Mond: LRO entdeckt Spuren rollender Steine

3. September 2009

Die Raumonde LRO der NASA machte Aufnahmen von langgestreckten Spuren, die auf aktive Erosionsprozesse auf der Mondoberfläche hindeuten.

Neue Aufnahmen der NASA Sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) zeigen Spuren rollender Gesteinsschollen am Rand des Tsiolkovskiy-Kraters. Die Spuren bis zu 40 Meter großer Brocken weisen gradlinig in eine Richtung und sind ein Zeichen aktiver Oberflächenprozesse auf dem Mond. Gesteinsbrocken dieser Größe würden auf der Erde 20.000 Tonnen und mehr wiegen, bringt auf dem Mond aber nur knapp 2.500 Tonnen auf die Wage.

Der 185 Kilometer große Krater Tsiolkovskiy, benannt nach dem russischen Wissenschaftler und Vordenker der modernen Raumfahrt Konstantin Ziolkowski (1857-1935) liegt auf der Mondrückseite und ist dort eines der auffälligsten Oberflächenmerkmale. Der Kraterrand, bestehend aus hellem Auswurfmaterial des Impakts, begrenzt den Innenbereich, der aus dunklem Basalt besteht und damit eine ähnliche Zusammensetzung wie die großen Maria (singular: Maar), die wir so gut von der erdzugewandten Seite kennen. Gekrönt wird Tsiolkovskiy von einem zentralen Hügel, der aus hellem Rückwurfmaterial während des Einschlags entstand und der wie ein Sahnehäubchen hervorsticht.

Interessant ist der Fund aus mehreren Gründen. Zwar sind steile Hänge, wie sie bei Impaktkratern gewöhnlich vorkommen, prädestiniert für Hangrutschbewegungen. Dass dabei so große Objekte in Bewegung kommen, konnte bisher kaum beobachtet werden. Daneben widerlegt die Aufnahme die Faustregel, wonach jüngere Oberflächen auf erosionsarmen Himmelskörpern wie Mond und Mars weniger Krater aufweisen als ältere. Hier weist das jüngste Oberflächenphänomen – das Maar im Kraterinnern – mehr Spuren kosmischer Einschläge auf als die Kraterwände. Diese entstanden aber schon vor dem Maar.

Klimawandel und Kryosphäre

3. September 2009

Ein neues Video der NASA zeigt die Auswirkungen des Klimawandels auf die Kryosphäre der Erde.

Die Kryosphäre umfasst den gesamten Eishaushalt der Erde: Neben den großen Festlandeismassen in der Antarktis und auf Grönland gehören Hochgebirgsgletscher ebenso dazu wie der jährliche Schneefall in den gemäßigten Breiten. Hier gehört Schmelzwasser zu den wichtigsten Quellen für Frischwasser. Das NASA-Video führt über die Antarktis und Grönland nach Nordamerika und Europa – vor unsere die Haustüren.

Marsforschung und die Jagd nach Gletschern [Update]

31. August 2009

Mit dem Projekt AMASE wird in arktischer Umgebung Analogforschung betrieben: Unter lebensfeindlichen und technisch erschwerten Bedingungen werden wissenschaftliche Daten gesammelt. Damit soll die zukünftige Erforschung des Sonnensystems optimiert werden.

Svalbard liegt mitten im Nordpolarmeer und ist rund 850 von der norwegischen Küste entfernt (Openstreetmap, CC BY-SA)

Svalbard liegt mitten im Nordpolarmeer und ist rund 850 von der norwegischen Küste entfernt (Openstreetmap, CC BY-SA)

Mit modernen Methoden gelingt es heute, ein immer detailliertes Bild davon zu erlangen, wie Atmosphäre, Biosphäre mit den Ozeanen und der Geosphäre zusammenspielen. Die Planetologie hat sich von einer rein deskriptiven zu einer quantitativen Wissenschaft gewandelt. Wir verstehen immer besser, wie dynamische Prozesse auf der Erde ineinander greifen – und beginnen damit, dieses Wissen auch auf andere Körper des Sonnensystems zu übertragen.

