In wenigen Stunden beginnt der 178. Umlauf der Raumsonde Cassini um den Saturn. Den wissenschaftlichen Höhepunkt dieses Orbits bildet ein am 22. Dezember erfolgender naher Vorbeiflug an dem Saturnmond Rhea.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am heutigen 16. Dezember 2012 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 18:23 Uhr MEZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Cassini in einer Entfernung von rund 1,65 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 178. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt die Raumsonde auf ihrer Saturnumlaufbahn immer noich über eine Inklination von 53 Grad. Bis Mitte des Jahres 2013 soll die Neigung der Cassini-Umlaufbahn im Rahmen verschiedener naher Vorbeiflüge an dem größten und massereichsten Saturnmond, dem Titan, in mehreren Schritten allerdings noch auf fast 62 Grad erhöht werden.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während dieses lediglich 13 Tage andauernden Orbits Nummer 178 insgesamt 24 Beobachtungskampagnen vorgesehen.
Die erste dieser Beobachtungskampagnen wird bereits am morgigen Tag den größten der 62 bisher bekannten Monde des Saturn, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan zum Ziel haben, welcher dabei aus einer Distanz von 1,1 Millionen Kilometern abgebildet werden soll. Die hierbei vorgesehenen Aufnahmen sind Teil der langfristig angelegten „Titan Monitoring Campaign“ (kurz als „TMC“ bezeichnet), mit der speziell die Wolkenformationen in der Titanatmosphäre abgebildet werden sollen. Deren Studium erlaubt den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern Rückschlüsse auf das dortige gegenwärtige Wettergeschehen. Des weiteren sollen im Rahmen dieser regelmäßig stattfindenden TMC-Beobachtungen Veränderungen in der Verteilung von Aerosolen in den oberen Schichten der Mondatmosphäre dokumentiert werden.
Am 18. Dezember sollen mehrere der kleineren, inneren Saturnmonde im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen abgebildet werden. Die Umlaufbahnen dieser kleinen und entsprechend massearmen Saturnmonde unterliegen einer permanenten gravitativen Beeinflussung durch den Saturn und dessen größeren Monden, was zu minimalen Veränderungen ihrer jeweiligen Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu präzisieren. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können. Weitere astrometrische Beobachtungskampagne sind für den 25. und 27. Dezember 2012 vorgesehen.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute, Animation: Mike Malaska)
Ebenfalls am 18. Dezember soll dokumentiert werden, wie der Saturnmond Rhea den Stern Wega, den Hauptstern des Sternbildes Leier bedeckt. Neben der ISS-Kamera soll dabei auch eines der Spektrometer der Raumsonde, das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), eingesetzt werden. Bevor der Stern vollständig von Rhea bedeckt wird muss sein Licht zuerst die extrem dünne Atmosphäre dieses Mondes durchdringen (Raumfahrer.net berichtete über die Entdeckung der dortigen Atmosphäre). Durch die sich dabei ergebende Lichtkurve, welche aus einer langsam erfolgenden Abschwächung des Sternenlichts resultiert, erhoffen sich die an der Cassini-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die räumliche Ausdehnung, die Dichte und die Zusammensetzung der Rhea-Atmosphäre.
Im Anschluss an diese Beobachtungssequenz stehen die verschiedenen Ringe des Saturn im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Zuerst soll dabei der F-Ring des Saturn abgebildet werden. Mittels der geplanten Aufnahmen sollen erneut die diversen Wellen und Kanäle innerhalb der Ringstruktur untersucht werden, welche durch eine gravitative Interaktion mit dem Saturnmond Prometheus verursacht werden. Am 19. Dezember ist zudem eine Beobachtung des B-Ringes des Saturn vorgesehen. Hierbei sollen durch die WAC-Kamera des Saturnorbiters speziell die dort befindlichen Speichenformationen untersucht werden.
Am 22. Dezember wird sich die ISS-Kamera auf den kleinen, äußeren Saturnmond Surtur richten und in einem Zeitraum von etwa zehn Stunden fast 40 Aufnahmen von diesem Mond anfertigen. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von etwa sechs Kilometern ist über diesem erst im Jahr 2006 entdeckten Saturnmond bisher nur sehr wenig bekannt.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Anhand der Variationen in der sich bei der Beobachtung ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen anhand der Helligkeitsvariationen die sich daraus abzuleitende Rotationsperiode und die Ausrichtung der Rotationsachse näher bestimmt werden. Diese Beobachtungssequenz ist ein Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus jeweils mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden. Eine weitere Beobachtungskampagne von Surtur wird am 24. Dezember erfolgen und dabei 14 Stunden andauern.
Am 23. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 09:30 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während des Orbits Nummer 178, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde 387.610 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden.
Bereits mehrere Stunden zuvor wird die Raumsonde den zweitgrößten der Saturnmonde, den etwa 1.528 Kilometer durchmessenden Mond Rhea, mit einer Geschwindigkeit von 9,1 Kilometern pro Sekunde passieren. Um 00:06 MEZ wird sich Cassini der Oberfläche von Rhea dabei bis auf eine Entfernung von rund 23.000 Kilometern nähern. In erster Linie sollen im Rahmen dieses Vorbeifluges diverse Aufnahmen von der Rhea-Oberfläche erstellt werden, welche anschließend zu drei Mosaikaufnahmen zusammengesetzt werden sollen und die zudem für die Erstellung einer nochmals verbesserten Oberflächenkarte des Mondes genutzt werden können. Die besten Aufnahmen der ISS-Kamera werden dabei eine Auflösung von etwa 140 Metern pro Pixel erreichen.
Ebenfalls für den 23. Dezember sind zudem Aufnahmen der Saturnmonde Enceladus und Dione geplant, welche dabei aus Entfernungen von 700.000 beziehungsweise 248.000 Kilometern erfolgen werden. Für die folgenden Tage sind verschiedene Beobachtungen des Titan und des Saturn vorgesehen. Diese Beobachtungen werden erneut dazu dienen, um das dortige aktuelle Wettergeschehen zu dokumentieren. Am 27. Dezember steht zudem der Mond Anthe auf dem Beobachtungsprogramm. Hierbei soll der diesen Mond umgebende Staubring im Rahmen einer zehnstündigen Beobachtungskampagne eingehend abgebildet werden.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am 30. Dezember 2012 wird Cassini schließlich um 00:50 MEZ in einer Entfernung von rund 1,7 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und auch diesen 178. Orbit um den Ringplaneten beenden. Für den damit beginnenden Orbit Nummer 179 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphärenschichten des Saturn vorgesehen.
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 aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.
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