Cassini-Huygens
Bei der Cassini-Huygens-Mission handelt es sich um eine Mission zur Erforschung des Saturn und seiner Monde. Die Raumsonde besteht dabei aus zwei Einheiten: Dem Cassini-Orbiter, der den Saturn für mindestens vier Jahre umrunden soll, und der Landekapsel Huygens, deren Mission in der Landung auf dem größten Saturnmond Titan bestand.
Der Orbiter wurde nach dem italienischen Mathematiker und Astronom Giovanni Domenico Cassini benannt, der 1675 die nach ihm benannte Teilung der Saturnringe entdeckte. Die Sonde Huygens wurde nach dem niederländischen Astronom, Mathematiker und Physiker Christiaan Huygens benannt, der am 23. März 1665 den Saturnmond Titan entdeckte.
Cassini-Huygens ist ein gemeinsames Projekt von NASA, ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Der Orbiter Cassini wurde vom Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt und gebaut, die Sonde Huygens, die die Atmosphäre von Titan untersuchen soll, kam von der ESA, und ASI fertigte die Hochleistungs-Antenne. Insgesamt 17 Nationen sind an der Mission beteiligt, die Daten für über 200 Wissenschaftler liefern soll und etwa 3,27 Milliarden US-Dollar (2,5 Milliarden Euro) bis zum Ende der Primärmission im Sommer 2008 kostet. Dabei kostete die Entwicklung und der Bau der Cassini-Sonde 1.422 Millionen US-Dollar, 422 Millionen US-Dollar kostete die Titan-IVB/Centaur Trägerrakete, 54 Millionen US-Dollar die Bahnverfolgung, 500 Millionen US-Dollar wurden von der ESA beigesteuert, 160 Millionen US-Dollar von der ASI und 710 Millionen US-Dollar kostet die Missionsduchführung bis zum Ende der Primärmission. Das Berliner Institut für Planetenforschung des DLR ist in Kooperation mit Prof. Gerhard Neukum von der FU_Berlin ebenfalls mit mehreren Experimenten am Orbiter beteiligt. Eine weitere deutsche Beteiligung ist der Staubdetektor CDA, der von der Dustgroup des Heidelberger MPI-K betreut wird.
Die Raumsonde ist 6,7 Meter hoch und 4 Meter breit. Die Startmasse beträgt 5712 kg, davon entfallen 3132 kg auf den Treibstoff, 320 kg auf die Huygens-Sonde und 2125 kg wiegt Cassini selbst. Die restlichen 135 kg entfallen auf den Trägerraketenadapter. Damit ist Cassini-Huygens die schwerste je von den USA gestartete Raumsonde, weltweit waren nur sowjetische Fobos-Sonden mit jeweils 6220 kg noch schwerer. Zur Energieversorgung dienen drei Radioisotopengeneratoren (RTG) mit insgesamt 33 kg Plutoniumdioxid (hauptsächlich 238Pu), die beim Start 885 Watt Leistung lieferten, zum Ende der Primärmission soll der Wert auf 633 Watt sinken. Der Start der Sonde am 15. Oktober 1997 geriet wegen dieser radioaktiven Energieversorgung in die Schlagzeilen. Die Risiken beim Start und während des Swing-by-Manövers an der Erde, das der Sonde noch mal zusätzlichen Schub geben sollte, wurden besonders von Umweltverbänden kritisiert. Die Energie erzeugt der Radioisotopengenerator, indem er die Wärme aus radioaktivem Zerfall in elektrische Energie umwandelt. Eine kontroverse Diskussion entstand aufgrund von Befürchtungen, dass es im Falle eines Verglühens der Sonde in der Atmosphäre möglicherweise zu Krebstoten kommen könnte ? geschätzte Zahlenwerte über die möglichen Opfer bewegten sich zwischen 100 und mehreren Millionen. Dies kann allerdings als reine Spekulation bewertet werden, da selbst heute wenig über die Radiobiologie des Plutoniums bekannt ist und ein Verglühen des Plutoniums durch die Einfassung in einen stabilen, keramischen Körper als unwahrscheinlich bezeichnet werden kann.