Juan Diego Rodriguez-Blanco ist Mitglied des AMASE 2009-Teams, der diesjährigen Arctic Mars Analog Svalbard Expedition auf der Inselgruppe Svalbard. Ihr Ziel ist es, in einer lebensfeindlichen Umwelt unter widrigen Umständen wissenschaftliche Forschung zu betreiben und so etwas für den optimalen Betrieb von menschgemachten Erkundern zulernen –  auf dem Mars und anderswo im Sonnensystem. Manchmal geht es aber auch um rein menschliche Unzulänglichkeiten.

„Das Jagen von Eisbergen gehört hier zu den lustigsten Aktivitäten: Natürlich machen wir das aus streng wissenschaftlichen Gründen. Wir suchen Eisberge, in denen noch Sedimente eingeschlossen sind. Immerhin sind wir mitten in der Arktis und völlig umgeben von massiven Eiskappen. Wir sehen täglich dutzende Eisberge wobei die meisten von ihnen bestehen nur aus Blaueis bestehen. Manchmal treffen wir aber auf Exemplare mit eingeschlossenen Sedimentschichten – und die sehen wir uns genauer an.“ Eisberge gehören zu den wichtigen Nährstofflieferanten mariner Hochseehabitate. Welche Zutaten sie zum Menü der Meeresbewohner beitragen, möchte sein Team herausfinden.

Blaues, schmutziges Eis

Blaueis entsteht, wenn frischer Schnee, der auf einen Gletscher fällt, durch die Auflast jüngerer Niederschläge allmählich zusammengedrückt wird. Dabei steigt der Druck an und das Eis bildet größere Kristalle aus, die neue physikalische Eigenschaften besitzen. Rote und gelbe Wellenlängen werden nun stärker absorbiert, wodurch das Eis für uns blau erscheint. Ein blauer Eisberg ist also ein Stück eines kalbenden Gletschers und entstand nicht aus kürzlich gefrorenem Meerwasser, wie viele andere Schollen im Nordpolarmeer. Damit ist er für Rodriguez-Blancos Gruppe interessant und wert, näher in Augenschein genommen zu werden.

Auf Gletschern landet nicht nur Schnee. Von den Hängen des Gletschertals rutschen Gerölllawinen hinab und verteilen ihre Fracht auf der vormals weißen Eisfläche. Im Sommer taut ein Teil der Oberfläche und legt ältere Sedimentlagen frei. So akkumuliert in regelmäßigen Abständen feinkörnige Gesteinsfracht im Gletschereis. Dort verbleiben sie vorerst, doch Eis ist immer in Bewegung. Eine durchschnittliche Gletscherzunge speit erst nach hunderten bis tausenden Jahren die Eispakete wieder aus, die einmal aus frischem Schnee entstanden. Endet der Gletscher im Meer – wie auf Svalbard, in Norwegen oder Alaska – driften die schmutzigen blauen Eisberge hinaus ins arktische Meer und geraten hier in die Hände von Juan Diego Rodriguez-Blanco.

„Die Aufgabe klingt einfach: Finde einen frisch gekalbten Eisberg, entscheide, ob es sicher ist, sich ihm zu nähern, nimm Proben, schmilz` das Eis und separiere so Sedimenlage für Sedimentlage. Zurück im Labor nutzen wir verschiedene Techniken wie Mikroskopie, Röntgendiffraktometrie oder Infrarotspektroskopie, je nach spezifischer Fragestellung an die vorkommenden Eisenminerale“, schreibt Rodriguez-Blanco.

Die schwimmenden Eisschollen sind gefährliche Gebilde. Abhängig von Größe und Form kann selbst der geringste Auflastdruck dazu führen, dass er sich plötzlich komplett umdreht. Da sich das AMASE-Team auf Schlauchbooten nähert, gilt die Gefährdung für die gesamte Besatzung. Da 90% der Masse eines Eisbergs unter Wasser liegt, ist es oft nicht leicht, seine Form und Masse zu bestimmen. „Erst wenn wir schmutziges blaues Eis sehen und uns sicher sind, dass keine Gefahr besteht, schicken wir eine Person, die vom Schlauchboot aus gesichert wird. Die muss mit ihrer Eisaxt schnell arbeiten, denn nach maximal fünf Minuten sollte sie zurückkehren“, so Juan Diego Rodriguez-Blanco.

