Cassini-Huygens

Mit einer Höhe von 6,8 Meter ist der Cassini-Orbiter eine der größten bislang gebauten interplanetaren Raumsonden. Seine schüsselförmige Hauptantenne hat einen Durchmesser von vier Metern. Der Magnetometerarm ragt mit einer Länge von 13 Metern als einziges Bauteil weit über die Außenmaße hinaus.

Die Trockenmasse von Cassini beträgt 2.180 Kilogramm. Beim Start kamen 3.132 Kilogramm Treibstoff für Lage- und Bahnkorrekturmanöver dazu.

Es befinden sich zwölf wissenschaftliche Instrumente an Bord.

Seitlich an Cassini sind die vier optischen Fernerkundungsinstrumente (“Optical Remote Sensing Instruments“) angebracht. Zu ihnen gehören das Ultraviolettspektrometer UVIS (“Ultraviolet Imaging Spectrograph“), das “Imaging Science Subsystem“ (ISS), das abbildende Spektrometer VIMS (“Visible and Infrared Spectrometer“) und das “Composite Infrared Spectrometer“ (CIRS). Sie umfassen einen Spektralbereich von 0,056 bis 1000 µm.

Der UVIS von Cassini soll Informationen über die chemische Zusammensetzung der Saturnringe, Monde und der Saturn- und Titanatmosphäre im ultravioletten Spektralbereich (0,056 - 0,18µm) liefern. Detaillierte Messungen der Anteile von Wasserstoff zu Deuterium (“schwerer“ Wasserstoff) in den Atmosphären von Saturn und Titan liefern wichtige Hinweise zum Aufbau und zur Entwicklungsgeschichte dieser Körper.

Die Schwarz-Weiß- und Farb-Aufnahmen der Cassini ISS-Kamera (0,2 - 1,1 µm) werden die Datengrundlage für die meisten geologischen Interpretationen der Mondoberflächen, für die Untersuchung der Dynamik der Ringe und der meteorologischen Vorgänge in den Atmosphären von Saturn und Titan bilden.

Das abbildende Spektrometer von Cassini, VIMS hat die Aufgabe, die chemischen und mineralogischen Eigenschaften der Atmosphären von Saturn und Titan, der Ringteilchen und der Oberflächenbestandteile der Saturnmonde im Bereich des visuellen Lichts und des Nahen Infrarot (0,35 - 5,1 µm) zu untersuchen. Als abbildendes Spektrometer erlaubt VIMS darüber hinaus die räumliche Zuordnung der spektralen Information, was für eine geologische und meteorologische Interpretation von großer Wichtigkeit ist.

Das vierte der Fernerkundungsinstrument von Cassini, CIRS besteht aus drei Interferometern und dient ebenfalls zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzungen der festen Oberflächen und Atmosphären und zur Temperaturbestimmung im Spektralbereich des Mittleren Infrarots (17 - 1000µm).

Sechs Geräte (“Magnetosphere and Plasma Instruments“) dienen Cassini zur Erkundung des Magnetfeldes und ermöglichen es die physikalischen, chemischen und dynamischen Eigenschaften von feinen Staub- bzw. Eispartikeln, Molekülen und geladenen Teilchen im interplanetaren Raum und deren Wechselwirkung mit den Ringen, Monden und der Magnetosphäre von Saturn zu messen.

Die Hauptantenne von Cassini wird für zwei wissenschaftliche Experimente eingesetzt. Das “Microwave Remote Sensing Instruments“ untersuchen die Oberflächenbeschaffenheit des Titans. Radarsignale geben den Wissenschaftlern Hinweise zur Morphologie, Topographie und Rauhigkeit der Oberfläche. Die Untersuchungen des “Radio-Science“-Systems verwenden das Telemetriesystem, das vor allem der Verbindungen zwischen der Erde und dem Cassini-Orbiter dient. So wird die Trajektorie der Sonde mit Hilfe der von ihr übermittelten Radiosignale bestimmt. Frequenzveränderungen im Signal (Doppler-Effekt) ermöglichen den Wissenschaftlern die Bestimmung von Dichte, Masse, Form und Durchmesser des Ringplaneten, seiner Satelliten und Ringe und liefert wertvolle Informationen zur inneren Struktur und Zusammensetzung der beobachteten Objekte abzuleiten.

An Bord der Huygens-Sonde befinden sich sechs wissenschaftliche Instrumente, die der Messung von Temperatur, Druck, Windgeschwindigkeit und Windrichtung in der Titanatmosphäre dienen. Außerdem können Proben der Atmosphäre eingesammelt und mittels einem Gaschromatographen chemisch und physikalisch auf ihre Zusammensetzung hin analysiert werden. Eine seitlich blickende Optik erlaubt wegen der Eigendrehung von Huygens einen ständigen Rundumblick, der mittels der DISR-Kamera (“Descent Imager/Spectral Radiometer“) in detaillierten Schwarzweiß-Bildern festgehalten wird, je tiefer die Sonde sinkt. Instrumente eines “Surface Science Package“ messen nach einer erfolgreichen Landung die physikalischen Parameter der Mondoberfläche, wie die Wucht beim Aufschlag auf der Oberfläche und die Neigung der Sonde gegen die Normalrichtung, sowie die optischen Eigenschaften, die Temperatur und die Wärmekapazität des Oberflächenmaterials.

