von Sternen analysieren wollen.

Der Emissionsnebel Gum 19

Bei einer dieser Strukturen handelt es sich um den Emissionsnebel RWC 34, welcher allerdings eher unter der Bezeichnung Gum 19 bekannt ist. Letztere Bezeichnung geht auf den australischen Astronomen Colin Gum zurück, der im Jahr 1955 den von ihm erstellten Gum-Katalog veröffentlichte, in dem insgesamt 84 Emissionsnebel katalogisiert sind.

Der besagte Nebel Gum 19 befindet sich in einer Entfernung von etwa 22.000 Lichtjahren zu unserem Sonnensystem im Bereich des Sternbildes "Segel des Schiffs" (lat. Name "Vela") und kann auch von Amateurastronomen bereits unter der Verwendung von mittleren Teleskopen erfolgreich abgebildet werden.

Deutlich bessere Resultate sind allerdings bei der Beobachtung mit professionellen Teleskopen zu erreichen. Eine solche Aufnahme wurde jetzt am vergangenen Mittwoch von der Europäischen Südsternwarte (ESO) veröffentlicht. Das entsprechende Foto wurde mit dem Very Large Telescope (kurz "VLT") am Paranal-Observatorium der ESO in den nordchilenischen Anden angefertigt und zeigt eine beeindruckende ’rote Wolke’ aus leuchtendem Wasserstoffgas hinter einer Ansammlung von blau leuchtenden Vordergrundsternen.

Innerhalb von Gum 19 befindet sich zudem eine Ansammlung von mehreren heißen und noch verhältnismäßig jungen Sternen im hellsten Bereich dieses Gasnebels. Bei einem der dort befindlichen Sterne handelt es sich um den zu der Klasse der Blauen Überriesen zählenden variablen Stern "V391 Velorum", welcher über eine Oberflächentemperatur von bis zu 30.000 Grad Celsius verfügt.

Diese Sterne haben einen entscheidenden Einfluss auf den Nebel. Interstellares Gas, welches in der unmittelbaren Umgebung dieser Sterne einer starken ultravioletten Strahlung ausgesetzt ist, wird dort schlagartig erhitzt. Dieser Prozess hat zur Folge, dass dieses jetzt ionisierte Gas expandiert und dadurch bedingt auch das weiter außen liegende, allerdings deutlich kühlere Gas erreicht.

Sobald der erhitzte Wasserstoff den Rand der äußeren Gaswolke erreicht, wird dieser nochmals beschleunigt und schießt förmlich - wie der Inhalt einer entkorkten Sektflasche - noch weiter nach außen. Deshalb wird dieser Vorgang auch als "Champagner-Fluss" bezeichnet. Allerdings hat die Sternentstehungsregion Gum 19 mehr zu bieten als nur ein paar prickelnde "Sektblasen", denn es scheint dort mehrere Episoden der Sternentstehung innerhalb dieser Wolke gegeben zu haben.

Die Sicht auf die inneren Abläufe dieser "stellaren Kinderstube", welche allerdings tief in diese Wolken eingebettet ist, wird durch gewaltige Mengen an interstellaren Staub innerhalb des Nebels versperrt. Charakteristisch für Gum 19 ist die extrem hohe Extinktion dieser Struktur, was bedeutet, dass fast das gesamte von dieser Region ausgehende Licht absorbiert wird, bevor es letztendlich die Erde erreicht. Obwohl sich die Konzentration der dort eingeschlossenen Sterne somit einem direkten Blick verweigert, können Astronomen mithilfe von Infrarotteleskopen durch den Staub hindurch blicken und diese Strukturen dabei näher untersuchen.

Ein solcher "Blick hinter das rote Leuchten" enthüllt eine Vielzahl von jungen Sternen in dieser Region, welche jeweils nur über einen Bruchteil der Masse der Sonne verfügen. Diese Objekte scheinen sich hauptsächlich um mehrere ältere und zugleich massereichere Sterne zu konzentrieren, welche sich im Zentrum von Gum 19 angesammelt haben. In den Außenbereichen des Nebels sind dagegen nur wenige junge Sterne erkennbar. Aufgrund dieser ungewöhnlichen Verteilung vertreten die professionellen Astronomen die Meinung, dass es innerhalb der Materiewolke mehrere Phasen der Sternentstehung gegeben haben muss. Zuerst bildeten sich dort demzufolge drei größere Sterne, was wiederum die Bildung mehrerer weniger massereicherer Sterne in der Umgebung zur Folge hatte.

Das "Cosmic Gems"-Programm der ESO

Diese hier gezeigte und bereits am vergangenen Mittwoch von der ESO veröffentlichte Aufnahme des Emissionsnebels Gum 19 wurde mit dem FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph (kurz "FORS") des VLT im Rahmen des "Cosmic Gems"-Programms (übersetzt "kosmische Edelsteine") der ESO erstellt.

Das Programm nutzt dabei hauptsächlich Beobachtungszeiten, während derer die Beobachtungsbedingungen nicht den strengen Ansprüchen einer wissenschaftlichen Arbeit genügen, um Aufnahmen von interessanten und zugleich faszinierenden Himmelsobjekten anzufertigen, welche anschließend in erster Linie für die Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit genutzt werden. Die Bilddaten sind anschließend im wissenschaftlichen Archiv der ESO frei zugänglich.

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


» Flaschenpost für SpaceX
04.06.2015 - Vor wenigen Tagen wurde eine SpaceX-Nutzlastverkleidung an die Küste gespült. Etwas Normales? Nein, denn diese war mit GoPro und Datenlogger ausgerüstet. Außerdem gibt es neue Details zu den Plänen für die Internetkonstellation und den Seeplattformen von SpaceX.
Jedes Jahr starten dutzende Raketen in den Erdorbit. Die meisten dieser Raketen verfügen über eine Nutzlastverkleidung, die die Nutzlast vor dem Staudruck beim Flug durch die Atmosphäre schützt, den Luftdruck im Inneren langsam mit dem Aufstieg abfallen lässt und nicht zuletzt für eine angenehme Atmosphäre für die Nutzlast, z.B. niedrige Luftfeuchtigkeit, sorgt. Ein paar Minuten nach dem Start wird die Nutzlastverkleidung abgeworfen und landet an Land (in China auch mal in bewohntem Gebiet), häufig jedoch landet sie aber im Meer. Je nachdem wie sie den Wiedereintritt in die Erdatmosphäre überlebt hat, treiben die Trümmer dann im Meer bis sie irgendwann versinken oder an einer Küste an Land gespült werden.



Und so ist es nichts ungewöhnliches, als vor ein paar Tagen an der Küste der Bahamas die Überreste einer Nutzlastverkleidung von SpaceX an Land gespült wurden. Die Überreste wurden von Badegästen gefunden, die davon sofort Bilder auf Twitter veröffentlicht haben. Auf den Bildern kann man überraschenderweise sehen, dass sich in einem Gehäuse eine „GoPro“-Actionkamera befindet. Eine genauere Inspektion hat dann ergeben, dass wohl nicht nur Bilder sondern auch andere Daten aufgezeichnet wurden (z.B. Beschleunigung, Rotation etc..).

Andere Startprovider haben höchstens Angst um ihr Knowhow, falls die Verkleidung an Land gespült wird, nicht jedoch Interesse an dem Schicksal der Verkleidung, was will SpaceX also mit Kamera & Co? Die Antwort liefert – wie könnte es anders sein – der Chef selbst. Kurze Zeit später setzt Elon Musk einen Tweet ab, in dem er sich für den Hinweis auf die Anstrandung der Nutzlastverkleidung bedankt und hinzufügt, dass dies wichtige Informationen für die Wiederverwendung der Nutzlastverkleidung sein könnten.

Wiederverwendung der Nutzlastverkleidung, da war doch was? Wer regelmäßig im Internet die aktuellen Entwicklungen bzgl. SpaceX verfolgt, der wird wissen, dass vor ein paar Wochen auf der Webseite reddit.com Informationen aus dem zahlungspflichtigen L2 Bereich von NASASpaceflight.com geleakt wurden. NASASpaceflight hat diese Informationen angeblich von SpaceX bekommen.

Demnach plant SpaceX eine Bergung der Nutzlastverkleidung mit einem Hubschrauber. Nach der Trennung von der Rakete sollen die beiden Hälften der Verkleidung mittels eines Kaltgassystems eine günstige Orientierung für den Wiedereintritt halten und später an einem Fallschirm niedergehen. Der Fallschirm wird dann von einem Hubschrauber eingefangen. Musks Tweet kann also als indirekte Bestätigung dieser Gerüchte gesehen werden.

Was für Daten sind nun auf der SD-Karte, die mit der Nutzlastverkleidung im Meer gelandet ist? Das bleibt vorerst unklar. Laut einem Poster bei reddit.com haben die Auffinder der Verkleidung keine Daten vorgefunden, was darauf schließen lässt, dass die Daten eventuell schon im Flug zur Erde gefunkt wurden und anschließend gelöscht wurden, damit sie nicht in falsche Hände geraten. Laut SpaceNews hat SpaceX das Ganze dann aber doch für so wichtig gehalten, dass man einen Mitarbeiter zum Aufsammeln der Überreste auf die Bahamas geschickt hat.

Bleibt die Frage: wieviel bringt die Wiederverwendung der Nutzlastverkleidung aus einer Kostenperspektive? Die Kosten der Nutzlastverkleidung von SpaceX sind unbekannt, nicht jedoch die der Arianerakete. So hat Arianespace im Jahre 2014 einen Vertrag mit Ruag über die Lieferung von 18 Nutzlastverkleidungen geschlossen bei einem Vertragswert von 112 Millionen Dollar im Juli 2014. Dies ergibt einen Preis von 6,1 Millionen Dollar pro Ariane-Nutzlastverkleidung. Die SpaceX-Nutzlastverkleidung ist sicher günstiger, dürfte sich aber in derselben Größenordnung bewegen. Es gibt also einen Spielraum von ein paar Millionen Dollar für die Wiederverwendung der Nutzlastverkleidung.

Die Internetkonstellation
Bei den Internetkonstellationen gibt es inzwischen mindestens 4 Wettbewerber mit eigenem Vorhaben, nämlich OneWeb, SpaceX, LeoSat und Dynetics. Bei SpaceX war es nach der Ankündigung im Januar still geworden, jetzt sind jedoch durch eine Frequenzregistrierung bei der FCC (FEDERAL COMMUNICATIONS COMMISSION ) & diverser Presseberichte neue Details ans Licht gekommen. Nach diesen Informationen hat SpaceX den neuen Standort in Redmond still und leise in Betrieb genommen.

Designarbeiten an der Konstellation gehen voran, bereits in 2016 sollen zwei kleine identische Testsatelliten mit den Namen MicroSat 1a & 1b in den Orbit gestartet werden. Diese Satelliten sollen in einem kreisförmigen Orbit bei 625 km Bahnhöhe und einer Inklination von 86,6° ausgesetzt werden. Dies lässt vermuten, dass sie bei einem der Iridiumstarts von der Vandenberg-Luftwaffenbasis mitfliegen. Die beiden Satelliten sollen eine Lebensdauer von 6-12 Monaten haben und die ersten in einer Reihe von 6-8 Testsatelliten sein.

Das offizielle Ziel der Satelliten ist die Validierung des Designs der Breitbandantennenkommunikationsplattform. Dieses Design soll schlussendlich zum finalen Konstellationsdesign führen. Zur Kommunikation werden drei Bodenstationen angegeben, eine ist beim SpaceX Hauptquartier in Hawthorne, eine weitere beim neuen Satellitenstandort in Redmond und eine dritte bei Tesla Motors in Fremont. Bereits seit langem geistern Gerüchte durch das Internet, dass SpaceX & Tesla in jedem Tesla-Auto eine Antenne für dieses Satelliteninternet einbauen könnten. Ein Tesla-Auto hätte dann weltweit unter freiem Himmel eine Verbindung zum Internet sobald die Konstellation steht. Der Bau einer Bodenstation bei Tesla kann man als indirekte Bestätigung dieser Gerüchte sehen. Die Satelliten funken im Ku-Band und sollen auch über Videokameras verfügen, die vermutlich Aufnahmen der Erde erstellen.

Die Seeplattformen
Zu guter Letzt gab es noch neue Informationen zur Seeplattform. Laut Informationen aus dem Internet plant SpaceX insgesamt mit 3 Seeplattformen, vermutlich eine für den Cape/KSC, eine für Vandenberg und eine für den neuen Startplatz in Texas bei Brownsville. Nach dem CRS-6 Start, wurde die erste Plattform mit dem Namen „Just Read the Instructions“ wieder in die Werft geschleppt, vermutlich für Umbauarbeiten. Inzwischen ist wieder eine Plattform am Cape für den CRS-7 Start angekommen, angeblich handelt es sich um die zweite Plattform mit dem Namen „Of course I still love you“. Eine direkt visuelle Bestätigung davon gibt es jedoch noch nicht.

Der nächste SpaceX-Start ist die CRS-7 Mission zur ISS am 26. Juni. Es folgt SES-9 mit der neuen verbesserten Falcon 9v1.2 (inoffizielle Bezeichnung) für Mitte Juli und der Jason-3 Start nochmal mit der aktuellen F9 v1.1 von Vandenberg, jetzt vermutlich erst im August aufgrund einer Verzögerung wegen eines verunreinigten Triebwerks am Satelliten.
(Autor: Tobias Willerding - Quelle: reddit.con, NSF, SpaceNews, Presse, Twitter)


» Mindestens zwei von Plutos kleineren Monden taumeln
04.06.2015 - Die Raumsonde New Horizons nähert sich dem Zwergplaneten Pluto immer weiter an. Die Analysen der von der Raumsonde gesammelten Daten ergeben zusammen mit den von dem Weltraumteleskop Hubble gewonnenen Informationen mittlerweile ein immer detailgenauer ausfallendes Bild über die Natur dieses an den Grenzen unseres Sonnensystems gelegenen und aus sechs einzelnen Objekten bestehenden ’Mini-Systems’.
Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile mehr als neun Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise - dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Bereits am 15. Januar 2015 - und somit sechs Monate vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto - begann dabei eine systematische Beobachtungskampagne des Zwergplaneten und seiner Monde. Erst kürzlich war die LORRI-Kamera der Raumsonde in der Lage, erstmals alle fünf bisher bekannten Monde des Pluto abzubilden (Raumfahrer.net berichtete).

Diese Aufnahmen wurden und werden aktuell immer noch in erster Linie erstellt, um die exakte Flugbahn der Raumsonde zu bestimmen und zu ermitteln, ob für die erfolgreiche Durchführung des für den 14. Juli 2015 vorgesehenen Vorbeifluges am Pluto ein weiteres Kurskorrekturmanöver notwendig ist.

Zugleich dienen diese Aufnahmen jedoch auch der Suche nach weiteren, bisher unentdeckten Monden und der Klärung der Frage, ob dieser Zwergplanet eventuell von einem Ringsystem umgeben ist, denn nicht nur die Gasplaneten unseres Sonnensystems, sondern auch verhältnismäßig kleine planetare Objekte können offensichtlich von solchen aus Staubpartikeln und Eiskristallen bestehenden Ringen umgeben sein (Raumfahrer.net berichtete). Sollte dies auch bei Pluto der Fall sein, so könnte dies eine ernsthafte Gefahr während der Durchführung des Pluto-FlyBys darstellen. Eine auf die eventuelle Existenz eines solchen Ringsystems im Bereich des Pluto bezogene Studie wurde zum Beispiel im Jahr 2014 von P. M. Pires dos Santos et al. veröffentlicht.