Die gesammelten Proben werden zur weiteren Untersuchung ins Labor der Universität Leeds in England geschickt. Im Mittelpunkt der Forschung steht die Frage, in welchem Maße eisenreiche Sedimente zum Eisenbudget des arktischen Ozeans heute im Vergleich zur letzten Eiszeit beiträgt. Eisen ist ein wichtiges Spurenelement und limitierender Faktor für die Bioproduktion mariner Habitate.

Mars an Erde

Ein Grundproblem stellt die Natur von robotischer Missionen dar. Wie entscheidet ein Rover, welchen Stein er untersuchen soll? Fahrzeuge wie Spirit oder Opportunity können täglich hundert Meter zurücklegen. Aufnahmen ihrer Umgebung reisen ein bis zwei Stunden durchs Sonnensystem, bevor Wissenschaftler auf der Erde entscheiden können, welche Anweisungen sie zurückschicken. Ein Ziel von AMASE ist die Simulation solcher Situationen, um zukünftige Rovermissionen wie Exomars der ESA oder Sample Return-Missionen der NASA effizienter zu machen.

Svalbard eignet sich auch besonders gut für die Aufgabe, die spezielle Situation robotischer Planetenerkunder zu simulieren: Karge Hügel bilden eine lebensfeindliche Umgebung, die marsianischen Landschaften recht nahe kommt, mit einem Unterschied: Es ist wegen wild lebenden Eisbären immer gut ein Gewehr dabei zu haben.

Die Science Operation Work Group innerhalb des AMASE-Teams besteht aus zwei Teams. Während eine Gruppe im Feld unterwegs ist und Daten sammelt, befindet sich die andere Gruppe im Basislager, um dort wissenschaftliche Fragestellungen zu diskutieren und daraus Anweisungen abzuleiten. Die Möglichkeiten des Basisteams sind begrenzt, denn sie können nur auf Fotos der Feldgruppe zurückgreifen und dürfen nicht direkt mit ihren Kollegen sprechen. Die Kommunikation ist – wie zwischen Erde und Mars – auf elementare Handlungsanweisungen begrenzt, die mit einiger Verzögerung zugestellt werden.

Mehr Berichte von AMASE 2009 gibt es in deren Blog bei der Planetary Society.

LRO und LCROSS: Die NASA kehrt zum Mond zurück

18. Juni 2009

Mit dem Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) wird die Rückkehr bemannter Raumschiffe auf den Erdtrabanten vorbereitet: Neben einer genauen Untersuchung der Oberfläche auf mögliche Gefahren und wissenschaftliches Potenzial steht die Suche nach Wasser im Vordergrund. Die Zweitnutzlast LCROSS wird den bisher stärksten künstlichen Impakt auf dem Mond erzeugen, um lange gesuchtem Wasser auf die Spur zu kommen.

Die japanische Sonde Kaguya hat ihre Mission seit acht Tagen erfolgreich zum Abschluss gebracht, da startet vom Cape Canaveral bereits die nächste ambitionierte Raumsonde Richtung Mond. Eine Atlas V-Trägerrakete bringt gleich zwei Raumfahrzeuge auf den Weg: Während die Hauptnutzlast LRO den Erdtrabanten mindestens ein Jahr lang umkreisen wird, soll der Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) einen rund zwei Tonnen schweren Impaktor auf der Oberfläche zum Absturz bringen, um aus der aufgewirbelten Staubwolke mehr über die Zusammensetzung der Mondkruste zu erfahren.

LROs schärferer Blick

LRO wird direkt auf eine Transferbahn zum Mond und nach etwa vier Tagen in einen Mondorbit mit einer periselenen Höhe von 100 Kilometern gebracht. Danach wird die Bahn kontinuierlich abgesenkt, so dass sie in einer Höhe von etwa 50 Kilometern auf einem zirkulären Orbit für rund ein Jahr arbeiten kann.

An Bord des Orbiters befinden sich 92 Kilogramm Instrumente, die über 10,7 Quadratmeter Photovoltaikmodule mit maximal 1,85 Kilowatt Energie versorgt werden. Eine Ka-Band-Antenne ermöglicht einen Datenstrom von 100 bis 300 MBit pro Sekunde zur Erde, eine S-Band-Antenne regelt den Austausch von Telemetriedaten und Kommandos.

