Cassini-Raumsonde

Neben den sehr erfolgreichen Interplanetaren Missionen der US-amerikanischen Raumsonden Pioneer und Voyager ist die Cassini-Mission der NASA eines der bedeutendsten Projekte dieser Tage. Obwohl die eigentliche Mission, deren Hauptziel die Erforschung des Planeten Saturn und dessen Mond Titan ist, offiziell erst 01.01.2004 beginnt, gibt es eine Reihe von interessanten Fakten, die an dieser Stelle im Vorwege etwas erläutert werden sollen:

Der Planet Saturn ist aufgrund seiner einzigartigen, sehr umfangreichen Ringstruktur und der Fülle von Monden (per Dezember 2007 sind insgesamt 60 Satelliten eindeutig identifiziert) eines der interessantesten Objekte in unserem Sonnensystem. Ähnlich dem Jupiter wird Saturn auch in die Klasse der so genannten Gasplaneten eingeordnet.

Die Sonde Cassini besteht aus zwei Einheiten: die eigentliche Sonde und Huygens, eine Lande-Einheit für den Saturnmond Titan. Cassini und Huygens sind ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und der europäischen Raumfahrtagentur ESA. Die beiden Raumfahrzeuge, die mit rund 5,60 Tonnen Gewicht wahre Giganten sind, wurden am 15.10.1997 mit einer Titan IV/Centaur-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station gestartet. Ihren Namen verdankt die Cassini-Sonde dem französischen Astronomen Giovanni Cassini. Die Lande-Einheit wurde nach dem niederländischen Astronomen Christiaan Huygens benannt.

Nach einer 7-jährigen Flugphase erreichte die Sonde im Januar 2004 den Planeten Saturn. Aufgrund der enormen Entfernung zwischen der Erde und dem Saturn war es notwendig, die Sonde nicht auf einem direkten Weg zum Saturn zu schicken, sondern den Umweg über eine Reihe von so genannten Swing-by-Manövern zu nehmen. Der große Vorteil bei der Nutzung von Swing-by-Manövern besteht darin, dass man die enorme Anziehungskraft der verschiedenen Planeten zur Beschleunigung der Sonde benutzt und somit viele Jahre Flugzeit und Treibstoff spart. Die Trajektorie der Sonde verlief nach dem Start zweimal um den Planeten Venus (am 26.04.1998 und am 24.06.1999), anschließend um die Erde (am 18.08.1999) und zuletzt um den Planeten Jupiter (am 30.12.2000).

Nachfolgend eine Übersicht mit Links zu diesem Thema:

Einige ausgewählte Aufnahmen, die im Rahmen der Mission bislang entstanden sind:

