AVRS-WebJournal

Ausgabe 4/2004

Cassini: Erste Ergebnisse der Raumsonde bei Saturn

von Jens Kauffmann

Am 1. Juli schwenkte die NASA-Sonde Cassini in eine Umlaufbahn um den Saturn ein. Diese Sonde soll - ähnlich dem Jupiter-Raumschiff Galileo - einen der beiden großen Gasplaneten unseres Sonnensystems samt Monden untersuchen. So sind dutzende von nahen Überflügen bei mehreren Saturnmonden geplant. Im Januar soll die von Cassini mitgeführte ESA-Sonde Huygens auf dem Mond Titan landen. Wir stellen sowohl die Mission, als auch die ersten Forschungsergebnisse vor.

Die Mission Cassini

Cassini ist eine der wirklich großen und kostspieligen Missionen. Mit einer Masse von 5.6 Tonnen, einer Größe von 4 × 7 m² und Gesamtkosten von 3.3 Milliarden Dollar unterscheidet sich diese Sonde doch sehr von den kleinen, billigen Sonden die gegenwärtig ins Sonnensystem ausgesandt werden. Cassini wird die Saturn-Atmosphäre, das Ringsystem, aber auch die Monde des Saturn studieren. Auf dem von einer dichten Atmosphäre ungebenen Mond Titan wird der von der europäischen Raumfahrtagentur ESA gebaute Lander Huygens werden. Da die Intensität des Sonnenlichtes im äußeren Sonnensystem gering ist, wird die Sonde durch Nuklearbatterien mit Strom versorgt.

Bereits am 15. Oktober 1997 startete Cassini zum Saturn. Nach einer Reise von fast 7 Jahren wurde die Sonde am 1. Juli 2004 in den Orbit um Saturn eingeschossen. Auf dem Weg zum Ringplaneten hatte sie mehrfach bei Venus und Erde Schwung geholt, um zunächst Ende 2000 den Jupiter zu erreichen und im Vorbeiflug zu erkunden.

In den kommenden 4 Jahren wird Cassini insgesamt 74 mal umrunden, bevor die Mission am 1. Juli 2008 zunächst endet. Je nach Zustand des Raumfahrzeugs und des Geldbeutels der NASA kann die Mission danach weiter verl&aum;ngert werden. Auf der nun geplanten Route durch das Saturn System wird der Mond Titan 45 mal angeflogen werden. Dies geschieht nicht nur um den Mond aus der Nähe zu erkunden, sondern dient auch der Bahnkorrektur (nur Titan hat eine ausreichende Masse um die Sondenbahn signiffikant zu ändern). Bei 8 weiteren geziehlten Vorbeiflügen an weiteren Monden, und 30 Gelegenheitspassagen in größerer Entfernung, können weitere Informationen über die Satelliten des Saturn gewonnen werden. Die Saturn Tour ist auf einer gesonderten NASA-Webseite ausführlich beschrieben.

Der Saturn und seine Ringe

Saturn an sich ist ein interessanter Planet. Mit einem Durchmesser von 120000 km ist Saturn einerseits nach Jupiter der zweitgrößte Planet im Sonnensystem. Wie Jupiter, Uranus und Neptun besitzt Saturn keine feste Oberfl&aum;che, sondern besteht aus Gas, welches durch die eigene Schwerkraft in einer Kugel gebunden ist. Wie auch Jupiter strahlt Saturn mehr Energie in Form von Licht ab, als er in Form von Sonnenlicht absorbiert; die weiterhin andauernde, langsame Kontraktion des Planeten um nur wenige Zentimeter in Jahr ist eine wesentliche Energiequelle. Sie beeinflußt auch das Wettergeschehen auf Saturn. Mit Infrarot-Kameras an Bord von Cassini - im sichtbaren Licht ist nur die langweilige, ebenmäßige obere Wolkendecke zu sehen - können nun Sturmgebiete auf Saturn, oder allgemeiner Wolkenstrukturen in der Atmosphäre im Detail untersucht werden.