Zugleich können durch die Auswertung solcher Aufnahmen jedoch auch die Bahnparameter der bisher bekannten Monde des Pluto eingegrenzt und weiter verfeinert werden. Hierfür greifen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler allerdings auch auf Daten zurück, welche in der Vergangenheit im Rahmen von entsprechenden Beobachtungskampagnen mit dem Weltraumteleskop Hubble gewonnen wurden.

Der 2.310 Kilometer durchmessende Zwergplanet Pluto umkreist zusammen mit seinem größten Begleiter, dem etwa 1.212 Kilometer großen Mond Charon, ein gemeinsames Massezentrum, welches sich mehr als 1.000 Kilometer außerhalb des Masseschwerpunktes des Pluto befindet. Zusätzlich bewegen sich um dieses gemeinsame Baryzentrum zudem die vier weiteren bisher bekannten, allerdings deutlich kleineren und somit auch masseärmeren Plutomonde Styx, Nix, Kerberos und Hydra.

Bahnresonanzen

Die sich dabei ergebenden Umlaufzeiten, Rotationsperioden und Bahnresonanzen der somit sechs innerhalb des Pluto-Systems befindlichen Objekte wurde jetzt von Mark R. Showalter vom SETI-Institut in Mountain View im US-Bundesstaat Kalifornien und von Douglas P. Hamilton von der Universität Maryland/USA eingehender analysiert. Dabei stellten die beiden Wissenschaftler unter der Verwendung von Daten, welche bereits in den Jahren 2005 bis 2012 mit dem Hubble Space Telescope gewonnen wurden, fest, dass sich die Monde Styx, Nix und Hydra in einem Resonanzverhältnis zu Pluto bewegen und diesen in dementsprechenden Zeitabläufen umkreisen.

Der Zwergplanet Pluto benötigt für eine vollständige Drehung um seine Rotatiosachse etwa sechs Tage, neun Stunden und 17 Minuten. Um den Pluto einmal vollständig zu umrunden benötigen die erwähnten Monde dagegen eine Zeitspanne, welche ziemlich genau dem Dreifachen, dem Vierfachen beziehungsweise dem Fünffachen dieses Werts entspricht. Allerdings, so die Wissenschaftler, ist das Schwerefeld des Pluto-Charon-Systems letztendlich auch dafür verantwortlich, dass sich für diese kleineren Monde auch ein Orbitverlauf ergibt, welcher mehr oder weniger ’chaotisch’ verläuft.

Keine gebundene Rotation

Bisher gingen die Wissenschaftler allgemein davon aus, dass die kleineren Monde des Pluto eine sogenannte gebundene Rotation aufweisen. Wie im Fall des Erdmondes sollten sie dem Zwergplaneten somit bei dessen Umkreisung immer die gleiche Seite der Oberfläche zuwenden.

Bei der Auswertung der Aufnahmen des Weltraumteleskops Hubble zeigte sich jedoch, dass die vier kleineren Monde des Pluto sich nicht exakt in der Äquatorebene des Pluto-Charon-Systems bewegen, sondern dass deren Umlaufbahnen vielmehr minimal - es handelt sich hierbei um weniger als etwa ein Grad - gegen diese geneigt sind. In Kombination mit den leicht elliptisch verlaufenden Umlaufbahnen dieser Monde ergeben sich dadurch bedingt jedoch speziell für Nix und Hydra offensichtlich auch signifikante Auswirkungen auf den Verlauf der Umlaufbahnen und auf das jeweilige Rotationsverhalten.

Die im Rahmen der Beobachtungen gewonnenen Helligkeitskurven von Nix und Hydra deuten darauf hin, dass sich diese beiden Monde - bedingt durch das dominierende Schwerkraftfeld der beiden Hauptkörper Pluto und Charon - in einer Art chaotischer ’Pendelbewegung’ befinden und dem Pluto deshalb keineswegs immer die gleiche Hemisphäre präsentieren.

"Pluto und Charon umkreisen einander mit großer Geschwindigkeit und verursachen so sich ständig verändernde gravitative Anziehungskräfte, welche auch auf die kleineren Monde in der Nähe einwirken", so Douglas P. Hamilton. "Diese sich ständig verändernden Gravitationskräfte machen die Bewegungen dieser Plutomonde unvorhersagbar. Das chaotische Rotationsverhalten wird dabei noch durch die Tatsache verstärkt, dass diese Monde nicht kugelförmig geformt sind, sondern von ihrer Gestalt her eher an Rugbybälle erinnern."

"Vor der Auswertung der Hubble-Daten hat niemand mit einer derartig komplizierten Dynamik innerhalb des Plutosystems gerechnet", so Mark R. Showalter. Sehr wahrscheinlich zeigen auch die Monde Kerberos und Styx ein ganz ähnliches chaotisches Bahnverhalten. Diese Vermutung ließ sich aber mit den bisherigen Beobachtungsdaten noch nicht bestätigen, weshalb in Zukunft weitere Untersuchungen bezüglich der Bahndynamiken erfolgen sollen. Neben weiteren Aufnahmen des Hubble Space Telescope und den in Kürze zu gewinnenden Daten der Raumsonde New Horizons setzen die Wissenschaftler hierbei auch auf das zukünftige James Webb Space Telescope.

Die Bewegung der kleineren Monde im Pluto-Charon-System könnte den Wissenschaftlern auch entscheidende Hinweise darauf geben, wie sich Exoplaneten bewegen, welche Bestandteil eines physischen Doppel- oder Mehrfachsternsystems sind. Chaotische Bewegungen, wie sie jetzt von Nix und Hydra registriert wurden, könnten bei Planeten in Doppelsternsystemen weit verbreitet sein und eventuell Einflüsse auf die dortige Wahrscheinlichkeit einer Entwicklung von Leben haben, so Douglas P. Hamilton.

Kerberos verfügt über eine ungewöhnlich dunkle Oberfläche

Bei der Auswertung der Hubble-Daten fiel den Wissenschaftlern zudem auf, dass der Mond Kerberos über eine Oberflächenfärbung verfügt, welche deutlich dunkler ausfällt als die Farbe der anderen Mondoberflächen. Die Oberflächen der Monde Styx, Nix und Hydra reflektieren laut dieser Studie in etwa 40 Prozent des auf sie einfallenden Sonnenlichtes zurück in das Weltall und weisen somit eine ähnlich hohe Albedo wie der Mond Charon auf.

Kerberos reflektiert dagegen lediglich etwa fünf Prozent des einfallenden Lichts. Dies deutet zur Überraschung der Planetologen auf eine abweichende chemische und mineralogische Zusammensetzung der Oberfläche von Kerberos hin. Eigentlich wurde erwartet, dass alle Monde des Pluto mit einer gleichmäßig zusammengesetzten Regolithschicht überzogen sind, welche sich im Laufe der Jahrmilliarden durch regelmäßig erfolgende Einschläge von Meteoriten und Kometenteilchen bildete. Bei Kerberos scheinen jedoch vermehrt kohlenstoffhaltige Materialien die Oberfläche zu bedecken.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden am 3. Juni 2015 von Mark R. Showalter und Douglas P. Hamilton unter dem Titel "Resonant interactions and chaotic rotation of Pluto’s small moons" in der Fachzeitschrift Nature publiziert.

Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 47,8 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ’Treffpunkt’ mit Pluto dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,8 Kilometern pro Sekunde an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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Fachartikel von Mark R. Showalter und Douglas P. Hamilton:


(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JHU/APL, Hubble Space Telescope, ESA, Nature)


» SLS: Ein dampfender Sommer beginnt
05.06.2015 - Um das RS-25 Haupttriebwerk des Space Launch Systems zu testen, der neuen Schwerlastträgerrakete der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA, werden Testzündungen in einem Zentrum der Agentur durchgeführt. Ein anderes bedeutendes Element des Antriebs, der Feststoffbooster, hat einen solchen Brennversuch bereits hinter sich und wird nun analysiert.
Als das Space Shuttle noch flog, konnte man in der Nähe des Stennis Space Centers (SSC) der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur NASA von Zeit zu Zeit eine beeindruckende Erscheinung beobachten: Große Dampfwolken hingen tief über dem Gelände des Zentrums und regneten nach ein paar Minuten wieder ab. Die Ursache dafür lag darin, dass hier immer wieder ein Raketenantrieb zu Testzwecken gezündet wurde: Das Haupttriebwerk des Space Shuttles, das SSME. Dieses verbrannte flüssigen Wasserstoff und flüssigen Sauerstoff, wobei Wasser entstand, das aufgrund der hohen Temperatur als Dampf verdampft ist. Wegen den enormen Mengen an verbrannten Treibstoff entstanden so regelrechte Dampfwolken. Als jedoch das Space Shuttle-Programm 2011 eingestellt wurde, kehrte für fast fünf Jahre Ruhe im SSC ein.

Das aber ändert sich nun. Denn die NASA arbeitet mit Hochdruck daran, eine neue, große Rakete zu entwickeln, mit der Astronauten nicht mehr nur in erdnahe Umlaufbahnen (LEO), sondern in die Tiefen des Alls fliegen sollen: Das Space Launch System (SLS). Diese Rakete wird von dem selben Triebwerk angetrieben wie das Space Shuttle, dem SSME, das nun RS-25 heißt. Für den neuen Einsatzzweck mussten zahlreiche Modifikationen an dem Triebwerk durchgeführt werden, die größtenteils die Kontrolleinheit betrafen, das Computergehirn, das die einzelnen Funktionen des Triebwerks steuert. Um diesen Controller zu erproben, wird das RS-25 jetzt erneut im SSC gezündet. Eine erste Testzündung erfolgte am 9. Januar, danach musste jedoch das Hochdruck-Wassersystem des Zentrums renoviert werden, das mit tausenden Litern Wasser die Kühlung des Teststands garantiert. Am 28. Mai konnte dann erneut ein RS-25 erfolgreich gezündet werden. Dieser Test dauerte 450 Sekunden und fand auf dem A-1 Teststand statt. Sechs weitere Testzündungen stehen mit diesem Triebwerk (Nummer 0525) an, zehn mit einem anderen (Nummer 0528). Es wird also diesen Sommer noch oft Dampf über dem SSC aufsteigen.

Insgesamt verfügt die NASA über 15 RS-25 Triebwerke für das SLS. Diese wurden von dem Space Shuttle-Programm übernommen, fast jedes kann eine reiche Fluggeschichte nachweisen. Um dieses Kontingent um ein 16. Triebwerk zu erweitern, hat die Herstellerfirma Aerojet Rocketdyne inzwischen ein neues RS-25 zusammengebaut. Dieses trägt die Nummer 2063, es ist das erste neu zusammengebaute RS-25 seit dem 14. September 2010. Die Einzelteile von ihm sind jedoch nicht neu, sondern übriggebliebene Ersatzteile. So sind etwa die vier Turbopumpen, die den Treibstoff in die Brennkammer befördern, schon an dem Space Shuttle in den Weltraum geflogen. 2063 wird bei Exploration Mission 2 (EM-2) zum Einsatz kommen, dem zweiten Flug des SLS, der für 2021 geplant ist. Da selbst mit diesem zusätzlichen Triebwerk die NASA nur genügend RS-25 für die ersten vier SLS-Flüge hat (die Triebwerke werden nicht erneut verwendet), plant die Behörde den Bau von komplett neuen RS-25. Zu diesen neuen Triebwerken laufen bei der Herstellerfirma Aerojet Rocketdyne derzeit vorbereitende Studien.

Ein anderes wichtiges Antriebselement des SLS wurde bereits im März testgezündet: Der 5-Segmente Feststoffbooster. Zwei von diesen sollen bei der fertigen Rakete seitlich an der Hauptstufe angebracht werden, in der der Treibstoff für die RS-25 Triebwerke aufbewahrt wird. Vorläufige Daten haben gezeigt, dass der Test namens QM-1 (Qualification Motor 1) erfolgreich verlaufen ist, doch für eine vollständige Analyse musste der Motor auseinandergebaut werden. Nachdem die einzelnen Segmente voneinander getrennt und sorgfältig inspiziert wurden, kann die Herstellerfirma OrbitalATK das vorläufige Ergebnis bestätigen: QM-1 war ein voller Erfolg. Die Düse und die Isolierung haben sich wie geplant verhalten, die ballistischen Parameter haben die Erwartungen erfüllt und die Schubvektorsteuerung hat zusammen mit den elektronischen Systemen den Booster wie gewünscht gesteuert. Dieses Ergebnis ist vor Allem vor dem Hintergrund ein Erfolg, dass das Design des Boosters zuvor stark geändert wurde: Die chemische Formel der Isolierung des Motors wurde modifiziert, die heiße Gase davon abhält, das Gehäuse und andere wichtige Komponenten zu zerstören. Zuvor wurden Lücken zwischen der Isolierung und dem festen Treibstoff gefunden. Nun hat bereits die Fertigung der ersten Segmente für die zweite Testzündung des Boosters stattgefunden: QM-2 Anfang 2016.

Die weiteren Highlights der SLS-Entwicklungsarbeiten im diesem Jahr werden neben den besagten Testzündungen des RS-25 Arbeiten an der Hauptstufe des SLS, integrierte Tests der Avioniksysteme, Vorbereitungen auf die nächste Testzündung des 5-Segmente Feststoffboosters und das Critical Design Review der gesamten Rakete sein, eine rigorose Designprüfung.

Das Space Launch System ist der neue Schwerlastträger der NASA. Er basiert zu großen Teilen auf dem 2011 außer Dienst gestellten Space Shuttle: So werden die Hauptstufe aus dem External Tank des Shuttles, die 5-Segmente Booster aus den SRBs und die RS-25 Triebwerke aus den SSMEs entwickelt. Es wird drei Varianten des SLS geben: Die Block I Version wird lediglich eine leicht modifizierte Version der DCSS (Delta Cyrogenic Second Stage) als Oberstufe haben. Mit ihr soll der Erstflug EM-1 erfolgen. Block IB wird über die wesentlich stärkere EUS (Exploration Upper Stage)-Oberstufe verfügen. Bei Block II handelt es sich um die stärkste Variante des SLS, seine Oberstufe wird ebenfalls die EUS sein; die Feststoffbooster werden durch verbesserte Booster ersetzt, ihr Konzept ist jedoch noch nicht festgelegt, obwohl bereits verschiedene Vorschläge zu neuen Flüssig- oder Feststoffboostern existieren. Der Erstflug des SLS ist nicht später als im November 2018 mit der Mission EM-1 (Exploration Mission 1) geplant, bei der das neue NASA-Raumschiff Orion noch unbemannt zum Mond fliegen wird. Weitere SLS-Missionen sollen bemannte Marsflüge in den 2030ern vorbereiten, jedoch hat der US-Kongress immer noch keine dieser Missionen bewilligt, obwohl er als Unterstützer des SLS gilt.