Erdmond Aufnahme vom 10.09.1999 aus ? Mio. km Entfernung		Jupiter Aufnahme vom 05.10.2000 aus 84,1 Mio. km Entfernung
Jupiter Aufnahme vom 09.10.2001 aus 81,3 Mio. km Entfernung		Jupiter Aufnahme vom 29.12.2001 aus 10,0 Mio. km Entfernung
Saturn Aufnahme vom 09.02.2004 aus 69,4 Mio. km Entfernung		Saturn Aufnahme vom 08.03.2004 aus 56,4 Mio. km Entfernung
Saturn mit Monden Prometheus und Pandora Aufnahme vom 10.03.2004 aus 55,5 Mio. km Entfernung		Saturn Aufnahme vom 24.03.2004 aus 47,7 Mio. km Entfernung
Saturn mit Ringsystem Aufnahme vom 10.05.2004 aus 27,2 Mio. km Entfernung		Saturn mit Ringsystem Aufnahme vom 11.05.2004 aus 27,1 Mio. km Entfernung
Mond Phoebe Aufnahme vom 11.06.2005 aus 13.377 km Entfernung		Mond Phoebe Aufnahme vom 12.06.2004 aus 77.441 km Entfernung
F-Ring Aufnahme vom 18.06.2004 aus 8,2 Mio. km Entfernung		Ringsystem Aufnahme vom 21.06.2004 aus 6,4 Mio. km Entfernung
F-Ring Aufnahme vom 02.07.2004 aus ~900.000 km Entfernung		Saturn mit Ringsystem und 3 Monden Aufnahme vom 03.07.2004 aus 1,5 Mio. km Entfernung
Mond Mimas Aufnahme vom 03.07.2004 aus 1,7 Mio. km Entfernung		Mond Tethys Aufnahme vom 28.10.2004 aus 256.000 km Entfernung
C-Ring Aufnahme vom 29.10.2004 aus 842.000 km Entfernung		Saturn mit Mond Dione Aufnahme vom 14.12.2004 aus 603.000 km Entfernung
Mond Dione Aufnahme vom 14.12.2004 aus ? Mio. km Entfernung		Mond Enceladus Aufnahme vom 12.12.2004 aus 672.000 km Entfernung
Mond Mimas Aufnahme vom 16.01.2005 aus 213.000 km Entfernung		Mond Rhea Aufnahme vom 18.02.2005 aus 890.000 km Entfernung
Mond Epimetheus mit Ring-System Aufnahme vom 18.02.2005 aus 990.000 km Entfernung		Monde Prometheus und Pandora Aufnahme vom 20.02.2005 aus 1,85 Mio. km Entfernung
Mond Tethys Aufnahme vom 11.03.2005 aus 1,4 Mio. km Entfernung		Mond Epimetheus Aufnahme vom 30.03.2005 aus 74.600 km Entfernung
Mond Titan Aufnahme vom 16.04.2005 aus 168.200 km Entfernung		Mond S/2005 S1 in Keeler-Teilung Aufnahme vom 01.05.2005 aus 594.000 km Entfernung
Mond Pandora Aufnahme vom 04.05.2005 aus 967.000 km Entfernung		B-Ring Aufnahme vom 18.05.2005 aus 1,6 Mio. km Entfernung
Mond Janus Aufnahme vom 20.05.2005 aus 357.000 km Entfernung		Saturn Aufnahme vom 21.06.2005 aus 2,2 Mio. km Entfernung
Mond Rhea Aufnahme vom 25.06.2005 aus 1,1 Mio. km Entfernung		Mond Tethys Aufnahme vom 27.06.2005 aus 490.000 km Entfernung
Mond Enceladus Aufnahme vom 14.07.2005 aus 20.720 km Entfernung		Mond Enceladus Aufnahme vom 14.07.2005 aus 11.100 km Entfernung
Mond Enceladus AUFNAHME aus 07/2005 aus 25.700 km Entfernung		Mond Dione Aufnahme vom 01.08.2005 aus 269.000 km Entfernung
Mond S/2005 S1 in Keeler-Teilung Aufnahme vom 01.08.2005 aus 853.000 km Entfernung		Mond Mimas Aufnahme vom 02.08.2005 aus 228.000 km Entfernung
Monde Dione, Tethys und Pandora Aufnahme vom 22.09.2005 aus 1,2 Mio. km Entfernung		Mond Hyperion Aufnahme vom 26.09.2005 aus 62.000 km Entfernung
Mond Telesto Aufnahme vom 11.10.2005 aus 14.500 km Entfernung		Monde Mimas und Helene Aufnahme vom 02.11.2005 aus 2,0 Mio. km Entfernung
Mond Prometheus Aufnahme vom 07.06.2005 aus 438.000 km Entfernung		Mond Titan Aufnahme vom 31.03.2005 aus 9.500 km Entfernung
Mond Enceladus und Tethys Aufnahme vom 06.06.2006 aus 3,9 bzw. 4,2 Mio. km Entfernung		Planet Saturn Aufnahme vom 12.02.2007 aus 1,7 Mio. km Entfernung
Planet Saturn Aufnahme vom 19.01.2007 aus 1,2 Mio. km Entfernung		Planet Saturn Aufnahme vom 04.02.2007 aus 1,2 Mio. km Entfernung
Planet Saturn Aufnahme vom 31.07.2006 aus 2,6 Mio. km Entfernung		Mond Prometheus Aufnahme vom 16.10.2006 aus 1,8 Mio. km Entfernung
Planet Saturn Aufnahme vom 28.09.2006 aus 1,4 Mio. km Entfernung		F-Ring Aufnahme vom 25.09.2006 aus 254.000 km Entfernung

Nachdem die Sonde im Juli 2004 den Saturn erreicht hat, soll der Saturnmond Phoebe aus 50.000 Kilometern Entfernung observiert werden. Besonders interessant ist dieser Mond, weil er einige Kuriositäten zu bieten hat. Zum Einen kreist er entgegen der Richtung aller anderen Monde um den Saturn und zum Anderen vermutet man, dass es sich bei diesem Objekt um einen ehemaligen Kometen oder Asteroiden handeln könnte.

