Am Vormittag des 26. Mai wird die Raumsonde Cassini ihren mittlerweile 192. Umlauf um den Planeten Saturn beginnen. Während der folgenden 12 Tagen sollen speziell die Atmosphäre des Saturn und dessen Ringsystem mit den wissenschaftlichen Instrumenten der Raumsonde eingehend untersucht werden.
Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: CICLOPS, JPL, The Planetary Society.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am 26. Mai 2013 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn um 9.38 Uhr MESZ erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum zweitgrößten Planeten innerhalb unseres Sonnensystems erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 1,34 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 192. Umlauf um den Ringplaneten. Aktuell verfügt Cassini auf ihrer Umlaufbahn um den Saturn über eine Inklination von 59,4 Grad.
Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, einem der 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des diesmal 12 Tage andauernden Umlaufs – dieser trägt die Bezeichnung „Rev 191“ – insgesamt 26 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Die meisten dieser Kampagnen werden sich auf die Atmosphäre und das Ringsystem des Saturn fokussieren.
Nach einer kurzen Aktivierung der Triebwerke – dieses Manöver dient einer notwendigen Kurskorrektur der Raumsonde – wird sich die ISS-Kamera jedoch nur wenige Stunden nach dem Beginn des neuen Umlaufs zuerst auf den kleinen, äußeren Saturnmond Siarnaq richten. Außer den Daten von dessen Umlaufbahn um den Saturn und seinem Durchmesser von rund 40 Kilometern ist über diesen erst im Jahr 2000 entdeckten Mond bisher nur sehr wenig bekannt. Die ISS-Kamera soll Siarnaq über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus einer Distanz von rund 11,5 Millionen Kilometern wiederholt abbilden.
Anhand der Variationen in der sich bei dieser Beobachtungssequenz ergebenden Lichtkurve und einem Abgleich mit vorherigen Beobachtungen sollen dessen Helligkeitsvariationen und die sich daraus ergebende Rotationsperiode dieses Mondes näher bestimmt werden. Vergleichbare Beobachtungen in den Jahren 2009 und 2010 führten zu widersprüchlichen Resultaten. Die jetzt geplante Messung wird – zusammen mit weiteren für das Jahr 2013 vorgesehenen Siarnaq-Beobachtungen – diese Widersprüche hoffentlich bereinigen. Die Beobachtung von Siarnaq ist Bestandteil einer langfristig angelegten Kampagne, in deren Verlauf mehrere der kleinen, äußeren Saturnmonde unter verschiedenen Beleuchtungsverhältnissen aus jeweils mehreren Millionen Kilometern Entfernung abgebildet werden.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am 27. Mai steht der F-Ring des Saturn auf dem Beobachtungsprogramm wobei einige von dessen diversen Verästelungen und gewundene Einzelringe abgebildet werden sollen. Frühere Beobachtungen zeigten, dass vor allem gravitative Wechselwirkungen mit dem weiter innen liegenden A-Ring und den beiden den F-Ring begrenzenden Saturnmonden Prometheus und Pandora die Struktur des F-Ringes gestalten. Speziell die gravitativen Einflüsse dieser beiden als „Schäfermonde“ fungierenden Monde sind für die Ausbildung der beobachteten Wellenstrukturen des F-Ringes verantwortlich (Raumfahrer.net berichtete).
Für den 28. Mai sind die Abbildungen von mehreren der kleinen inneren Saturnmonde vorgesehen, welche dabei im Rahmen sogenannter astrometrischer Beobachtungen fotografiert werden sollen. 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 Mond-Umlaufbahnen führen kann. Das wissenschaftliche Ziel der anzufertigenden Aufnahmen der Monde besteht darin, die derzeit verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern.