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(Autor: Martin Knipfer - Quelle: NASA, NSF, OrbitalATK)


» Rosetta untersucht die Koma des Kometen 67P
05.06.2015 - Der Raumsonde Rosetta ist bei der Untersuchungen des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko eine weitere Entdeckung gelungen. Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler konnten jetzt den Prozess offen legen, der den rapiden Zerfall von Wasser- und Kohlenstoffdioxidmolekülen auslöst, welche von der Kometenoberfläche entweichen.
Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise - den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als "67P" abgekürzt). Seitdem ’begleitet’ Rosetta diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten aus Entfernungen zwischen acht bis hin zu einigen hundert Kilometern.

Bei einem der dabei zum Einsatz kommenden Instrumente handelt es sich um ein abbildendes Spektrometer namens "ALICE", welches in erster Linie die chemische Zusammensetzung der Koma des Kometen 67P im ultravioletten Wellenlängenbereich analysieren soll. Dies beinhaltet unter anderem Messungen zur Bestimmung der Häufigkeit der Edelgase Helium, Neon, Argon, Krypton und Xenon. Aus den relativen Häufigkeiten dieser Gase lassen sich Informationen über die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Kometenentstehung ableiten. Des weiteren sucht ALICE in der Kometenkoma nach atomarem oder ionisiertem Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sowie nach signifikanten Molekülverbindungen wie Wasser, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid. Eine ausführlichere Beschreibung des ALICE-Spektrometers finden Sie auf dieser Internetseite der ESA in englischer Sprache.

Zweistufige Aufspaltung der Gasmoleküle in der Koma

Ein von Paul D. Feldman, Professor für Physik und Astronomie an der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore im US-Bundesstaat Maryland, geleitetes Team hat jetzt die Prozesse untersucht, welche zu dem rapiden Zerfall von Wasser- und Kohlenstoffdioxidmolekülen in der Koma des Kometen 67P führen. Hierfür analysierte das Team die Daten, welche von dem ALICE-Instrument zwischen August und November 2014 gewonnen wurden. In diesem Zeitraum umkreiste die Raumsonde Rosetta den Kometen 67P in Entfernungen zwischen lediglich acht bis hin zu etwa 80 Kilometern zu dessen Oberfläche.

Mit dieser Studie analysierten die beteiligten Wissenschaftler somit realtiv ’nahe am Kometenkern’ die Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, welche durch die Aufspaltung von Wassermolekülen freigesetzt werden. Ebenfalls untersucht wurden die ursprünglich in Kohlenstoffdioxidmolekülen enthaltenen Kohlenstoffatome. Dabei stellte sich heraus, dass die zugrunde liegenden Moleküle in einem zweistufigen Prozess aufgebrochen werden. Letztendlich werden die von dem Kometen 67P abgegebenen Gasmoleküle jedoch durch Elektronen und nicht - wie es bislang allgemein angenommen wurde - durch solare Photonen aufgespalten.

Zunächst trifft laut dieser Studie ein von der Sonne ausgehendes Photon ein in der Kometenkoma befindliches Wassermolekül und ionisiert dieses. Im Rahmen dieses Vorganges löst das Photon ein Elektron aus dem ’getroffenen’ Molekül heraus. Erst diese freigesetzten Elektronen treffen anschließend auf weitere Wassermoleküle in der Koma. Durch die dabei erfolgende Energieübertrag werden die Moleküle in einzelne Molekülbruchstücke oder gänzlich in jeweils zwei Wasserstoff- sowie ein Sauerstoffatom aufgespalten. Alle so freigesetzten Molekülbruchstücke und Atome befinden sich jetzt in einem angeregten Zustand und geben ihre überschüssigen Energien dabei in Form von ultravioletter Strahlung ab, deren charakteristische Wellenlängen von dem ALICE-Instrument registriert werden können. Gleichermaßen führt der Aufprall eines Elektrons auf ein Kohlenstoffdioxidmolekül zu dessen Aufspaltung in einzelne Atome, was die ebenfalls von ALICE beobachteten Kohlenstoffemissionen verursacht.

"Durch die Analyse der relativen Intensitäten der von uns beobachteten atomaren Emissionen konnten wir feststellen, dass wir tatsächlich die ursprünglichen Moleküle beobachten, die von Elektronen in der unmittelbaren Nähe des Kometenkerns - lediglich etwa einen Kilometer von diesem entfernt - aufgebrochen werden", so Prof. Paul Feldman.

Die größte Aktivität fand bisher in der ’Halsregion’ statt

"Durch die Analyse der Emissionen von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen, die von den Wassermolekülen abgespalten werden, können wir außerdem die Position und die Struktur der Wasserschwaden, die aus der Kometenoberfläche heraustreten, bestimmen", so Joel Parker vom Southwest Research Institute (SwRI) in Boulder im US-Bundesstaat Colorado und einer der an dieser Studie beteiligten Forscher.

Hierbei zeigte sich, dass zum Zeitpunkt der zugrunde liegenden ALICE-Messungen in erster Linie der schmale ’Halsbereich’, welcher die beiden Hauptkörper des Kometenkerns miteinander verbindet, Wasserdampf freisetzte. Diese Beobachtung konnte durch die Aufnahmen der an Bord von Rosetta befindlichen Kamerasysteme sowie mit den Instrumenten MIRO, ROSINA, VIRTIS und RPC-IES bestätigt werden. Die Freisetzung von Wasserdampf erfolgt laut den Messergebnissen anscheinend kontinuierlich und weist keine größeren Schwankungen auf. Die Freisetzungsraten von Kohlenstoffdioxid variiert dagegen zeitlich.

"Diese frühen Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, einen Kometen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und mit unterschiedlichen Technologien zu untersuchen, um so verschiedene Aspekte der Kometenumwelt zu erforschen", so Matt Taylor, der für die Rosetta-Mission zuständige Projektwissenschaftler der ESA. "Wir verfolgen derzeit, wie sich der Komet entwickelt, während er auf seinem Orbit der Sonne immer näher kommt, bis er im August sein Perihel erreicht. Wir sehen, wie die Schwaden wegen der zunehmenden Sonnenwärme immer aktiver werden und untersuchen die Auswirkungen der Interaktion des Kometen mit dem Sonnenwind."

Während der vergangenen Monate konnten die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler eine durch die fortschreitende Annäherung an die Sonne bedingte kontinuierlich zunehmende Aktivität des Kometen 67P beobachten. Obwohl es noch etwa zwei Monate dauern wird, bis 67P auf seiner Umlaufbahn um die Sonne am 13. August 2015 in einer Entfernung von etwa 186 Millionen Kilometern zur Sonne das Perihel - den Punkt der dichtesten Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems - durchlaufen wird, ist der Komet bereits jetzt von einer deutlich erkennbaren Koma aus Gas und Staubpartikeln umgeben.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse über die Molekülaufspaltung in der Koma des Kometen 67P wurden von Prof. Paul Feldman et al. am 2. Juni 2015 in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics unter dem Titel "Mesaurements of the near-nucleus coma of Comet 67/P Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta" publiziert.

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Fachartikel von Paul D. Feldman et al.:


(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: ESA, JPL, Astronomy & Astrophysics)


» Der planetarische Nebel der Medusa
07.06.2015 - Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO in Chile die bisher detailgetreueste Aufnahme des Medusa-Nebels angefertigt, welche je von diesem planetarischen Nebel gewonnen wurde.
Bei einem planetarischen Nebel handelt es sich um eine Ansammlung von Gas, welches einen relativ massearmen, sonnenähnlichen Stern, der sich in der letzten Phase seiner Entwicklung befindet, umgibt. Sobald ein Stern mit einer Masse von bis zu der achtfachen Sonnenmasse die Endphase seines Lebens erreicht stößt er seine äußeren Schichten ab und verliert dabei einen Großteil seiner ursprünglichen Masse. Das im Rahmen dieses Prozesses freigesetzte Gas verteilt sich anschließend in der Umgebung.

Eine starke, von dem heißen Kernbereich des ’sterbenden’ Sterns ausgehende ultraviolette Strahlung bewirkt, dass die Atome des immer weiter nach außen driftenden Gases ihre Elektronen verlieren. Das auf diese Weise ionisierte Gas leuchtet dabei in charakteristischen Farben. Astronomen können die Strahlung dieses leuchtenden Gases mit entsprechenden Filtern isolieren und die lichtschwachen Nebel so vor dem Sternhintergrund deutlicher hervortreten lassen. Dabei dient insbesondere das Vorhandensein des grün leuchtenden zweifach ionisierten Sauerstoffs als Hilfsmittel, um planetarische Nebel ausfindig zu machen.

Die ausgestoßenen Gase eines planetarischen Nebels bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von einigen Dutzend Kilometern pro Sekunde von dessen Zentrum weg. Der Sternwind ebbt im Laufe der Zeit jedoch vollständig ab, so dass bei dem ionisierten Gas eine Rekombination einsetzt, wodurch es unsichtbar wird. Dies hat zur Folge, dass es sich bei planetarischen Nebel um - in astronomischen Maßstäben betrachtet - nur sehr kurzlebige Objekte handelt. Für die meisten planetarischen Nebel beträgt die Zeitspanne, welche zwischen Formation und Rekombination vergeht, lediglich ungefähr 10.000 Jahre. Die Prozesse, welche zu der Entstehung eines planetarischen Nebels führen, stellen zugleich die letzte Phase im Sterbeprozess eines sonnenähnlichen Sterns dar, bevor dieser sein Dasein letztlich als sogenannter Weißer Zwerg beendet.

Planetarische Nebel stellen für ambitionierte Astrofotografen ein immer wieder beliebtes Aufnahmemotiv dar. Die charakteristischen Farben der ionisierten Gase ermöglichen den Fotografen die Anfertigung von ästhetischen Bildern, in denen sich zugleich die teilweise bizarr anmutenden Formen dieser kosmischen Strukturen besonders gut erkennen lassen.

Für die professionellen Astronomen sind planetarische Nebel dagegen besonders deshalb von Interesse, weil diese Strukturen eine entscheidende Rolle in der chemischen Evolution einer Galaxie spielen. Das von den Weißen Zwergsternen abgestoßene Material reichert die interstellare Materie, aus der sich letztendlich wieder neue Sterne bilden, mit schweren Elementen wie zum Beispiel Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Calcium an.

Der Medusa-Nebel

Im Bereich unserer Heimatgalaxie sind den Astronomen derzeit etwa 1.500 planetarische Nebel bekannt. Bei einem dieser Nebel handelt es sich um den rund 1.500 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernten, im Sternbild Zwillinge (lateinischer Name "Gemini") gelegenen Medusa-Nebel, welcher auch unter den offiziellen Katalogbezeichnungen "Sharpless 2-274", "Abell 21" oder "PN A66 21" aufgelistet ist. Er verfügt über eine Ausdehnung von etwa 5,8 x 4,5 Lichtjahren und erreicht am Nachthimmel der Erde somit eine Winkelausdehnung von etwa 12 Bogenminuten.

Trotz seiner Größe ist dieser Nebel jedoch extrem lichtschwach und somit nur sehr schwer zu beobachten. Dies ist auch der Grund dafür, dass dieses Objekt erst im Jahr 1955 unabhängig voneinander von den beiden US-amerikanischen Astronomen George O. Abell und Hugh M. Johnson entdeckt wurde.

Fast zwei Jahrzehnte lang haben Astronomen darüber spekuliert, ob es sich bei dem Medusa-Nebel eventuell um die Überreste einer Supernova-Explosion handeln könnte. Erst zu Beginn der 1970er Jahren waren sie aufgrund der fortschreitenden Beobachtungstechniken in der Lage, die Bewegung und andere Eigenschaften der Materie innerhalb der Gaswolke mit hoher Genauigkeit zu vermessen und dieses Objekt somit eindeutig als einen planetarischen Nebel zu identifizieren. So beträgt zum Beispiel die Expansionsgeschwindigkeit der Gase etwa 50 Kilometer pro Sekunde. Dies ist ein viel geringerer Wert als allgemein für einen Supernova-Überrest angenommen wird.

Namensgeber für diesen planetarischen Nebel war die Gorgone Medusa - eine Gestalt aus der griechischen Mythologie, auf deren Haupt sich statt Haaren Schlangen befanden. Diese Schlangen werden in dem Medusa-Nebel durch die sich windenden Filamente aus leuchtendem Gas dargestellt. Das rote Leuchten des Wasserstoffs und die leuchtschwächere grüne Emission des Sauerstoffgases fügen sich gut hinter dieser Gestalt ein, indem sie einen sichelförmig verlaufenden ’Schatten’ am Himmel bilden.

In der letzten Daseinsphase von Sternen findet der erfolgende Auswurf von Materie häufig stoßweise statt, was - wie hier zu beobachten ist, ohne dabei gleich zu Stein zu erstarren - zu wahrlich faszinierenden Strukturen innerhalb des planetarischen Nebels führen kann.

Jetzt ist es Astronomen gelungen, die bisher detailgetreueste Aufnahme des Medusa-Nebels anzufertigen. Hierfür verwendeten sie den FOcal Reducer and low dispersion Spectrographen (kurz "FORS"), welcher an das Very Large Telescope (kurz "VLT") am Pananal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO) in den nordchilenischen Anden angeschlossen ist.

Neben den rötlichen, grünlichen und bläulichen Gasfilamenten sind in dieser Aufnahme auch diverse Sterne erkennbar. Entgegen der ersten Erwartung handelt es sich bei dem hellen Stern im Zentrum des Fotos allerdings nicht um den zentrale Stern des Medusa-Nebels, sondern vielmehr um einen im Vordergrund befindlichen Stern namens TYC 776-1339-1. Der für das Leuchten des Nebels verantwortliche Stern ist ein leuchtschwächerer, ebenfalls bläulicher Stern, welcher sich außerhalb der Mitte des sichelförmigen Schattens im rechten Teil der Aufnahme befindet.

Das "Cosmic Gems"-Programm der ESO

Diese hier gezeigte und bereits am 20. Mai 2015 von der ESO veröffentlichte Aufnahme des Medusa-Nebels wurde im Rahmen des "Cosmic Gems"-Programms (übersetzt "kosmische Edelsteine") der ESO erstellt. Dieses Programm nutzt hauptsächlich Beobachtungszeiten, während derer die Beobachtungsbedingungen nicht den strengen Ansprüchen einer wissenschaftlichen Arbeit genügen, um Aufnahmen von interessanten und zugleich faszinierenden Himmelsobjekten anzufertigen, welche anschließend in erster Linie für die Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit genutzt werden. Die Bilddaten sind anschließend im wissenschaftlichen Archiv der ESO frei zugänglich und werden auch von professionellen Astronomen für ihre Arbeiten genutzt. Höher aufgelöste Versionen des Medusa-Nebels finden Sie auf dieser Internetseite der ESO.

