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Cassini-Huygens
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Radioteleskope werden einen Beitrag zur Huygens Mission liefern
24. Dezember 2004, Ingo Froeschmann. Wenn das Huygens Raumschiff der ESA am 14. Januar in die Atmosphäre des Saturnmondes Titan eintauchen wird, werden Radioteleskope der National Science Foundation's National Radio Astronomy Observatory (NRAO) dem internationalen Team von Wissenschaftlern dabei helfen, den größtmöglichen Betrag unersetzlicher Daten aus diesem Experiment, das einzigartig in der Geschichte der Menschheit ist, zu erhalten.

Huygens ist die 350 kg schwere Sonde, die am größeren Cassini Raumschiff angebracht ist, dass auf seiner Mission den Saturn, seine Ringe und zahlreiche Monde genau erforschen soll.


Das Robert C. Byrd Green Bank Telescope (Quelle: NRAO)
Das Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia und acht von zehn Teleskopen des über den ganzen Kontinent verteilten Very Long Baseline Array (VLBA), werden das schwache Signal von Huygens während des Eintauchens direkt empfangen.

Zusammen mit anderen Radioteleskopen in Australien, Japan und China wird die NRAO Einrichtung entscheidend dazu beitragen, wichtige Daten und Informationen über Titan und seine Atmosphäre zu erhalten, die während der Huygens Mission aufgezeichnet werden. Ein europäisches Team wird die Radioteleskope dazu nutzen, die extrem genauen Messungen der Position der Huygens Sonde während des Eintauchens durchzuführen, während ein U.S. Team sich darauf konzentrieren wird, Daten aus Messungen zu sammeln, die die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Sonde angeben. Die Messungen der Radioteleskope werden wichtige Daten liefern die notwendig sind, die Winde zu verstehen, die Huygens in der Titan Atmosphäre antreffen wird.

Derzeit wissen Wissenschaftler noch wenig über Titan´s Winde. Daten des Voyager I Raumschiffs aus dem Jahre 1980 deuteten darauf hin, dass Ost-West Winde eventuell Geschwindigkeiten von 360 km/h erreichen. Nord-Süd und vielleicht auch vertikale Winde, obwohl wahrscheinlich schwächer, sind vielleicht trotzdem noch recht stark. Es existieren konkurrierende theoretische Modelle der Winde auf Titan und das Gesamtbild kann am Besten als schlecht verstanden beschrieben werden. Vorhersagen der Landestelle von Huygens reichen von nahezu 400 km östlich bis hin zu 200 km westlich des Punktes, an dem sich der Fallschirm öffnet, abhängig vom Windmodell welches man heranzieht. Was wirklich mit der Sonde passiert, wenn sie ihren Fallschirmflug durch Titan´s Atmosphäre macht, gibt Wissenschaftlern die bisher beste Möglichkeit etwas über Titan´s Winde zu lernen.

Während ihres Abstiegs wird Huygens Daten, von seinen Sensoren an Bord, zu Cassini senden. Cassini wird diese Daten dann zur Erde schicken. Die großen Radioteleskope werden jedoch in der Lage sein ein schwaches (10 Watt) Signal von Huygens direkt zu empfangen, trotz der Entfernung von fast 1,2 Milliarden Kilometern. Dies wird nicht gemacht um die Datensammlung zu verdoppeln, sondern um neue Daten über Huygen’s Position und Bewegung, durch direkte Messungen, zu erhalten.

Messungen der Dopplerverschiebung der Frequenzen von Huygen´s Radiosignal, die vom Cassini Raumschiff durchgeführt werden, werden Informationen über Titan´s Ost-West Winde liefern. Ein Team von Wissenschaftlern an NASA´s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, CA, wird die Dopplerverschiebung im Signal der Sonde, relativ zur Erde messen. Diese zusätzlichen Messungen des Doppler-Effekts werden wichtige Daten liefern, um dadurch die Nord-Süd Winde zu verstehen.

"Zusätzliche Beobachtungen mit Teleskopen auf der Erde werden nicht nur dabei helfen, die Daten zu bestätigen, die wir von Cassini erhalten, sondern uns auch erlauben ein besseres Gesamtbild der Winde auf Titan zu erhalten," sagt William Folkner, ein JPL Wissenschaftler.

Ein anderes Team, geleitet von Wissenschaftlern des Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe (JIVE), in Dwingeloo, Holland, wird das weltweite Netzwerk von Radioteleskopen, inklusive den NRAO Teleskopen, dazu nutzen, die Bahn der Sonde mit bisher unerreichter Genauigkeit zu messen. Sie erwarten die Position der Sonde mit einer Genauigkeit von 2/3 eines Kilometers, aus einer Entfernung von nahezu 1,2 Milliarden Kilometern zu messen zu können.

"Dies ist als ob man in seinem Garten sitzt und den Ball eines Tischtennis Spiels beobachtet, dass auf dem Mond stattfindet," sagt Leonid Gurvits vom JIVE. Beide Teams werden die Daten der Radioteleskope aufzeichnen und sie dann später auswerten. In Falle der Messungen des Doppler-Effekts werden vielleicht einige Echtzeitdaten verfügbar sein, abhängig von der Stärke des Signals, aber die Wissenschaftler dieses Teams planen ebenfalls eine genauere Analyse mit den aufgezeichneten Daten durchzuführen.

Das JPL Team benutzt spezielle Instrumente vom Deep Space Network, genannt Radio Science Receivers. Einer wird an das GBT verliehen, der andere an das Parkes Radio-Observatorium. "Dies sind die gleichen Instrumente, die es uns erlaubten die herausfordernde Kommunikation während der Landung der Spirit und Opportunity Rover zu unterstützen, ebenso wie den Eintritt von Cassini in den Saturn Orbit, als das empfangene Radiosignal sehr schwach war," sagt Sami Asmar, der JPL Wissenschaftler, der für die Datenaufzeichnung verantwortlich ist.

Als das Galileo Raumschiff im Jahr 1995 in die Jupiteratmosphäre eintrat, benutzte ein JPL Team die NSF's Very Large Array (VLA) Radioteleskope in New Mexico um das Signal der Sonde direkt zu verfolgen. Das Hinzufügen der Daten vom VLA Experiment zu diesem Experiment verbesserte die Genauigkeit der Windgeschwindigkeits Messungen erheblich.

"Die Galileo Sonde lieferte eine Überraschung. Im Gegensatz zu einigen Voraussagen haben wir gelernt, dass Jupiter´s Winde stärker wurden, als wir tiefer in die Atmosphäre eindrangen. Dies hat uns gezeigt, dass diese tieferen Winde nicht ausschließlich durch Sonnenlicht angetrieben werden, sondern auch durch Hitze, die vom Kern des Planeten aufsteigt. Wenn wir Glück haben, werden wir bei Titan auch überrascht," sagt Robert Preston, ein weiterer JPL Wissenschaftler.
Übersetzung: Frank Erhardt Science@NASA Deutsche Version
Quelle: NRAO Pressemitteilung zur Startseite...
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