Auf Schmusekurs mit dem Saturn
Im September 2017 soll die Raumsonde Cassini kontrolliert in den Saturn stürzen. Das Ende der Mission wird schon jetzt eingeläutet: Cassini beginnt ihre Annäherung an den Planeten.
Die NASA-Mission Cassini, die den Planeten Saturn, seine Ringe und Monde seit 2004 erforscht, tritt morgen in ihre letzte Phase ein. In den neuneinhalb Monaten, die der Raumsonde verbleiben, soll Cassini in zwei Schritten in das weiter innen liegende Ringsystem des Gasriesen vordringen. Im September nächsten Jahres wird der Treibstoff verbraucht sein; Cassini geht dann auf Kollisionskurs mit dem Planeten und soll bis zum letzten Moment Daten sammeln und zur Erde senden. Auch die Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS), die an dem Cassini-Teilchendetektor MIMI beteiligt sind, hoffen auf Einblicke in einen bisher nicht aus der Nähe erforschten Teil des Saturnsystems.
Das Saturnsystem mit seinen sieben Ringen und 62 Monden ist eine einzigartige Welt. Der Gasriese selbst erzeugt ein starkes Magnetfeld, das sich weit in den Weltraum hinein erstreckt und die Flugbahnen geladener Ionen und Elektronen in der Plasma-Umgebung des Planeten bestimmt. Diesen Teilchen – und somit dem Magnetfeld – ist das Instrument MIMI auf der Spur. „Obwohl wir das Zusammenspiel aus Magnetfeld und geladenen Teilchen in der Umgebung des Saturn seit zwölf Jahren mit MIMI untersuchen, können wir erst jetzt auf ein vollständiges Bild hoffen“, erklärt Dr. Norbert Krupp vom MPS, Leiter des Teilchendetektors MIMI-LEMMS, das in den Laboren des MPS entwickelt wurde.
Seit ihrer Ankunft im Saturnsystem umkreist Cassini den Gasriesen in einer Entfernung von weit mehr als 150000 Kilometern – und somit weit außerhalb des F-Rings, des (von innen betrachtet) fünften von sieben Ringen des Saturn. In den nächsten Monaten soll nun auch die Region weiter innen direkten Messungen zugänglich werden.
Der erste Schritt dazu wird morgen getan. Die Raumsonde beginnt dann ihren Schmusekurs mit dem F-Ring, den sie insgesamt 20 mal nah passieren soll. Zudem wird sich die Raumsonde nach und nach immer weiter aus der Bahnebene der Saturnringe und -monde entfernen, bis sie aus einem Winkel von 60 Grad auf das Ringsystem blickt. „Auf diese Weise können wir erstmals die Teilchen analysieren, die entlang der magnetischen Feldlinien zu den Polen des Saturn wandern“, so Krupp. Wie bei der Erde entsteht durch die Wechselwirkung der geladenen Teilchen mit dem Gas der Atmosphäre das Polarlicht.
Bereits bei ihrer Ankunft im Saturnsystem flog die Sonde durch die Ringe hindurch, bevor sie in eine Umlaufbahn in größerer Entfernung vom Planeten einschwenkte. „Damals konnte MIMI zwischen dem Planeten und dem innersten Ring, dem D-Ring, eine Verteilung geladener Teilchen messen, die bisher unbekannt war“, erinnert sich der MPS-Forscher. Weder der Ursprung dieser Teilchen, noch ihre genaue Zusammensetzung ließen sich bei dem raschen Vorbeiflug aus großer Entfernung bestimmen. Nun, zwölf Jahre später, hoffen die Forscher auf Antworten.Im April nächsten Jahres wagt Cassini nämlich den zweiten Schritt in Richtung Saturn. Die Raumsonde wird sich noch näher an den Gasriesen heranwagen und erstmals Umlaufbahnen zwischen dem Planeten und dem D-Ring fliegen. Die Flugbahn führt dann durch die unbekannte Teilchenverteilung.
Bis zum Schluss dürfte Cassini somit spektakuläre Bilder und neue Erkenntnisse liefern. Die letzten Daten wird die Sonde von ihrem Sturzflug auf den Planeten senden. Am 15. September 2017 soll sie auf den Planeten stürzen und schließlich in seiner Atmosphäre verglühen.
Cassini zählt zu den Methusalems unter den Raumsonden. Bereits 1997 startete sie auf ihre Entdeckungstour und erreichte nach knapp siebenjährigem Flug den Saturn. Am 14. Januar 2005 landete die mitgeführte Landeeinheit Huygens auf dem Saturnmond Titan. Die Bordkamera, die unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut worden war, lieferte die ersten und bisher einzigen Bilder von der Oberfläche des größten Saturnmondes – und zeigen eine gefrorene, karge Welt. Zu den Aufsehen erregendsten Entdeckungen von Cassini gehört der Nachweis eines unterirdischen, flüssigen Ozeans auf dem Saturnmond Enceladus.
Das Detektorsytem MIMI (Magnetosphere Imaging Instrument) besteht aus drei Teilsensoren, die insgesamt die geladenen und ungeladenen Teilchen in der Umgebung des Saturn messen. Der Sensor LEMMS (Low Energy Magnetospheric Measurement System) wurde am MPS entwickelt und gebaut.