Sechs an Bord befindliche reguläre Instrumenttypen waren zum Teil schon auf früheren amerikanischen Mondmissionen mit dabei, können ihre Messungen aber mit gesteigerter Genauigkeit fortsetzen. Die militärische Sonde Clementine hatte mit wesentlichen Einschränkungen in ihren Bahnparametern zu kämpfen und konnte für die Forscher interessante Polregionen nur sehr eingeschränkt in Augenschein nehmen. Der Lunar Prospector (1998) machte diese Nachteile unter anderem durch seine polare Umlaufbahn wett und bewies mit seinem Neutronenspektrometer, dass an den Mondpolen Wasserstoff in größeren Mengen vorkommt. Ob dieser Wasserstoff in wenigen, ständig im Dunkeln liegenden Kratern vorkommt oder lediglich in Hydratmineralen im Mondgestein eingebaut vorliegt, konnte aber nicht abschließend geklärt werden.

Das Cosmic Ray Telescope for the Effects of Radiation (CRaTER) wird dem Namen nach die Auswirkungen kosmischer Strahlung auf die Mondoberfläche untersuchen. Daraus möchte man die biologischen Auswirkungen eines längerfristigen Mondaufenthalts ableiten und Schutztechnologien für die Mondstation weiterentwickeln.

Das Diviner Lunar Radiometer Experiment (DLRE) wird die thermische Abstrahlung der Mondoberfläche messen. Damit sollen mögliche Kältefallen und damit verbundene Eisablagerungen an den Polen gefunden und Gefahren für die Landemissionen besser eingeschätzt werden können.

Das Lyman Alpha Mapping Project (LAMP) wird sein Augenmerk vor allem auf die permanent im Dunkeln liegenden Krater legen. In ihnen könnte eventuell vorhandenes Eis Sternenlicht im fernen Infrarot reflektieren.

Ein zum Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) ähnliches Instrument war bereits an Bord von Lunar Prospector installiert und hatte hohe Wasserstoffkonzentrationen an den Polen nachgewiesen. Die höhere Auflösung von LEND kann Indizien für vorkommendes Eis, die von DLRE und LAMP gefunden werden, verifizieren. Daneben soll das Strahlungsniveau besser untersucht werden.

Zuletzt setzt die NASA einen Technologiedemonstrator eines miniaturisierten Single Aperture Radars (Mini-SAR) ein, der in ähnlicher Form bereits an Bord der indischen Mondsonde Chandrayaan-1 erprobt worden ist. Mit je einem Kanal im X-Band (8-12 GHz) und S-Band (2 GHz) sollen damit ebenso die ständig beschatteten Krater auf mögliche Eisvorkommen untersucht werden. Zudem enthalten die reflektierten Radarwellen Informationen über die Oberflächenrauheit. Die Auflösung soll bei 30 bzw. 150 Metern in den Frequenzbändern liegen.

Obwohl der Mond zu den am häufigsten von irdischen Sonden besuchte Körper ist, ist die Vermessung seiner Oberfläche erst seit kurzem möglich. Laseraltimeter an Bord von Clementine und Lunar Prospector hatten dreidimensionale Geländemodelle ermöglicht, die durch die japanische Sonde Kaguya in den letzten eineinhalb Jahren deutlich verbessert wurden. LRO wird diese Messungen mit dem Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) nochmals übertreffen. Die polare Umlaufbahn ermöglicht eine Intensivierung der Messpunktdichte in den besonders interessanten Polregionen. Hier wird man in der Lage sein, jeden ständig verdunkelten Krater zu identifizieren. Beteiligt an dem Instrument ist auch Prof. Jürgen Oberst von der TU Berlin.

Die Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) soll sowohl Weitwinkel- als auch Nahaufnahmen der Mondoberfläche erstellen und wird je nach Orbithöhe eine maximale Auflösung von 50 Zentimetern erreichen. Andere Quellen sprechen lediglich von einem Meter. In leitender Rolle gehört Prof. Hiesinger von der Uni Münster zu den Mitentwicklern des Instruments. Damit ist auch geplant, ein genaues Augenmerk auf bisherige Landestellen irdischer Objekte auf der Mondoberfläche zu richten. So können neben den Apollo-Landestellen (5 x 5 Meter bzw. 9 x 9 Meter mit Landegestell) auch Rover wie der sowjetische Lunochod (2 x 3 Meter) und diverse auf der Mondoberfläche abgestürzte Raketenstufen abgebildet werden.