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


» Ariane-5-Start: DirecTV 15 und Sky Mexico 1 im All
28.05.2015 - Am 27. Mai 2015 startete um 23:16 Uhr MESZ zu Beginn eines eine Stunde und 24 Minuten langen Startfensters vom Raumfahrtgelände Kourou in Französisch-Guayana eine Ariane-5-Trägerrakete mit zwei Kommunikationssatelliten zur Direktausstrahlung von Fernsehprogrammen an Bord. Die Erdtrabanten für den US-amerikanischen Betreiber DirecTV und den mexikanischen Betreiber SKY México wurden nach rund einer halben Stunde Flug erfolgreich ausgesetzt.
Verwendet wurde eine Ariane-5-ECA, die von der Startrampe ELA-3 zum zweiten Flug einer Ariane 5 im Jahr 2015 abhob. Transportiert wurden bei der Mission VA223 der US-amerikanische Kommunikationssatellit DirecTV 15 (Masse beim Start 6.205 kg) und der mexikanische Kommunikationssatellit Sky Mexico 1 alias SKYM 1 und DIRECTV KU-79W (Startmasse 2.962 kg, unbetankt 1.250 kg).

Beide Satelliten waren zusammen unter einer 17 Meter hohen Nutzlastverkleidung mit einem Durchmesser von 5,4 Metern untergebracht. DirecTV 15 wurde als erster der Satelliten etwa 28 Minuten nach dem Start ausgesetzt, er saß zuoberst auf der 6,1 Meter hohen Nutzlasttragstruktur SYLDA 5 B (SYLDA ist die Abkürzung von "Système de Lancement Double Ariane", Ariane-Doppelstartvorrichtung). Nach Abstoßen der SYLDA 5 B wurde Sky Mexico 1 rund 38 Minuten nach dem Start freigegeben.

Die zwei Satelliten werden aus dem Geotransferorbit mit einem geplanten Perigäum von 249,57 km über der Erde und einem geplanten Apogäum von 35.786 km über der Erde mit eigenen Antrieben den Geostationären Orbit ansteuern. Die Antriebe müssen auch den Abbau der Rest-Inklination, der verbliebenen Neigung der Bahn gegen den Erdäquator, von geplanten 4,4 Grad bewerkstelligen.

DirecTV 15 ist eine Konstruktion von Airbus Defence and Space aus Toulouse in Frankreich und basiert auf der Satellitenplattform Eurostar E3000. Der Satellit wird vom US-amerikanischen Betreiber von Kommunikationssatelliten DirecTV aus El Segundo, Kalifornien, insbesondere zur Verbreitung von hochaufgelösten Fernsehprogrammen (auch in 4K Ultra HD) eingesetzt werden. Nach Angaben seines Herstellers, der im Herbst 2011 beauftragt worden war, ist DirecTV 15 mit über 150 Verstärkereinheiten der jetzt leistungsstärkste Fernsehsatellit der USA, und gleichzeitig der 100. Kommunikationssatellit, den Airbus Defence and Space bzw. dessen Vorgängerunternehmungen baute.

DirecTVs neuer Satellit soll im geostationären Orbit eine Position im Bereich von 103 Grad West beziehen, um von dort Empfänger in den USA mit Alaska und Hawaii (wo DirecTV nach eigenen Angaben zusammen über 20 Millionen Kunden hat) sowie in Puerto-Rico zu versorgen. Dafür ist er mit 25 Ka-, 32 Ku- und 18 Reverse-Band-Transpondern ausgerüstet. (Als Reverse-Band wird eine Nutzungsvariante des elektromagnetischen Spektrums bezeichnet, bei der der Band-Bereich für den Uplink verwendet wird, der woanders dem Downlink dient, und der für den Downlink, der woanders für den Uplink zum Einsatz kommt.)

Mit elektrischer Energie versorgt wird die Kommunikationsnutzlast von DirecTV 15 durch zwei Solarzellenausleger, die dem Raumfahrzeug mit einem Hauptkörper von 2,9 x 2,3 x 5,9 Meter zusammen eine Spannweite von insgesamt 45 Metern geben und maximal über 20 Kilowatt elektische Leistung bereitstellen. Die vorgesehene Standzeit des dreiachsstabilisierten, mit zwei Lithium-Ionen-Akkumulatorensätzen ausgestatteten Satelliten im Orbit beträgt mindestens 15 Jahre, bei Einsatzende sollen die Solarzellenausleger immer noch 18 Kilowatt liefern können.

Der mit Monomethylhydrazin (MMH) und einer Mischung von Stickstoffoxiden (MON-3, Stickstofftetroxid mit 3% Stickstoffmonooxid) betriebene Apogäumsmotor von DirecTV 15 besitzt einen Nominalschub von 445 Newton. Für die Lageregelung sowie das Halten oder Verändern der Position des Satelliten besitzt der Satellit außerdem eine Anzahl von 10 Newton starken, MMH und MON-3 verwendenden Zweistofftriebwerken sowie elektrische Triebwerke des Typs SPT-100 (SPT steht für stationary plasma thruster) bzw. SPD-100 (СПД-100) vom russischen Konstruktionsbüro Fackel bzw. Fakel aus Kaliningrad. Die elektrischen Triebwerke verwenden das Edelgas Xenon als auszustoßende Stützmasse. Sie haben einen Schub von jeweils nur 83 Millinewton (80 Millinewton bei 1,5 kW Leistungseingang), lassen sich jedoch sehr ausdauernd einsetzen.

Bei Sky Mexico 1 handelt es sich um ein von Orbital ATK auf Basis des Satellitenbus’ GEOStar 2.4E entworfenes und in Dulles im Bundesstaat Virginia in den Vereinigten Staaten von Amerika innerhalb von 20 Monaten (4 Monate schneller als ursprünglich vorgesehen) gebautes Raumfahrzeug, dessen Grundkörper Maße von rund 4,7 auf 3 auf 2,5 Meter aufweist. Der dreiachsstabilisierte Satellit ist dazu gedacht, Empfänger in Mexiko, Zentralamerika und der Karibik von einer Position bei 78,8 Grad West im Geostationären Orbit mit einer Bandbreite von Programmen zu versorgen. Dementsprechend ist die maximal rund 5.000 Watt leistende Kommunikationsnutzlast von Sky Mexico 1 mit 24 Ku-Band-Transpondern und 2 Reverse-Band-Transpondern ausgestattet. Sie enthält 32 Wanderfeldröhren (Travelling Wave Tubes, TWTs).

Die Energieversorgung der Satellitensysteme von Sky Mexico 1 erfolgt durch zwei Solarzellenausleger, die sich aus jeweils vier Segmenten zusammensetzen und dem Raumfahrzeug eine Spannweite von rund 15,50 Metern geben. Am Ende der projektierten Einsatzdauer von 15 Jahren sollen die Solarzellenausleger von Sky Mexico 1 noch rund 6.000 Watt elektrische Leistung bereitstellen können. Für die Stromspeicherung besitzt der Satellit zwei Lithium-Ionen-Akkumulatorensätze vom Typ 4P9S von SAFT aus Poitiers und Bordeaux in Frankreich.

Der mit MMH und MON-3 betriebene Apogäumsmotor des Typs BT-4 von der IHI AEROSPACE CO., LTD. aus Japan an Bord von Sky Mexico 1 besitzt einen Nominalschub von 450 Newton. Für die Lageregelung sowie das Halten oder Verändern der Position des Satelliten wurde der Satellit außerdem mit einer Anzahl von kleinen, Hydrazin katalytisch zersetzenden Einstofftriebwerken ausgerüstet.

Nach Angaben von Orbital ATK wurden initiale Tests nach dem Aussetzen des Satelliten bereits abgeschlossen. Der Satellit ist für die kommenden Bahnanhebungsmanöver und die anschließend anstehende Testphase bereit.

Sky Mexico 1 wurde zum 1. Satelliten für den im Besitz von DirecTV und der Grupo Televisa S.A.B. befindlichen Betreibers SKY México, der mit einer europäischen Ariane-Rakete ins All gelangte. Vor DirecTV 15 besorgte Arianespace den Transport von 7 anderen für DirecTV gebauten Satelliten in den Weltraum. VA223 mit DirecTV 15 und Sky Mexico 1 auf der Rakete L577 aus dem Produktionslos PB war die 65. erfolgreiche Ariane-5-Mission in Folge.

Bei der Mission VA223 wurde laut Arianespace bei einer Gesamtstartmasse von rund 780 Tonnen (laut Airbus Space and Defence rund 775 Tonnen beim Abheben) eine Gesamtnutzlast von 9.960 kg transportiert (laut Airbus Defence and Space 9.954 kg), von denen nach Angaben von Arianespace 9.200 kg auf die beiden Satelliten entfielen.

DirecTV 15 wird voraussichtlich katalogisiert mit der NORAD Nr. 40.663 bzw. als COSPAR-Objekt Nr. 2015-026A, Sky Mexico 1 mit der NORAD Nr. 40.664 bzw. als COSPAR-Objekt Nr. 2015-026B.

Neben dem Transport der beiden Satelliten hatte die Rakete, genauer ihre Oberstufe, eine zusätzliche Aufgabe zu erfüllen. Geplant war eine Flugdemonstration namens DEMOFLIGHT, in deren Rahmen die ESC-A-Oberstufe mit 62,7 kN starkem HM7b-Haupttriebwerk eine Reihe Manöver durchzuführen hatte. Ihr Beginn war für die Flugminute 43 angesetzt.

Wegen der im Vergleich gegenüber anderen Missionen insgesamt längeren aktiven Flugphasen der Oberstufe befindet sich ein zusätzlicher Helium-Tank an Bord, dessen Inhalt zur Bedrückung der Tanks der Oberstufe und zur Ventilsteuerung verwendet wurde.

Im Rahmen des rund 50 Minuten dauernden Flugprogramms sollte ermittelt werden, ob und in wie weit thermodynamische Modelle über das Verhalten der Treibstoffe in den Tanks der Oberstufe zutreffen, wie effizient das Herunterkühlen des Haupttriebswerks vor einer Zündung desselben ist und wie zuverlässig und schnell sich die Tankinhalte am jeweiligen Tankboden sammeln, bevor das Haupttriebwerk gezündet wird.

Ein neuerliches Herunterkühlen des Haupttriebwerks war laut Plan 63 Minuten nach dem Start in Kourou abzuschließen. 77 Minuten nach dem Start war das experimentelle Ablassen einer gewissen Menge Sauerstoff durch die Düse des Haupttriebwerks laut Plan zu Ende, gleiches war anschließend für flüssigen Wasserstoff vorgesehen. Beim Ausstoß der getrennten Treibstoffkomponeten ergibt sich jeweils ein geringer Schub. Mit einem gemeinsamen Ablassen beider Komponeten bis Flugminute 83 sollte DEMOFLIGHT eine Bahn mit einem durch die Manöver abgesenktem Perigäum erreichen.

Rund 1,5 Stunden nach dem Start endete DEMOFLIGHT, und die ESC-A wurde wie bei früheren Ariane-Missionen passiviert. Die Tests mit der Oberstufe erfolgten nach Angaben von Airbus Defence and Space im Kontext mit einer zukünftigen Nutzung eines Triebwerks namens VINCI auf Ariane-Raketen.

Im Rahmen von DEMOFLIGHT stand neben den üblichen Bahnverfolgungsstationen Kourou (Französisch-Guayana), Galliot (Französisch-Guayana), Natal (Brasilien), Ascension Island (Himmelfahrtsinsel), Libreville (Gabun) und Malindi (Kenia) zusätzlich eine bei Perth in Australien bereit, um Daten vom Fluggerät aufzunehmen.

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(Autor: Axel Nantes - Quelle: Airbus Defence and Space, Arianespace, DirecTV, IHI, Orbital ATK, SAFT)


» Ceres: DAWN bildet vermeintliche Kraterketten ab
29.05.2015 - Kurz vor dem Einschwenken in einen niedrigeren Orbit bildete die Kamera der Raumsonde DAWN die Oberfläche des Zwergplaneten Ceres am 23. Mai 2015 in einer zuvor nicht erreichten Auflösung ab. Dabei zeigten sich Strukturen, welche an Kraterketten erinnern, die aber durchaus auch anderen geologischen Ursprungs sein könnten.
Bereits am 6. März 2015 erreichte die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde DAWN ihr zweites und finales Forschungsziel - den im Asteroidengürtel unseres Sonnensystems gelegenen Zwergplaneten (1) Ceres. Seit dem April 2015 fertigt die Framing Camera - das unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Kameraexperiment an Bord der Raumsonde - Aufnahmen von der Oberfläche des Zwergplaneten an, welche eine zuvor nicht erreichte Auflösung der dortigen Strukturen erlauben und die für jede Menge Diskussionsbedarf unter den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern sorgen.

Ein Beispiel hierfür sind diverse helle Flecken auf der Oberfläche von Ceres, bei denen es sich sehr wahrscheinlich um lokal begrenzte Eisablagerungen handelt. Neben gefrorenem Wasser, welches die Planetologen auch unter der Oberfläche von Ceres vermuten, kommen hierfür jedoch auch helle Salzminerale in Frage (Raumfahrer.net berichtete). Aber auch eine Aufnahme, welche bereits am 23. Mai 2015 aus einer Entfernung von 5.100 Kilometern angefertigt und mit dem eine Auflösung von 480 Metern pro Pixel erreicht wurde, zeigt Oberflächenstrukturen, welche zurzeit noch nicht eindeutig erklärt werden können. Eigentlich wurde die entsprechende Aufnahme für Navigationszwecke angefertigt, um die Raumsonde sicher und auf einer vorbestimmten Route an ihr Ziel zu dirigieren. Trotzdem enthüllen die zu diesem Zweck angefertigten Aufnahmen auch wissenschaftlich relevante Informationen.

"Wir erkennen eine ungewöhnlich große Ansammlung von kleinen runden Strukturen auf engem Raum - dazu gehören kleinere so genannte Sekundär-Krater, die bei großen Einschlägen durch das dadurch ausgeworfene Material entstanden sind, aber auch längere linienförmige Anordnungen und sehr wahrscheinlich Einsturzsenken", so Prof. Ralf Jaumann vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof, einer der Mitarbeiter des Kamerateams der DAWN-Mission. "Ähnliche Strukturen gibt es zwar auf den Eismonden von Jupiter und Saturn, aber nicht in dieser Dichte."

Einer der am 23. Mai 2015 von der Framing Camera abgebildeten Impaktkrater - es handelt sich dabei um einen der größeren Krater auf der nördlichen Hemisphäre von Ceres sowie die unmittelbar südlich davon gelegene Region zwischen 13 und 51 Grad nördlicher Breite und 182 und 228 Grad östlicher Länge - verfügt über einen Durchmesser von etwa 110 Kilometern. In seinem Inneren sind zahlreiche weitere, allerdings deutlich kleinere Krater sowie ein ausgeprägter Riss auf der Oberfläche zu erkennen.

Bei einer genaueren Betrachtung lassen sich unterhalb des großen Kraters zudem verschiedene Ketten kleinerer Krater erkennen. Zum Teil liegen diese so dicht bei einander, dass sie wie in die Länge gezogene ’Schrammen’ erscheinen. Derartige Kraterketten treten auch auf anderen Himmelskörpern innerhalb unseres Sonnensystems wie zum Beispiel dem Mond der Erde, dem Mars und mehreren Asteroiden und weiteren Monden auf. Auch der Protoplanet (4) Vesta - das erste Ziel der DAWN-Mission - verfügt über derartige Strukturen.

