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Cassini-Huygens Sonde

Die Cassini-Huygens ist der Name einer Mission zweier Raumsonden zur Erforschung des Planeten Saturn und seiner Monde. Bei Cassini handelt es sich um einen Orbiter, der im Auftrag der NASA vom Jet Propulsion Laboratory gebaut wurde und die Objekte aus einer Umlaufbahn heraus untersucht. Aufgrund der dichten und schwer zu durchdringenden Atmosphäre des Mondes Titan wurde Huygens (konstruiert von Aérospatiale im Auftrag der ESA) als Lander konzipiert, der von Cassini abgekoppelt wurde, auf dem Mond landete und diesen mittels direkter Messungen in der Atmosphäre und auf der Oberfläche erforschte. Darüber hinaus ist auch die italienische Raumfahrtagentur ASI an der Mission beteiligt.

Die beiden aneinandergekoppelten Sonden wurden am 15. Oktober 1997 vom Launch Complex 40 auf Cape Canaveral mit einer Titan-IVB-Rakete gestartet. Am 1. Juli 2004 schwenkte Cassini in die Umlaufbahn um den Saturn ein, und am 14. Januar 2005 landete Huygens drei Wochen nach der Trennung von Cassini auf Titan und sandte 72 Minuten lang Daten, die das Verständnis über den Mond deutlich verbesserten.

Auch der Cassini-Orbiter hat mit seiner umfangreichen Ausstattung an wissenschaftlichen Instrumenten viele neue, teils revolutionäre Erkenntnisse in Bezug auf Saturn und seine Monde geliefert. Die Mission wurde daher mehrfach verlängert, aktuell ist ihr Ende für 2017 geplant.

Die Technik der Sonde

Die Huygens-Landesonde dient der Erforschung des Saturnmondes Titan und wurde von der Europäische Weltraumorganisation (ESA) bereitgestellt. Sie ist mittels eines Adapters an dem Cassini-Orbiter angebracht, wiegt 318 kg und misst 1,6 Meter im Durchmesser. Ihre Zelle besteht hauptsächlich aus Aluminium, das in verschieden dicken Sandwich-Wabenkern-Flächen verwendet wurde (25–72 mm). Die Flächen werden in den meisten Fällen durch mehrere Titan-Streben im Inneren verbunden und versteift.

Huygens ist während des Marschfluges fest mit Cassini verbunden. Über einen Stecker findet neben Kommunikation auch die Energieversorgung (bis 210 Watt) der Huygens-Landesonde statt, damit diese nicht ihre Batterien für Funktionstests belasten muss. Die Abtrennung findet mittels drei kleinen Sprengladungen 22 Tage vor der Landephase statt. Den nötigen Impuls erhält Huygens durch drei Stahlfedern, die eine Kraft von je 500 Newton aufbringen können. Sie entfernt sich nach der Trennung mit ca. 0,3 Meter pro Sekunde von Cassini. Führungsrollen sorgen dann für eine Rotation der Sonde um die eigene Achse mit sieben Umdrehungen pro Minute.

Für die Energieversorgung von Huygens sind fünf Batterien zuständig. Jede Batterie besteht aus zwei Modulen mit je 13 in Serie geschalteten LiSO₂-Zellen mit einer Kapazität von 15,2 Ah. Somit stehen der Sonde insgesamt 76 Amperestunden bei einer Spannung von 28 Volt zur Verfügung. Während des Marschfluges sind fast alle elektrischen Systeme deaktiviert, um Energie zu sparen; es werden lediglich einige rudimentäre Funktionstests periodisch durchgeführt. Der Energiebedarf steigt dann auf bis zu 351 Watt, wobei das Energiesystem maximal 400 Watt liefern kann. Der Verbrauch während der einzelnen Missionsphasen war wie folgt geplant:^[

Missionsverlauf 2011

Über das ganze Jahr hinweg beobachtete Cassini regelmäßig den Sturm auf der Nordhalbkugel, dessen erste Anzeichen Ende 2010 aufgenommen wurden. Inzwischen umspannt der Sturm deutlich sichtbar den kompletten Planeten. Er besitzt eine Nord-Süd- Ausdehnung von 15.000 km und eine Fläche von etwa fünf Milliarden km². Inzwischen ist die Sturmbeobachtung ein regelmäßiger Bestandteil des Ablaufplans, wobei auch erdgebundene Teleskope wie das VLT des Paranal-Observatoriums zur Untersuchung eingesetzt werden.