Ebenfalls an diesem Tag wird die ISS-Kamera zusammen mit einem weiteren Instrument der Raumsonde, dem Visual and Infrared Mapping Spectrometer (kurz „VIMS“), eine Sternokkultation dokumentieren. Hierbei wird der halbregelmäßig veränderliche Stern My Cephei von Teilen den Ringsystems bedeckt. Durch die sich dabei ergebenden Helligkeitsschwankungen in der Lichtkurve von My Cephei erhoffen sich die an der Kampagne beteiligten Wissenschaftler Aufschlüsse über den Aufbau, die Materialdichte und die Struktur der Ringbereiche, welche den Stern bei dieser Okkultation bedecken.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute, Cornell University)
Am 29. Mai wird die ISS-Kamera dann zunächst den äußeren Bereich des A-Ringes abbilden. Mit den entsprechenden Aufnahmen sollen zum wiederholten Mal sogenannte „Propellerstrukturen“ in diesem Ring dokumentiert werden. Bei diesen entfernt an Flugzeugpropeller erinnernden, lediglich etwa 15 bis 25 Kilometer großen Strukturen handelt es sich um kleine „Hohlräume“ innerhalb des A-Ringes, welche durch die gravitativen Einflüsse von vermutlich lediglich wenige Dutzend Kilometer durchmessenden Mini-Monden – so genannten Moonlets – verursacht werden. Durch die anzufertigenden Aufnahmen sollen die bisher bekannten Bahnparameter dieser Moonlets noch weiter eingegrenzt werden.
Weitere für diesen Tag vorgesehenen Beobachtungen werden den größten der Saturnmonde, den 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, zum Ziel haben. Aus einer Entfernung von rund 1,2 Millionen Kilometern soll auf dessen südlicher Hemisphäre nach markanten Wolkenformationen Ausschau gehalten werden. Durch eine kontinuierlich erfolgende Dokumentation solcher Strukturen lassen sich zum Beispiel Aussagen über die gegenwärtig in der Titanatmosphäre vorherrschenden Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten tätigen.
Nach der Beobachtung einer weiteren Sternokkultation – diesmal wird der Rote Riesenstern R Cassiopeiae von dem Ringsystem bedeckt – soll die ISS-Kamera zuletzt die Roche-Teilung abbilden, welche sich zwischen dem A-Ring und dem F-Ring des Saturn befindet.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona, LPG Nantes)
Am 30. und 31. Mai steht erneut der Titan auf dem Beobachtungsprogramm. Auch hierbei gilt das Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler in erster Linie der Dokumentation des dortigen Wettergeschehens. Zusätzlich wird die ISS-Kamera einen ausgedehnten, über dem Südpol dieses Mondes befindlichen Wolkenwirbel abbilden.
Am 1. Juni wird Cassini schließlich um 9.01 MESZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn während dieses Orbits Nummer 192 erreichen und den Planeten in einer Höhe von 557.370 Kilometer über dessen oberster Wolkenschicht passieren. In dieser Phase wird sich die ISS-Kamera in Zusammenarbeit mit anderen Instrumenten in erster Linie auf verschiedene Bereiche des Ringsystems des Saturn konzentrieren und dabei sowohl den F-Ring als auch den A-Ring erneut abbilden. Hierbei sind auch die Dokumentationen von zwei weiteren Sternbedeckungen vorgesehen.
Am 3. Juni wird das VIMS-Spektrometer eingesetzt, um auch auf der Nordhemisphäre des Saturn nach markanten Wolkenformationen zu suchen. Diese Scans werden durch begleitende Aufnahmen der ISS-Kamera ergänzt. Einen Tag später sollen dann durch die ISS in erster Linie mehrere Wolkenstrukturen im Detail abgebildet werden. Außerdem sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Dichte der oberen Bereiche der Saturn-Atmosphäre näher zu bestimmen.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Space Science Institute)
Am 7. Juni 2013 wird die Raumsonde Cassini schließlich um 8.29 MESZ in einer Entfernung von rund 1,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und damit auch diesen 192. Umlauf um den Ringplaneten beenden. Für den dann beginnenden Orbit Nummer 193 sind erneut diverse Beobachtungen des Ringsystems und der Atmosphäre des Saturn sowie verschiedener Saturnmonde 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 nahezu komplett aufgebrauchten Treibstoffvorrates kontrolliert in der Atmosphäre des Ringplaneten zum Absturz gebracht werden.
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