Oftmals entstehen derartige Kraterketten als Folge eines heftigen Impakts, der zunächst einen großen Krater in die Oberfläche reißt. Im Rahmen dieses Vorgangs wird zudem Material in die Höhe geschleudert, welches anschließend wieder auf die Oberfläche trifft und gegebenenfalls weitere, allerdings kleinere Krater erzeugt. Planetologen bezeichnen derartige Strukturen als Primär- beziehungsweise Sekundärkrater.

"Sekundärkrater sind nützliche Werkzeuge bei der Altersbestimmung von Oberflächenstrukturen“, erklärt Dr. Thomas Platz vom MPS, ein weiterer Mitarbeiter des Framing-Camera-Teams. Diese kleineren Krater finden sich zum Teil in großer Entfernung zu dem für ihre Entstehung verantworten Primärkrater, sind aber genauso alt wie dieser. Strukturen, welche die Sekundärkrater überdecken oder unter ihnen hervorschauen, können so im Vergleich zu dem Primärkrater datiert werden. "Auf diese Weise wird es möglich, das Alter weit entfernter Oberflächen zu einander in Beziehung zu setzen", so Dr. Platz. Diese Methode wird auch als Crater Counting bezeichnet.

Ob die Kraterketten auf der Oberfläche von Ceres, welche auf der aktuellen Aufnahme zu erkennen sind und zum Teil in derselben Richtung verlaufen, alle zu ein und demselben Primäreinschlag gehören, ist jedoch noch unklar.

Derzeit wird von den an dieser internationalen Weltraummission beteiligten Wissenschaftlern intensiv diskutiert, durch welche exakten Prozesse diese vielen kleinen Krater genau entstanden sein könnten. Prof. Jaumann hält es dabei für denkbar, dass es sich bei diesen runden Strukturen um Einsturzsenken handeln könnte, welche sich unabhängig von einem Impaktereignis gebildet haben.

"Hinter dieser Oberfläche steckt sehr wahrscheinlich eine geologisch komplexe Geschichte: Zum einen sind wohl Projektil-Teilchen aus anderen Kratern dort eingeschlagen und hinterließen kleinere Sekundär-Krater, zum anderen deutet der Riss darauf hin, dass es Bewegungen im Kraterboden selbst gegeben hat", so Prof. Jaumann weiter. "Im Untergrund von Ceres könnten Risse vorhanden sein, in die von der Oberfläche loses Material hineinrutscht", so ein Lösungsansatz für die Entstehung dieser Strukturen.

Für die eingehendere Untersuchung dieser Strukturen und deren Erklärung sind jedoch weitere Bilddaten notwendig, welche über eine noch höhere Auflösung als bisher gegeben verfügen. Bis dahin müssen die beteiligten Wissenschaftler allerdings noch ein paar weitere Tage Geduld aufbringen. Den nächst niedrigeren Orbit um Ceres wird DAWN erst am 6. Juni 2015 erreichen. Ab dann wird die Raumsonde den Zwergplaneten bis zum 30. Juni auf einer über die beiden Pole von Ceres verlaufenden Umlaufbahn alle drei Tage in einer Entfernung von nur noch etwa 4.400 Kilometern umrunden. Um in diesen so genannten "Survey Orbit" zu gelangen, sind derzeit die Ionen-Triebwerke der Raumsonde in Betrieb, wodurch bedingt gegenwärtig keine weitere Aufnahmen mit dem Kamerasystem möglich sind.

"Wenn wir in diesem Orbit ankommen, beträgt die Auflösung unserer Fotos 400 Meter pro Pixel - damit und mit der dann viel besseren dreidimensionalen Auflösung werden wir die Strukturen besser analysieren können", so Prof. Jaumann weiter. Die beteiligten Wissenschaftler hoffen, durch diese dann anzufertigenden Aufnahmen einige der bisherigen Rätsel über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte dieses Zwergplaneten entschlüsseln zu können.

Die DAWN-Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA geleitet. Die University of California in Los Angeles ist für den wissenschaftlichen Betrieb der Mission verantwortlich. Das Kamerasystem an Bord der Raumsonde wurde unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze in Braunschweig entwickelt und gebaut. Das Kameraprojekt wird finanziell von der Max-Planck-Gesellschaft, dem DLR und der NASA (JPL) unterstützt.

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NASA Press-Kit:

Technische Beschreibung der Framing Camera:


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


» Raumcon-Treffen 2015 in Kassel und Göttingen
31.05.2015 - Vom 21. bis zum 25. Mai 2015 fand das Raumcon-Treffen 2015 in Kassel und Göttingen mit 22 Teilnehmerinnen und Teilnehmern statt. Auf dem Programm standen interessante Exkursionen sowie zahlreiche Vorträge und Diskussionen zu aktuellen Astronomie- und Raumfahrtthemen. Eine Nachlese von Rafael Frytz, Paula Goth und Stefan Goth.
Die Raumcon-Treffen haben sich zu einem regelmäßigen Event im Raumfahrtkalender eines jeden Jahres entwickelt. Bei dieser Gelegenheit treffen Vertreter der „Macher“ der Website „Raumfahrer.net“ mit Portal, Forum, Shop und Chat mit interessierten Nutzern zusammen, um über den aktuellen Stand von Raumfahrt- und Astronomie-Themen zu diskutieren und sich über neue Entwicklungen zu informieren. Sowohl unter den Betreibern des Forums als auch unter den Nutzern waren auch dieses Jahr wieder einige Mitglieder des gemeinnützigen Vereins „Raumfahrer.net e.V.“, welcher als Veranstalter auftrat.

Neben dem reinen Informationsgewinn, der den Teilnehmern insbesondere bei ihrem Wirken als Multiplikatoren bei der Wissensvermittlung hilft, und der Freude an Raumfahrt und Astronomie an sich haben die Treffen angesichts intensiver Kommunikation über das Internet auch eine wichtige soziale Komponente und folgen dem vereinssatzungsgemäßen Bildungsauftrag. Durch persönliches Kennenlernen und gemeinsames Arbeiten wächst das gegenseitige Verständnis, für respektvollen Umgang miteinander im Forum ist es ebenfalls förderlich.

Die Schwerpunkte beim diesjährigen Treffen waren Besuche beim Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, dem Planetarium und astronomisch-physikalischen Kabinett in der Orangerie Kassel, sowie eine Führung „Gauß in Göttingen“ mit Besichtigung der historischen Sternwarte. Dazu kamen zahlreiche spannende Vorträge zu unterschiedlichsten Themen.

Tag 1 - Anreise und „get together“
Donnerstag der 21. Mai 2015 war Anreisetag, um die Mittagszeit trafen die ersten Teilnehmer in der Jugendherberge Kassel ein. Im Laufe des Nachmittags füllte sich der Tagungsraum, zahlreiche Laptops wurden aufgebaut und verkabelt. Für die stimmungsvolle Ausgestaltung des Veranstaltungsraums wurden hochwertige Bilder im Großformat (von –eumel- bereitgestellt) aufgehängt. Wie jedes Jahr gab es auch die Möglichkeit die Produkte aus dem Webshop in Augenschein zu nehmen und zu kaufen. Auch diese Jahr gibt es wieder einen neuen Hingucker mit Bezug auf aktuelle Forschung, die neue Tasse - diesmal mit zwei Motiven: New Horizons und Dawn!

Nach der offiziellen Eröffnung und Einführung in das Programm durch das Organisationsteam Ilka Meuer, Nico Feldmann und Thomas Weyrauch gab es bei einem abendlichen „get together“ im Hof der Jugendherberge die Gelegenheit, alte Freundschaften aufzufrischen und neue Bekanntschaften zu machen. Während einige angediente Aktive wegen Terminproblemen absagen mussten, konnten auch neue Gesichter begrüßt werden. Bis in die Nacht hinein wurde über zahlreiche Astronomie- und Raumfahrtthemen diskutiert.

Tag 2 - Exkursion I: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen
Am Freitag den 22. Mai 2015 bildete der Besuch beim Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen (MPS https://www.mps.mpg.de/de) die Hauptattraktion des Tages und möglicherweise den Höhepunkt des gesamten Raumcon-Treffens. Das MPS Göttingen beschäftigt sich u.a. mit der Erforschung der Sonne und deren Atmosphäre, der Planeten in unserem Sonnensystem, und ist an zahlreichen wissenschaftlichen Missionen beteiligt, z.B. an Rosetta.

Das Institut ist erst 2014 in einen Neubau auf dem Campus der Universität Göttingen umgezogen. Als einer der Gründe für den Umzug wurde die größere Nähe zu den Wissenschaftlern am Lehrstuhl für Astrophysik und Geowissenschaften der Uni genannt. Außerdem waren die Gebäude am alten Standort Katlenburg-Lindau sanierungsbedürftig und entsprachen nicht mehr den aktuellen Anforderungen.

Zunächst wurden wir durch Dr. Birgit Krummheuer begrüßt und von Dr. Achim Gandorfer mit den drei Abteilungen des MPS „Sonne und Heliosphäre“, „Planeten und Kometen“ sowie „Das Innere der Sonne und der Sterne“ vertraut gemacht. In seinem mitreißenden Vortrag „Sonnenforschung zwischen Himmel & Erde“ hat Dr. Gandorfer den Teilnehmern dann von seinem eigenen wissenschaftlichen Weg, welcher immer um die Sonne „kreiste“, berichtet.

Dieser Weg ist auch eine kleine Geschichte der Sonnenforschung und startete zunächst am McMath-Pierce Solar Teleskop. Über das Solar & Heliospheric Observatory (SOHO) führte er schließlich zu Sunrise, einem mittlerweile zweimal an einem Stratosphärenballon gestarteten Mission. Aktuell ist die Vorbereitung der Satellitenmission Solar Orbiter zur Erforschung der Sonne aus einem vergleichsweise engen Orbit um unser Zentralgestirn.

Anschließend führten Dr. Gandorfer und Dipl.-Ing. Dietmar Germrott uns durch das Haus und die Labore, so dass alle einen lebendigen Eindruck von den bisherigen und aktuellen Aktivitäten des MPS gewinnen konnten.

Zu sehen waren beispielsweise große Montagehallen für Arbeiten unter Reinraumbedingungen unterschiedlicher Klassen. In einer befanden sich Teile des Stratosphärenteleskops Sunrise. Zu bestaunen waren auch einige Vakuumkammern, sowie ein Modell von OSIRIS, einer Kamera von Rosetta.

Interessant war, dass von wichtigen Instrumenten, welche sich derzeit auf Sonden bei oder auf dem Weg zu Planeten, Asteroiden oder Kometen befinden, baugleiche funktionsfähige Exemplare in diesen Vakuumkammern vorgehalten werden, um alle Kommandos am Boden testen zu können und bei Problemen mit den Flugexemplaren Lösungsmöglichkeiten an den Testmodellen zu finden. In der kleinen aber feinen Kantine wurde bei einem hervorragenden Essen das gesehene und gehörte anschließend intensiv diskutiert.

Am Nachmittag gab Dr. Johannes Wicht einen Einblick in seine Arbeit bei der Erforschung und rechnergestützten Simulation des Magnetfelds der Erde und des Jupiters. Die meisten Zuhörer waren von Komplexität des Erdmagnetfeldes beeindruckt. Es ist längst nicht mit magnetischem Nord- und Südpol alleine zu beschreiben. Bedingt durch den „Dynamo“ aus flüssigem leitfähigem Material zwischen Erdkern und Erdkruste lässt sich die Dynamik nur mit Großrechnern simulieren. Das noch komplexere Magnetfeld des Gasriesen Jupiter soll mit der Sonde Juno, welche im Juli 2016 den Planeten erreichen wird, genauer vermessen werden.

Wieder zurück in der Jugendherberge gab es am Abend nach dem Essen zwei Vorträge. In „Satellitenbetrieb am Beispiel polarer Wettersatelliten“ von Nico Feldmann erklärte unser damit beruflich befasster Mitstreiter Details von Satellitenmissionen vom Start bis zur Außerbetriebnahme. Zu seinem „Besuch am Kennedy Space Center“ im Frühjahr 2015 zeigte Jörg Knaak zahlreiche stimmungsvolle Bilder vom US-amerikanischen Weltraumbahnhof in Florida und seinen verschiedenen Einrichtungen und fesselte uns bis spät in die Nacht mit seinem Bericht.

Tag 3 - Exkursion II: Planetarium und astronomisch-physikalisches Kabinett, Orangerie Kassel und Planetenwanderweg im Park Karlsaue
Der folgende Samstag, der 23. Mai 2015 führte uns zunächst in das Planetarium Kassel, das in der Orangerie im Park Karlsaue untergebracht ist. Hier erhielten wir von Frau Bolz eine Einführung in den nächtlichen Himmel, einen Einblick in die wichtigsten Entdeckungen von Galileo Galilei und die Bedeutung der Entwicklung des Teleskops für die moderne Astronomie.

Bei einer Führung durch das astronomisch-physikalische Kabinett im gleichen Gebäude gab es einen Überblick über historische Himmelsbeobachtungsinstrumente, Zeitmesser und andere technische Entwicklungen der letzten Jahrhunderte, bis hin zu historischen Rechenmaschinen und Computern. Im Eingangsbereich befindet sich ein Foucaultsches Pendel, welches dem Nachweis der Erdrotation dient.

Am Nachmittag konnten sich junge wie ältere Teilnehmer ausgiebig am sog. Geo-Caching im Park Karlsaue beteiligen. Dies ist eine moderne Form der Schnitzeljagd, welche ohne satellitengestützter Ortsbestimmung (z.B. unter Nutzung des Global Positioning System, GPS) nicht denkbar wäre.

Darüber hinaus bot sich in der Karlsaue der dortige Planetenwanderweg im Maßstab von 1 zu 495 Millionen für eine fußläufige Erschließung der Größenverhältnisse unseres Sonnensystems an. Ein gelaufener Kilometer im Park entspricht dabei 495 Millionen Kilometern im All. Die Sonne, die sich als Bild über dem Eingang zur Orangerie befindet, bildet den Anfang des Planetenwegs. Aufgrund der Entfernungen unter den Planeten befindet sich Saturn bereits außerhalb des Parks und Uranus in einem anderen Stadtteil von Kassel.

Nach dem Abendessen in der Jugendherberge ging es wieder mit einem abendlichen Vortragsprogramm weiter. Tobi führte durch die Firmengeschichte von SpaceX, berichtete über die drei Fehlstarts der Falcon 1, den Stand der Technik von Falcon 9 und Dragon sowie die zukünftigen Entwicklungen beim Commercial Crew Transport zur Internationalen Raumstation (International Space Station, ISS) und das Fernziel Mars. Dann folgte ein interessanter Vortrag eines anderen Teilnehmers, der den Aufbau und die bisherige Entwicklung des Vinci Triebwerks erläuterte. Die nötigen Änderungen für eine mögliche Ariane-6-Rakete wurden ebenfalls diskutiert.

