Mission „Morgendämmerung“ besucht Vesta und Ceres auf Raumsonde „Dawn“ auf Asteroiden-Jagd - scinexx | Das Wissensmagazin
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Raumsonde „Dawn“ auf Asteroiden-Jagd

Mission „Morgendämmerung“ besucht Vesta und Ceres auf

Dawn mit Ceres und Vesta - Künstlerische Darstellung © William K. Hartmann / UCLA

Die Reise zu zwei der größten Asteroiden des Sonnensystems hat begonnen: Um 13.34 Uhr mitteleuropäischer Zeit ist gestern die NASA-Raumsonde Dawn an Bord einer Delta II-Rakete vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral ins All gestartet. Ziel der über fünf Milliarden Kilometer langen Mission sind die Asteroiden Vesta und Ceres.

Ausgestattet mit speziellen Kameras soll die Sonde das Licht der Asteroiden vom ultravioletten bis hin zu infraroten Spektralbereich einfangen. Von den Beobachtungen der Mission Dawn, zu deutsch Morgendämmerung, erhoffen sich die Forscher neue Erkenntnisse über die Entstehung unseres Sonnensystems.

Während der Mission soll ein präzises Bildkartenwerk von jeweils mindestens 80 Prozent der Oberfläche der beiden Asteroiden erstellt werden. Die Wissenschaftler wollen dabei zweihundert Jahre, nachdem der Bremer Arzt und Astronom Heinrich Olbers Vesta mit dem Teleskop aufspürte, deren Topographie und mineralogische Zusammensetzung untersuchen. Außerdem wird der vom Schwerefeld der beiden massiven Körper minimal beeinflusste Funkverkehr zwischen der Sonde und der Erde auf winzige Veränderungen analysiert, um Informationen über das Gravitationsfeld der beiden Körper zu erhalten.

Reise zur Römischen Göttin des heiligen Feuers

Dawn nach dem Start - künstlerische Darstellung © NASA/JPL

24 Minuten nach dem Start löste sich das 1.217 Kilogramm schwere Raumschiff Dawn von der Trägerrakete. Wenig später hat es dann an seinen beiden Seiten jeweils ein acht Meter langes Solarzellenpanel entfaltet. Die Solarpanelen erzeugen insgesamt zehn Kilowatt Leistung. Mit ihren drei Ionenstrahl-Triebwerken kann Dawn weite Strecken sehr viel effektiver als mit konventionellen Raketenantrieben zurückgelegen. Die Sonde entfernt sich nun von der Erde auf einer spiralförmigen Bahn durch das Sonnensystem – zunächst ganz langsam, aber kontinuierlich beschleunigend. Im März 2009 soll sie den Mars passieren und die Wechselwirkung mit dem Schwerefeld des Planeten nutzen, um ihre Fahrt nochmals zu beschleunigen.

In vier Jahren soll die Sonde den Asteroiden Vesta erreichen. Vesta, benannt nach der römischen Göttin des heiligen Feuers, ist der Sonne mit einer Entfernung von 322 bis 385 Millionen Kilometern relativ nah. Über die Oberfläche von Vesta ergossen sich deshalb vermutlich kurz nach der Entstehung vor fast 4,6 Milliarden Jahren, Ströme von basaltischer Lava, wie sie auch die Ozeanböden der Erde bedeckt. Teleskopische Beobachtungen zeigen, dass die Kruste Vestas von Gesteinen unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebaut sein muss. Ähnlich muss sich auch die Erde entwickelt haben. Vesta ist damit der kleinste differenzierte Himmelskörper im Planetensystem.

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2015: Station Zwergplanet

Nachdem sie Vesta etwa ein halbes Jahr umkreist hat, soll die Sonde auf eine Transferbahn zu Ceres – benannt nach der römischen Göttin des Ackerbaus – gebracht werden. Wenn Dawn den Asteroiden Ceres im Jahr 2015 erreicht, hat sie insgesamt bereits fünf Milliarden Kilometern zurückgelegt. Ceres, der größte Körper im Asteroiden-Hauptgürtel, wurde 1801 entdeckt und ursprünglich sogar für einen Planeten gehalten: Bei einem Durchmesser von rund 975 Kilometern ist Ceres von fast kugelförmiger Gestalt und wurde im vergangenen Jahr von der Hauptversammlung der Internationalen Astronomischen Union in Prag, wie auch Pluto, in den Rang eines Zwergplaneten versetzt.

Ceres liegt mit 380 bis 450 Millionen Kilometer viel weiter von der Sonne entfernt als Vesta. Wegen der niedrigeren Temperaturen bei der Bildung des Himmelskörpers wurde in Ceres daher ein größerer Anteil an leichten und flüchtigen Elementen eingebaut. Der Wasseranteil des Zwergplaneten wird auf 15 bis 25 Prozent geschätzt. Unter der Kruste von Ceres könnte eine vielleicht sogar hundert Kilometer mächtige Schicht aus Eis und möglicherweise auch Wasser liegen.

Deutsches Kamera-Knowhow auf amerikanischer Raumsonde

Die Sonde soll die Asteroiden aus unterschiedlich hohen Umlaufbahnen beobachten. Dabei ist es das erste Mal, dass auf einer NASA-Mission in die Tiefen des Sonnensystems keine amerikanische Kamera verwendet wird. Denn die beiden baugleichen Framing Cameras entstanden am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau in Zusammenarbeit mit dem Berliner Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der Technischen Universität Braunschweig (IDA).

Eine der beiden Framing Cameras für die DAWN Mission vor den letzten Fuktionsprüfungen im Labor des Max-Planck-Institutes für Sonnensystemforschung. Mit den Instrumenten lässt sich auch die Zusammensetzung der obersten Staubschicht der Asteroiden Vesta und Ceres untersuchen. © MPI für Sonnensystemforschung

Beide werden Vesta und Ceres durch einen farbneutralen Filter sowie sieben Farbfilter für relativ schmale Wellenlängenbänder im Spektrum vom hochenergetischen UV-Licht bis zum nahen Infrarot erfassen. Daher können die Oberflächen von Vesta und Ceres nicht nur in Echtfarbe abgebildet werden. Vielmehr lassen sich mit den Kameras auch die Zusammensetzungen ihrer obersten Staubschicht, dem Regolith, untersuchen. Aus der niedrigsten Umlaufbahn um Vesta von 200 Kilometer Höhe werden Detailaufnahmen mit einer Auflösung von bis zu zwanzig Metern pro Bildpunkt (Pixel) erwartet.

Dawn ist eine Discovery Mission

Dawn ist die neunte Mission im Discovery Programm, das die NASA 1992 auflegte. Das Programm soll der Wissenschaft helfen, die Rätsel unseres Sonnensystems, etwa über seine Entstehung, zu lösen. In seinem Rahmen starteten unter anderem schon die Sonden Messenger, Stardust, Deep Impact oder Mars Pathfinder. Die Mission Dawn ist rund 320 Millionen Euro teuer; der deutsche Beitrag beläuft sich auf etwa vier Prozent dieser Summe. Missionsende ist im Juli 2015 geplant.

(idw – MPG, 28.09.2007 – DLO)

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