  (Quelle: NASA)

Cassini & Huygens - Die Mission

Cassini & Huygens - Die Missionsziele

• Bestimmung des Temperaturfeldes, Eigenschaften der Wolken und der Zusammensetzung der Saturnatmosphäre
   
• Messung des globalen Windfeldes samt Wellen und Wirbel; Langzeitbeobachtungen von Wolkenstrukturen, um deren Entstehung, Entwicklung und Auflösung studieren zu können
   
• Bestimmung der inneren Struktur und Rotation der tieferen Atmosphäre
   
• Untersuchung täglicher Variationen und Interaktionen zwischen Ionosphäre und planetarem Magnetfeld
   
• Bestimmung der Zusammensetzung, des Wärmeflusses und des Isotopenverhältnisses während der Entstehung und Entwicklung des Saturn
   
• Erforschung der Natur und des Grundes für die Blitzaktivität auf Saturn
   
• Wolkenstrukturen der Saturnatmosphäre
  

• Bestimmung des nahezu axialsymmetrischen Magnetfeldes von Saturn und dessen Beziehung zur Modulation der kilometrischen Strahlung Saturns (Saturn Kilometric Radiation, SKR), einer Radiostrahlung, welche möglicherweise in direktem Zusammenhang mit der Wechselwirkung von Elektronen des Sonnenwindes und dem polaren Magnetfeld Saturns steht
   
• Bestimmung der aktuellen Systeme, Zusammensetzung, Quellen und Konzentrationen von Elektronen und Protonen in der Magnetosphäre
   
• Charakterisierung der Struktur der Magnetosphäre und deren Wechselwirkung mit dem Sonnenwind, den Monden und Ringen
   
• Untersuchung, wie Titan mit dem Sonnenwind und ionisierten Gasen innerhalb Saturns Magnetosphäre wechselwirkt
  

• Untersuchung des Ringaufbaus und dynamischer Prozesse, die für die Ringstruktur verantwortlich sind
   
• Aufzeichnung der Zusammensetzung und Größenverteilung des Ringmaterials
   
• Beobachtung der wechselseitigen Beziehung zwischen Ringsystem und Monden
   
• Bestimmung der Staub- und Meteoridenverteilung in Ringnähe
   
• Untersuchung der Interaktion zwischen Ringen und planetarer Magnetosphäre, Ionosphäre und Atmosphäre
   
• Saturns B- und C-Ring
  

• Bestimmung der Zusammensetzung der Titan-Atmosphäre; Ermittlung des wahrscheinlichsten Enstehungs- und Entwicklungsszenarios von Titan und dessen Atmosphäre
   
• Beobachtung der vertikalen und horizontalen Verteilung verschiedener Gase; Suche komplexer organischer Verbindungen; Untersuchung der Energiequellen für Atmosphärenchemie; Ermittlung der Auswirkung von Sonnenlichteinstrahlung auf chemische Verbindungen in der Atmosphäre; Studium der Entstehung und Zusammensetzung von Aerosolen
   
• Wind- und globale Temperaturmessung; Untersuchung physikalischer Eigenschaften von Wolken, der Zirkulation und saisonaler Effekte in der Titan-Atmosphäre; Suche nach Blitzaktivität
   
• Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit, Topographie und Zusammensetzung der Titan-Oberfläche; Charakterisierung der inneren Struktur
   
• Untersuchung der oberen Titan-Atmosphäre, deren Ionisation und Rolle als Quelle neutralen und ionisierten Materials für die Magnetosphäre des Saturn
  

• Bestimmung genereller Charakteristika und geologischer Geschichte der Saturnmonde
   
• Definition der verschiedenen physikalischen Prozesse, die für die Oberflächen- und Krustenbildung der Monde verantwortlich sind
   
• Untersuchung der Oberflächenzusammensetzung und Materialverteilung auf der Oberfläche der Eismonde. Besonderes Interesse gilt dem dunklen Material, das reich an oranischen Verbindungen ist, sowie auskondensierten Eissorten mit niedrigem Schmelzpunkt
   
• Bestimmung der Hauptzusammensetzung und inneren Struktur der Monde
   
• Untersuchung der Interaktion der Monde mit der Magnetosphäre und dem Ringsystem und möglichen Gasinjektionen in die Magnetosphäre

Cassini-Huygens - Die Tour zum Saturn

Nachfolgend die "Wegpunkte" der Sonde zum Saturn bis Ende Dezember:

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