Tag 4 - Exkursion III: Stadtführung auf Gauß’ Spuren in Göttingen und Besichtigung der historischen Sternwarte
Sonntag, der 24. Mai 2014 führte die „Raumfahrer“ wieder nach Göttingen. Dort nahm uns er Stadtführer Jörg Scharmach mit auf die zahlreichen und vielgestaltigen Spuren des in Braunschweig geborenen Carl Friedrich Gauß, der die meiste Zeit seines Lebens in Göttingen verbracht hat. Unter anderem war er Direktor der Sternwarte und Universitätsprofessor. Er erforschte das Erdmagnetfeld, beschäftigte sich mit der Landvermessung, schuf die erste magnetische Telegrafenverbindung, begründete die nichteuklidische Geometrie und vieles mehr.

Darüber hinaus gab es auch einen Einblick in das Leben von Gauß, seiner Familie und seiner Zeitgenossen. Göttingens Altstadt besitzt viele erhaltene historische Bauten, da sich die Kriegsschäden im Gegensatz zu vielen anderen alten Städten in Grenzen hielten.

Unser Weg durch Göttingen führte uns schließlich zur historischen Sternwarte, welche im 18. Jahrhundert erbaut wurde. Die Besichtigung zeigte viele interessante Einblicke. In der Kuppel befindet sich ein großes Teleskop und, eher untypisch, ein Stuhl für den Beobachter, platziert vor dem Okular. Die Führung endete an der Grabstätte Gauß’, letzterer starb am 23. Februar 1855.

Nach der Rückkehr zur Jugendherberge führte ein Vortrag von Joachim Boensch in die Welt der „Raketen-Triebwerkstypen mit flüssigem Treibstoff“. Die Grundprinzipien der Raketentriebwerke, Methoden der Treibstoffförderung und die Steuerung der Rakete wurden erklärt.

Ein Vortrag von Thomas Brucksch, „SEP-Einsatz von Ionentriebwerken“, ging auf die Grundlagen und den Einsatz von solar-elektrischen Antrieben ein. Dabei steht SEP für solar electric propulsion. Gezeigt wurden verschiedenen Typen von Ionentriebwerken und wichtige Missionen, bei denen solche Treibwerke eingesetzt wurden, laufen, oder vorgesehen sind. Vorgestellt wurde auch das ambitionierte NASA-Vorhaben einer Asteroid Redirect Mission mit SEP.

Den Abschluss an diesem Tag bildete ein Vortrag über den Meteor von Tscheljabinsk (Russland) von Tobi. Der Meteor hatte vor gut zwei Jahren hohen Sachschaden und zahlreiche Verletzte verursacht. Zum Glück kam, trotz der zahlreichen geborstenen Fensterscheiben, soweit bekannt niemand ums Leben.

Im Vortrag wurde u.a. erläutert, wie man aus den zahlreichen Videoaufnahmen unterschiedlichster Überwachungskameras und mobiler Kommunikationsgeräte auf Größe und Flugbahn des Meteoren schließen kann.

Parallel zum Programm hatten interessierte Teilnehmer des Treffens bis Sonntag ein Raumfahrt- und Astronomie-Kreuzworträtsel zu lösen. Die drei Gewinner mit den meisten beantworteten Fragen (Nitro, fl67 und Raffi) wurden mit Buch- und Sachpreisen belohnt. Einen langen Applaus bekam Andrej Meuer für die Zusammenstellung der Rätsel-Nüsse, die auch für echte Spezialisten schwer zu knacken waren.

Tag 5 - Abbauen, Abschied und Abreise
Nach einem äußerst ereignisreichen, spannenden und äußerst informativen Wochenende mit sehr interessanten Exkursionen, Vorträgen und Gesprächen wurde am Montag den 25. Mai 2015 ein positives Resümee gezogen. Das Organisationsteam aus Ilka Meuer, Nico Feldmann und Thomas Weyrauch erhielt einen ausgiebigen Extra-Applaus für ihre Mühen. Anschließend wurde gemeinsam der Tagungsraum geräumt, und die Teilnehmer verabschiedeten sich und begaben sich auf den Heimweg.

Im Verlauf des Treffens wurde bereits über das nächste Raumcon-Treffen im Jahr 2016 gesprochen. Bei der Terminfindung hat sich die Woche mit dem Feiertag Christi Himmelfahrt, ersatzweise eine Woche ganz ohne Feiertag, herauskristallisiert, da an Feier- und Brückentagen erfahrungsgemäß nur sehr schwer qualitativ hochwertige Führungen bei Forschungseinrichtungen oder Unternehmen organisiert werden können. Wahrscheinlich wird das Treffen in Darmstadt stattfinden, mit möglichen Besuchen bei EUMETSAT (Betreiber europäischer Wettersatelliten), ESOC (Europäisches Raumfahrtkontrollzentrum) und GSI (Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung).

Für die Teilnahme an Raumcon-Treffen gibt es keine zwingenden Voraussetzungen, man muss weder eine Vereinsmitgliedschaft besitzen noch im Forum mit Benutzernamen angemeldet sein. Eine gewisse Aufgeschlossenheit gegenüber Wissenschaft und Technik erleichtert aber die Kommunikation mit den mit Herzblut diskutierenden und argumentierenden Raumfahrt- und Astronomie-Enthusiasten.

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(Autor: Raumfahrer.net Redaktion - Quelle: Raumcon, Raumfahrer.net e.V.)



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Mars Aktuell: Siloe Patera - Ein Supervulkan auf dem Mars? von Redaktion



• Siloe Patera - Ein Supervulkan auf dem Mars? «mehr» «online»
• Marsrover Curiosity - Der Sol 1.000 hat begonnen «mehr» «online»


» Siloe Patera - Ein Supervulkan auf dem Mars?
27.05.2015 - Bereits in der letzten Woche veröffentlichte Aufnahmen der ESA-Raumsonde Mars Express verdeutlichen erneut die geologische Vielfalt unseres äußeren Nachbarplaneten und zugleich die Probleme, welche sich für die Marsforscher bei deren Interpretation ergeben. Bei der Region Siloe Patera könnte es sich durchaus um die Überreste einer Supervulkan-Eruption handeln - oder aber um die Überreste eines profanen Impaktereignisses.
Bereits seit dem 25. Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars. Seitdem liefert dieser Orbiter den an der Mars Express-Mission beteiligten Wissenschaftlern regelmäßig eine Vielzahl an Bildaufnahmen und weitere Daten über die Atmosphäre und die Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten, durch deren Auswertung sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte ergeben.

Die sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Mars Express liefern dabei wichtige Beiträge zur Untersuchung der Oberflächengeologie sowie zur ’Geschichte des Wassers’ auf unserem Nachbarplaneten und damit auch zur Klärung der Frage, ob einstmals ’Leben auf dem Mars’ möglich gewesen sein könnte. Die Mars Express-Mission wird als so erfolgreich eingestuft, dass sie inzwischen bis zum Ende des Jahres 2018 verlängert wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Die Schildvulkane des Mars

Mit einem Durchmesser von 6.792 Kilometern ist der Mars nur etwa halb so groß wie unser Heimatplanet. Trotzdem kann unser äußerer Nachbarplanet mit einigen landschaftlichen Superlativen aufwarten, welche in unserem Sonnensystem ihresgleichen suchen. Ein eindrucksvolles Beispiel hierfür sind verschiedene Schildvulkane, welche zu den höchsten bekannten Erhebungen des Sonnensystems zählen und die sich auf dem Mars hauptsächlich in zwei Regionen konzentrieren. Die kleinere dieser beiden Regionen trägt den Namen Elysium Planitia. Verteilt über eine Fläche von rund 2,5 Millionen Quadratkilometern befinden sich hier die Vulkane Apollinaris Patera, Hecates Tholus, Albor Tholus und der etwa 12.500 Meter hohe Elysium Mons.

Mehrere tausend Kilometer entfernt befindet sich die Tharsis-Vulkanregion, welche eine Fläche von etwa vier Millionen Quadratkilometern bedeckt und die sich wie eine Wulst um durchschnittlich vier Kilometer über die umgebende Marsoberfläche erhebt. Hier befinden sich - neben verschiedenen anderen, kleineren Schildvulkanen die Vulkane Ascraeus Mons, Arsia Mons und Pavonis Mons. Mit Gipfelhöhen von 18, 14 und 12 Kilometer sind auch diese deutlich höher als der höchste Berg der Erde - der 8.848 Meter hohe Mount Everest. Am nördlichen Ende der Tharsis liegt zudem der Vulkan Alba Mons, welcher zwar nur eine Höhe von knapp sieben Kilometern erreicht, der dabei jedoch an seiner Basis über eine Ausdehnung von fast 1.000 Kilometern verfügt.

Besonders beeindruckend ist allerdings der etwas außerhalb der Tharsis-Region gelegene Vulkan Olympus Mons. Mit einer Gipfelhöhe von mehr als 22 Kilometern relativ zu dem umgebenden Gelände und einem Basisdurchmesser von rund 550 Kilometern handelt es sich bei diesem Schildvulkan um die derzeit höchste bekannte Erhebung innerhalb unseres Sonnensystems. Altersbestimmungen von Lavaflüssen legen die Vermutung nahe, dass der Olympus Mons eventuell noch vor etwa zwei Millionen Jahren aktiv gewesen sein könnte.

Die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Planetologen gehen allgemein davon aus, dass sich die Tharsis-Region - genauso wie das benachbarte Grabenbruchsystem der Valles Marineris - bereits vor rund 3,5 Milliarden Jahren während des geologischen Mittelalters des Mars, der sogenannten Hesperianischen Epoche, gebildet hat. Die äußere Kruste des Mars wurde zu dieser Zeit durch im Marsinneren auftretende Kräfte aufgewölbt, was zu massiven Oberflächenspannungen führte. Während der verschiedenen geologischen Aktivitätsphasen wurden gewaltige Mengen von Lava an die Oberfläche des Planeten befördert. Diese Lavamassen schichteten sich zu den besagten Schildvulkanen auf.

Supervulkane

Allerdings deuten verschiedene Anzeichen darauf hin, dass in der Vergangenheit neben den hier erwähnten Schildvulkanen auch eine andere Art von Vulkanen - nämlich sogenannte Supervulkane - auf dem Mars aktiv gewesen sein könnten.

Supervulkane - so weiß man durch geologische Untersuchungen auf unserem Heimatplaneten - bilden bei ihren extrem explosiv verlaufenden Ausbrüchen keinen typischen Vulkankegel, sondern hinterlassen vielmehr große Einsturzkessel - sogenannte Calderen. Bedingt durch die über lange Zeiträume zunehmende Anreicherung von Gasen in der Magmakammer eines Supervulkans hebt sich das Vulkangebiet an und schließlich tritt Magma an weit voneinander entfernt gelegenen Stellen aus dem Untergrund hervor. Durch die dabei erfolgende Anhebung des Bodens entsteht um die Magmakammer herum ein ringförmig verlaufender Riss im Untergrund. Der innenliegende Teil dieses "Deckels" sinkt dabei in die sich entleerende Magmakammer ab. Zurück bleibt die typische Caldera eines Supervulkans.

Die Magmakammern, welche sich unter diesen Supervulkanen befinden, sind im Vergleich zu ’normalen’ Vulkanen sehr groß und verfügen über ein Volumen von mindestens 1.000 Kubikkilometern. Ausbrüche von Supervulkanen erfolgen auf der Erde nur sehr selten und wurden in historischer Zeit noch nicht beobachtet. Allerdings ist bekannt, dass ihre Auswirkungen katastrophal sind und aufgrund der dabei freigesetzten gewaltigen Mengen an Lava und vulkanischer Asche sehr wahrscheinlich den gesamten Planeten betreffen. Das wohl bekannteste Beispiel für einen solchen Supervulkan auf der Erde bildet der Yellowstone-Vulkan, dessen Caldera über eine Ausdehnung von etwa 80 x 55 Kilometern verfügt.

Die Region Siloe Patera auf dem Mars

Vergleichbare Strukturen befinden sich allerdings auch auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten - und dort speziell im Bereich des Region Arabia Terra. Bei dem Arabia Terra handelt es sich um einen Teilbereich der Hochlandregion unseres Nachbarplaneten, welche eine Übergangsregion zu den angrenzenden nördlichen Tiefebenen des Mars darstellt.

Eine der dort aufzufindenden Oberflächenstrukturen wurde mit dem Namen Siloe Patera (benannt nach dem spanischen Bildhauer und Architekten Diego de Siloé) belegt. Hierbei handelt es sich um eine nahezu kreisrunde Vertiefung mit einer Abmessung von etwa 40 Kilometern Länge und 30 Kilometern Breite. Innerhalb dieser Vertiefung befindet sich eine weitere, ebenfalls runde Senke. Unter anderem aufgrund dieses äußeren Erscheinungsbildes wird Siloe Patera von einigen Marsforschern als die Caldera eines Supervulkans interpretiert.

Am 26. November 2014 überflog der Orbiter Mars Express Siloe Patera während des Orbits Nummer 13.837 und bildete diese bei etwa 36 Grad nördlicher Breite und sechs Grad östlicher Länge gelegene Struktur dabei mit der High Resolution Stereo Camera (kurz "HRSC") - der Hauptkamera an Bord des Marsorbiters - aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern mit einer Auflösung von etwa 24 Metern pro Pixel ab.

Siloe Patera - Supervulkan oder Impaktkrater-Strukturen?

Auf diesen Aufnahmen sind verschiedenen Merkmale erkennbar, welche zwar für die "Supervulkan-Theorie" sprechen, die aber von der Fachwelt nach wie vor kontrovers diskutiert werden.

Für einen Supervulkan sprechen im Bereich von Siloe Patera zum Beispiel diverse Spuren von Rissen in der Planetenoberfläche. Das Gebiet ist zudem relativ flach und es finden sich anscheinend ’zerfetzte’ geschichtete Ablagerungen. Außerdem fehlen der Struktur Siloe Patera einige der typischen Merkmale eines größeren Impaktkraters wie zum Beispiel ein Zentralberg im Inneren der Kraterstruktur. Auch das Fehlen eines ausgeprägten Kraterrandes wurde als Argument gegen die Impakttheorie herangeführt. Allerdings - so die ’Gegenseite’ - finden sich auch auf dem Mars zahlreiche Beispiele von Impaktkratern, deren Ränder im Laufe der Zeit längst von der allgegenwärtigen Erosion beseitigt wurden.

Die aktuellen Daten der HRSC-Kamera zeigen, dass die Vertiefung von Siloe Patera 1.750 Meter unter die den Krater umgebenden Ebenen reicht. In ihr befindet sich eine zweite Vertiefung, welche nochmals etwa 700 Meter in die Tiefe führt. Die Flanken der innenliegenden, kleineren Vertiefung sind sehr steil. Das ist zwar untypisch für eine Einschlagsstruktur, könnte andererseits aber tatsächlich mit einem zu einen späteren Zeitpunkt erfolgten, kleineren Einschlag in den schon vorhandenen größeren Krater erklärt werden.

Die gesamte Struktur ist von mehreren kleineren Kanälen und Rinnen umgeben, welche teilweise in die Vertiefung münden. An der Südspitze der Vertiefung ist zudem eine Talstruktur erkennbar, die an sogenannte "sapping valleys" erinnern. Diese Formationen könnten durch das Schmelzen von größeren Mengen an Wassereis, welches ursprünglich unter der Marsoberfläche vorhanden war, entstanden sein. Der im Rahmen eines solchen Prozesses ansteigende Grundwasserspiegel führte dazu, dass das Wasser schließlich die Planetenoberfläche erreichte und dort austrat. Beim Abfließen des Schmelzwassers wurden durch eine Klifferosion Täler ausgeschürft.