Nach Ende der regulären Missionszeit soll der Orbiter auf eine wartungsärmere polare Umlaufbahn mit einem Periselen von 30 Kilometern und einem Aposelen von 70 Kilometern gebracht werden, von wo er vor allem Datenübertragungsaufgaben späterer Landemissionen übernehmen könnte.

Im Rahmen des NASA-Programms Vision for Space Exploration war 2004 entschieden worden, die geplante Wiederaufnahme bemannter Mondflüge durch eine breite sondengestützte Beobachtungskampagne vorzubereiten. Der ursprüngliche Plan, den LRO mit einer Delta II zu starten wurde fallengelassen, da diese keine spinstabilisierte Oberstufe besitzt. So fiel 2006 die Entscheidung, stattdessen mit einer Atlas V (401) zu starten. Da diese über eine rund 1.000 Kilogramm höhere Nutzlastkapazität verfügt, entstand der Spielraum, ein zweites Raumfahrzeug zum Mond starten zu können.

LCROSS besteht aus einer Leitsonde, die mit rudimentären Instrumenten ausgestattet ist. Nach dem Start wird sich LRO von der verwendeten Centaur-Oberstufe trennen. LCROSS aber wird gemeinsam mit dieser in Richtung Mond aufbrechen. Nachdem LRO auf sicherem Abstand fliegt, wird der Rest der Treibstoff-Kombination Sauerstoff und Wasserstoff abgelassen. – Denn genau deren Vorkommen direkt unterhalb der Mondoberfläche soll LCROSS untersuchen.

Das Raumschiffduo wird schließlich in eine exzentrische Erdumlaufbahn eintreten, in der es bis zu vier Monate lang verbleiben wird. In dieser Zeit wird ein unbeschienener Krater in den Polregionen gesucht, der ein treffliches Ziel abgeben könnte. Schließlich wird sich die Centaur-Oberstufe von LCROSS trennen und kontrolliert zum Absturz gebracht. Der Aufprall der 2,4 Tonnen wiegenden Raketenstufe mit einer Geschwindigkeit von 2,5 Kilometern pro Sekunde wird eine Fontäne aus mindestens 350 Tonnen Mondgestein und vermutlich Wasserbestandteilen aufwirbeln und dabei einen 20 Meter durchmessenden und 4 Meter tiefen Krater hinterlassen. Die erzeugte Staubwolke wird rund 10 Kilometer über die Mondoberfläche aufragen und von Teleskopen an Bord von LRO, LCROSS und auf der Erde beobachtet. LCROSS wird direkt nach der Abtrennung seine Triebwerke zünden, um den eigenen unvermeidlichen Aufprall um mehrere Minuten zu verzögern. So kann das Raumfahrzeug seine primäre Aufgabe, die Analyse der erste Fontäne aus nächster Nähe, erfüllen. Danach werden die 640 Kilogramm der Sonde eine weitere Impaktfontäne erzeugen.

Die nur 79 Millionen US-Dollar teure LCROSS-Sonde besitzt zwei Infrarot-Spektrometer, ein Spektrometer für sichtbares Licht, zwei Infrarotkameras, eine Kamera, die im sichtbaren Licht arbeitet und ein Photometer. Die gesammelten Daten werden im S-Band mit einer Rate von bis zu 1,5 MBit pro Sekunde zur Erde gesendet, bevor die Sonde auf der Mondoberfläche aufschlägt. Zuvor werden die Spektrometer die herausgeschleuderten Stoffe, darunter Wassereis, Kohlenwasserstoffe oder organische Verbindungen, untersuchen. Die Infrarotkameras sollen Vorkommen und Verteilung von Wasser in der Wolke feststellen, während die optische Kamera den genauen Einschlagort sowie das räumliche Verhalten der Wolke im Blick behalten wird. Schießlich soll der Photometer die Einschlagsenergie der Centaur-Stufe messen.

LRO und LCROSS erst der Anfang?

