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Mission zum Planeten Neptun in Planung
11. Dezember 2004, Ingo Froeschmann. Jupiter und jetzt auch Saturn sind bereits in das Zentrum des Interesses gerückt.  Nun nimmt die NASA auch Ziele weiter draußen im Sonnensystem ins Visier: Neptun. Eine Mission zu diesem Eisgiganten könnte in einem Jahrzehnt starten und würde den achten Planeten des Sonnensystems etwa 2035 erreichen.

Der Planet Neptun auf einer Aufnahme der Voyager Sonde Vergrößerung (Vorsicht: 1,4MB)(Quelle: NASA)
Die Sonde hätte einen nuklear-elektrischen Antrieb, ähnlich wie er für den Jupiter Icy Moons Orbiter (JIMO) angedacht wird. Weil er so weit von der Sonne entfernt ist, wird Neptun weniger vom Sonnenwind, Asteroiden und Kometen beeinflusst, deshalb erhoffen sich Wissenschaftler durch eine genauere Untersuchung bessere Einblicke in die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems.

Diese Vision ist der Fokus einer zwölfmonatigen Planungsstudie die von einem Team unter der Leitung von Boeing Satellite Systems durchgeführt und von der NASA finanziert wird. Es ist eine der 15 Vision Mission Studien für die Entwicklung von US amerikanischen Plänen zur Erforschung des Weltraums.

NASA hat bereits ausgedehnt Missionen zu den hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehenden Gasgiganten Jupiter und Saturn durchgeführt. Bis zum Jahr 2012 werden diese Forschungen wichtige Informationen über die chemische und physikalische Zusammensetzung dieser Planeten geliefert haben. Weit weniger wissen wir über die „Eisgiganten“ Neptun und Uranus.

„Weil sie weiter draußen sind, enthalten sie mehr Anteile des ursprünglichen Nebels, der einst kondensierte um die Planeten zu formen,“ sagt Professor Paul Steffes vom Georgia Institute of Technology und Mitglied des Planungsteams. „Neptun als Planet ist ursprünglicher, er ist weniger von dem Material in der Nähe der Sonne beeinflusst, und er hatte weniger Kollisionen mit Kometen und Asteroiden. Neptun ist eher ein Repräsentant des ursprünglichen Sonnensystems als Jupiter oder Saturn.“

Weil Neptun so kalt ist, unterscheidet sich auch sein Struktur von der der Gasgiganten. Eine Mission, die zwischen 2016 und 2018 starten könnte und 2035 den Planeten erreicht würde Wissenschaftlern ein genaueres Verständnis der unterschiedlichen Mechanismen der Planetenentstehung in unserem Sonnensystem geben, bemerkte Steffes.

Die Mission interessiert sich auch für die Monde Neptuns, insbesondere Triton, von dem Planetenforscher glauben, dass er ein Kuipergürtel Objekt (Kuiper Belt Object, KBO) ist. Solche Eisbälle sind Mikroplaneten die einen Durchmesser von bis zu 1000 Kilometern haben können und normalerweise in den äußersten Regionen des Sonnensystems angetroffen werden. Beruhend auf heute verfügbaren Daten glauben Wissenschaftler nicht, dass Triton aus dem gleichen Material wie Neptun entstanden ist, wie die meisten Monde unseres Sonnensystems. Stattdessen war Triton wohl ein KBO, dass von Neptun eingefangen wurde.

Auch wenn es noch eine Menge an technischen Herausforderungen gibt, unter anderem das Design einer Sonde, Telekommunikationsinstrumente und die Entwicklung wissenschaftlicher Instrumente, hat das Missionsteam bereits einen ersten Plan erstellt, der bereits bei einigen Gelegenheiten vorgestellt wurde, um Vorschläge von Kollegen zu bekommen. Die nächste Gelegenheit bietet sich am 17. Dezember auf dem jährlichen Treffen der American Geophysical Union. Im Juli 2005 muss der fertige Bericht an die NASA übergeben werden.

Der Plan steht und fällt mit der Verfügbarkeit einer nuklear-elektrischen Antriebstechnologie, die von der NASA im Projekt Prometheus entwickelt wird. Eine herkömmliche chemische Antriebsraketen soll das Schiff aus dem Erdorbit herausbefördern. Dann soll ein elektrisches Antriebssystem, das von einem nuklearen Spaltungsreaktor – ähnlich wie bei Unterseebooten – versorgt wird, das Schiff in die Tiefe des Weltraums bringen. Das Antriebssystem wird den Schub gewinnen, indem es elektrisch geladen Teilchen, Ionen, ausstößt.

„Wegen der großen wissenschaftlichen Nutzlast, die solch ein Antriebssystem bewegen kann, versprechen wir uns viele wissenschaftliche Entdeckungen,“ sagt Steffes.

Die Mission soll elektrische und optische Sensoren sowie drei Sonden für die Erforschung der Neptunatmosphäre mitführen. Insbesondere wird die Mission Daten über die Mengenverhältnisse der Elemente in der Atmosphäre sammeln, über die Schwerkraft des Planeten und über dessen Magnetfelder. Sie wird die Dynamik der globalen atmosphärischen Zirkulation untersuchen und sich mit dem Wetter und der Chemie befassen. Zwei Landegeräte werden auf Triton Daten über die Atmosphäre sammeln.

Die drei Neptunsonden werden in unterschiedlichen Breiten in die Atmosphäre eintreten, am Äquator, in mittleren Breiten und in einer Polarregion. Missionstechniker haben die Herausforderung, die Daten der Sonden durch eine Atmosphäre zu senden, die Radiowellen absorbiert.

Das Missionsteam ist sich noch nicht sicher, wie tief die Sonden in die Atmosphäre eindringen sollen um sinnvolle wissenschaftliche Daten zu erhalten. „Wenn wir eine niedrige Radiofrequenz wählen, können wir bis zu einem Druck von 500 bis 1000 Erdatmosphären gelangen,“ erklärt Steffes. „Das ist ähnlich dem, was ein Unterseeboot im Ozean aushält.“

Wahrscheinlich wird aber eine solche Belastung gar nicht notwendig sein. Die für Atmosphäremodelle zuständigen Wissenschaftler erwarten, bei rund 100 Erdatmosphären die meisten Informationen sammeln zu können.
Quelle: Georgia Institute of Technology zur Startseite...
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