Anschließend erfolgt der eigentliche Missionsbeginn mit dem Eintritt in eine Saturnumlaufbahn. Die Sonde wird dabei in einer Entfernung von rund 1/6-tel des Saturnradius um den Planeten kreisen. Im Laufe der weiteren Erforschung des Saturns innerhalb der nächsten Monate wird die Sonde den Radius ihrer Umlaufbahn zwischen 180.000 Kilometern und 420.000 Kilometern variieren. Dabei werden die folgenden Ziele im Vordergrund stehen:

Untersuchung der Magnetosphäre des Planeten und dessen
Interaktion mit dem Solarwind, dem Ringsystem und den Monden
Observation der Wolkenstrukturen (Windgeschwindigkeit
und Temperatur) sowie der Rotation des Planeten Saturn
Erforschung der internen Struktur des Planeten,
dessen Atmosphäre und Ionosphäre
Bestimmung der Struktur und des Aufbaus des
Ringssystems sowie Analyse der Ring-Umgebung
Beobachtung des Satellitensystems zur Bestimmung
der geologischen Struktur und Geschichte der Monde
Detaillierte Sondierung der Atmosphäre und der Oberfläche
des Saturnmondes Titan mittels des Huygens-Landers

Im November 2004 kommt der von der europäischen Raumfahrtagentur entwickelte Lander namens Huygens auf dem Saturnmond Titan zum Einsatz. Titan ist bereits seit vielen Jahren aufgrund seiner sehr dichten Atmosphäre und früherer chemischen Analysen als Kandidat für die Entwicklung niederen Lebens oder dessen Vorstufen (in Form vom Seen aus Methan oder Ethan) im Gespräch. Huygens soll während des Durchfluges durch die Atmosphäre entsprechende Fakten sammeln.

Ferner ist auch jeweils ein naher Vorbeiflug an den Saturnmonden Mimas, Enceladus, Dione, Rhea und Iapetus geplant. Die Hauptproblematik während dieser Tour durch das Saturnsystem liegt dabei bei der komplizierten Navigation unter Verwendung weiterer Swing-by-Manöver (auch hierbei ist die Verwendung der Gravitationskräfte des Saturns respektive dessen Mondes Titan ein wichtiges Hilfsmittel zur Verminderung des sondeneigenen Treibstoffvorrates). Einige weitere Monde, wie beispielsweise Hyperion und Tethys, werden gegebenenfalls en-Route observiert.

Im Juli 2008, also gut 4,5 Jahre nach Beginn der Mission, ist das offizielle Ende des Cassini-Mission erreicht. Sollten alle Manöver und Projekte der Sonde positiv verlaufen, würde einer Verlängerung der wissenschaftlichen Nutzung der Sonde nichts im Wege stehen. Prinzipiell ist die Sonde so konstruiert, dass sie mindestens 200 Jahre überleben kann. Ähnlich der Sonde Galileo ist hier eine Fortsetzung der Erforschung des Saturnsystems eine mögliche Option.

Status der Mission am 28.02.2010

Cassini
Entfernung zur Erde	1.283.000.000 km = 9 AE
Tendenz der Entfernung	abnehmend
Entfernung zum Saturn	1.493.000 km = < 1 AE
Tendenz der Entfernung	abnehmend ^**)
bislang zurückgelegte Strecke	5.313.000.000 km = 36 AE
Geschwindigkeit (relativ zur Erde)	16,764 km/s (60.350 km/h) = 0,06% Lichtgeschwindigkeit
Tendenz der Geschwindigkeit	zunehmend
Flugdauer bislang	4.519 Tage (12,36 Jahre)
Signal Roundtrip ^*)	2:22:39 Stunden
) = Zeitdauer, die ein Signal von der Erde zur Sonde und zurück benötigt *) = seit 01.07.2004 befindet sich die Sonde in einer Umlaufbahn um den Planeten

Mit dem Cassini at Saturn Interactive Explorer (CASSIE) wurde eine Vielzahl von Informationen zur Mission sowie wissenschaftlichen Daten und Bildern interaktiv zugänglich gemacht. Es kann sowohl der Verlauf der Mission seit dem Jahr 2005 als auch eine Fülle von Fakten zum Planeten Saturn und seinem Ringsystem sowie den Monden abgerufen werden.

Weitere Informationen zur Mission der Sonden Cassini und Huygens und die Erforschung des Planeten Saturns und seiner Monde sind auf den folgenden Websites verfügbar:

Hinsichtlich der Verfügbarkeit der Angebote kann keine Garantie übernommen werden. Die hier verwendeten Aufnahmen stehen unter NASA/JPL Public License.