Gestartet wurde die Sonde am 15. Oktober 1997. Auf ihrer 7-jährigen Reise in Richtung Saturn passierte die Sonde Venus, die Erde und anschließend Jupiter. Die Bordinstrumente konnten bereits bei diesen Begegnungen zahlreiche wissenschaftliche Daten liefern. So ergab das für die Saturnmonde konstruierte Radar die bisher genaueste Kartierung einiger Venus-Regionen. Magnetometer-Tests zeigten, dass es entgegen der Daten der sowjetischen Venera-Sonden keine Blitze aus den 40 km hohen Venus-Wolken gibt. Die kombinierte Erkundung des Jupiter durch Cassini-Huygens und die bis zum 21. September 2003 noch immer funktionstüchtige Galileo-Sonde lieferte einzigartige Daten über Nordlichter und die Umgebung des Riesenplaneten. Die Daten über die Erde sind interessant für die simulierte Suche nach außerirdischem_Leben, für den Umweltschutz und für die Geophysik.
* Vom 6. Oktober bis 15. November 1997 war das Startfenster für die ideale Planetenkonstellation. Nach zwei technischen Verzögerungen (Aufgrund eines Kühlaggregats, das Huygens beschädigte und eine Reparatur erzwang, wurde der Start am 6. Oktober auf den 13. Oktober verschoben, welcher durch einer Computerpanne erneut verschoben wurde.) erfolgte der
*Start am 15. Oktober 1997 09:43 UT mit einer Titan_IVB mit einer Centaur-Oberstufe, der damals stärksten US-Rakete. Sie konnte nur eine Fluchtgeschwindigkeit von 12,4 km/s aufbringen, um Saturn zu erreichen wären aber 15,1 km/s nötig. Um die Geschwindigkeit zu erreichen, wurden spätere Swing-by-Manöver benutzt.
* Einschuss zur Venus (in die Gegenrichtung) auf eine hinter der Erde zurückbleibende Übergangsbahn. Nach etwa 60 % entlang dieser Ellipse erfolgt am...
* 24. April 1998 der 1. Vorbeiflug an der Venus mit 11,7 km/s in nur 300 km Höhe, wodurch sich die Bahnellipse um ein Drittel vergrößert.
* 3. Dezember 1998 Kurskorrektur um 400 m/s nahe der Marsbahn, um die Venus nach zwei ihrer Umläufe an geeigneter Stelle zu erreichen.
* 24. Juni 1999 2. Vorbeiflug an der Venus mit bereits 13,6 km/s in 600 km Höhe. Durch Ausnützen einer günstigen Konstellation kam es schon nach 54 Tagen am...
* 18. August 1999 zum Swing-by an der Erde mit 19,1 km/s in 1200 km Höhe
* 1. Dezember 1999 wird die HGA-Antenne zur Erde gedreht.
* 23. Januar 2000 Annäherung an den Asteroiden (2685)_Masursky auf 1.5 Mio. km; er ist aber in der NAC-Kamera nur ein Pünktchen ? ebenso wie am...
* Februar 2000 kleine Flugplan-Änderung wegen eines Empfängerdefekts für Huygens. Bei der Entwicklung der Transmitter wurde die Frequenzverschiebung durch den Doppler-Effekt nicht berücksichtigt. Durch die neue Flugbahn wird der Doppler-Effekt abgemildert und die Transmitterfunktionalität annähernd wieder hergestellt.
* 18. August 2000 der Jupitermond Himalia wird in 4,4 Mio. km Distanz passiert.
* 1. Oktober 2000 Beginn der Jupiterbeobachtungen (84,4 Mio. km), und
* 30. Dezember 2000 Swing-by an Jupiter in 9,7 Mio. km mit 11,6 km/s, was die Übergangsbahn zum Saturn um 2 Jahre verkürzt.
* 22. März 2001 Ende der Jupitermessungen (84 Mio. km).
* 6. Februar 2004 Beginn der Saturnbeobachtungen (70 Mio. km),
* 11. Juni 2004 Vorbeiflug am Saturnmond Phoebe in etwa 2000 km Abstand
Die vier Vorbeiflüge ergaben Geschwindigkeitssteigerungen von 3,7 und 3,1 km/s bei Venus, 4,1 km/s bei Erde und 2,1 km/s durch Jupiter trotz seiner großen Distanz. Der Saturnmond Phoebe machte nur 29 m/s aus.