LRO und LCROSS setzen als erste Mondmissionen der Amerikaner seit einem Jahrzehnt neue Akzente: Es steht nicht explizit nur die Sammlung wissenschaftlicher Daten im Vordergrund. Vielmehr soll die wissenschaftliche Auswertung die Rückkehr des Menschen auf den Mond ermöglichen, der dort an einem optimalen Landestandort deutlich tiefer gehende wissenschaftliche Untersuchungen vornehmen kann, als dies in der Apollo-Ära möglich gewesen ist. Die deutsche Beteiligung an dem insgesamt 680 Millionen US-Dollar teuren Orbiter beläuft sich auf rund 600.000 Euro.

Die permanente Versorgung einer Mondstation erfordert genaueres Wissen über einen potenziellen Landestandort, als dies für die Kurzlandungen der Apollo-Ära notwendig gewesen war. Im Vordergrund steht die Sicherheit der Menschen, für die ein genaues Verständnis der Hangneigung und der Untergrundstabilität nötig ist. Die pulverartige Regolith-Schicht der Mondoberfläche entsteht durch das ständige Bombardement mit Teilchen und kann leicht ins Rutschen geraten oder bei zu großer Auflast einsinken.

Die Versorgung der Mondstation sollte zum Teil autark erfolgen, wofür die Verwendung von Sauerstoff und Wasser aus Mondressourcen angedacht wird – zumindest wenn sich diese effizient fördern ließen. Die NASA versucht mit LCROSS nicht zum ersten Mal, Informationen über oberflächennahes Wasser aus dem Impakt eines Raumfahrzeugs zu gewinnen. Auch der Lunar Prospector wurde in einen aussichtsreichen Südpolkrater zum Absturz gebracht – mit geringem Erfolg. LCROSS wird jedoch eine vielfach größere Fontäne erzeugen und kann diese sogar aus nächster Nähe in Augenschein nehmen. Die Hoffnung nutzbaren Wassers an den Mondpolen wird mit LRO und LCROSS bestätigt – oder sterben.

Immer kälter: Herschel und Planck

28. Mai 2009

Die vor zwei Wochen gestarteten Großteleskope Herschel und Planck der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA) befinden sich auf dem Weg zu ihrem Zielorbit. Die hochaufwendige Kühlung ist angelaufen und ermöglicht erste Versuche mit den Instrumenten.

Herschels Visual Monitoring Camera zeigt die Abtrennung vom Nutzlastadapter Sylda 5 mit Planck, der sich erst zwei Minuten darauf abtrennte. Die Aufnahme wurde rund 1.150 Kilometer über Ostafrika aufgenommen.  (ESA)

Herschels Visual Monitoring Camera zeigt die Abtrennung vom Nutzlastadapter Sylda 5 mit Planck, der sich erst zwei Minuten darauf abtrennte. Die Aufnahme wurde rund 1.150 Kilometer über Ostafrika aufgenommen. (ESA)

Nach ihrem erfolgreichen Start an Bord einer Ariane-5-ECA-Trägerrakete am 14. Mai in den fast wolkenlosen Himmel über Kourou in Französisch-Guayana (Raumfahrer.net berichtete), nähern sich beide Teleskope ihrem finalen Orbit um den Lagrange-2-Punkt an.

Die Minuten nach dem Start wurden von der Astronomengemeinde ausgiebig und mit einigem Bangen verfolgt. Immerhin standen zwei Nutzlasten auf der Rampe, deren Arbeit die astronomische Forschung der nächsten Jahre dominieren dürfte. Gleichzeitig haben sie einen großen Brocken des ESA-Budgets verschlungen. Weltweit waren eine Vielzahl Teleskope auf die sich bewegenden Punkte am Himmel gerichtet. Die ESA-Bodenstation auf Teneriffa konnte drei sich bewegende Punkte in einer Animation aufnehmen: Herschel, Planck und den Nutzlastadapter Sylda 5. Vergleichbares gelang dem australischen 3,5-Meter-Teleskop Faulkes.