Bei einem solchen Prozess tritt das Wasser an den Seiten von Abhängen und Geländekanten in Form von Sickerwasser und Quellen aus dem Boden aus. Dabei wird der Abhang ausgehöhlt. Durch das Nachrutschen von Oberflächenmaterial, wodurch die zuvor entstandenen Aushöhlungen wieder verfüllt werden, "wandert" die Erosionskante immer weiter nach hinten. Der folgende Kliffabbruch führt schließlich zur Entstehung von steilen, U-förmigen Talstrukturen. Das erodierte Material wird dabei durch das fließende Wasser entlang des sich bildenden Talverlaufs abtransportiert. Hierbei entsteht ebenfalls ein scharfer Rand, welcher allerdings an manchen Stellen etwas angehoben ist.

Unmittelbar neben dieser talförmigen Vertiefung befindet sich ein Gebiet mit einer Ausdehnung von etwa 20 x 20 Kilometern, welches eine Vielzahl kleinerer, verzweigter Abflusskanäle beherbergt. Hierbei könnte es sich um eine erkaltete Lavadecke handeln - oder aber um die Ejektadecke eines Einschlagskraters.

Sehr wahrscheinlich werden die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Planetolgen noch viele weitere Datensätze benötigen, um die Entstehungsgeschichte der Region Siloe Patera zu entschlüsseln. Einerseits wurden die hier zu beobachtenden Ablagerungen in der Fachliteratur als die Überreste eines möglichen gasreichen und extrem heißen pyroklastischen Stroms beschrieben. Die lobenförmigen Ränder des Siloe Patera zeigen andererseits aber auch Ähnlichkeit mit Auswurfdecken, welche sich bei kleineren Einschlagskratern bilden. Derartige asymmetrisch geformte Auswurfdecken bilden sich bei Impakten mit einem Einschlagswinkel von weniger als 15 Grad.

Nach der Meinung der Verfechter der Supervulkan-These finden sich auf dem Mars genügend Anzeichen, welche diese stützen. Neben den hier bereits erwähnten Argumenten könnten auch die in der Äquatorregion des Mars weit verbreitet auftretenden ’zerfetzten Ablagerungen’ von feinkörnigem, geschichteten sulfathaltigem Gestein und Tonmineralen angeführt werden, welche durch die Gewalt einer explosiven Eruption eventuell über das ganze Arabia Terra verteilt wurden. Deren Vorkommen konnte bisher noch nicht schlüssig erklärt werden. Ein Ansatz hierfür wäre die Annahme enormer vulkanischer Zentren. Dadurch ließen sich die Entstehung solcher Ablagerungen und zugleich die Perioden globaler Erwärmung auf dem Mars erklären.

Bildverarbeitung und HRSC-Kamera

Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht von Siloe Patera wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Ein Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Blau- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Marslandschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem der vier Stereokanäle der Kamera abgeleitet. Des Weiteren konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wurde, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann geleitet. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche wissenschaftliche Team besteht derzeit aus 52 Co-Investigatoren, welche von 34 Instituten aus elf Ländern stammen.

Die hochauflösende Stereokamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Aufnahmen wurden von den Mitarbeitern der Fachgruppe "Planetologie und Fernerkundung" des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof erstellt.

Mitarbeiter des DLR, der FU Berlin und der Universität Hannover haben erst kürzlich im Rahmen eines gemeinsamen Projekts aus den Einzelaufnahmen der HRSC-Kamera zusammenhängende Bildmosaike der Marsoberfläche erstellt. Aus den Bilddaten der HRSC wurde dabei eine Karte der Region Arabia Terra berechnet, welche ein etwa 1.800 mal 1.300 Kilometer großes Gebiet mit einer Fläche von 2,3 Millionen Quadratkilometern wiedergibt. Weitere Informationen zu diesem Projekt finden Sie hier.

Die in diesem Bericht gezeigten Aufnahmen von Siloe Patera finden Sie dagegen auch auf den entsprechenden Internetseiten des DLR und der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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


» Marsrover Curiosity - Der Sol 1.000 hat begonnen
30.05.2015 - Der Marsrover Curiosity untersucht seit mittlerweile 1.000 Marstagen das Innere des Gale-Kraters. Ein unerwartet lockerer Untergrund hat die beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure jetzt allerdings zu einer Abänderung der ursprünglich vorgesehenen Route gezwungen.
Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity landete am 6. August 2012 im Inneren des unmittelbar südlich des Marsäquators gelegenen und 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters und untersucht seitdem - entsprechend seinen wissenschaftlichen Zielsetzungen - unter anderem, ob der äußere Nachbarplanet der Erde einstmals Bedingungen aufwies, welche prinzipiell die Entstehung von primitiven Lebensformen begünstigt haben könnten.

Neben dem im Jahr 2014 erfolgten definitiven Nachweis von geringen Mengen an Methan und organischem Material (Raumfahrer.net berichtete) konnte dabei bereits im Frühjahr 2013 festgestellt werden, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung tatsächlich über die für die Entstehung von Leben notwendigen Umweltbedingungen verfügte. Die weiteren Untersuchungen zeigten zudem, dass der Gale-Krater einstmals durch die langfristig erfolgte Einwirkung von flüssigen Wasser geformt wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Nicht nur durch die Untersuchungen des Rovers Curiosity gilt es inzwischen als gesichert, dass sich auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten einstmals große Mengen an flüssigen Wasser befanden, welches dort zudem lange genug vorhanden war, um mit den Gesteinen der Marsoberfläche zu interagieren und diese dabei auch chemisch zu verändern. Aktuelle Studien gehen dabei von einer einstmals vorhandenen Wassermenge von mindestens 20 Millionen Kubikkilometern aus (Raumfahrer.net berichtete).

Weitere Informationen über die ’Geschichte des Mars’ erhoffen sich die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler durch die systematische Untersuchung des im Inneren des Gale-Krater gelegenen Zentralberges "Aeolis Mons".

Diverse Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter über den Boden des Kraters hinausragende Berg an seinen Flanken über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist - vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona - die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten. Anders als in den auf der Erde gewonnenen Bohrkernen liegen diese Informationen dabei jedoch mehr oder weniger offen zutage und sind für den Rover Curiosity somit relativ leicht einsehbar.

Durch eine langsame ’Besteigung’ dieses Zentralberges, welche mit weiteren ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbunden sein wird, soll dessen Entwicklungsgeschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchen Zeiträumen sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Während der ersten Monate des Jahres 2015 war der Rover jedoch zunächst damit beschäftigt, mit seinen insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumenten die Regionen "Pahrump Hills" und "Garden City" zu untersuchen, welche zu der Basis dieses Berges gerechnet werden. Nach dem Abschluss dieser Analysen setze der Rover seine Fahrt in die Richtung des Zentralberges fort. Das dabei angepeilte nächste Zwischenziel war ein Oberflächenbereich nahe des "Logan Pass", in dem zwei unterschiedliche Arten von Gesteinsschichten aufeinandertreffen.

Schwieriges Gelände erforderte eine Planänderung

Bei drei von vier Fahrten, welche Curiosity dabei zwischen dem 7. und dem 13. Mai auf dem Weg zu der zu untersuchenden Oberflächenformation absolvierte, wurde jedoch ein so starkes ’Durchdrehen’ der Räder registriert, dass die Fahrt von der Sicherheitssoftware des Rovers vorzeitig abgebrochen wurde, um ein Festfahren des Rovers in einer ’Sandfalle’ zu verhindern. Der Grund hierfür war, dass die während dieser drei Fahrten von dem Rover gesammelten und autonom ausgewerteten Daten zeigten, dass die sechs Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt.

"Der Mars kann sehr trügerisch sein", so Chris Roumeliotis, der derzeitige Leiter des für die Steuerung des Marsrovers Curiosity verantwortlichen "Roverdriver-Teams" am Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. "Wir wussten, dass Curiosity in diesen kleinen Sandrippeln sehr schnell ins Rutschen geraten kann. Allerdings sah es zunächst so aus, als befände sich direkt daneben ein Gelände mit einem etwas festeren Untergrund. Wir fuhren also um die Rippelmarken herum und dachten, dass wir nun auf einem griffigeren Untergrund fahren, auf dem es für die Räder eine bessere Haftung gibt. Dummerweise stellte sich heraus, dass auch dieser Bereich der Oberfläche aus sehr lockerem Material besteht. Das hat uns dann doch sehr überrascht."

Da sich der Rover jetzt zudem am Hang eines kleinen Hügels befand und eine hohe Neigung von immerhin 21 Grad aufwies entschieden sich die Roverdriver dazu, die Fahrt nicht auf dem vorgesehenen Kurs fortzusetzen, sondern stattdessen ein alternatives Ziel anzusteuern. Hierfür wurden zunächst von den beteiligten Roverdrivern und Wissenschaftlern einige Tage lang diverse Fotos ausgewertet, welche sowohl von den Kamerasystemen des Rovers stammten und die die unmittelbare Umgebung zeigten als auch Aufnahmen von dem in einer Marsumlaufbahn kreisenden NASA-Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter (abgekürzt MRO) und die das umliegende Gelände in einem größeren Kontext wiedergeben.

"Ein Faktor, den das Team zu berücksichtigen hat, ist die Zeit, die benötigt wird, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, wenn noch eine ganze Reihe von weiteren Zielen vor uns liegen", so Dr. Ashwin Vasavada, der leitende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom JPL. "Wir haben die Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiter dazu verwendet, um einen alternativen Bereich in der Region des Logan Pass aufzuspüren, an der sich dieser geologische Kontakt trotzdem untersuchen lässt, ohne dass wir hierfür einen zu großen Umweg machen müssen."

Am 16. Mai machte Curiosity schließlich ’kehrt’ und steuerte zunächst wieder nach Norden und anschließend nach Westen und Süden. Im Rahmen von insgesamt fünf Fahrten wurde so bis zum 22. Mai ein Gebiet namens "Marias Pass" erreicht, wo ebenfalls zwei unterschiedliche Gesteinsschichten - helles Material trifft dort auf eher dunkle Gesteinsablagerungen - in Kontakt zueinander treten. Das hellere Material, so die beteiligten Wissenschaftler, konnte bereits im bisherigen Verlauf der Mission an anderen Stellen der Region Pahrump Hills eingehender analysiert werden. Das dunklere Material, welches einer Region namens "Stimons" zugeordnet wird und das die Gesteine der Pahrump-Unit teilweise überlagert, ist dagegen neu.

Während der folgenden Tage wurden verschiedene geschichtete Gesteinsablagerungen und frei auf der Oberfläche liegende Felsblöcke eingehender mit mehreren Instrumenten des Rovers analysiert, wobei die beteiligten Wissenschaftler auch Wert auf die Charakterisierung der lokalen Stratigraphie der Pahrump-Stimons-Kontaktzone legten. Zudem erfolgten zwei weitere Fahrten, in deren Verlauf sich der Rover noch weiter in den Marias Pass hinein begab. Durch die erste dieser beiden Fahrten - hierbei wurde am 25. Mai eine Distanz von 33 Metern überbrückt - erreichte Curiosity eine nahezu perfekte Position für die weitere Erforschung dieser Übergangszone. Eine weitere, diesmal lediglich über 2,5 Meter führende Fahrt brachte den Rover schließlich am 27. Mai in eine Position, welche die direkte Untersuchung dieser Gesteine durch die an dem Instrumentenarm montierten Analysegeräte ermöglichte.

Neben dem Alphapartikel-Röntgenspektrometer kam hier dann während der letzten Tage auch mehrfach die MAHLI-Kamera zum Einsatz, um eine mit dem Namen "Big Arm" belegte Oberflächenstruktur abzubilden, welche als ein potentielles Ziel für eine eingehendere Analyse angesehen wird. Sollte sich Big Arm dabei tatsächlich als ein für ’Contact Science’ geeignetes Objekt herausstellen, so wird es allerdings noch mehrere Wochen dauern, bis die entsprechenden Untersuchungen tatsächlich durchgeführt werden können.

Solarkonjunktion

Der Grund hierfür ist eine demnächst anstehende "Sonnenkonjunktion". Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und den ’Marskundschaftern’ hin und her gesandt werden, zu sehr stört. Diese etwa alle 26 Monate eintretende Planetenkonstellation hat zur Folge, dass alle auf oder um den Mars herum aktiven Sonden und Rover für einen Zeitraum von etwa zwei bis drei Wochen weitestgehend inaktiv sind (Raumfahrer.net berichtete).

Genau dieser Fall tritt jetzt gerade wieder ein. Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express hat so zum Beispiel ihren normalen wissenschaftlichen Betrieb für die kommenden Wochen bereits ’eingestellt’ und auch die restlichen Rover und Orbiter verringern ihre Aktivitäten derzeit auf ein Minimum. Nach dem Ablauf des heutigen Arbeitstages wird auch der Rover Curiosity seinen Instrumentenarm in einer ’Ruheposition’ verstauen und diesen erst in mehreren Wochen - zeitgleich mit der Wiederaufnahme des nominalen Betriebes - ’entfalten’. Während der kommenden Wochen wird Curiosity seine Aktivitäten dann auf ein Minimum beschränken, wobei deutlich weniger als die Hälfte der sonst üblichen Datenmenge die Erde erreichen wird.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler werden diese Zeit jedoch dazu nutzen, um sich in den kommenden Tagen im Rahmen eines ’Team-Meetings’ in Paris/Frankreich zu treffen. Dort sollen dann sowohl die bisherigen Erkenntnisse dieser ambitionierten Mission als auch die weitere Vorgehensweise bei der Erforschung des Aeolis Mons und des Gale-Kraters diskutiert werden.

Der Missionstag Sol 1.000

Zugleich markiert der heutige 30. Mai 2015 jedoch auch ein symbolträchtiges Datum für die Curiosity-Mission, denn am heutigen Tag begann für diesen ursprünglich auf eine Missionsdauer von zwei Erdjahren ausgelegten und bisher größten, schwersten und zudem teuersten der bisher vier auf der Marsoberflächen aktiv gewesenen Rover auch zugleich der Missionstag Sol 1.000, welcher am heutigen Tag um 03:56 MESZ begonnen hat. Verständlicherweise wurde dieses Ereignis am JPL auch mit einer kleinen Feier gewürdigt.

Bis zum heutigen Tag, dem bereits erwähnten Sol 1.000 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity 10.599 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 245.332 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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(Autor: Ralph-Mirko Richter - Quelle: JPL, USGS, University of Leicester, UMSF-Forum)



 

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Saturn Aktuell: Raumsonde Cassini - Der Saturnumlauf Nummer 218 von Redaktion



• Raumsonde Cassini - Der Saturnumlauf Nummer 218 «mehr» «online»


» Raumsonde Cassini - Der Saturnumlauf Nummer 218
06.06.2015 - In den frühen Morgenstunden des 7. Juni 2015 beginnt für die Raumsonde Cassini ein neuer Umlauf um den Planeten Saturn. Während der kommenden knapp drei Wochen wird sich das Interesse der an dieser Planetenmission beteiligten Forscher dabei hauptsächlich auf verschiedene Monde des Ringplaneten richten. Am 16. Juni wird die Raumsonde so zum Beispiel den Mond Dione in einer Entfernung von lediglich 516 Kilometern passieren und dessen Gravitationsfeld untersuchen.
Am 7. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 03:49 MESZ erneut die Apoapsis - den Punkt ihrer größten Entfernung zu dem zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 2,43 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden und damit zugleich ihren bereits 218. Umlauf um den Ringplaneten beginnen.