* Die Weltraumsonde hat am 30. Juni 2004 den Saturn erreicht.
Nach ihrem Start am 15. Oktober 1997 verlief der Flug von Cassini-Huygens alles andere als ereignislos. Sie konnte während mehrerer Swing-by-Manöver bereits ihre Instrumente an den Planeten Erde, Venus und Jupiter testen. Letzterer Vorbeiflug bildete den bisherigen Höhepunkt der Reise, als Cassini zum Jahreswechsel 2000/2001 bisher unerreicht scharfe Aufnahmen vom gesamten Jupiter schoss.
Nach dem Jupiter-Vorbeiflug ging es direkt in Richtung Saturn. Für diese Strecke sollte die Sonde noch einmal dreieinhalb Jahre brauchen ? mehr als die Hälfte ihrer gesamten Flugzeit. Daraus erkennt man die Verlangsamung im Schwerefeld der Sonne. Doch in diesem Zeitraum hatte Cassini Aufgaben: Im Sommer 2002 lagen Erde, Sonne und die Raumsonde genau auf einer Linie. Die Sonne lag also genau zwischen Erde und Cassini. Diese Konstellation nutzten italienische Wissenschaftler um die allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins genauer zu überprüfen.
Das Experiment wurde bereits im frühen 20. Jahrhundert durchgeführt: Während einer totalen Sonnenfinsternis konnte die Ablenkung eines Fixsterns aus seiner Richtung gemessen werden ? ein Beweis dafür, dass die Sonne mit ihrer Masse den Raum krümmt und dadurch Lichtstrahlen verbiegt. Das italienische Experiment arbeitete nach demselben Prinzip: Durch die Masse der Sonne wurde das Signal der Sonde so abgelenkt, als ob es scheinbar von einer anderen Position aus abgesendet worden sei. Die Messung erlaubte eine 50-mal genauere Messung des Phänomens, als dies von der Erde aus möglich war.Raumfahrer.net: ;
Alle Rohbilder: [http://esamultimedia.esa.int/docs/titanraw/index.htm];
Erste Panoramabilder: [http://www.esa.int/esaCP/SEMTKR71Y3E_index_0.html].
Die Namensgeber
Der Orbiter wurde nach dem italienischen Mathematiker und Astronom Giovanni Domenico Cassini benannt, der 1675 die nach ihm benannte Teilung der Saturnringe entdeckte. Die Sonde Huygens wurde nach dem niederländischen Astronom, Mathematiker und Physiker Christiaan Huygens benannt, der am 23. März 1665 den Saturnmond Titan entdeckte.
Missionsübersicht
Cassini-Huygens ist ein gemeinsames Projekt von NASA, ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Der Orbiter Cassini wurde vom Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt und gebaut, die Sonde Huygens, die die Atmosphäre von Titan untersuchen soll, kam von der ESA, und ASI fertigte die Hochleistungs-Antenne. Insgesamt 17 Nationen sind an der Mission beteiligt, die Daten für über 200 Wissenschaftler liefern soll und etwa 3,27 Milliarden US-Dollar (2,5 Milliarden Euro) bis zum Ende der Primärmission im Sommer 2008 kostet. Dabei kostete die Entwicklung und der Bau der Cassini-Sonde 1.422 Millionen US-Dollar, 422 Millionen US-Dollar kostete die Titan-IVB/Centaur Trägerrakete, 54 Millionen US-Dollar die Bahnverfolgung, 500 Millionen US-Dollar wurden von der ESA beigesteuert, 160 Millionen US-Dollar von der ASI und 710 Millionen US-Dollar kostet die Missionsduchführung bis zum Ende der Primärmission. Das Berliner Institut für Planetenforschung des DLR ist in Kooperation mit Prof. Gerhard Neukum von der FU_Berlin ebenfalls mit mehreren Experimenten am Orbiter beteiligt. Eine weitere deutsche Beteiligung ist der Staubdetektor CDA, der von der Dustgroup des Heidelberger MPI-K betreut wird.