Auch der Raum zwischen dem Planeten und den Monden wird studiert. Staubströhme und Magnetfelder können während der gesamten Mission parallel zu anderen Forschungsarbeiten erforscht werden.

Zudem sind Detailstudien des Ringsystems möglicht. Naheliegend sind Studien der chemischen Zusammensetzung des Rings. So ist vielleicht eine endgültige Antwort auf die Frage, wie die Ringe des Saturn entstanden sind, zu bekommen. Sicher ist hier ein kleiner Himmelskörper, also ein Mond oder Asteroid, zerrissen worden, aber im Detail herrscht Unklarheit. Andererseits sind aber auch Studien der Umlaufbahnen im Ring möglich. Eine unglaubliche Vielfalt an kleinen, wellenartigen Strukturen ist im Ring zu finden.

Titan und die anderen Monde

Titan ist eines der wesentlichen Ziele der Mission. Er ist nach dem Jupiter-Mond Ganymed der zweitgrößte Mond im Sonnensystem, größ er als der Planet Merkur und viel größer als der Erd-Mond sowieso. Er ist zudem der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre. Bis zur Ankunft der Cassini-Sonde bei Saturn war wenig bekannt über die von Wolken verhüllte Oberfläche des Mondes. Eine verkraterte, vielleicht sogar Methan-Seen und -Ozeane aufweisende Oberfläche war vermutet worden. Die Atmosphäre mag gar primitives Leben ermöglichen.

Am 2. Juli 2004 konnte erstmals eine auch Oberflächenstrukturen zeigende Nahaufnahme des Titan gewonnen werden (AstroNews I). Neben einer strukturierten Oberfläche konnten auch oberflächennahe, auf ein dynamisches Wettergeschehen hinweisende Wolken ausgemacht werden. Im visuellen Spektralbereich, wo die Oberfläche nicht sichtbar ist, ist eine Dunstschicht zu erkennen, deren Stuktur ebenfalls erstmals systematisch studiert werden kann (AstroNews II).

Am 26. Oktober passierte Cassini Titan dann in einem Abstand von nur rund 1000 km. Dabei konnten polnahe im Detail studiert werden. Es stellte sich heraus, daß sie - im Gegensatz zu allen bisherigen Theorien - nicht aus Methan bestehen. Somit sind wesentliche Elemente der Physik der Mondatmosphäre bisher falsch verstanden worden und müssen revidiert werden (AstroNews III). Zudem gelang die Aufnahme einer ersten Radarkarte der Mondoberfläche (AstroNews IV). Eine vielgestaltige Oberfläche offenbarte sich hier. Bei einigen, die Radarstrahlen nur wenig reflektierende Strukturen könnte es sich um kleine Seen handeln. Bei der Begegnung wurden etwa 3% der Titanoberfläche kartiert.

Auch die Monde Enceladus, Phoebe, Hyperion, Dione, Rhea und Iapetus werden in insgesammt 8 Vorbeiflügen studiert werden. Hierbei handelt es sich zum Teil um vereiste Monde, bei denen die Oberfläche vielleicht zum Teil durch Eiseruptionen gestaltet wird.

Die kommenden Jahre

Der absolute Höhepunkt der Mission wird der Abstieg der Huygens-Sonde auf Titan am 14. Januar 2005 sein. Was die mit 2.7 m Durchmesser doch recht mächtige Sonde beim Abstieg erwartet ist nicht ganz klar. Insbesondere ist unklar, in was für einer Geländeform Huygens aufsetzen wird. Die Sonde ist deshalb so konstruiert, daß sie sowohl auf festem Boden, als auch auf Seen landen kann. Huygens wird am 25. Dezember 2004 vom Mutterschiff Cassini abgekoppelt werden.

Danach wird Cassini noch mindestens für weitere dreieinhalb Jahre regelmäßig Bilder von Saturn, dem Ringsystem und den Monden, als auch Messungen von Parametern wie dem Magnetfeld des Saturn zur Erde funken. Wir werden noch lange von der Sonde hören.

v.i.S.d.P.: Jens Kauffmann, webjournal@tiscali.de