Aktuell weist die Flugbahn von Cassini eine Inklination von lediglich 0,3 Grad auf. Aufgrund dieser geringen Neigung der Flugbahn der Raumsonde gegenüber der Ringebene kann gegenwärtig unter anderem das vertikale Strukturprofil der verschiedenen Ringe des Saturn eingehender untersucht werden. Außerdem passiert die Raumsonde auf dieser in der Äquatorebene des Saturn verlaufenden Flugbahn regelmäßig mehrere der inneren Saturnmonde in verhältnismäßig geringen Entfernungen.

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 18,9 Tage andauernden Umlaufs, dessen offizielle Bezeichnung "Rev 217" lautet, insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Wie üblich wird ein Teil dieser Kampagnen erneut die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn zum Ziel haben. Zusätzlich stehen zudem auch mehrere Saturnmonde auf dem Beobachtungsprogramm der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Den Höhepunkt des in Kürze beginnenden Saturnumlaufs stellt dabei ein für den 16. Juni 2015 vorgesehener dichter Vorbeiflug an dem Mond Dione dar.

Die ersten Beobachtungsziele: Titan und Saturn

Nur wenige Stunden nach dem Beginn dieses neuen Umlaufs um den Ringplaneten wird die ISS-Kamera auf den größten der derzeit 62 bekannten Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Mond Titan, gerichtet sein und diesen aus einer Entfernung von etwa 1,88 Millionen Kilometern abbilden. Unmittelbar darauf wird die Kamera direkt auf den Saturn ausgerichtet, um dort nach markanten Wolkenformationen Ausschau zu halten. Durch die regelmäßig erfolgende Dokumentation von Wolkenstrukturen und kleineren Sturmgebieten und deren Positionsveränderungen lassen sich zum Beispiel 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 (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 14. Juni sind noch fünf weitere derartige ’Wetter’-Beobachtungen vorgesehen.

Der Mond Hyrrokkin

Am 10. Juni wird sich die ISS-Kamera schließlich auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde - den Mond Hyrrokkin - richten. Mit einer scheinbaren Helligkeit von lediglich 23,5 mag handelt es sich bei diesem nur etwa acht Kilometer durchmessenden und erst im Jahr 2006 entdeckten Mond um ein äußerst lichtschwaches Objekt, welches von der Erde aus nur extrem schwierig zu beobachten ist.

Im Rahmen dieser mehrere Stunden andauernden Kampagne soll Hyrrokkin aus einer Entfernung von etwa 14,7 Millionen Kilometern mehrfach mit der ISS-Kamera abgebildet werden. Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit früheren Beobachtungen wollen die beteiligten Wissenschaftler die Helligkeitsvariationen auf dessen Oberfläche und die daraus abzuleitende Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse noch besser als bisher bekannt ermitteln.

Astrometrische Beobachtungen

Für den 12. Juni sind diverse sogenannte ’astrometrische Beobachtungen’ von mehreren der kleineren, inneren Saturnmonde vorgesehen. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen der jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Parameter von deren gegenwärtigen Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Derartige Messungen sind außerdem dazu dienlich, um den exakten Masseschwerpunkt innerhalb des komplexen Saturnsystems zu ermitteln und fortlaufend zu präzisieren. Eine weitere astrometrische Beobachtungskampagne soll am 14. Juni durchgeführt werden.

Weitere Monde

Ebenfalls noch am 14. Juni wird die ISS-Kamera dokumentieren, wie der Mond Enceladus vor der nördlichen Hemisphäre des Mondes Mimas vorbeizieht und diese dabei verdeckt. Die beiden Monde werden dabei 1,19 Millionen Kilometer beziehungsweise 1,46 Millionen Kilometer von der Raumsonde Cassini entfernt sein.

Für den folgenden Tag ist die Beobachtung eines weiteren äußeren Mondes - diesmal handelt es sich um den etwa 13 Kilometer durchmessenden Mond Tarvos - vorgesehen. Wie bereits einige Tage zuvor bei Hyrrokkin sollen auch hier Daten über die Rotationsperiode dieses Mondes sowie die Ausrichtung von dessen Rotationsachse gesammelt werden. Zum Zeitpunkt der mehrstündigen Beobachtungskampagne wird sich Tarvos in einer Entfernung von etwa 21,5 Millionen Kilometern zu Cassini befinden. Eine zweite Tarvos-Kampagne ist für die frühen Morgenstunden des 16. Juni eingeplant.

Zwischen diesen beiden Beobachtungssequenzen wird die ISS-Kamera jedoch zunächst auf den zweitgrößten Saturnmond - den 1.528 Kilometer durchmessenden Mond Rhea - gerichtet sein und zusammen mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Composite Infrared Spectrometer (kurz "CIRS") aus einer Entfernung von 220.000 Kilometern diverse Aufnahmen von dessen Oberfläche anfertigen.

Periapsis

Am 16. Juni 2015 wird Cassini schließlich um 14:44 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 218, erreichen und die obersten Wolkenschichten des Ringplaneten dabei in einer Entfernung von 188.520 Kilometern nahe der Umlaufbahn des Mondes Mimas passieren. Bereits wenige Stunden zuvor - um 07:25 MESZ - wird die Raumsonde zudem den kleinen, inneren Mond Polydeuces mit einer Geschwindigkeit von 6,6 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von lediglich 34.744 Kilometern ’überfliegen’. Diese Gelegenheit soll genutzt werden, um die Oberfläche von Polydeuces mit dem ISS-Kamerasystem abzubilden. Aufgrund seines geringen Durchmessers von lediglich vier Kilometern wird Polydeuces auf diesen Fotos jedoch trotzt der dabei gegebenen relativ geringen Entfernung lediglich eine Fläche mit einen Durchmesser von etwa 14 Pixeln einnehmen.

Während der Phase der dichtesten Annäherung an den Saturn soll das CIRS-Spektrometer zum Einsatz kommen. Mit den dabei zu gewinnenden Beobachtungsdaten soll erneut der Einfluss untersucht werden, welche die in den oberen Schichten der Saturnatmosphäre auftretenden Dunstschleier auf die in den tiefer gelegenen Schichten befindlichen Wolkenformationen ausüben. Diese CIRS-Messungen werden durch zusätzliche Aufnahmen der ISS-Kamera unterstützt.

Der Dione-Vorbeiflug D-4

Ebenfalls am 16. Juni steht zudem der Höhepunkt dieses 218. Umlaufs der Raumsonde Cassini um den Saturn an. Um 22:12 MESZ wird die Raumsonde den viertgrößten Saturnmond - den Mond Dione - im Rahmen eines zielgerichteten Vorbeifluges mit einer Geschwindigkeit von 7,3 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von 515,9 Kilometern passieren. Der am 21. März 1684 von dem italienischen Astronomen Giovanni Cassini entdeckte Mond Dione verfügt über einen mittleren Durchmesser von rund 1.123 Kilometern. Im Durchschnitt verläuft die Bahn von Dione in einer Entfernung von 377.420 Kilometern zum Saturn. Für einen Umlauf um den Ringplaneten benötigt der Mond etwa 2,7 Tage.

Die mit diesem mittlerweile vierten Vorbeiflug an Dione - das Manöver trägt deshalb die offizielle Bezeichnung "D-4" - assoziierten Beobachtungen beginnen bereits mehrere Stunden vor der dichtesten Annäherung mit dem Einsatz des ISS-Kamerasystems. Die Kameras sollen dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche in einer hohen Auflösung abbilden. Diese Aufnahmen sollen den Planetologen dabei behilflich sein, die Entwicklungsgeschichte von Dione noch besser als bisher möglich zu beschreiben und Erkenntnisse über die Prozesse zu gewinnen, welche zu der Bildung der vielfältig gestalteten Oberfläche geführt haben.

Auf Diones Oberfläche sind sowohl Gebirgsketten als auch stark verkraterte Regionen und ausgedehnte, flache Ebenen mit nur wenigen Kratern vertreten. Die verkraterten Regionen weisen zahlreiche Impaktkrater mit Durchmessern von teilweise mehr als 100 Kilometern auf. In den Ebenen erreichen die Krater dagegen nur selten Durchmesser von mehr als 30 Kilometern. Diese unterschiedliche Kraterverteilung weist auf ein unterschiedliches Alter der Oberfläche von Dione hin. Bei einem der am 16. Juni abzubildenden Oberflächenbereiche handelt es sich um eine Region namens "Eurotas Chasmata" - einem offenbar tektonisch deformierten Gebiet, welches über eine Ausdehnung von fast 1.000 Kilometern verfügt und das erstmals in den Jahren 1980 und 1981 durch die NASA-Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 dokumentiert wurde.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieses Vorbeifluges wird allerdings durch den Einsatz des Radio Science Subsystems (kurz "RSS") der Raumsonde Cassini dominiert. Mit einem Wert von 1,47 Gramm pro Kubikzentimeter weist Dione nach Enceladus und Titan die drittgrößte mittlere Dichte aller Saturnmonde auf. Dione besteht zwar größtenteils aus Eis, dürfte allerdings auch über einen signifikanten Anteil an Silikatgesteinen verfügen, welches etwa ein Drittel der Gesamtmasse des Mondes ausmacht.

Durch die RSS-Messungen soll entschlüsselt werden, ob diese Gesteine undifferenziert verteilt sind, oder ob sie sich - wie bei einem terrestrischen Planeten - in einem Gesteinskern konzentrieren. Entsprechende Informationen lassen sich aus der hochgenauen und durch das RSS-Experiment durchzuführenden Vermessung des Schwerkraftfeldes von Dione ableiten.

Während des Vorbeifluges an dem Mond wird die Raumsonde durch die von Dione ausgehenden gravitativen Einflüsse zwar minimal, aber doch deutlich registrierbar von der vorgesehenen Flugbahn abgelenkt werden. Diese Abweichung macht sich durch eine geringfügig veränderte Laufzeit der Radiosignale, welche Cassini während des Vorbeifluges konstant zur Erde aussenden wird, bemerkbar. Hierzu sendet Cassini im Bereich des S-Bandes eine hochstabile Trägerwelle in Richtung Erde aus, ohne selbst Signale zu empfangen. Hierfür wird der Sender der Kommunikationsanlage der Raumsonde verwendet, welcher die Trägerwelle mit einer Sendeleistung von zehn Watt abstrahlt.

Durch die Auswertung dieser auf dem Doppler-Effekt basierenden Daten lässt sich nicht nur die Masse von Dione und die sich daraus ergebende mittlere Dichte näher bestimmen. Vielmehr können hierdurch auch Aussagen über den inneren Aufbau dieses Mondes getätigt werden. Neben der Beantwortung der Frage, ob Dione über einen regelrechten Kern verfügt, erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler durch das RSS-Experiment weitere Erkenntnisse über einen eventuell existierenden unterirdischen Ozean (Raumfahrer.net berichtete) sowie über Heterogenitäten und Massekonzentrationen in dessen Inneren.

Die über einen Zeitraum von fünf Stunden durchzuführende RSS-Kampagne wird etwa 2,5 Stunden vor der dichtesten Annäherung an Dione beginnen. Während der erfolgenden RSS-Messungen muss die vier Meter durchmessende Hauptantenne der Raumsonde allerdings exakt auf die Erde ausgerichtet sein. Nur so können die von Cassini abgesetzten Radiosignale von den Empfangsstationen des Deep Space Network (DSN) der NASA mit einer ausreichenden Präzision empfangen werden. Da die wissenschaftlichen Instrumente starr auf einer Instrumentenplattform montiert sind, ist es somit während der Hauptphase dieses Vorbeifluges nicht möglich, Fotoaufnahmen von der Dione-Oberfläche durch die ISS-Kamera zu gewinnen.

Erst nach dem Abschluss der RSS-Messungen können somit neben der ISS-Kamera auch verschiedene Spektrometer ihre Beobachtungen von Dione fortsetzen. So soll dann zum Beispiel das CIRS-Instrument die ’Nachtseite’ von Dione abtasten und Temperaturmessungen durchführen. Hierdurch erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler Informationen über die Mechanismen des Wärmetransports und der Wärmeabgabe auf der Oberfläche von Dione, woraus sich auch Rückschlüsse über deren mineralogische Zusammensetzung ableiten lassen.

Nicht von den RSS-Messungen betroffen ist dagegen ein weiteres Instrument der Raumsonde - das Ion and Neutral Mass Spectrometer (kurz "INMS"). Dieses Spektrometer wird auch während der Phase der dichtesten Annäherung versuchen, Gasmoleküle zu detektieren, welche von Dione entweichen und die eine äußerst dünne und laut dem bisherigen Erkenntnisstand hauptsächlich aus Sauerstoff bestehenden Atmosphäre um diesen Mond bilden (Raumfahrer.net berichtete).

Der Abschluss des Orbits Nummer 218

Nach dem Abschluss des Dione-Vorbeifluges wird sich ISS-Kamera am 17. Juni erneut auf einen der kleineren, äußeren Saturnmonde - diesmal handelt es sich um den rund 32 Kilometer durchmessenden Mond Albiorix - richten und über mehrere Stunden hinweg zwecks der Bestimmung der Rotationsdauer aus einer Entfernung von etwa 20,5 Millionen Kilometern abbilden. Für den 18. und 19. Juni sind mehrere Beobachtungen des Mondes Titan vorgesehen, welcher sich dabei 1,3 Millionen Kilometer von Cassini entfernt befinden wird.

Ebenfalls am 19. Juni wird die ISS-Kamera zudem wieder auf den Saturn gerichtet sein und in Zusammenarbeit mit einem weiteren Instrument, dem Ultraviolet Imaging Spectrometer (kurz "UVIS"), im Bereich des dortigen Südpols nach dort eventuell gerade auftretenden Polarlichtern Ausschau halten.

Die Untersuchung solcher durch die Aktivität der Sonne verursachten Leuchterscheinungen innerhalb der Atmosphäre eines von einem Magnetfeld umgebenen Planeten im äußeren Sonnensystem erlaubt Rückschlüsse auf die dort auftretenden Auswirkungen der Sonnenaktivität und ist zugleich von Bedeutung für die zukünftig zu erstellenden Vorhersagen des in der Umgebung unseres Heimatplaneten zu erwartenden Weltraumwetters.

Am 26. Juni 2015 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 01:56 MESZ in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis ihrer Umlaufbahn erreichen und damit auch diesen 218. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 219 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde vorgesehen. Den Höhepunkt dieses nächsten Orbits bildet dabei ein weiterer gesteuerter Vorbeiflug an dem Mond Titan, welcher von der Raumsonde am 7. Juli 2015 in einer Entfernung von diesmal rund 11.000 Kilometern 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 (Raumfahrer.net berichtete).

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



 

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