Die Raumsonde ist 6,7 Meter hoch und 4 Meter breit. Die Startmasse beträgt 5712 kg, davon entfallen 3132 kg auf den Treibstoff, 320 kg auf die Huygens-Sonde und 2125 kg wiegt Cassini selbst. Die restlichen 135 kg entfallen auf den Trägerraketenadapter. Damit ist Cassini-Huygens die schwerste je von den USA gestartete Raumsonde, weltweit waren nur sowjetische Fobos-Sonden mit jeweils 6220 kg noch schwerer. Zur Energieversorgung dienen drei Radioisotopengeneratoren (RTG) mit insgesamt 33 kg Plutoniumdioxid (hauptsächlich 238Pu), die beim Start 885 Watt Leistung lieferten, zum Ende der Primärmission soll der Wert auf 633 Watt sinken. Der Start der Sonde am 15. Oktober 1997 geriet wegen dieser radioaktiven Energieversorgung in die Schlagzeilen. Die Risiken beim Start und während des Swing-by-Manövers an der Erde, das der Sonde noch mal zusätzlichen Schub geben sollte, wurden besonders von Umweltverbänden kritisiert. Die Energie erzeugt der Radioisotopengenerator, indem er die Wärme aus radioaktivem Zerfall in elektrische Energie umwandelt. Eine kontroverse Diskussion entstand aufgrund von Befürchtungen, dass es im Falle eines Verglühens der Sonde in der Atmosphäre möglicherweise zu Krebstoten kommen könnte ? geschätzte Zahlenwerte über die möglichen Opfer bewegten sich zwischen 100 und mehreren Millionen. Dies kann allerdings als reine Spekulation bewertet werden, da selbst heute wenig über die Radiobiologie des Plutoniums bekannt ist und ein Verglühen des Plutoniums durch die Einfassung in einen stabilen, keramischen Körper als unwahrscheinlich bezeichnet werden kann.
Gestartet wurde die Sonde am 15. Oktober 1997. Auf ihrer 7-jährigen Reise in Richtung Saturn passierte die Sonde Venus, die Erde und anschließend Jupiter. Die Bordinstrumente konnten bereits bei diesen Begegnungen zahlreiche wissenschaftliche Daten liefern. So ergab das für die Saturnmonde konstruierte Radar die bisher genaueste Kartierung einiger Venus-Regionen. Magnetometer-Tests zeigten, dass es entgegen der Daten der sowjetischen Venera-Sonden keine Blitze aus den 40 km hohen Venus-Wolken gibt. Die kombinierte Erkundung des Jupiter durch Cassini-Huygens und die bis zum 21. September 2003 noch immer funktionstüchtige Galileo-Sonde lieferte einzigartige Daten über Nordlichter und die Umgebung des Riesenplaneten. Die Daten über die Erde sind interessant für die simulierte Suche nach außerirdischem_Leben, für den Umweltschutz und für die Geophysik.
Wegstationen Erde?Venus?Jupiter?Saturn
* Vom 6. Oktober bis 15. November 1997 war das Startfenster für die ideale Planetenkonstellation. Nach zwei technischen Verzögerungen (Aufgrund eines Kühlaggregats, das Huygens beschädigte und eine Reparatur erzwang, wurde der Start am 6. Oktober auf den 13. Oktober verschoben, welcher durch einer Computerpanne erneut verschoben wurde.) erfolgte der
*Start am 15. Oktober 1997 09:43 UT mit einer Titan_IVB mit einer Centaur-Oberstufe, der damals stärksten US-Rakete. Sie konnte nur eine Fluchtgeschwindigkeit von 12,4 km/s aufbringen, um Saturn zu erreichen wären aber 15,1 km/s nötig. Um die Geschwindigkeit zu erreichen, wurden spätere Swing-by-Manöver benutzt.
* Einschuss zur Venus (in die Gegenrichtung) auf eine hinter der Erde zurückbleibende Übergangsbahn. Nach etwa 60 % entlang dieser Ellipse erfolgt am...
* 24. April 1998 der 1. Vorbeiflug an der Venus mit 11,7 km/s in nur 300 km Höhe, wodurch sich die Bahnellipse um ein Drittel vergrößert.
* 3. Dezember 1998 Kurskorrektur um 400 m/s nahe der Marsbahn, um die Venus nach zwei ihrer Umläufe an geeigneter Stelle zu erreichen.