Im März konnten auf dem Mond Titan erstmals Methan-Regenfälle im Flachland nachgewiesen werden. Dies war durch die Beobachtung einer großen Wolkenformation möglich, da nach ihrem Vorüberziehen der Boden deutlich dunkler geworden war. Diese Änderung, die sich über 500.000 km² erstreckt, lässt sich am besten mit Methan-Niederschlag über diesen Flächen erklären. Im Allgemeinen sei das Klima mit den tropischen Regionen der Erde vergleichbar, wo es je nach Jahreszeit deutliche Unterschiede in der Niederschlagsmenge gibt.

Am 22. Juni gab das JPL bekannt, dass man deutliche Hinweise auf einen tiefen Salzsee oder -ozean auf Enceladus gefunden hat. Bei einem niedrigen Durchflug der Geysirfontänen des Mondes maß das CDA-Instrument überraschend hohe Konzentrationen von Natrium und Kalium. Da diese Elemente durch den Prozess der Eisbildung und anschließendes Verdampfen aus dem Wasser entfernt worden wären, muss dieses in flüssiger Form mit Fels und Gestein in Kontakt gekommen sein. Dies impliziert ein größeres Wasserreservoir unter der Oberfläche des Mondes, Schätzungen sprechen von Tiefen bis 80 km. Langfristige Beobachtungen des UVIS-Instruments stützen diese Annahme. Mit der Möglichkeit eines Salzwasserozeans steigen laut dem Projektleiter der ESA zudem die Chancen für Leben auch auf vereisten Welten.

Ende März wurden in der Fachzeitschrift Science zwei Arbeiten zu den Anomalien im C- und D-Ring von Saturn veröffentlicht. Diese führen die wellenartigen Wölbungen in den Ringen auf eine Kollision mit Kometenüberresten in der zweiten Hälfte des Jahres 1983 zurück. Dies stützt sich unter anderem auf Ähnlichkeiten mit den Ringstörungen des Jupiters in Folge der Kollision mit Shoemaker-Levy 9 im Sommer 1994.

Im April veröffentlichte das JPL erstes Material zu einer kürzlich entdeckten elektromagnetischen Verbindung zwischen Saturn und seinem Mond Enceladus. Diese wurde nach eingehenden Untersuchungen von Cassinis Daten aus dem Jahre 2008 gefunden und erklärt die ringförmige ultraviolette Aurora an Saturns Nordpol. Sie entsteht durch das Auftreffen von Elektronen, die aus dem Wasserplasma oberhalb von Enceladus stammen und durch das verbundene Magnetfeld von dort zum Nordpol geleitet werden.

Die Zukunft

Aktuell (Stand: Dezember 2010) soll die Mission bis zum 15. September 2017 fortgeführt werden, wofür die NASA pro Jahr 60 Millionen US-Dollar zur Verfügung stellt. Während der sogenannten „Solstice Mission“ soll Saturn 155-mal umrundet werden und an Titan und Enceladus 54-mal bzw. 11-mal vorbeigeflogen werden. Das Ende der Mission stellt ein kontrollierter Absturz in den Saturn dar, womit verhindert werden soll, dass Mikroorganismen von der Erde die Monde kontaminieren.

Dieser Bericht unterliegt der GNU Lizens für freie Dokumentation

by Klaus     www.mysterylands.eu