Mit vorsichtigen Schritten zum L2

Während Sylda 5 – der Nutzlasten entledigt – in einen heliozentrischen Orbit eintreten wird, müssen die Teleskope vorsichtig an ihre Zielumlaufbahn herangeführt werden. Der L2-Punkt liegt von der Sonne aus gesehen „hinter“ der Erde, hier gleichen sich die Anziehungskraft von Erde und Sonne und die Fliehkraft der Umlaufbahn aus. Der L2-Punkt ist nur mit viel Fingerspitzengefühl zu erreichen. Mit rund acht Kilometern pro Sekunde bewegt sich ein Satellit auf einem stabilen erdnahen Orbit. Um den L2-Punkt zu umkreisen, darf er sich mit rund 50 Metern pro Sekunde relativ zur Erde fast gar nicht mehr bewegen. Dafür vollführen die Raumfahrzeuge winzige und sehr genaue Manöver – und sie müssen sich dafür viel Zeit lassen. Rund 60 Tage setzt die ESA daher für diese erste Missionsphase an.

Beide Satelliten führten einen Tag nach ihrem Start erste Manöver durch. Planck folgte mit einem zweiten Manöver am 18. Mai. Herschel wurde am gleichen Tag um nur 99 Zentimeter pro Sekunde beschleunigt. Während Herschel nun bereits seinen Zielorbit erreichen kann, sind für Planck am 5. Juni und am 2. Juli zwei weitere Kurskorrekturen geplant. Das Observatorium wird den L2-Punkt in einem engeren Orbit umlaufen als Herschel.

Energie- und Kälteversorgung

Animation des Überflugs von Herschel, Planck und Nutzlastadapter Sylda 5 mehrere Stunden nach dem Start. Das 1-m-Teleskop der ESA auf Teneriffa konnte die drei Objekte abbilden, als diese bereits mehr als 100.000 Kilometer von der Erde entfernt waren. (ESA)

Animation des Überflugs von Herschel, Planck und Nutzlastadapter Sylda 5 mehrere Stunden nach dem Start. Das 1-m-Teleskop der ESA auf Teneriffa konnte die drei Objekte abbilden, als diese bereits mehr als 100.000 Kilometer von der Erde entfernt waren. (ESA)

Schon während der Orbiteinschwenkung werden die Instrumente der Observatorien der Reihe nach eingeschaltet. Essentieller Teil beider Missionen sind jedoch die komplexen Kühlsysteme, welche die exakten Messungen erst ermöglichen. Diese sind zwiebelschalenartig mit absteigenden Temperaturniveaus gestaffelt und werden nun, von der höchsten Kühltemperatur beginnend, aktiviert.

An Bord von Herschel wurde das Teleskop bereits einen Tag nach dem Start auf die Dekontaminierungstemperatur von 170 K (-103°C) gebracht, bei der ein Einfrieren des Spiegels durch Ausgasungen des Teleskops verhindert werden soll. Der Kryostat, der mit flüssigem Helium und der Trennung verschiedener Helium-Isotope arbeiten wird, funktioniert laut ESA einwandfrei. Bis zur Aktivierung der vollen Kühlleistung von Planck ist Herschels SPIRE-Instrument mit 292 mK (0,292 K) nun der kälteste Punkt des Universums, sieht man von irdischen Tieftemperaturlaboren ab.

Auch an Bord von Planck wurden die ersten Kühlsysteme in Betrieb genommen, bisher bis hinunter zum 4K-Kreislauf, der über die Verdampfung von flüssigem Helium arbeitet. Das HFI-Instrument ist bereits in Betrieb und wartet nun darauf, dass die untergeordneten Kühlkreisläufe betriebsfähig sind. Damit werden 0,1 K erreicht.

Beide Missionen haben durch den absolut planmäßigen Einschuss durch den Träger vermutlich etwas Missionszeit geschenkt bekommen. Denn so wird in dieser ersten Orbitannäherungsphase deutlich weniger Treibstoff verwendet, als aus Toleranzgründen eingeplant. Letztlich wird jedoch wie beim Spitzer-Infrarotteleskop der NASA der Kühlmittelverbrauch die Lebensdauer bestimmen. Nur zwei Tage nach dem Start der ESA-Teleskope musste die NASA planmäßig einen leeren Kühlmitteltank vermelden. Die europäische Ablösung steht bereit.

Seite 10 von 14« Erste...89101112...Letzte »