* 24. Juni 1999 2. Vorbeiflug an der Venus mit bereits 13,6 km/s in 600 km Höhe. Durch Ausnützen einer günstigen Konstellation kam es schon nach 54 Tagen am...
* 18. August 1999 zum Swing-by an der Erde mit 19,1 km/s in 1200 km Höhe
* 1. Dezember 1999 wird die HGA-Antenne zur Erde gedreht.
* 23. Januar 2000 Annäherung an den Asteroiden (2685)_Masursky auf 1.5 Mio. km; er ist aber in der NAC-Kamera nur ein Pünktchen ? ebenso wie am...
* Februar 2000 kleine Flugplan-Änderung wegen eines Empfängerdefekts für Huygens. Bei der Entwicklung der Transmitter wurde die Frequenzverschiebung durch den Doppler-Effekt nicht berücksichtigt. Durch die neue Flugbahn wird der Doppler-Effekt abgemildert und die Transmitterfunktionalität annähernd wieder hergestellt.
* 18. August 2000 der Jupitermond Himalia wird in 4,4 Mio. km Distanz passiert.
* 1. Oktober 2000 Beginn der Jupiterbeobachtungen (84,4 Mio. km), und
* 30. Dezember 2000 Swing-by an Jupiter in 9,7 Mio. km mit 11,6 km/s, was die Übergangsbahn zum Saturn um 2 Jahre verkürzt.
* 22. März 2001 Ende der Jupitermessungen (84 Mio. km).
* 6. Februar 2004 Beginn der Saturnbeobachtungen (70 Mio. km),
* 11. Juni 2004 Vorbeiflug am Saturnmond Phoebe in etwa 2000 km Abstand
Die vier Vorbeiflüge ergaben Geschwindigkeitssteigerungen von 3,7 und 3,1 km/s bei Venus, 4,1 km/s bei Erde und 2,1 km/s durch Jupiter trotz seiner großen Distanz. Der Saturnmond Phoebe machte nur 29 m/s aus.
* Die Weltraumsonde hat am 30. Juni 2004 den Saturn erreicht.
Missionsverlauf
Jupiter
Nach ihrem Start am 15. Oktober 1997 verlief der Flug von Cassini-Huygens alles andere als ereignislos. Sie konnte während mehrerer Swing-by-Manöver bereits ihre Instrumente an den Planeten Erde, Venus und Jupiter testen. Letzterer Vorbeiflug bildete den bisherigen Höhepunkt der Reise, als Cassini zum Jahreswechsel 2000/2001 bisher unerreicht scharfe Aufnahmen vom gesamten Jupiter schoss.
Bestätigung der Relativitätstheorie
Nach dem Jupiter-Vorbeiflug ging es direkt in Richtung Saturn. Für diese Strecke sollte die Sonde noch einmal dreieinhalb Jahre brauchen ? mehr als die Hälfte ihrer gesamten Flugzeit. Daraus erkennt man die Verlangsamung im Schwerefeld der Sonne. Doch in diesem Zeitraum hatte Cassini Aufgaben: Im Sommer 2002 lagen Erde, Sonne und die Raumsonde genau auf einer Linie. Die Sonne lag also genau zwischen Erde und Cassini. Diese Konstellation nutzten italienische Wissenschaftler um die allgemeine Relativitätstheorie Albert Einsteins genauer zu überprüfen.
Das Experiment wurde bereits im frühen 20. Jahrhundert durchgeführt: Während einer totalen Sonnenfinsternis konnte die Ablenkung eines Fixsterns aus seiner Richtung gemessen werden ? ein Beweis dafür, dass die Sonne mit ihrer Masse den Raum krümmt und dadurch Lichtstrahlen verbiegt. Das italienische Experiment arbeitete nach demselben Prinzip: Durch die Masse der Sonne wurde das Signal der Sonde so abgelenkt, als ob es scheinbar von einer anderen Position aus abgesendet worden sei. Die Messung erlaubte eine 50-mal genauere Messung des Phänomens, als dies von der Erde aus möglich war.Raumfahrer.net: ;
Alle Rohbilder: [http://esamultimedia.esa.int/docs/titanraw/index.htm];
Erste Panoramabilder: [http://www.esa.int/esaCP/SEMTKR71Y3E_index_0.html].
